Çelik sertliği, yerel bir izin oluşmasına karşı direnci tanımlı bir yöntemle ölçer. Brinell, Rockwell ve Vickers farklı ölçüm prensipleri kullandığından sonuç, yöntem ve test koşullarıyla birlikte değerlendirilir.
Sertlik yöntem tarafından tanımlanan bir sonuçtur
Sertlik testi ampirik bir ölçümdür. Standartta tanımlanan ölçüm ucu kontrollü kuvvet altında numuneye uygulanır; iz boyutu veya derinliği sertlik sayısına çevrilir. NIST’in bazı Rockwell ve mikroindentasyon ölçekleri için referans malzemeleri, ölçüm sisteminin izlenebilirliğini destekler.
Tek bir nokta ölçümü giriş kontrolü, ısıl işlem takibi, kaynak bölgesi değerlendirmesi veya proses doğrulamasında yararlı olabilir. Sementasyon, dekarbürizasyon, soğuk şekillendirme ve kaynak ısıl çevrimi aynı parça içinde gerçek sertlik gradyanları oluşturabilir.
Brinell: daha geniş alanı temsil eden bilya izi
Brinell yönteminde karbür bilya kullanılır ve sertlik, belirtilen koşullarda kalan izin çapından hesaplanır. Görece büyük iz daha geniş bir yerel alanı örnekler ve test izinin kabul edilebilir olduğu ürünlerde yararlı olabilir.
ISO 6506-1:2014 araştırma tarihinde yayımlanmış güncel ISO yöntemidir; ISO içinde bunun yerini alacak bir çalışma geliştirme aşamasındadır. ASTM E10-23 metal malzemelerin Brinell testini kapsar.
Geçerli sonuç için bilya, kuvvet, numune kalınlığı, izler arası ve kenara olan mesafe, yüzey ile optik okuma standarda uygun olmalıdır. HBW gösterimi ve gerekli test koşulları raporda korunur.
Rockwell: hızlı kontrol için derinlik ölçümü
Rockwell, ek kuvvet uygulanmadan önce ve kaldırıldıktan sonra ön kuvvet altında ölçülen kalıcı batma derinliği artışını kullanır. Her ölçek belirli bir ölçüm ucu ve kuvvet kombinasyonu kullanır. HRC ve HRB ayrı ölçeklerdir ve sayıları tek bir sürekli cetvel gibi okunamaz.
ISO 6508-1:2023 normal ve yüzeysel Rockwell ölçeklerini kapsar. ASTM E18-25 de yöntemi tanımlar. Seçilen ölçek malzemeye, kalınlığa ve geometriye uygun olduğunda Rockwell üretim kontrolünde etkilidir.
İnce sac, eğrisel yüzey veya yerel sertleşmiş bölge yüzeysel Rockwell ölçeği, farklı bir yöntem ya da standartta tanımlanan bir düzeltme gerektirebilir.
Vickers: geniş kuvvet aralığında elmas iz
Vickers kare tabanlı elmas piramit kullanır. Kalıcı izin köşegenleri optik olarak ölçülür ve sonuç ilgili test kuvvetiyle birlikte HV olarak verilir. ISO 6507-1:2023 üç kuvvet aralığını kapsar; ASTM E92-26 Vickers ve Knoop yöntemlerini içerir.
Vickers genel ölçümlerin yanında kaynak sertlik taramaları, yüzey sertleştirme profilleri ve küçük bölgeler için uygundur. İz küçüldükçe yüzey hazırlığı ve optik ölçüm kalitesi daha fazla önem kazanır.
Sertlik gösterimi nasıl okunur
Aşağıdaki örnekler birbirinden bağımsız deneyleri anlatır; değerler arasında eşdeğerlik kurulmaz:
- 220 HBW 10/3000: Brinell sertliği 220, karbür bilya çapı 10 mm, nominal deney kuvveti 3000 kgf, yaklaşık 29,42 kN.
- 60 HRC: Rockwell C ölçeğinde sertlik 60. Elmas koniyle ön kuvvet 10 kgf, toplam kuvvet 150 kgf uygulanır; bunlar yaklaşık 98,07 N ve 1,471 kN’dur. Toplam kuvvet ön kuvveti de içerir.
- 250 HV 10: Vickers sertliği 250, nominal kuvvet 10 kgf, yaklaşık 98,07 N. Sondaki 10 deney kuvvetini belirtir; 10 N anlamına gelmez.
kgf bir kuvvet birimidir: 1 kgf = 9,80665 N. Uygulanan standardın istediği bekletme süresi gösterimini ve diğer raporlama koşullarını koruyun. Bu sayılar bir çelik sınıfının hedef değerleri olarak kullanılmaz.
Yöntemi parçaya ve ölçüm amacına göre seçin
| Yöntem | Ölçülen büyüklük | Pratik kullanım | Kontrol noktası |
|---|---|---|---|
| Brinell | Bilya izinin çapı | Daha geniş yerel alan değerlendirmesi | Yüzey, kalınlık, iz aralığı ve optik okuma |
| Rockwell | Ön kuvvet altında ölçülen kalıcı derinlik artışı | Uygun ölçekle hızlı üretim kontrolü | Ölçek, kalınlık, destek, eğrilik ve yüzey |
| Vickers | Elmas izinin köşegenleri | Genel veya yerel ölçüm | Yüzey hazırlığı, optik ölçüm ve iz boyutu |
Tüm sütunlar için tabloyu kaydırın →
Kalın levha, ince sac, sementasyon tabakası ve kaynak ısı tesiri altındaki bölge benzer çelik grubunda olsa bile farklı test koşulları gerektirebilir.
Sertlik değerini değiştiren etkenler
Test yüzeyi hedef bölgeyi temsil etmeli ve ilgili standarda uymalıdır. Pürüzlülük, oksit, dekarbürizasyon, kaplama, taşlama hasarı veya aşırı parlatma iz oluşumunu ve okunmasını etkileyebilir.
Numune kalınlığı ve alt destek önemlidir; deformasyon alanı izin altına yayılır. İzler arasında ve kenarlara kadar gerekli mesafeler korunmalıdır. Eğrisel yüzeylerde yönteme ve ölçeğe göre düzeltme veya farklı kurulum gerekebilir.
Isıl işlem, soğuk işleme, faz dağılımı, tabaka derinliği ve kaynak ısıl çevrimi gerçek sertlik gradyanları oluşturabilir. Böyle bir gradyan bekleniyorsa ölçüm hattı veya örnekleme planı önceden tanımlanır.
İnce sacda seçilen yöntem, ölçek ve beklenen sertlik için en küçük numune kalınlığını; desteği ve arka yüzeyde deformasyon oluşup oluşmadığını kontrol edin. Yüzeysel Rockwell veya düşük kuvvetli Vickers uygun olabilir, ancak yalnızca kuvveti azaltmak deneyin geçerliliğini kanıtlamaz. Vickers için iz boyutu ve kaplama kapsamı sınırları da vardır; okunabilir görünen çok küçük bir iz standardın dışında kalabilir.
Ölçümün çelik altlığı, kaplamayı, işlem sonrası yüzeyi veya sertleştirilmiş tabakanın kesitini hedeflediğini belirtin. Altlık için sertliği değiştirmeyen, izin verilen hazırlama yöntemini kullanın. Sertleşmiş veya dekarbürize tabaka incelenecekse hedef bölgeyi koruyun ve derinliği özgün yüzeyden tanımlayın. Taşlama ısısı, fazla malzeme kaldırma ve hazırlık sırasında soğuk deformasyon sonucu değiştirebilir.
Sertlik dönüşümlerinin kapsamını sınırlayın
Dönüşüm tabloları karşılaştırma ve eski şartnameler için kullanışlıdır. İlişki ampiriktir ve malzemeye bağlıdır. ISO 18265:2013, dönüştürülmüş değerlerin ilişkiyi kurmak için test edilen malzemeye doğrudan uygulanabildiğini, başka malzemelerde ise gösterge niteliğinde olduğunu açıklar. Çekme dayanımı tahminleri daha düşük güvenilirliğe sahiptir.
Kabul kriteri sertlik olduğunda özgün ölçülen ölçeği koruyun. Dönüşüm gerekiyorsa tablo kaynağını, malzeme grubunu ve başlangıç değerini kaydedin; birden fazla ardışık ölçek dönüşümünden kaçının.
Sertlik, dayanım ve aşınma ilişkisi bağlama bağlıdır
Belirli bir çelik ailesi ve ısıl işlem durumu içinde sertlik ile çekme dayanımı arasında korelasyon bulunabilir; her ikisi de mikroyapıdan etkilenir. Kimya, proses ve test aralığı değiştiğinde bu ilişki de değişir. Ürün standardındaki akma ve çekme dayanımı koşulları kendi test yöntemleriyle doğrulanmalıdır.
Aşınma davranışını aşındırıcı türü, temas gerilmesi, tokluk, mikroyapı, karşı yüzey, yağlama, sıcaklık ve yüzey işlemi de etkiler. Sertlik, uygulamadaki özelliklerden biridir ve tüm aşınma mekanizmalarını tek başına açıklamaz.
Testi tanımlayın, doğrulayın ve raporlayın
Pratik bir ölçüm planı şu sırayı izleyebilir:
-
Malzeme, ürün biçimi, ısıl işlem durumu ve ölçülecek bölgeyi tanımlayın.
-
Ürün şartnamesi ile uygulanacak sertlik standardını belirleyin.
-
Kalınlık, geometri ve beklenen sertliğe uygun Brinell, Rockwell veya Vickers yöntemi ile ölçek/test kuvvetini seçin.
-
Yüzey ve numune desteğini yöntem şartlarına göre hazırlayın.
-
Ölçümlerden önce cihaz, ölçüm ucu ve referans blok durumunu doğrulayın.
-
Ölçüm konumlarını, aralıkları, okuma sayısını ve gerekiyorsa sertlik taramasını önceden belirleyin.
-
Özgün sertlik gösterimini, test koşullarını ve izin verilen düzeltmeleri kaydedin.
-
Sonucu gerçek şartname limitiyle karşılaştırın; mühendislik referansı için yapılan dönüşümleri ayrı belgeleyin.
İlgili özellikler için Çeliğin çekme dayanımı ve Çeliğin akma dayanımı sayfalarına bakın. Sınıf seçimi için Çelik dayanım sınıfı nasıl seçilir? rehberini kullanın.