Bir metal malzemenin yüzeyinin sert cisimler tarafından bastırılmasına karşı gösterdiği dirence sertlik denir. Farklı test yöntemlerine ve uygulama alanlarına göre sertlik, Brinell sertliği, Rockwell sertliği, Vickers sertliği, Shore sertliği, mikro sertlik ve yüksek sıcaklık sertliği olarak sınıflandırılabilir. Borular için yaygın olarak kullanılan üç sertlik türü şunlardır: Brinell, Rockwell ve Vickers sertliği.
A. Brinell sertliği (HB)
Belirli bir çapa sahip çelik veya karbür bilyeyi, belirtilen test kuvveti (F) ile numune yüzeyine bastırın. Belirtilen bekleme süresinden sonra, test kuvvetini kaldırın ve numune yüzeyindeki girinti çapını (L) ölçün. Brinell sertlik değeri, test kuvvetinin, girintili kürenin yüzey alanına bölünmesiyle elde edilen bölümdür. HBS (çelik bilye) cinsinden ifade edilen değerin birimi N/mm2 (MPa)'dır.
Hesaplama formülü şöyledir:
Formülde: F – metal numunenin yüzeyine uygulanan test kuvveti, N;
D – Test için kullanılan çelik bilyenin çapı, mm;
d – girintinin ortalama çapı, mm.
Brinell sertlik ölçümü daha doğru ve güvenilirdir, ancak genel olarak HBS yalnızca 450 N/mm² (MPa) altındaki metal malzemeler için uygundur ve daha sert çelik veya daha ince levhalar için uygun değildir. Çelik boru standartları arasında Brinell sertliği en yaygın kullanılanıdır. Malzemenin sertliğini ifade etmek için genellikle girinti çapı d kullanılır; bu hem sezgisel hem de kullanışlıdır.
Örnek: 120HBS10/1000130: Bu, 10 mm çapında çelik bilye kullanılarak 1000 Kgf (9,807 KN) test kuvveti altında 30 saniye boyunca ölçülen Brinell sertlik değerinin 120 N/mm² (MPa) olduğu anlamına gelir.
B. Rockwell sertliği (HR)
Rockwell sertlik testi, Brinell sertlik testi gibi bir girinti testi yöntemidir. Farkı, girintinin derinliğini ölçmesidir. Yani, ilk test kuvveti (Fo) ve toplam test kuvvetinin (F) ardışık etkisi altında, girinti ucu (çelik değirmeninin konisi veya çelik bilyesi) numunenin yüzeyine bastırılır. Belirtilen bekleme süresinden sonra, ana kuvvet kaldırılır. Ölçülen kalan girinti derinliği artışı (e) kullanılarak sertlik değeri hesaplanır. Değeri, HR sembolüyle gösterilen anonim bir sayıdır ve kullanılan ölçekler A, B, C, D, E, F, G, H ve K olmak üzere 9 ölçeği içerir. Bunlar arasında, çelik sertlik testinde yaygın olarak kullanılan ölçekler genellikle A, B ve C'dir, yani HRA, HRB ve HRC.
Sertlik değeri aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
A ve C ölçekleriyle test yaparken, HR=100-e
B ölçeğiyle test yapıldığında, HR=130-e
Formülde, e – kalan girinti derinliği artışı, 0,002 mm'lik belirtilen birimle ifade edilir; yani, girintinin eksenel yer değiştirmesi bir birim (0,002 mm) olduğunda, Rockwell sertliğinde bir sayı değişimine eşdeğerdir. e değeri ne kadar büyükse, metalin sertliği o kadar düşük olur ve tersi de geçerlidir.
Yukarıdaki üç ölçeğin uygulanabilir kapsamı aşağıdaki gibidir:
HRA (elmas konik indenter) 20-88
HRC (elmas konik indenter) 20-70
HRB (çapı 1,588 mm çelik bilye uçlu) 20-100
Rockwell sertlik testi, günümüzde yaygın olarak kullanılan bir yöntem olup, çelik boru standartlarında Brinell sertlik testinden (HB) sonra ikinci sırada yer almaktadır. Rockwell sertliği, son derece yumuşaktan son derece serte kadar metal malzemelerin sertliğini ölçmek için kullanılabilir. Brinell yönteminin eksikliklerini giderir. Brinell yönteminden daha basittir ve sertlik değeri doğrudan sertlik ölçüm cihazının kadranından okunabilir. Bununla birlikte, küçük girintisi nedeniyle, sertlik değeri Brinell yöntemi kadar doğru değildir.
C. Vickers sertliği (HV)
Vickers sertlik testi de bir girinti testi yöntemidir. Seçilen bir test kuvveti (F) ile, zıt yüzeyler arasında 1360 derecelik bir açı bulunan kare piramit şeklinde bir elmas girinti ucu test yüzeyine bastırılır ve belirtilen bekleme süresinden sonra çıkarılır. Kuvvet uygulandıktan sonra, girintinin iki köşegeninin uzunluğu ölçülür.
Vickers sertlik değeri, test kuvvetinin girinti yüzey alanına bölünmesiyle elde edilir. Hesaplama formülü şöyledir:
Formülde: HV – Vickers sertlik sembolü, N/mm2 (MPa);
F-test kuvveti, N;
d – girintinin iki köşegeninin aritmetik ortalaması, mm.
Vickers sertlik testinde kullanılan test kuvveti F, 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) ve diğer altı seviyeden oluşmaktadır. Ölçülebilen sertlik değeri 5~1000 HV aralığındadır.
Örnek ifade yöntemi: 640HV30/20, 20 saniye boyunca 30 Hgf (294,2 N) test kuvvetiyle ölçülen Vickers sertlik değerinin 640 N/mm² (MPa) olduğu anlamına gelir.
Vickers sertlik yöntemi, çok ince metalik malzemelerin ve yüzey katmanlarının sertliğini belirlemek için kullanılabilir. Brinell ve Rockwell yöntemlerinin temel avantajlarına sahiptir ve temel eksikliklerini giderir, ancak Rockwell yöntemi kadar basit değildir. Vickers yöntemi, çelik boru standartlarında nadiren kullanılır.
Yayın tarihi: 03-08-2024
