Sertlik Ölçümü Nedir? Test Yöntemleri Rehberi

Bir çelik parça ısıl işlemden çıktı. Sertleşti mi? Ne kadar sert? Spesifikasyonu karşılıyor mu? Bu soruların cevabı sertlik ölçümüyle verilir.

Sertlik, malzemenin plastik deformasyona karşı gösterdiği dirençtir. Basitçe söylemek gerekirse, bir malzemenin çizilmeye, batmaya veya aşınmaya karşı ne kadar dayanıklı olduğunun ölçüsüdür.

Sertlik Neden Ölçülür?

Sertlik ölçümü endüstride yaygın olarak kullanılır çünkü:

Hızlı ve ekonomik. Çekme testine göre çok daha hızlı ve ucuzdur.

Tahribatsız veya yarı tahribatsız. Parça genellikle kullanılabilir kalır.

Mekanik özelliklerin göstergesi. Sertlik, çekme dayanımıyla korelasyon gösterir.

Isıl işlem doğrulaması. Sertleştirme, temperleme işlemlerinin başarısını gösterir.

Kalite kontrol. Giriş muayene, proses kontrol, final muayene.

Malzeme tanımlama. Bilinmeyen malzemelerin sınıflandırılması.

Sertlik Ölçüm Prensipleri

Tüm sertlik testleri aynı temel prensibe dayanır:

Belirli geometride bir batıcı uç (indenter) kullanılır
Belirli bir yük uygulanır
Oluşan iz (indentation) ölçülür
İz boyutu veya derinliğinden sertlik değeri hesaplanır

Farklı yöntemler, farklı batıcı uçlar ve yükler kullanır.

Rockwell Sertlik Testi

En yaygın kullanılan sertlik ölçüm yöntemidir. Hızlı, kolay ve doğrudan okuma sağlar.

Rockwell Prensibi

Ön yük (minor load) uygulanır — referans noktası
Ana yük (major load) uygulanır
Ana yük kaldırılır, ön yük kalır
Kalıcı batma derinliği ölçülür
Sertlik değeri doğrudan göstergede okunur

Rockwell Skalaları

Skala	Batıcı Uç	Ana Yük	Uygulama
HRA	Elmas koni (120°)	60 kgf	Sert malzemeler, yüzey
HRB	1/16" çelik bilye	100 kgf	Yumuşak çelik, pirinç
HRC	Elmas koni (120°)	150 kgf	Sertleştirilmiş çelik
HRD	Elmas koni (120°)	100 kgf	İnce malzemeler
HRF	1/16" çelik bilye	60 kgf	Tavlı pirinç, bakır
HR15N	Elmas koni	15 kgf	Yüzeysel sertlik
HR30N	Elmas koni	30 kgf	Yüzeysel sertlik
HR45N	Elmas koni	45 kgf	Yüzeysel sertlik

HRC ve HRB Farkı

HRC (Rockwell C):

Sert malzemeler için (>20 HRC)
Elmas batıcı uç
Sertleştirilmiş çelik, takım çeliği

HRB (Rockwell B):

Yumuşak malzemeler için (<100 HRB)
Bilye batıcı uç
Tavlı çelik, alüminyum, pirinç

Rockwell Avantajları

Hızlı test (10-15 saniye)
Doğrudan okuma (hesaplama yok)
Operatör bağımsız
Küçük iz

Rockwell Sınırlamaları

Minimum kalınlık gereksinimi
Yuvarlak yüzeylerde düzeltme gerekir
Heterojen malzemelerde tutarsızlık

Brinell Sertlik Testi

En eski standart sertlik test yöntemidir. Büyük numuneler ve kaba taneli malzemeler için uygundur.

Brinell Prensibi

Sertleştirilmiş çelik veya karbür bilye kullanılır
Belirli yük uygulanır (genellikle 3000 kgf)
Yük belirli süre tutulur (10-15 saniye)
İz çapı mikroskopla ölçülür
HB = 2P / (πD(D - √(D² - d²)))

Burada:

P: Uygulanan yük (kgf)
D: Bilye çapı (mm)
d: İz çapı (mm)

Brinell Parametreleri

Malzeme	Bilye Çapı	Yük	Gösterim
Çelik, dökme demir	10 mm	3000 kgf	HBW 10/3000
Bakır, pirinç	10 mm	1000 kgf	HBW 10/1000
Alüminyum	10 mm	500 kgf	HBW 10/500
Kurşun, kalay	10 mm	100 kgf	HBW 10/100

Brinell Avantajları

Geniş iz, ortalama değer verir
Kaba taneli ve heterojen malzemeler için uygun
Dökme demir için standart yöntem
Tarihsel veri karşılaştırması

Brinell Sınırlamaları

Büyük iz (tahribatlı sayılabilir)
Yavaş (iz ölçümü gerekir)
Çok sert malzemelerde bilye deforme olur
Minimum kalınlık ~8x iz derinliği

Vickers Sertlik Testi

Tüm sertlik aralığını tek skalayla ölçebilen, hassas yöntemdir.

Vickers Prensibi

136° açılı elmas piramit batıcı uç
Belirli yük uygulanır (1-120 kgf)
Kare şeklinde iz oluşur
İz köşegenleri ölçülür
HV = 1.854 × P / d²

Burada:

P: Yük (kgf)
d: İz köşegenlerinin ortalaması (mm)

Vickers Yük Aralıkları

Kategori	Yük	Uygulama
Makro Vickers	1-120 kgf	Genel malzeme testi
Mikro Vickers	10-1000 gf	İnce katmanlar, mikro yapılar

Vickers Avantajları

Tüm sertlik aralığı tek skala
Yük bağımsız (teorik olarak)
Küçük iz, az tahribat
Mikro sertlik için uygun
İnce ve küçük numuneler

Vickers Sınırlamaları

İz ölçümü gerekir (zaman alır)
Operatör bağımlılığı (iz okuma)
Hassas yüzey hazırlığı gerekir
Ekipman maliyeti

Kalite Araçları

Six Sigma ve İstatistiksel Kalite Kontrol

FMEA, SPC, MSA, DOE, 7 Temel Kalite Aracı ve Six Sigma metodolojileri ile veriye dayalı karar alma becerilerinizi geliştirin.

Eğitimleri Keşfet

Six Sigma Green & Black Belt

DMAIC metodolojisi ve proje yönetimi

SPC & Proses Yeterlilik

Kontrol diyagramları, Cpk, Ppk analizi

FMEA & MSA

Hata modu analizi ve ölçüm sistemi

DOE & İstatistik

Deney tasarımı ve veri analizi

Knoop Sertlik Testi

Çok ince katmanlar ve kırılgan malzemeler için mikro sertlik yöntemidir.

Knoop Prensibi

Asimetrik elmas piramit (uzun/kısa köşegen oranı 7:1)
Düşük yükler (10-1000 gf)
Sığ iz, uzun köşegen ölçülür

Knoop Avantajları

Çok ince katmanlar için uygun
Kırılgan malzemelerde daha az çatlama
Anizotropi tespiti

Knoop Uygulamaları

Sert kaplamalar
Seramikler
Cam
Metalografik inceleme

Portatif Sertlik Ölçümü

Laboratuvara taşınamayan büyük parçalar için sahada sertlik ölçümü.

Leeb (Rebound) Yöntemi

Prensibi: Sert bilyenin yüzeyden sekme hızı ölçülür.

Avantajları:

Hızlı ve kolay
Büyük parçalar için
Çok yönlü kullanım

Sınırlamaları:

Minimum kütle gereksinimi (~1 kg)
Yüzey pürüzlülüğüne duyarlı
Dönüşüm tabloları gerekir

UCI (Ultrasonic Contact Impedance)

Prensibi: Vickers batıcı ucun ultrasonik frekans değişimi ölçülür.

Avantajları:

Gerçek Vickers izi
Küçük ve ince parçalar için
Isıdan etkilenmiş bölgeler (HAZ)

Sınırlamaları:

Tane boyutuna duyarlı
Kalibrasyon kritik

TIV (Through Indenter Viewing)

Prensibi: Optik sistem ile iz doğrudan görüntülenir ve ölçülür.

Avantajları:

Görsel doğrulama
Düzensiz yüzeylerde kullanılabilir

Sertlik Dönüşüm Tabloları

Farklı sertlik skalaları arasında yaklaşık dönüşüm yapılabilir.

Örnek Dönüşüm Tablosu (Çelik)

HRC	HRB	HV	HB	Çekme Dayanımı (MPa)
65	-	832	-	-
60	-	697	-	2180
55	-	595	-	1880
50	-	513	481	1620
45	-	446	421	1410
40	-	392	371	1250
35	-	345	327	1100
30	-	302	286	980
25	-	266	253	880
20	-	238	226	790
-	100	240	228	800
-	90	187	178	640
-	80	149	141	520

Not: Dönüşümler yaklaşıktır ve sadece benzer malzemeler için geçerlidir.

Sertlik Ölçümünde Dikkat Edilecek Noktalar

Numune Hazırlığı

Yüzey pürüzlülüğü: Düzgün yüzey gerekir
Paralellik: Alt ve üst yüzey paralel olmalı
Temizlik: Yağ, kir, oksit uzaklaştırılmalı
Kalınlık: Minimum kalınlık şartı karşılanmalı

Test Koşulları

Sıcaklık: Oda sıcaklığı (20-25°C)
Titreşim: Titreşimsiz ortam
Destek: Rijit, stabil destek

Ölçüm Noktaları

Kenardan mesafe: Minimum 2.5x iz çapı
İzler arası mesafe: Minimum 3x iz çapı
Ölçüm sayısı: Minimum 3-5 ölçüm, ortalama al

Kalibrasyon

Periyodik kalibrasyon (günlük/haftalık)
Sertifikalı referans bloklar
ISO 17025 izlenebilirlik

Isıl İşlem ve Sertlik

Sertlik ölçümü, ısıl işlem kalite kontrolünün temel aracıdır.

Sertleştirme Kontrolü

Hedef sertlik değeri karşılandı mı?
Yüzey ve çekirdek sertliği
Sertlik homojenliği

Temperleme Kontrolü

Temperleme sonrası sertlik düşüşü
Sertlik-tokluk dengesi

Sertlik Profili (Case Depth)

Yüzey sertleştirme işlemlerinde:

Efektif sert tabaka derinliği
Sertlik gradyanı
Çekirdek sertliği

Taşlama Sonrası Sertlik

Taşlama yanığı (grinding burn) kontrolü:

Taşlama öncesi/sonrası karşılaştırma
Sertlik düşüşü = olası yanık
Nital etch ile doğrulama

Standartlar

Uluslararası Standartlar

Yöntem	ISO	ASTM
Rockwell	ISO 6508	ASTM E18
Brinell	ISO 6506	ASTM E10
Vickers	ISO 6507	ASTM E92, E384
Knoop	ISO 4545	ASTM E92, E384
Leeb	ISO 16859	ASTM A956

Havacılık Standartları

AMS 2759: Çelik ısıl işlem
AMS 2750: Pirometri

Sıkça Sorulan Sorular

HRC ve HRB arasında nasıl seçim yapılır?

HRC sert malzemeler için (sertleştirilmiş çelik, 20 HRC üzeri), HRB yumuşak malzemeler için (tavlı çelik, alüminyum, pirinç, 100 HRB altı) kullanılır. Yanlış skala, hatalı sonuç verir.

Portatif sertlik ölçer ne kadar doğrudur?

Modern portatif cihazlar (UCI, Leeb) laboratuvar cihazlarına yakın doğruluk sağlayabilir (±1-2 HRC). Ancak kalibrasyon, yüzey hazırlığı ve operatör becerisi kritiktir.

Sertlik çekme dayanımıyla ilişkili midir?

Evet, ampirik korelasyon vardır. Çelikler için yaklaşık formül: Çekme Dayanımı (MPa) ≈ 3.45 × HB. Ancak bu sadece yaklaşık değerdir ve malzemeye göre değişir.

Mikro sertlik ne zaman gerekir?

İnce kaplamalar, yüzey sertleştirme tabakaları, kaynak HAZ bölgesi, metalografik inceleme, küçük parçalar için mikro sertlik (Vickers/Knoop) kullanılır.

Sertlik ölçümü tahribatlı mıdır?

Yarı tahribatlı sayılır. Küçük bir iz kalır ama parça genellikle kullanılabilir durumda kalır. İz boyutu yönteme göre değişir (Rockwell küçük, Brinell büyük).

Sertlik ölçümü, malzeme karakterizasyonu ve kalite kontrolün temel araçlarından biridir. Doğru yöntem seçimi, uygun numune hazırlığı ve düzenli kalibrasyon, güvenilir sonuçların anahtarıdır.