SERTLİK TESTLERİ. Sertlik Tanımı. -Brinell Sertlik Deneyi (HB) -Vickers Sertlik Deneyi (HV) -Rockwell Sertlik Deneyi (HR)

Transkript

1 SERTLİK TESTLERİ Sertlik Tanımı -Brinell Sertlik Deneyi (HB) -Vickers Sertlik Deneyi (HV) -Rockwell Sertlik Deneyi (HR) 1

2 Sertlik Nedir? Basite indirgendiğinde oldukça kolay tanımlanan bir özelliktir; - tebeşir yumuşak, - çelik serttir. Malzeme özelliği olarak ele alındığında; Sertlik, malzemelerin plastik deformasyona karşı direnç gösterebilme kabiliyetidir. 2

3 Sertlik Ölçümü Mohs sertliği Günümüzde Mohs Sertlik Skalası, sadece mineorolojide minerallerin sertliğinin belirlenmesinde kullanılır. 3

4 Örneğin, Apatiti çizip kuvars ile çizilen bir mineralin Mohs skalasına göre sertliği 6 dır. Bu skalaya göre kuvars'ı çizebilen, topaz'ı çizemeyen bir maddenin sertliği Mohs skalasına göre 7-8 Mohs sertliğindedir. Örneğin, sert çelik 6.5, alüminyum 2, normal cam 5.5 Mohs sertliğindedir. 4

5 Sertlik Nasıl Ölçülür? Sertlik ölçümü, malzemeye bilinen miktardaki bir yük ile başka bir malzeme tarafından yük uygulanması, bastırılması ile ölçülebilir. Malzemelerin plastik deformasyona karşı koyabilme direnci akma dayanımı ile alakalı olduğundan, böyle bir kuvvet uygulanmasıyla sertlik göreceli olarak belirlenebilir. Batıcı uç olarak elmas gibi sert malzemelerin kullanılmasıyla deformasyon sadece kuvvetin uygulandığı malzemede (test numunesi) sınırlı tutulur. 5

6 A: batıcı uç B: test numunesi 6

7 Temel Sertlik Ölçme yöntemleri Brinell Sertliği (HB, BSD) iz büyüklüğü ölçülür Vickers Sertliği (HV, VSD) Rockwell Sertliği (HR) batma derinliği ölçülür σ ç (kg/mm 2 )= 0,35.BSD (kg/mm 2 ) σ ç (kg/mm 2 )= 3,5.RC 7

8 Brinell Sertlik Ölçme Yöntemi Brinell sertlik değeri (HB), numuneye uygulanan yük değerinin oluşan izin yüzey alanına bölünmesi ile elde edilir. 8

9 Brinell Sertlik Ölçme Yöntemi Brinell Sertlik Cihazı 9

10 Brinell Sertlik Ölçme Yöntemi Yük derecesi N kp 0,102F F D 2 D 2 Kullanım aralığı HB HB sertlik yönteminin kullanıldığı malzemeler ,5 1, Demir esaslı malzemeler ve yüksek dayançlı alaşımlar -yumuşak çelik -çelik -dökme çelik -temper döküm -titanyum alaşımları -Ni ve Co alaşımları -hafif metaller -döküm alaşımları -bakır -pirinç -bronz -nikel Demir Dışı Metaller -saf alüminyum -magnezyum -çinko -dökme pirinç -yatak malzemeleri -kurşun -kalay -yumuşak metaller Ölçülen değerler, ancak muayene yükü ve küre çapının karesi arasında sabit bir oran varsa karşılaştırılabilirler. Bu orana yükleme derecesi adı verilir. 10

11 Brinell Sertlik Ölçme Yöntemi Deney yükü seçim tablosu Bilya çapı D (mm) , ,5 30 Deney yükü F/D 2 yük derecesi kp olarak ,5 1, , , ,5 15,625 2, ,25 7,8125 1,25 11

12 Brinell Sertlik Ölçme Yöntemi Deneyde dikkat edilecek hususlar: Minimum malzeme (numune) kalınlığı [Smin = 17xbilyanın batma derinliği] kadar olmalıdır. Numene yüzeyi parlak ve düzgün olmalıdır. Kalıcı iz çapı 0,2D den küçük ve 0,7D den büyük olmamalıdır. 0,2D < d < 0,7D Numune üzerinde kalan izin merkezinin parça kenarından ve bir diğer izin merkezinden uzaklığı iz çapının iki katı kadar olmalıdır (2d). İz çapı (d) 0,01 mm hassasiyetle ölçülmelidir. İz tam dairesel değilse birbirine dik doğrultudaki çaplar ölçülüp, ortalaması alınmalıdır. 400 HB ye kadar olan sertlikler için, sertleştirilmiş çelikten imal edilmiş bilyalar kullanılır. Sert malzemelerde karbürden yapılmış bilyalar tercih edilir. 12

13 Vickers Sertlik Ölçme Yöntemi Yumuşak malzemelerden, özel yöntemlerle sertleştirilmiş çok sert malzemelere kadar geniş bir kullanım aralığı mevcuttur. Yük Batıcı uç Bekleme süresi : kg (en sık 2,10 ve 30 kg) : Kare tabanlı, tepe açısı 136º olan elmas piramit : 15 sn (yumuşak malzemelerde 30 sn) 13

14 14

15 Vickers Sertlik Ölçme Yöntemi Vickers Sertlik Cihazı 15

16 Vickers Sertlik Ölçme Yöntemi 16

17 Vickers Sertlik Ölçme Yöntemi Deneyde dikkat edilecek hususlar: Yük darbesiz olarak uygulanmalıdır. Numene yüzeyi parlak ve düzgün olmalıdır. Elmas uç darbeden ve çarpmadan korunmalıdır. Numune üzerinde kalan izin merkezinin parça kenarına veya bir diğer izin kenarına olan uzaklığı en az 3d kadar olmalıdır. Piramid uç P yükü ile deney parçasına düşey olarak batırılmalı, iz köşegenleri 0,002 mm hassaslıkla ölçülmelidir. 17

18 Malzeme Vickers Sertlik (kg/mm 2 ) Elmas 8000 Wolfram karbür (WC) 1600 WC+%3 Kobalt 1300 Karbürize edilmiş çelik 900 İnşaat çeliği 150 Sertleştirilmiş takım çeliği

19 Knoop Sertliği: Knoop sertliği, 1939 yılında National Bureau Standards da (şu an NIST= National Institute of Standards and Technology-USA) Frederick Knoop tarafından geliştirilmiştir. ASTM ye (American Society for Testing and Materials) göre E384 standartlarında tanımlanmıştır. Bu standartlara göre eşkenar piramit esaslı elmas bir uç kullanılır. Bu deneyde tepe açısı 130º ve 172º 30 olan piramit şekilli elmas bir uç malzeme üzerine batırılır. Knoop aynı yük kullanılarak yapılan Vickers sertlik ölçümleri ile karşılaştırıldığında nispeten daha az derin izler bırakır ( Uzun köşegenin 1/30 u kadar). 19

20 HK P A P 2 CL P: uygulanan yük (kg) A: izin düşüm alanı (mm 2 ) L: izin dikey uzunluğu C: sabit (0,07028) 20

21 Vickers sertlik izi Knoop sertlik izi Vickers sertliğinde, malzemenin sertliği izin köşegenleri ölçülerek bulunur. Knoop sertliğinde, malzemenin sertliği izin derinliği ölçülerek bulunur. 21

22 22

23 Rockwell Sertlik Ölçme Yöntemi Batma derinliğinin ölçülmesi esasına dayanır. Ön yüklemeli bir sertlik ölçüm yöntemidir. Malzemenin makrogeometrik durumunun kötü etkilerinden kurtulmak ve derinlik ölçümünde sıfır noktasının iyi ayarlanabilmesi için ön yükleme yapılır. 23

24 Rockwell Sertlik Ölçme Yöntemi Numune kalınlığı batma derinliğinin en az 10 katı olmalıdır. Yöntemin üstünlüğü; sertlik değerinin deney cihazı üzerindeki ölçme saatinden direkt olarak okunabilmesidir. 24

25 Rockwell Sertlik Ölçme Yöntemi Skala Batıcı uç Ön yük F 0 (kp) Büyük Yük F i (kp) Toplam Yük F (kp) A Elmas koni B 1/16 inç çelik bilya C Elmas koni D Elmas koni E 1/8 inç çelik bilya F 1/16 inç çelik bilya G 1/16 inç çelik bilya H 1/8 inç çelik bilya K 1/8 inç çelik bilya L 1/4inç çelik bilya M 1/4 inç çelik bilya P 1/4 inç çelik bilya R 1/2 inç çelik bilya S 1/2 inç çelik bilya V 1/2 inç çelik bilya E HRA : Cemented carbides, thin steel and shallow case hardened steel HRB : Copper alloys, soft steels, aluminium alloys, malleable irons, etc. HRC : Steel, hard cast irons, case hardened steel and other materials harder than 100 HRB HRD : Thin steel and medium case hardened steel and pearlitic malleable iron HRE : Cast iron, aluminium and magnesium alloys, bearing metals HRF : Annealed copper alloys, thin soft sheet metals HRG : Phosphor bronze, beryllium copper, malleable irons HRH. : Aluminium, zinc, lead HRK.... } HRL.... } HRM....}.... Soft bearing metals, plastics and other very soft materials HRP.... } HRR.... } HRS.... } HRV.... } 25

26 Rockwell Sertlik Ölçme Yöntemi HRB Yöntemi Yumuşak çelikler, bakır alaşımları ve alüminyum alaşımlarına uygulanır. Yük : 10+90=100 kp B. Uç : 1/16 inç çelik bilya Süre : 20 sn HRC Yöntemi Çelikler, sert çelikler, sert dökme demirler, 100 HRB den daha sert olan malzemelere uygulanır. Yük : =150 kp B. Uç : 120ºlik elmas koni Süre : 20 sn 26

27 Sertlik Dönüşüm Tabloları 27

28 28

29 DERİN ÇEKME DENEYİ (Erichsen Test) Bu testin amacı, levha halindeki (sac) malzemelerin deformasyon kapasitelerini belirlemektir. Analitik bir sonuç vermez, karşılaştırmalı bir yöntemdir. Derin çekme testinde bir zımba ile levha şeklindeki numuneye çökertme uygulanır. Malzemede ilk hatanın meydana geldiği anda test durdurulur. Zımbanın saca değdiği ilk andan sacın çatladığı ana kadar aldığı yol derinliktir. Bu derinlik ölçülür, bu bize Erichsen numarasını verir. Soğuk dövme, soğuk haddeleme, derin çekme, soğuk ekstrüzyon işlemlerinde kullanılan malzemelerin düktilitesini ölçmede kullanılır. 29

30 Zımba ilerleme hızı 5-20 mm/dak Erichsen Testi Deney sonunda çökertme izine bakılır. Portakal kabuğu görünümü Parlak yüzey kaba tane ince tane 30