Yüzey sertleştirme, parçanın yüzeyinde, çekirdeğinden daha sert bir yüzey tabakası elde etme işlemidir. Kimyasal ve mekanik olarak değişime uğramış bir tabakanın derinliği ;

• Kimyasal

• Mekanik

• Optik (makroskobik - mikroskobik)

yöntemlerle ölçülebilir. Ölçülebilen bu sert tabakada, efektif sertlik derinliği (ESD) ve toplam sert tabaka derinliği gibi iki tabakadan söz edilir.

EFEKTİF SERTLİK DERİNLİĞİ (ESD) :Yüzeye dik olarak; sert tabaka üzerinde 9.807 newton'luk bir yük ile sertlik taraması yapıldığında, 550 HV'nin bulunduğu nokta ile yüzey arasındaki uzaklıktır. (ISO 2369-1982(E))

TOPLAM SERT TABAKA DERİNLİĞİ: Fiziksel ve kimyasal özellikleri çekirdeğe göre farklı olan sert tabakanın, parçanın çekirdeği ile aynı fiziksel ve kimyasal özelliklere ulaştığı noktadan, parça yüzeyine dik olarak ölçülen uzaklığıdır.

Kimyasal Yöntem

Bu yöntemle, karbürlenmiş yüzeylerdeki toplam sert tabaka derinliği ölçülebilir. Bu yöntem, yüzey sertleştirilmiş parça üzerine uygulandığı gibi, aynı şarjda ısıl işlem görmüş, parçayı temsil niteliği bulunan hammaddesine de uygulanabilir. Test yapılacak, yüzeyi sertleştirilmiş parça, 600 - 650°C arasında, dekarbürize olmayacak şekilde temperlenir ve maksimum 0.03 mm T.I.R. olacak şekilde doğrultulur. Parça temiz olmalı ve 0.05 - 0.20 mm arasında bir ilerleme kademesi ile tornalanmalıdır.

İlerleme kademesi, istenen sertlik tabaka derinliğinin hassasiyetine bağlıdır. Her bir ilerleme kademesinden alınan talaşlarda karbon miktarı analiz edilir. Yapılan analizler sırasında, çekirdekteki karbon miktarından %0.04 yüksek karbon ihtiva eden son noktanın yüzeye olan uzaklığı toplam sert tabaka derinliğini verir.

Mekanik Yöntem

Bu yöntemde, sertlik taraması ile hassas bir şekilde efektif sertlik derinliği ölçülür ve bu yöntem yüzey sertlik derinliği ölçmede hakem yöntem olarak kabul edilir. Özellikle aksine bir anlaşma yoksa, örneğin sertleştirilmiş bölgeye dik kesiti alınarak ölçüm yapılır. Ölçüm yapılacak yüzey, sertlik ölçme izlerinin boyutlarının doğru ölçülmesini sağlayacak şekilde parlatılır. Bu işlemler sırasında;

h4>Örnek ısıtılmamalı ve köşeler yuvarlatılmamalı,

h4>Sertlik ölçümleri, yüzeye dik ve genişliği 1.5 mm olan, paralel bir bantta yapılmalı (Şekil 1),

h4>İki komşu izin birbirine uzaklığı, izin köşegeninin 2.5 katından az olmamalı,

h4>Yüzeyden itibaren kümülatif uzaklıklar ± 25 mm hassasiyetle okunabilmeli,

h4>İz ölçme ilerleme kademesi (d2-d1) 0.10 mm'den fazla olmamalı,

h4>Köşegenlerin boyutları ± 0.5 mm hassasiyetle ölçülmeli,

h4>Sertlik izleri 9.807 Newton'luk bir yükle oluşturulmalı ve

h4>Bu izler 400 büyütme yapabilen bir optik aletle okunmalıdır.

Şekil 1: Sertlik ölçüm bandı

Sertliğin 550 HV değerine eşit olduğu noktanın yüzeye olan uzaklığı efektif sertlik derinliğidir. Okunan sertlik değerlerine karşılık bulunan derinlikler, Şekil 2'de görüldüğü gibi işaretlenip, yüzey sertlik dağılımının profili çıkarılarak, yüzeyden itibaren sertlik dağılımı da görülebilir.

Şekil 2: Yüzey sertlik dağılımı profili

Düşük yüzey sertlik derinliklerinde Şekil 3'deki gibi ölçüm yapılmalıdır. Sert tabaka derinliği azaldıkça alfa açısı da azaltılmalıdır.

Şekil 3: Düşük yüzey sertlik derinliklerinde ölçüm

Optik Yöntem

İki şekilde uygulanır;

Makroskobik Yöntem

Bu yöntemde, örneği çeşitli hazırlama şekilleri vardır. Bunlardan birisi, parçanın istenen bölümünden alınan kesitin parlatılması veya ince bir zımpara kağıdı ile zımparalanmasından sonra, bir dakika süreyle %5'lik nital ile dağlanması ile elde edilen yüzeyin incelenmesidir. Yirmi büyütmeyi geçmeyen merceklerle, örnek yüzeyindeki karanlık bölgenin derinliği ölçülür. Bu ölçüm toplam sert tabaka derinliğini verir. Bu yöntem çok pratik olmasına karşın, diğer ölçme yöntemleri ile doğrulanması gerekir.

Mikroskobik Yöntem

Bu yöntemde örnek çok iyi parlatılıp, uygun bir ayraçla dağlandıktan sonra, mikroskop altında incelenir. Yöntemin özelliği, laboratuar ve yetişmiş insana gerek duymasıdır. Örneğin incelenmek istenen yüzeyi parlatıldıktan sonra, %2 - %5'lik nital ile dağlanır. Toplam sert tabaka derinliği ve efektif sertlik derinliği bu yöntemle bulunabilir. Toplam sert tabaka derinliği, sert tabaka ve çekirdek arasındaki mikro yapısal farkın oluştuğu noktanın, yüzeye olan uzaklığıdır. Bazı alaşımlı çeliklerde, sert yüzeyden çekirdeğe geçiş keskin değildir. Bu durumda, çekirdekteki karbon miktarından farklılık gösteren karanlık bölgenin derinliği ölçülerek, toplam sert tabaka derinliği bulunur. Efektif sertlik derinliği ise, 550 HV sertliğe eşdeğer olan mikro yapının yüzeye olan uzaklığının ölçülmesi ile bulunabilir. 550 HV'ye eşdeğer mikro yapı, %85 martenzit ve %15 ara ürünlerin oluştuğu noktadır.

Sonuç:
Yüzey sertleştirilmesi istenen parçada, istenen sertlik derinliği tam olarak tanımlanmalıdır. Yani istenilenin toplam sertlik derinliği veya efektif sertlik derinliği olduğu konusuna açıklık getirilmelidir. Bazı spesifikasyonlarda efektif sertlik derinliği için tanımlanan sertlik değeri değişebilir. Aksi belirtilmedikçe, ısıl işlemci, yukarıda açıklandığı üzere hakem yöntem olarak kabul edilen sertlik taraması yöntemini ve ISO 2639'daki efektif sertlik derinliği tanımını kullanmalıdır. Bunun için laboratuarda metalografik hazırlık ekipmanı (kesme, parlatma makineleri) ve mikro sertlik ölçme cihazı gereklidir. Kaldı ki, sertlik taraması da tek başına yüzey sertleştirme konusunun incelenmesi için yetersizdir. Mikro yapının da incelenmesi gereklidir. Kullanılan sertlik ölçme cihazları izlenebilir şekilde kalibrasyonu yapılmış ve izlenebilir sertifikalı mastarlarla kontrol ediliyor olmalıdır. Laboratuar düzeni bulunmayan yerlerde, sertlik derinliği makroskobik yöntemle ölçülmekte ve genelde toplam sert tabaka derinliği, efektif sertlik derinliği gibi algılanmaktadır. Bu durum beklenilen sonuçlara ulaşıldığının sanılmasına ve üründe sonradan beklenmeyen sorunlar ortaya çıkmasına sebep olmaktadır.

V2.11