SERTLİK ÖLÇÜMÜ NEDİR?

Sertlik, bir malzemenin başka bir malzeme tarafından çizilmeye, delinmeye, aşındırılmaya veya şekil değiştirmeye karşı gösterdiği dirençtir. Sertlik ölçümü, malzemelerin dayanıklılığını ve kullanım ömürlerini belirlemek için önemli bir yöntemdir. Sertlik, özellikle mühendislik, metalurji ve malzeme biliminde malzemelerin mekanik özelliklerini anlamak ve uygun kullanım alanlarını belirlemek amacıyla sıkça değerlendirilir.

Sertlik ölçümü, bir malzemenin mekanik özelliklerini anlamak ve uygun kullanım alanlarını belirlemek için hayati bir süreçtir. Farklı sertlik test yöntemleri, malzemelerin türüne ve kullanım koşullarına göre seçilir. Bu testler, malzemelerin performansını ve dayanıklılığını belirlemeye yardımcı olurken, aynı zamanda üretim süreçlerinde kalite kontrolünü sağlar. Sertlik testleri, günümüz endüstrilerinin vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir.

Sertlik Ölçümü Neden Önemlidir?

Sertlik, bir malzemenin uygulama sırasında maruz kalabileceği aşındırıcı kuvvetlere ne kadar dayanabileceğini gösterir. Sert malzemeler genellikle aşınmaya, darbelere ve deformasyona karşı daha dayanıklıdır. Bu nedenle sertlik, özellikle endüstriyel malzemelerin tasarımı, kalite kontrolü ve performansının değerlendirilmesi açısından kritik bir parametredir. Sertlik ölçümü, aynı zamanda malzemenin diğer mekanik özellikleri (örneğin, mukavemet ve esneklik) hakkında da ipuçları sağlar.

Sertlik Ölçüm Yöntemleri

Sertlik ölçümü için çeşitli test yöntemleri mevcuttur. Bu yöntemler genellikle uygulanan kuvvet, sertlik ucu (indenter) türü ve ölçümün yapıldığı yüzeyin özelliklerine göre farklılık gösterir. Brinell, Rockwell, Vickers, Mikro Vickers, Knoop sertlik ölçme testlerinde sertlik ucu olarak elmas uçlar veya farklı çaplarda bilye kullanılmaktadır. Metal malzemelerde en yaygın sertlik ölçüm yöntemleri şunlardır:

Brinell Sertlik Testi: Brinell sertlik ölçme yönteminde sertleştirilmiş çelik(HBS) veya sinterlenmiş karbür(HBW) bilye belirli bir yük ile malzeme yüzeyine uygulanır. Yük aralığı 1,25 kilogram ile 3000 kilogram arasında değişmektedir. Brinell sertlik analizinde kullanılan bilyeların çapı 1mm. 2,5mm., 5mm., 10mm.’dir. Malzemenin türü, yük aralığını ve kullanılacak olan bilyenın çapını belirleyen en önemli noktalardan bir tanesidir. Oluşan iz çapına göre malzemenin sertliği hesaplanır. Brinell sertlik ölçme testi genellikle dökme demir, çelik, demir dışı metaller gibi malzemeler için kullanılır.

Brinell sertlik analizi yapılacak yüzeyin çok çapaklı olmaması, yüzeydeki girinti çıkıntıların fazla olmaması gerekir. Bu yüzeylere sahip olan numunelere kaba olarak zımparalama işlemi yapılmalıdır.

Brinell sertlik ucunun malzeme yüzeyine yük uygularken yandan görünümü;

Brinell Sertlik Ölçme Formülü;

Brinell sertlik ölçme testinde malzeme cinsine göre kullanılan uç ve uygulama kuvveti;

Rockwell Sertlik Testi: Rockwell sertlik ölçme yönteminde tepe açısı 120° olan bir elmas konik uç veya çelik bilye belirli bir yük ile malzeme yüzeyine uygulanır. Uygulanan yük sonrasında oluşan derinlik ölçülerek sertlik değeri belirlenir. Analiz sonucunda kullanılan ölçekler hangi ucun kullanıldığını da temsil eder. Elmas konik uç HRC, HRA gibi ölçeklerde kullanılırken HRB, HRF gibi ölçeklerde çelik bilye kullanılmaktadır. Sektörde en çok C ve B ölçekleri kullanılmaktadır.

Brinell testinde olduğu gibi Rockwell sertlik ölçme testinde de numune yüzeyinin belirli bir seviyede kaba talaşından arındırılması gerekmektedir. Numune yüzeyinin test uygunluğuna sahip olması için zımparalama işlemi gerçekleştirilir. Bu test çelik malzemelerde sıkça tercih edilir.

Rockwell sertlik ucunun malzeme yüzeyine yük uygularken yandan görünümü;

Rockwell sertlik analizi uygulanışının şematik gösterimi;

Rockwell sertlik ölçme testinde malzeme cinsine göre kullanılan uç ve uygulama kuvveti;

Vickers Sertlik Testi: Vickers sertlik ölçme testinde tepe açısı 136° olan tabanı kare piramit bir elmas sertlik ucuyla(indenter) küçük alanlar üzerinde belirli bir yükle çok hassas sertlik ölçümü yapılır. Değerlendirme kriterleri Brinell sertlik ölçme testine hemen hemen benzerdir. Numunenin yüzeyine yük uygulandıktan sonra oluşan iz köşegenlerinin birbirine olan uzaklıklarından sonuca ulaşılır.

Vickers sertlik ölçme yöntemi makro ve mikro olarak ayrılmaktadır. Makro Vickers sertlik ölçme yönteminde yük aralığı 0.3 kg. ile  50 kg. arasında yük tercih edilebilirken mikro Vickers sertlik ölçme testinde 1g. ile 2000g. arasında yük tercihi yapılabilmelidir.

Yüksek hassasiyetli ölçüm olan Mikro Vickers sertlik ölçme testinde en doğru sonuca ulaşabilmek için numune yüzeyinin neredeyse çiziksiz olması gerekir. Bu test tüm metal malzemelerde tercih edilebilir.

Vickers sertlik ucunun malzeme yüzeyine yük uygularken yandan görünümü;

Vickers Ölçme Testi Formülü;

Knoop Sertlik Testi: Knoop sertlik ölçme testi Mikro Vickers sertlik ölçme testindeki gibi yüksek hassasiyet isteyen testlerden bir tanesidir. Mikro Vickers sertlik ölçme cihazında Knoop sertlik ölçme testi de gerçekleştirilebilir. Knoop sertlik ölçme testinde kullanılan sertlik ucunun uzun kenarı 172°, kısa kenarı 136° dir. Şekil olarak geniş bir piramit yapısına sahip sertlik ucu kullanılmaktadır.

Ölçüm sonucuna numune üzerinde oluşan izin uzun kenarı hesaplanarak ulaşılır. Knoop sertlik ölçme testi 1 gram gibi düşük yüklerde yapılmaktadır. Genellikle kırılgan malzemelerde, ince tabakalarda veya küçük örneklerde tercih edilir.

Knoop sertlik ucunun malzeme yüzeyine yük uygularken yandan görünümü;

Knoop Ölçme Testi Formülü;

Sertlik Ölçümünün Kullanım Alanları

Sertlik ölçümü, malzeme bilimi ve mühendislikte geniş bir uygulama alanına sahiptir. Endüstriyel üretimde, sertlik testleri, malzemelerin kalite kontrolü ve performans değerlendirilmesinde kullanılır. Örneğin, otomotiv sektöründe motor parçalarının aşınma direnci, sertlik ölçümleri ile belirlenir. Ayrıca metalurji, inşaat, savunma sanayi ve enerji sektörlerinde malzemelerin dayanıklılığını ve uzun ömürlülüğünü sağlamak için sertlik testleri yapılır.