Sertlik temel bir malzeme özelliği değil, belirli bir girinti yöntemine verilen ölçülen bir tepkidir. Doğrudan pratik cevap şudur: Rockwell, Brinell ve Vickers, her biri farklı bir girinti ve yük kullanan ve farklı birim veya ölçeklerde değerler üreten üç farklı girinti sertliği testidir. . Rockwell bir derinlik ölçümü kullanıyor ve HRC veya HRB gibi ölçeklerde boyutsuz bir sayı rapor ediyor. Brinell yüzeye bir karbür bilye bastırır ve bir değer bildirir. YBW (kgf/mm²) . Vickers bir elmas piramit kullanıyor ve sertliği şu şekilde rapor ediyor: YG (ayrıca kgf/mm² cinsinden) ince kaplamalardan dökme malzemelere kadar her şey için çok yönlü olmasını sağlar. bir evrensel sertlik test makinesi bu yöntemleri tek bir cihazda birleştirir ve genellikle derinlik algılamalı Martens sertlik yeteneği ekler. Tek bir sertlik ölçüm birimi yoktur; "sertlik birimi" ölçeğe bağlıdır ve testler arasındaki seçim malzeme türüne, numune geometrisine ve gerekli spesifik bilgilere bağlıdır.
Üniversal Sertlik Test Cihazı
A evrensel sertlik test cihazı girintili çıkıntıları, objektif lensleri ve yükleme profillerini değiştirerek, tipik olarak Rockwell, Brinell ve Vickers gibi birden fazla standartlaştırılmış sertlik testi yöntemini gerçekleştirmek üzere tasarlanmış tek bir cihazdır. Bu, ayrı özel test uzmanlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Geleneksel optik yöntemlerin ötesinde, gelişmiş evrensel makineler ölçüm yapmak için derinlik algılama teknolojisini kullanır Martens sertliği (HM) ve ISO 14577'ye göre girinti modülü. Bu, girinti döngüsü sırasında sürekli kuvvet-yer değiştirme eğrisinin kaydedilmesiyle elde edilir ve yüksek hızlı sıkıştırma testine eşdeğer malzeme parametreleri sağlanır. Örneğin modern bir evrensel makine, test kuvvetlerini uygulayabilir. 1 gf'den 3000 kgf'ye Vickers, Brinell, Rockwell ve hatta Knoop ve plastik testleri için mikro, düşük yük ve makro aralıkları kapsar. Kapalı döngü kuvvet kontrol sistemleri, genellikle örnekleme oranı 1 ila 2 kHz Yükleme hızının ve bekleme süresinin kesinlikle ASTM E92 ve ISO 6506 gibi standartlara uygun olduğundan emin olun.
Rockwell, Brinell ve Vickers Sertlik Testinin Temelleri
Her üç test de bir malzemenin kalıcı plastik deformasyona karşı direncini ölçer, ancak bunlar girinti geometrisi, yük uygulaması ve ölçüm prensibi açısından temel olarak farklılık gösterir.
Rockwell Sertlik Testi
Rockwell yöntemi şunları ölçer: diferansiyel penetrasyon derinliği bir ön küçük yük ve ardından büyük bir yük altındaki bir girintinin. Küçük yük (tipik olarak 10 kgf veya 3 kgf), yüzey kusurlarını ve elastik deformasyonu emerek bir referans konumu oluşturur. Daha sonra ana yük (60, 100 veya 150 kgf) uygulanıp kaldırılır ve penetrasyon derinliğindeki kalıcı artış ölçülür. Sertlik numarası bu derinlikle ters orantılıdır ve doğrudan kadrandan veya dijital ekrandan okunur. bir Rockwell HRC değeri 60 örneğin yaklaşık 0,080 mm derinliğe karşılık gelir. Yaygın ölçekler, sertleştirilmiş çelikler için HRC'yi (elmas koni, 150 kgf) ve daha yumuşak alaşımlar için HRB'yi (1/16 inç bilya, 100 kgf) içerir. Temel avantajı hızdır, çünkü sonuç optik ölçüm olmadan saniyeler içinde elde edilir.
Brinell Sertlik Testi
Brinell testi şunları kullanır: tungsten karbür bilye girintisi Tipik olarak 10 mm çapında, yüksek bir test kuvvetiyle (demirli metaller için genellikle 3000 kgf) yüzeye bastırılır. Yük kaldırıldıktan sonra kalıcı izlenimin çapı optik olarak ölçülür. Brinell sertlik numarası (HBW), uygulanan yükün girintinin küresel yüzey alanına bölünmesiyle hesaplanır. Tipik bir sonuç şu şekilde yazılır: 350 HBW 10/3000 10 ila 15 saniyelik bir bekleme süresi için 10 mm'lik bir bilya ve 3000 kgf'lik bir yük kullanılarak Brinell sertliğinin 350 olduğunu gösterir. Büyük girinti, yerel mikroyapısal farklılıkların ortalamasını alarak Brinell'i dökümler, dövmeler ve iri taneli yapılara sahip malzemeler için ideal kılar. Bilya deforme olabileceğinden veya numune hasar görebileceğinden çok sert malzemeler (650 HBW'nin üzerinde) veya ince kesitler için uygun değildir.
Vickers Sertlik Testi
Vickers testi şunu kullanır: elmas kare tabanlı piramit girintileyici 136 derecelik bir tepe açısı ile. Prensip tüm yük aralığı boyunca aynıdır: çentikleyici hassas bir kuvvet altında numuneye bastırılır ve elde edilen kare baskının iki köşegeni optik olarak ölçülür ve ortalaması alınır. Vickers sertliği şu şekilde rapor edilir: YG , ardından örneğin kgf cinsinden test kuvveti gelir 640 HV30 . Vickers sertliği birimi teknik olarak kgf/mm² ancak geleneksel olarak boyutsuz bir sayı olarak ifade edilir. Aynı girinti şekli 1 gf'den 120 kgf'ye kadar olan kuvvetler için kullanıldığından, Vickers, ince folyolardan ve yüzeyi sertleştirilmiş katmanlardan dökme malzemelere kadar çeşitli ölçeklerde sertliği ölçme konusunda benzersiz bir yeteneğe sahiptir ve sonuçlar genellikle birkaç yüz gramlık kuvvetin üzerinde yükten bağımsızdır.
Yöntemlere Göre Sertlik Ölçüm Birimleri
"Sertlik birimi" kavramı yönteme özeldir. Her testin kendi raporlama kuralı vardır ve değerler, ASTM E140 ve ISO 18265 tarafından tanımlanan dönüştürme tabloları olmadan doğrudan aktarılamaz. Aşağıdaki tablo, ana test yöntemlerinin birim ve ölçek yapısını açıklamaktadır.
| Test Yöntemi | Sembol | Fiziksel Birim | Örnek Tanım |
|---|---|---|---|
| Rockwell | İK Ölçeği | Boyutsuz | 60 HRC |
| Brinell | HBW | kgf/mm² | 350 HBW 10/3000 |
| Vickers | YG | kgf/mm² | 640 HV30 |
| Knoop | Hong Kong | kgf/mm² | 1000 HK 0,1 |
| Martens (Evrensel) | HM | N/mm² | 4500 HM 0,5/20/15 |
Üç Yöntemin Kapsamlı Karşılaştırması
Brinell, Rockwell ve Vickers sertlik testleri arasındaki farklar yalnızca prosedürle ilgili değildir; belirli bir endüstriyel görev için hangi yöntemin uygun olduğunu belirlerler. Aşağıdaki tablo doğrudan, uygulamaya yönelik bir karşılaştırma sağlar.
| Özellik | Rockwell | Brinell | Vickers |
|---|---|---|---|
| girintili | Elmas koni veya karbür bilye | 10 mm karbür bilya (veya 5/2,5 mm) | Elmas piramit (136 derece) |
| Ölçüm | Penetrasyon derinliği | İzlenim çapı | Gösterimin köşegeni |
| Hız | Çok hızlı (3-5 saniye) | Yavaş (30 saniye optik) | Orta ila yavaş |
| Uygunluk | Üretim Kalite Güvencesi, sertleştirilmiş çelikler, alaşımlar | Dökümler, dövmeler, iri taneli metaller | All materials, coatings, thin layers, R&D |
| Anahtar Sınırlaması | İnce veya yüzeyi sertleştirilmiş katmanlar için değil | 650 HBW'nin üzerinde değil; geniş hasar alanı | Yavaş, yüzey kalitesi kritik |
Vickers Nedir? Sertlik Testi İçin kullanılır
Vickers sertlik testi, tek bir sertlik ölçeğinin bir ürünün malzeme sertliğinin tüm aralığını kapsaması gerektiğinde tercih edilen yöntemdir. Başlıca uygulamaları şunları içerir: Karbürlenmiş veya nitrürlenmiş çeliklerin durum derinliği analizi , yüzey kenarından çekirdeğe kadar bir dizi mikro girintinin sertlik gradyanını haritalandırdığı yer. Tipik bir spesifikasyon, örneğin YG 550 at a case depth of 0.5 mm , yalnızca Vickers mikro sertlik traversiyle doğrulanabilir. Test aynı zamanda önemli nitelikli kaynaklar burada ısıdan etkilenen bölge, ana metal ve kaynak metalinin her biri farklı özelliklere sahiptir ve küçük girinti bu bölgeleri izole edebilir. Araştırma ve geliştirmede Vickers, diğer girintilerin parçalanabileceği veya çok büyük bir ayak izi gerektireceği seramikleri, kompozitleri ve ince film kaplamaları karakterize etmek için kullanılır. Örneğin, 3 mikron kalınlığındaki bir TiN sert kaplama, güvenilir bir şekilde test edilebilir. 0,025 kgf (25 gf) alt tabakadan etkilenmeden yaklaşık 0,5 mikron derinliğinde bir girinti oluşturur.
Webster ve Rockwell Sertliği
Webster sertlik test cihazı, belirli bir girinti yöntemi uygulayan, taşınabilir, doğrudan okuyan bir cihazdır. Belirli bir Rockwell ölçeğine doğrudan eşdeğer değildir, ancak Webster sertlik değerleri, alüminyum alaşımları için Rockwell B ve Rockwell H ölçekleriyle deneysel olarak ilişkilidir. . Örneğin Webster B ölçeği kabaca aşağıdakileri kapsar: WB 0 ila WB 20 , buna karşılık gelir yaklaşık 25 ila 100 HRB alüminyum ekstrüzyonlar ve levhalar için. Webster test cihazının avantajı, taşınabilirliği ve Rockwell tezgah test cihazına getirilemeyen büyük montajları, ısı eşanjörlerini ve uçak yapılarını test edebilme yeteneğinde yatmaktadır. Ancak korelasyon malzemeye özgüdür. 6061-T6 alüminyum için kalibre edilmiş bir Webster test cihazı, 7075 veya diğer metaller için doğru Rockwell eşdeğerlerini sağlamayacaktır. Hassas malzeme sertifikasyonu için Webster'ın uygun bir saha tarama aracı olarak hizmet verdiği Rockwell veya Brinell tezgah testi gereklidir.
Uygulamanız için Doğru Sertlik Testini Nasıl Seçersiniz?
Test seçimi malzeme türüne, numune geometrisine, üretim hacmine ve gerekli bilgilere göre belirlenir. Pratik endüstriyel senaryolara dayanan aşağıdaki karar mantığı yapıcı bir kılavuz sağlar.
- Büyük dökümler veya kaba mikroyapılı dövme parçalar için , Brinell testini seçin. 10 mm'lik bilya girintisi tane sınırı ve faz değişimlerinin ortalamasını alarak bileşenin genel mekanik özelliklerini temsil eden bir toplu sertlik verir. Demir ve çelik dökümler için varsayılan olarak 10 mm'lik bilya ile 3000 kgf'lik standart test yapılır.
- İşlenmiş parçaların yüksek hacimli üretim kalite kontrolü için , Rockwell standarttır. 3 saniyelik bir HRC testi, bir ısıl işlem hattının proses kapasite endeksini herhangi bir darboğaz yaratmadan koruyabilir. 20 HRC'nin üzerindeki sertleştirilmiş çelikler için HRC'yi ve daha yumuşak demir dışı alaşımlar için HRB'yi kullanın.
- Yüzeyi sertleştirilmiş, ince veya kaplamalı bileşenler için , micro-Vickers tek uygun seçimdir. 500 gf veya 1 kgf'lik bir yük ve bir Knoop veya Vickers girintisi, sertleştirilmiş katman boyunca uzanan girinti olmadan çekirdekten kasaya eğimi ölçebilir.
- Kaynaklar, bağlantılar ve ısıdan etkilenen bölgeler için , Vickers veya Knoop düşük kuvvet testi (1-5 kgf), bir kaynak arayüzünün dar bandı boyunca sertlik değişimlerini çözebilir; bu, hidrojen çatlamasını veya kırılgan faz oluşumunu önlemek için kritik öneme sahiptir.
- Tek bir sertlik numarasının ötesinde malzeme özelliklerine ihtiyaç duyulduğunda Martens modundaki evrensel bir sertlik test cihazı, polimer, seramik ve ileri malzeme geliştirme için değerli olan tek bir aletli girinti testinden girinti sertliği, elastik modülü, sürünme ve gevşeme davranışını sağlar.
Sertlik Ölçekleri Arasında Dönüştürme
Sertlik ölçeği dönüşümleri yaklaşık değerlerdir ve sorumlu uygulama, bunları yalnızca karşılaştırma amacıyla kullanın, asla spesifikasyon amacıyla kullanmayın . Brinell, Rockwell ve Vickers arasındaki dönüşüm ilişkisi, malzemenin işlenerek sertleşme davranışına bağlıdır; dolayısıyla östenitik paslanmaz çelik için bir ASTM E140 dönüşüm tablosu, karbon ve düşük alaşımlı çeliğinkinden farklı olacaktır. Pratik bir örnek olarak, tipik bir karbon çeliği 640 HV30 yaklaşık olarak karşılık gelir 56 HRC ve 600 HBW . Ancak tamamen işlenerek sertleştirilmiş östenitik paslanmaz çelik için aynı 56 HRC yalnızca 250 HBW'ye karşılık gelebilir. Bir spesifikasyon belirli bir ölçekte raporlamayı gerektirdiğinde, testin doğrudan o ölçekte yapılması gerekir. Üniversal bir sertlik test makinesi, testi dönüşüme başvurmadan gerekli yöntemde gerçekleştirerek bu belirsizliği en aza indirebilir.
