Sertlik

Sertlik, bir malzemenin aşınma, çizilme, delinme ve kesilme gibi plastik deformasyonlara karşı gösterdiği direnç olarak tanımlanabilir. Malzemenin sertliği süneklik, mukavemet ve tokluk gibi diğer mekanik özellikleriyle ilişkilidir. Dolayısıyla malzemenin sertliğinin ölçülmesiyle malzemenin mukavemet değeri hakkında bilgi sahibi olunabilir.

Bir maddenin sertliği atomik bağ yapısına bağlıdır. Örnek olarak Hem elmas hem de grafit İkisi de saf karbonun allotroplarıdır. Bununla birlikte elmas, insan tarafından bilinen en sert doğal maddedir Mohs ölçeğinde 10 ile en yüksek değeri alır ve grafit ise çok yumuşaktır ve Mohs ölçeğinde 1-2 arasında değer alır. Minerallerin sertliği, 1 (en yumuşak) ila 10 (en sert) arasında nispi bir ölçek olan Mohs Sertlik Ölçeği kullanılarak karşılaştırılır.

Malzemeler farklı yükleme türleri altında farklı davranış sergilerler. Örneğin, tek seferlik büyük bir darbeyi son derece iyi alabilen bir metal, sürekli yükleme sırasında aynı şekilde davranmayabilir. Her durum için sertlik testi yapılmalıdır ve böylece uygulama için iyi bir malzeme seçimi yapılabilir. Üç ana sertlik ölçümü türü vardır: çizik, iz ve geri tepme (dinamik). Bu ölçüm sınıflarının her birinde ayrı ölçüm ölçekleri kullanılır.

Çizilme sertliği ölçümü, 1820'de Alman mineralog Friedrich Mohs tarafından önerilen ilk sertlik ölçeğine yol açan en eski sertlik ölçüm yöntemidir. Çizilme sertliği, bir malzemenin çizilmelere ve sürtünme nedeniyle aşınmaya karşı sertliğini belirler. İlke, sert bir malzemenin, kendisine göre daha yumuşak bir malzemeyi çizmesi esasına dayanır.

En yaygın yöntemi mineralojide kullanılan Mohs ölçeğidir. Kaplamaları test ederken çizilme sertliği, filmi alt tabakaya kesmek için gereken kuvveti ifade eder. Bir kaplamanın çizilmeye karşı direncini değerlendirmek için kullanılabilecek bir dizi farklı cihaz vardır: Kalem Sertliği Test Cihazı (Wolff-Wilborn), Sklerometre, Clemen Aparatı, Çizilme ve Kesme Aleti.

İz sertliği, yüksek sertlikteki batıcı ucun (elmas, tungsten karbür vb.) statik yük ile numunenin yüzeyine bastırılarak malzeme deformasyonuna karşı direncini ölçme esasına dayanan ve endüstride en çok kullanılan sertlik ölçme yöntemidir.

Testler, özel olarak boyutlandırılmış ve yüklü bir batıcı uç tarafından bırakılan izin kritik boyutlarını ölçmenin üzerinde çalışır. 1900 yılında, İsveçli mühendis Johan August Brinell tarafından sertleştirilmiş bir batıcı uç ile belirli bir yükün uygulandığı ilk iz sertliği testini geliştirmiştir (Brinell sertlik deneyi). Yaygın iz sertliği ölçme yöntemleri Rockwell, Vickers, Knoop ve Brinell'dir. İz sertliği testleri makro veya mikro ölçekte gerçekleştirilebilir.

Dinamik sertlik olarak da bilinen geri tepme sertliği, yaygın olarak elastomerler ve plastik malzemelerin sertliğinin ölçülmesinde kullanılır. yük uygulama tekniğine dayanan genellikle bir malzemenin sertliğini, test malzemesi üzerindeki etkisinden sonra yükün geri tepme hızına göre ölçer.

İlginç bir şekilde, ilk dinamik sertlik testi, yirminci yüzyılın başlarında, malzeme sertliğini test etmek için Skleroskop kullanılarak ilgi odağı haline geldi. Bu sertlik testinin bir örneği, iple çalışan bir karbür bilyalı çekiçle donatılmış bir cihaz kullanan Leeb sertlik testidir. sabit bir yükseklikten bir malzemeye düşürülen elmas uçlu bir çekicin "sıçramasının" yüksekliğini ölçer. Bu sertlik türü elastikiyet ile ilgilidir. Geri tepme sertliğini ölçen iki ölçek Leeb geri tepme sertliği testi ve Bennett sertlik ölçeğidir. Ultrasonik Temas Empedans (UCI) yöntemi, bir salınımlı çubuğun frekansını ölçerek sertliği belirler. Çubuk, titreşim elemanlı metal bir şafttan ve bir ucuna monte edilmiş piramit şeklinde bir elmastan oluşur.