Sertlik Ölçme Test ve Deneyi

Malzemelerin plastik deformasyona karşı göstermiş olduğu dirence sertlik denir.  Sertlik izafi bir ölçü ölçüdür. Sertlik malzemelerin diğer mekanik özellikleri hakkında bilgi verdiğinden mühendislik malzemelerine çok sık uygulanır. Örneğin çelik malzemelerin sertliği arttıkça çekme mukavemeti artar. Buna karşın işlenebilme özelliği sertlik arttıkça azalır.
Cisimlerin sertliği ölçme yöntemleri üç gruba ayrılır: 
1- Malzeme yüzeyini sert bir cisim ile çizerek yapılan sertlik deneyleri. 
2- Malzemeye sert bir cismi kuvvet altında batırmak suretiyle yapılan sertlik deneyleri. 
3- Sert bir bilyeyi malzeme üzerine düşürmek ve sıçratmak suretiyle yapılan sertlik deneyleri. 
( Rockwell sertlik değeri boyutsuzdur. Uzun malzeme içine her 0,002 mm batışı bir sertlik değerinin 1 sayı düşmesi olarak alınır. Ön yük uygulandıktan sonra ucun konumu ile ana yük kaldırıldıktan sonra ucun konumu arasındaki batma derinliği tb olmak üzere Rockwell Sertlik Değeri-C (RSD-C) yukarıdaki formülle hesaplanabilir. 
Sertlik ölçümünde kullanılan batıcı ucun tipi ile uygulanan yükün değeri bir sembolle gösterilir. Bu nedenle, farklı skalalara göre yani değişik deney koşullarında ölçülen farklı düzeydeki sertlik değerleri RSD-A, RSD-B, RSD-C, RSD-D gibi simgelerle birlikte verilir (Tablo 1). Çok sert malzemelerin Rockwell sertliği koni biçimindeki elmas uç kullanarak 150 kg' lık yük altında ölçülür ve sonuçlar RSD-C simgesi ile belirtilir. Yumuşak malzemelerin sertliğinin ölçümünde ise batıcı uç olarak çelik bilye kullanılır ve 100 kg' lık yük altında elde edilen ölçüm sonuçları RSD-B simgesi ile gösterilir. Bir malzemenin Rockwell cinsinden ölçülen sertlik değeri 100 rakamını aşarsa batıcı uç olarak bilye kullanılması tavsiye edilmez. Çünkü çok sert malzemelerin sertliğinin ölçülmesinde batıcı uç olarak bilye kullanılması, hem bilyenin deforme olmasına hem de ölçüm hassasiyetinin azalmasına neden olur. Diğer taraftan herhangi bir skalaya göre Rockwell sertliği 20 sayısından daha düşük olan malzemelerin sertliğinin ölçülmesinde koni biçimindeki elmas uç kullanılması tavsiye edilmez. )
ROCKWELL sertlik deneyi statik yük kullanılarak yapılan yöntemlerdendir. Rockwell sertliği, batma derinliğine karşı gelen birimsiz bir sayıdır.  Malzeme cinsine göre rockwell sertlik yöntemlerinden biri seçilir ve bu yönteme uygun batıcı uç kullanılır.  Uygulama pratikliği ve buna bağlı olarak ölçüm hatalarının daha az olması sebebiyle en yaygın sertlik ölçme yöntemi ROCKWELL sertlik deneyidir.

• Yüzey pürüzlülüğü ve makrogeometrik hatalardan oluşabilecek ölçüm hatalarının ortadan kaldırılabilmesi için ön yükleme yapılır. 
• Bu noktada kadran sıfırı gösterecek şekilde ayarlanır, daha sonra ilave yük etki ettirilir. 
• Etki süresi yaklaşık 3-6 s’dir. Yük kaldırıldığında, sertlik değeri kadrandan okunur. 
• İzler arası mesafe en a 3 mm olmalıdır. 
• Sertleştirilmiş (ıslah edilmiş, su verilmiş) ya da yüzeyi sertleştirilmiş çelik, dökme demir gibi malzemelerin sertliğinin ölçülmesinde kullanılır. 

Rockwell yönteminin üstünlükleri; 
• Brinell ve Vickers yöntemlerinde olduğu gibi parça yüzeylerinin çok düzgün olarak hazırlanması gerekmez. 
• İşlem süresi kısadır. 
• Otomasyona uygundur. 

Sertlik ölçümü yapılmadan önce cihaz ve cihaz ekipmanları akrediteli bir laboratuvar tarafından kalibrasyon yapılmalıdır. Kalibrasyon öncesi ortam sıcaklığı, vibrasyon, ortam nem, ortam toz durumu uygun şartllarda olmalıdır. Rockwell test sonucunu direk etkilemesinden dolayı ,  sertlik ölçme ucunun test bloğuna değme hızı , ön yük uygulama hızı, ön yükleme zamanı , ek yük uygulama hızı , toplam yükün bekleme zamanı, ek yükün kaldırılması, geriye kazanım bekleme zamanı  kalibrasyon süresince sağlanması gerekir. Cihaz uygun bir zemine veya tezgaha kullanım klavuzunda belirtildiği gibi terazisi yapılmış şekilde  montajı yapılmalıdır.
Deney standartı
TS EN ISO 6508-1   Metalik malzemeler- Rockwell sertlik deneyi- Bölüm 1: Deney metodu
Sertlik cihazı kalibrasyon standartları
TS EN ISO 6508-2   Metalik malzemeler - Rockwell sertlik deneyi - bölüm 2: Deney cihazlarının ve uçların doğrulanması ve kalibrasyonu
TS EN ISO 6508-3   Metalik malzemeler- Rockwell sertlik deneyi- Bölüm 3: Referans blokların kalibrasyonu

Rockwell Test sonucunu direk etkilemesinden dolayı, aşağıda belirtilen 7 hususun kalibrasyon süresince sağlanması gerekir. 
1)Sertlik ölçme ucunun test bloğuna değme hızı: Aşırı uygulanan değme hızı, ön yük değerinin artmasına veya ucun kırılmasına neden olur. Dolayısıyla sertlik değerinin değişmesine neden olabilir. Bu hız 1 mm/sn. yi geçmemelidir. 
2)Ön yük uygulama hızı: Ucun test bloğuna değdiği noktadan, ön yükün komple uygulandığı ana kadarki hız olup, bu zamanın uzun olması, malzeme sürünme davranışının değişmesine ve sertliğe etkimesine neden olur. Hızın uygulanmasının kesintisiz ve darbesiz olması gerekir. 
3)Ön yükleme zamanı: Testler, malzemenin plastik akmasından dolayı, ön yükleme anında ucun deplasmanının devam ettiğini ispatlamıştır.0 ila 6,5 sn. arasındaki zamanlarda, 25,45 ve 63 HRC referans bloklarında yapılan testlerde, 63 HRC de 1-5,5 sn. arasında hiçbir değer değişimi olmamış sadece, 0-1 sn. arasında 0,05 HRC değer değişimi gözlenmiştir.45 HRC de ise 1,5 ila 5,5 sn. arasında bir değer değişimi olmamış,0-1,5 s arasında ise 0,15 HRC değişim gözlenmiştir. Buna rağmen,25 HRC de ise, bu değişimin bütün zaman dilimlerinde olduğu, hatta 0-1,5 sn. arasında ise, 0,40 HRC ye kadar çıktığı gözlenmiştir. 
Buda, genel olarak, düşük sertliğin, daha fazla düktilite veya plastik deformasyonu işaret etmesinden dolayıdır. Düşük sertliklerde, ön yükleme zamanının etkisinin daha fazla olduğu tesbit edilmiştir. Sonuç olarak bütün değerlerde, bu zamanın 3 sn.yi geçmemesi tavsiye edilir. 
4)Ek yük uygulama hızı: Ön yüke eklenen ek yük (ana yük) uygulanmasındaki uygulama hızının sertlik değerine etkisinin olduğunu ispatlamıştır. 
Örneğin, 50 HRC değerindeki bir referans test bloğunda, 10 ila 70 μm/s hızlar arasında yapılan değerlerde alınan sonuçlar da aşırı bir sapma olmamasına rağmen,10 μm/s hızın altındaki hızlarda, değerler sapmasının artışına neden olduğu gözlenmiştir. Hızın artması değerlerin daha sabit olmasını sağlar. 
Ek yükün inişinin 3-7 sn. arasında olması tavsiye edilir. 
5)Toplam yükün bekleme zamanı: Toplam yük bekleme zamanı, toplam yükün hepsinin uygulandığı zamandır. Testler, ucun penetrasyonunun, bu zaman içinde devam ettiğini göstermiştir. HRC ve HRB testlerinde alınan sonuçlar, ana yükün komple uygulanmasından sonra 5 sn. sonra sürünme davranışını işaret eder. 3) de anlatıldığı üzere kısa ön yük bekleme zamanında olduğu gibi, kısa toplam yük bekleme zamanı da sertlik değerinde daha fazla değişime neden olur. 
0-5 sn. arasında, 63,45 ve 25 HRC referans bloklarında yapılan testlerde, 
63 HRC de 1-5 sn. arasında sertlikte fazla bir değişim görülmemesine rağmen,0,5 sn. nin altında bu değişim değeri 0,5 HRC kadar olabilmektedir. 
45 HRC de, yine 1-5 sn. arasında sertlikte fazla bir değişim görülmemesine rağmen,0,5 sn. nin altında bu değişim değeri 0,7 HRC ye kadar artabilmektedir 
25 HRC de ise, bu değişim, bütün zaman dilimlerinde olmakta hatta 1 sn. nin altında ise 1,1 HRC ye kadar çıkmaktadır. Bu aynı zamanda plastisitenin de bir etkisidir. 
Yine aynı şartlarda 82, 62 ve 42 HRB referans bloklarında yapılan testlerde ise, 1-5 sn. arasında bütün bloklarda, sertlikte fazla bir değişim görülmemesine rağmen, 0-1 sn. arasındaki sertlik değişiminin, 82 HRB de 0,5 HRB; 62 HRB de 1 HRB; 42 HRB de ise 1,3 HRB olduğu gözlenmiştir. 
Sonuç olarak, HRC ve HRB testinde, toplam yük bekleme zamanının azalması, bütün değerlerde, sertlik değerinin artmasına neden olmakta, bu değer düşük sertlik değerlerinde çok daha fazla olmaktadır. 
Bundan dolayı, toplam yük bekleme zamanının, 3 - 5 sn. arasında olması tavsiye edilir. 
6)Ek yükün kaldırılması: Ek yük kaldırılınca, elastik geri kazanım miktarı dolayısıyla ucun deplasmanı azdır. Ayrıca, 2) deki gibi, bu etki açık olarak incelenememiştir. Buna rağmen, çok yavaş hızlar, (bilhassa yüksek yüklerde) malzemenin sürünmesinin devamına neden olabileceği görülmüştür. 5 

7)Recovery (geriye kazanım) bekleme zamanı: Bu zaman, ek yükün tamamen kaldırılıp, ucun ön yük pozisyonuna dönme zamanıdır. Rockwell değeri ölçümü, bu zaman aralığında yapıldığı için, değeri direkt etkiler. Yine,63,45 ve 25 HRC referans bloklarıyla yapılan testlerde, ön yük ve toplam yük bekleme zamanlarına benzemeksizin, geriye kazanım bekleme zamanının etkisi, yüksek sertlik değerlerinde daha fazla olmaktadır. 
0-8 sn. arasında yapılan testlerde,3-8 sn. arasında 25 ve 45 HRC bloklarda bu değişim fazla görülmemesine rağmen, 0-3 sn. arasında artmaktadır. 63 HRC blokta ise değişim her zaman aralığında görülür. 
Sonuç olarak, geriye kazanım bekleme zamanı azaldıkça, bütün bloklarda genelde, değerin azalması söz konusudur. Tavsiye edilen zaman 3-5 sn.dir.

1.4 DOLAYLI VE DOLAYSIZ UYGULAMALARIN UYGULANMA ŞARTLARI 
2 tip doğrulama yapılmalıdır. 
1.4.1 Dolaysız doğrulama 
1.4.2 Dolaylı “ 
1.4.1 DOLAYSIZ DOĞRULAMA 
1)Deney kuvvetinin kalibrasyonu 
2)Batıcı ucun doğrulanması 
3)Ölçme cihazının kalibrasyonu 
4)Deney çevriminin doğrulanması 
1)Deney kuvvetinin kalibrasyonu: EN-10002-3 ‘ göre uygun olarak sertifikalandırılmış yük kontrol cihazı (proven ring veya Load cell ) test tablası üzerine uygun olarak yerleştirilir. 
Ön yükleme, en az 3 konumda ve 3 sn. uygulanarak yapılır. Toplam yükün uygulanmasından önceki ve kaldırılmasından sonra ölçülen ön yükün değeri, Fo’ın toleransı ± %2 olmalıdır. 
Daha sonra toplam yük, uygulanır. Her toplam yük için 3 uygulama yapılmalıdır. Toplam yük F toleransı bütün yükler için ± %1 olmalıdır. 
2)Batıcı uçların doğrulanması: 
A)Elmas koni uç: Elmas koni uç, kesinlikle akrediteli bir kalibrasyon laboratuvarından sertifikalı olmalı ve sertifikada aşağıda belirtilen hususlar açıkça belirtilmelidir. 
Elmas ucun doğrulanması için bir dolaysız birde dolaylı doğrulama yapılmalıdır. 
a)Dolaysız doğrulama: Test yüzeyleri yüzeyinde elmas uçun 0,3 mm derinliğe nüfuz etmesi için, test yüzeyleri çok ince polisajla parlatılmalıdır. 
b)Ucun şeklinin doğrulanması, en az 4 noktadan, bir ekran üzerine düşürülerek, uygun büyütme sağlanarak yapılmalıdır. 
c)Elmas koni açısı 120 ˚ ± 0,35 ˚ olmalıdır. Ucun konisini oluşturan, küresel uca bitişen çizginin doğrusallıktan sapması 0,40 mm minimum uzunlukta maksimum 0,002 olmalıdır. 
d)Elmas koniğin eksenleri ile batıcı uç tutucusunun ekseni arasındaki açı 0,5 ˚ yi geçmemelidir. 
B)Bilya uçlar: Bilya çapları için toleranslar: 
1/16”(1,5875 mm)...........+- 0,0035 mm 
1/8” (3,175 mm )............+- 0,004 mm 
Çelik bilyaların sertliği min. 750HV10, sert metal (Tungsten Karbür) bilyaların sertliği ise 1500 HV10 olmalıdır. 
3)Derinlik ölçme cihazının kalibrasyonu: Ölçme cihazı, ucun sertliğinin arttığı yönde hareket ettirilmesi anında en düşük ve en yüksek sertliklere karşılık olan derinlikte, en az 3 yerde doğrulanmalıdır 
Ölçme cihazının doğrulanmasında kullanılan cihazın hassasiyeti en az 0,0002 mm olmalıdır. Ölçme cihazı, A-K skalalarında ± 0,001 mm, ve T skalalarında ± 0,0005 mm hassasiyetinde, yani bütün skalalarda, ± 0,5 skala birimi hassasiyetinde olmalıdır. Derinlik ölçme cihazının doğrulanması tavsiye edilmesine rağmen, bu işlem pratikte uzun, zor ve sertlik ölçme cihazlarının da değişik dizaynları yüzünden uğraştırıcı bir işlem olduğundan, pratikte bu işlem, referans bloklarla ve referans batıcı uçlarla yapılan deneylerle modifiye edilmiş dolaylı bir doğrulama olarak yapılabilmektedir 6 

1.4.2 DOLAYLI DOĞRULAMA: 
ISO EN 6508-3 e göre kalibre edilmiş referans bloklarla yapılmalıdır. 
Cihazın ölçüm hatası aşağıdaki şekilde hesaplanır. 
Ölçüm hatası: Hort- H 
Hort= Ölçülen 5 değerin ortalaması 
H = Referans bloğun sertliği 
Tekrarlanabilirlik ise ölçülen 5 değer içindeki bulunan en yüksek değerden bulunan en küçük değerin çıkarılması ile bulunur. 
Tekrarlanabilirlik=Hmax-Hmin 
Sertlik ölçme metodlarına göre, kalibrasyonu yapılan cihazın maksimum hatası ve tekrarlanabilirliği aşağıdaki tabloda verilmiştir.