Malzeme biliminde sertlik testi, özellikle stres ve aşınma açısından kalite analizi ve kontrolünde önemli bir rol oynar. Değerlendirmenin temel bir yoludur. malzeme sertliği Otomotiv ve inşaattan biyomedikal mühendisliği ve araştırmaya kadar uzanan sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makale, sertlik testinde kullanılan temel prensipleri, test yöntemlerini, ekipmanları ve prosedürleri incelemektedir.
İçerik
Sertlik Testi Nedir?
Sertlik testi, bir malzemenin, özellikle daha sert bir malzeme tarafından yüzeye kalıcı olarak girinti yapıldığında deformasyona karşı direncini kontrol eden bir işlemdir. Standart bir yük altında sert bir girintinin bıraktığı izin derinliğini veya boyutunu ölçer. Basitçe söylemek gerekirse, bir malzemenin sertlik seviyesini belirlemeye yardımcı olan bir yöntemdir.
Sertlik testinin kökleri, Friedrich Mohs'un mineralleri talktan (1812) elmasa (1) kadar sıralayan on puanlık bir çizik ölçeğini tanıttığı 10 yılına dayanır. Modern aletli yöntemler bunu takip etti: Brinell (1900 küre girintisi), Shore Scleroscope (1907 geri tepme), Rockwell (1919 derinlik), Vickers (1921 elmas piramit) ve Knoop (1939 mikro girinti).
Sertlik Test Yöntemleri
Dinamik veya statik test yöntemleri olarak sınıflandırılan farklı sertlik test yöntemleri mevcuttur. Bunlardan yaygın olarak kullanılan birkaçına bakalım:
Rockwell Sertlik Testi (HR)
Rockwell sertlik testi Bir malzemenin sertliğini, belirli bir yük altında yüzeyine bir elmas koni bastırarak ve ardından oluşan girintinin derinliğini ölçerek ölçer. Bu yöntem hızlı, basit ve stressizdir. Çoğunlukla çelik ve alaşım testlerinde kalite kontrolü için kullanılır.
Brinell Sertlik Testi (HB)
Rockwell yönteminin aksine, Brinell sertlik testi Malzeme yüzeyinde bir çentik oluşturmak için çelik veya karbür bir bilye kullanır ve ardından sertliği ölçmek için bu çentiğin çapını ölçer. Bu yöntem de bir yük uygular, ancak malzemenin sertliğini ölçmek için yapılan işaretin çapını ölçer. Bu yöntemin benzersiz yanı, engebeli ve pürüzlü yüzeylere sahip malzemeleri test etmek için çok etkili olmasıdır. Çoğunlukla döküm ve dövme parçaların testinde kullanılır.
Vickers Sertlik Testi (HV)
Daha önce bahsedilen, girintinin derinliğini ve çapını ölçen yöntemlerin aksine, Vickers sertlik testi Yöntem farklıdır. Test numunesine 136°'lik bir elmas piramit yerleştirilerek oluşturulan işaretin köşegenlerinin uzunluğunu ölçer. Ancak, benzer bir nokta vardır: Sabit bir yük uygular. Vickers yöntemi, seramik, metal ve kompozit gibi çok çeşitli malzemeleri test etmek için kullanılabilmesi nedeniyle benzersizdir.
Mohs Sertlik Testi
Daha önce belirtildiği gibi, Mohs sertlik testi Bir malzemenin sertliğini, diğerini çizme kabiliyetine göre ölçer. Nitel prosedürler uygulayan ve jeolojik süreçlerde kullanılan mineralleri ve numuneleri test etmek için uygun olan basit bir işlemdir.
Knoop Sertlik Testi
Knoop sertlik testi ince kaplamalar ve filmler gibi küçük ve minik malzemeleri test etmedeki benzersizliğiyle bilinir. Uygulanan yükler küçüktür ve test numunesini delen girinti ucu ince, uzun ve ince uçludur. Ölçüm yalnızca uzun köşegenlerin uzunluğuna odaklanılarak yapılır.
Sertlik Test Ekipmanı
Her özel sertlik test yönteminin kendine özgü bir kurulumu vardır, ancak yaygın olarak kullanılan yöntemlerin çoğu genellikle şu dört önemli ekipmandan oluşur:
- Test malzemesine nüfuz ederek iz veya girinti oluşturmak için kullanılan bir girinti (çelik, elmas veya karbür bilye).
- İhtiyaç duyulan yükü veya kuvveti uygulayan sistem.
- Yapılan izi veya girintiyi gözlemlemenin ve ölçmenin bir yolu bir terazi veya mikroskop olabilir, bazı durumlarda otomatiktir.
- Elbette her makinenin optimum performansta çalışabilmesi için zaman zaman kalibre edilmesi gerekir, aynı şey sertlik ölçüm ekipmanları için de geçerlidir.
Sertlik Testi Prosedürü
Yöntemlere göre prosedürler biraz farklılık gösterse de genel adımlar şunlardır:
Örnek hazırlama
Kaplamalı yüzeylerin test edilmesi amaçlanmadığı sürece test yüzeyi pürüzsüz, temiz ve kireç veya kaplamalardan arındırılmış olmalıdır.
Yük Uygulama
Girintileyici, belirli bir yük altında belirli bir süre yüzeye bastırılır.
Girinti Ölçümü
Optik veya elektronik aletler kullanılarak girintinin derinliği veya çapı/diyagonali ölçülür.
Sertliğin Hesaplanması
Makine veya operatör standart formüllere dayanarak sertlik değerini hesaplar.
Sertlik Testinin Uygulamaları
- Uygulama ihtiyaçlarına göre uygun seçimi yapmak amacıyla malzemelerin sertlik seviyelerinin kontrol edilmesi ve karşılaştırılması sürecidir.
- Örneğin temperleme veya söndürme gibi işlemlerde, ısıl işlem süreçlerinin etkinliğini teyit ederek bunların doğrulanması
- Üretim süreçlerinde hata ve kusurları kontrol ederek üretim kalitesinin sağlanması ve kontrol edilmesi.
- Kaplamaların, elektrokaplamanın veya nitrürlemenin sertliğini değerlendirerek yüzey işleminin kontrol edilmesi.
Her Yöntemin Avantajları ve Sınırlamaları
| Yöntem | Avantajlar | Sınırlamalar |
|---|---|---|
| Rockwell | Hızlı ve kullanımı kolay | Çok ince malzemeler için sınırlıdır |
| Brinell | Pürüzlü yüzeyler için idealdir | Daha az hassas, büyük girinti |
| Vickers | Kesin, evrensel | Zaman tükeniyor |
| Moh'lar | Basit, saha dostu | Öznel, nitel |
| topuz | İnce katmanlar için yüksek çözünürlük | Beceri ve temiz yüzeyler gerektirir |
SSS
Toz Metalurjisi Parçalarında Vickers Sertlik Testi Neden Tercih Edilir?
Toz metalurjisi parçaları Belirli bir düzeyde kalıntı gözenekliliği korur ve büyük yarıçaplı bir girinti, gözeneğe çarparak yanıltıcı derecede düşük bir ölçüm verebilir. Vickers yöntemi, çok küçük bir girinti bırakan bir elmas piramit kullanır, böylece ölçüm tamamen yoğun bir bölge içinde gerçekleştirilebilir. Bu nedenle düşük test yükü, gözenekli yapının toplu "görünür" sertliğinden ziyade metalik matrisin içsel sertliğini kaydeder. Sinterlenmiş metaller için HV5, HV10 ve HV20 standart olarak önerilen yük aralıklarıdır.
Sertlik Testleri Malzemeye Zarar Verebilir mi?
Bu, sertlik ölçüm yöntemine bağlıdır. Bunun nedeni, sertlik ölçüm yöntemlerinin tahribatlı sertlik testleri (örneğin Rockwell, Brinell, Vickers) ve tahribatsız sertlik testleri (örneğin taşınabilir Leeb sertlik ölçüm cihazları) olarak ikiye ayrılmasıdır. Tahribatlı sertlik testleri, çentik açıldıktan sonra test malzemesinde kalıcı hasar bırakırken, tahribatsız sertlik testleri malzemeyi veya özelliklerini etkilemeyen küçük bir deformasyon bırakır.
Sertlik Testi Standardı Var Mı?
Evet, sertlik testleri ASTM ve ISO gibi farklı standartlarla uyumludur, örneğin ASTM E10 ve ISO 6506 Brinell sertlik testine rehberlik ederken, ASTM E18 ve ISO 6508 Rockwell sertlik testine rehberlik eder.
Sertlik Testi Yapılırken Kontrol Edilmesi Gereken Hata Kaynakları Nelerdir?
Sertlik testleri sırasında oluşan hatalar operatörden, test malzemesine, ekipmana ve hatta test sürecinin kendisine kadar birçok farklı nedenden kaynaklanabilir;
- Test numunesinin yüzeyi teste uygun şekilde hazırlanmadığında.
- Tutarlı olmayan yük uygulaması.
- Ekipman hatasından kaynaklanan kalibrasyon kayması.
- Hasarlı, aşınmış veya düzgün hizalanmamış bir girinti kullanmak.
- Sonuçların okunmasında insan hatası.
Dinamik Sertlik Ölçümü ile Statik Sertlik Ölçüm Yöntemleri Arasındaki Fark Nedir?
Dinamik sertlik test yöntemleri, yükün aniden uygulanıp yükte hızlı bir artışla uygulandığı bir süreçten geçer. Örneğin Leeb ve Shore Scleroscope sertlik testlerinde, geri tepme hızı ölçülür (sertlik değerine dönüştürülür). Statik sertlik test yöntemleri ise sabit bir yük veya kademeli olarak artan bir yük kullanır. Brinell, Vickers ve Knoop testleri gibi, bu yöntemlerde girinti derinliği ölçülür.