Malzemelerde Sertlik Ölçme Deneyi Raporu
Deney adı : Malzemelerde Sertlik Deneyi
Amacı : Malzemelerin sertliginin ölçülmesi ve mukavemetleri hakkında bilgi edinilmesi.
Deneyi Hakkında Bilgi :
Sertlik, malzemelerin plastik deformasyona karsı gösterdigi direnç olarak tanımlanır. Sertlik deneyleri malzeme ve imal edilmis parçaların çabuk ve tahribatsız olarak kontrolünü saglayan çok önemli mekanik deneylerden biridir. Teknolojide yaygın olarak kullanılan sertlik ölçme yöntemleri, numune üzerinde elde edilen kalıcı iz büyüklügünün ölçülmesi esasına dayanan yöntemlerdir.
- Rockwell sertlik ölçme yöntemi: Rockwell sertlik deneyi, sabit yük altında, malzeme üzerinde olusturulan iz derinliginin ölçülmesi esasına dayanır. Ölçümü yapılacak malzemenin cinsine göre, iz bırakıcı olarak ucu çok az yuvarlatılmıs 120o 'lik konik elmas uç veya 1/16" ve 1/8" çapında çelik bilyalar kullanılır. Yük ise 60, 100 veya 150 kg olarak uygulanır. Her yük-iz bırakıcı kombinasyonu farklı bir Rockwell skalasını olusturur ve her skala farklı malzemelerin sertligini ölçmek için kullanılır. Bu skalalardan en çok kullanılanlar Rockwell B ve Rockwell C skalasıdır. Rockwell B skalası yumusak ve sünek malzemelerde 100 kg yük ve 1/16" çapında çelik bilya kullanılarak uygulanır. Sertligi 35-100 HRB arasında olan malzemelerin sertliginin ölçümü için uygun sonuçlar verir. Rockwell C skalası serlestirilmis çeliklere 150 kg yük ve konik elmas uç kullanılarak uygulanır. Sertligi 20-70 HRC arasında olan malzemelerin sertliginin ölçümü için uygun sonuçlar verir.
- Brinell Sertlik Deneyi: Brinell sertlik deneyi, malzeme yüzeyine belirli bir yükün (F), belirli bir çaptaki (D) sert malzemeden yapılmıs bir bilya yardımıyla belirli bir süre uygulanması sonucu yüzeyde kalıcı bir iz meydana getirmek esasına dayanır. Daha sonra olusan kuvvetin olusan izin küresel yüzey alanına bölünmesiyle Brinell sertlik degeri elde edilir. Deney sonrası sertlik sonucu ifade edilirken BSD isaretinin yanında diger deney sartları bilya çapı/yük/uygulama süresi sırasına göre bir bilgi eklenir.
- Vickers Sertlik Deneyi: Vickers sertlik deneyinin kullanım alanı çok genistir. Çok yumusak ve çok sert malzemeler için uygundur. Vickers sertlik deneyi, tabanı kare ve tepe açısı 136° olan standartlastırılmıs piramit seklinde bir elmas ucun, degisken yükler altında numune yüzeyine batırılması sonucu bir iz olusturma esasına dayanır. Deney yükü F=1 kg ile 100 kg arasında seçilebilir. Deneyden sonra Vickers sertlik degerini bulmak için kare seklindeki izin kösegenleri mikroskop yardımı ile hassas bir sekilde ölçülür.
Deneyin Yapılışı :
»Rockwell Sertlik:
Rockwell sertlik deney prensibi Sekil 1’ de verilmistir. Rockwell sertlik deneyi yapılırken numune üzerine önce 10 kg'lık bir ön yük (Fo) uygulanır. Bu ön yük numune ile uç arasındaki kesin teması saglamak ve ölçü düzenindeki boslukları gidermek amacıyla uygulanır. Fo ön yükünün uygulanmasıyla to derinligine erisilir. Bu konum sertlik skalası için referans düzlemi olarak alınır. Ön yükün uygulanmasından sonra yukarıda farklı sertlik skalaları için verilen yük miktarlarına varıncaya kadar bir ana yük (Fana), yaklasık 10 saniye süreyle numune üzerine uygulanır. Ana yük degerleri Rockwell B deneyi için 90 kg, Rockwell C deneyi için ise 140 kg'dır.
Şekil 1: Rockwell sertlik deneyi prensibi.
1) Ön yüklemede (10 kg) ucun batma derinligi,
2) Ana yüklemede (90 kg veya 140 kg)ucun batma derinligi,
3) Ana yük kaldırıldıgında ucun batma derinligi (e),
4) Rockwell sertligi (100-e).
Fön kuvvetinden en az dört kat büyük olması gereken Fana deney yükünün numune üzerine uygulanmasından ve kaldırılmasından sonra, referans düzleminden itibaren kalıcı bir tb batma derinligi elde edilir. Söz konusu islemlerin gerçeklestirildigi Rockwell cihazında, ölçülen kalıcı tb batma derinligi yerine, sertlik degeri göstergeden dogrudan okunur.
»Brinell Sertlik:
Şekil 2’ de gösterildigi gibi belirli bir yükün (F), belirli bir çaptaki (D) sert malzemeden yapılmıs bir bilya yardımıyla malzemenin yüzeyine belirli bir süre uygulanması sonucu yüzeyde kalıcı bir iz meydana getirilir.
Şekil 2: Brinell Sertlik Deneyi Prensibi.
Meydana gelen izin küresel yüzey alanı, izin çevresinin ölçülen ortalama çapı ile bilya çapından faydalanılarak belirlenir. Buna göre Brinell sertlik degeri ;
P = Uygulanan yük (kg), D = Bilya çapı (mm), d = İz çapı (mm)
bağlantısı ile hesaplanır.
»Vickers Sertlik:
Sertligi ölçülecek malzemeye Şekil 3’ de gösterildigi gibi piramit elmas uc belirli bir süre ve yükle kalıcı kare tabanlı iz olusturur. Olusan simetrik izin kösegen ortalaması belirlenerek asagıda verilmis olan bagıntı yardımıyla malzemenin Vickers sertlik degeri hesaplanır.
Sekil 3: Vickers Sertlik Deneyi
F = Uygulanan deney yükü (kg),
d = İz kösegenlerinin ortalaması (mm),
a = Tepe açısı =136°.
Vickers Sertlik Değeri (VSD):
Yapılan tüm sertlik yöntemlerinde her numuneden en az üç tane sertlik degeri ölçülerek ortalama deger ve standard sapma hesaplanır.
