MALZEME BİLGİSİ
DERS 8
DR. FATİH AY
www.fatihay.net
[email protected]
BÖLÜM IV
METALLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ
 GERİLME VE BİRİM ŞEKİL DEĞİŞİMİ
 ANELASTİKLİK
 MALZEMELERİN ELASTİK ÖZELLİKLERİ
 ÇEKME ÖZELLİKLERİ
 GERÇEK GERİLME VE GERÇEK BİRİM ŞEKİL DEĞİŞTİRME
 BASMA, KESME VE BURULMA DEFORMASYONU
 SERTLİK
ÖĞRENECEKLERİNİZ:
• Sünek metale ait silindirik bir çekme numunesinde, kopma
noktasına kadar numunenin şeklinde meydana gelen değişimi tarif
edebilirsiniz
• Kırılana kadar çekme yükü uygulanan bir malzemenin sünekliğini,
hem yüzde kopma uzması hem de kesit daralması cinsinden
hesaplayabilirsiniz
• Kısaca rezilyans ve tokluğu (statik) birimleriyle birlikte
tanımlayabilir.
ÖĞRENECEKLERİNİZ:
• En yaygın olan iki sertlik ölçme metodunu bilirsiniz ve
aralarındaki önemli iki farkı ifade edebilirsiniz
• Çekme yükü altındaki bir numunede, uygulanan yükün, anma
kesit boyutlarının, ilk ve anma boylarının verilmesi durumunda
gerçek gerilme ve gerçek birim şekil değiştirme miktarlarını
hesaplayabilirsiniz
• İki farklı mikro sertlik ölçme metodunu kısaca tanımlayabilir ve
genellikle hangi durumlarda kullanıldığını bilirsiniz
• Sünek bir metal için emniyet gerilmesini hesaplayabilirsiniz
SÜNEKLİK
Süneklik,
kırılmaya
kadar
malzemede oluşabilecek plastik
deformasyonun
miktarının
ölçüsüdür.
Kırılmaya kadar çok az veya hiç
plastik deformasyon göstermeyen
malzemeler
gevrek
olarak
adlandırılır.
SÜNEKLİK
Süneklik, sayısal olarak ya yüzde uzama olarak veya kesit alanında
yüzde daralma olarak ifade edilir.
Yüzde uzama (%UZ), kopma anındaki yüzde plastik birim şekil
değişimini verir:
 − 0
% =
100
0
SÜNEKLİK
Yüzde kesit daralması, %KD,
0 − 
% =
100
0
 Verilen bir malzeme için %UZ ve %KD büyüklükleri genelde
farklıdır.
 Metallerin çoğu oda sıcaklığında en azından orta seviyede sünekliğe
sahiptir
Sünekliğin bilinmesi iki nedenden dolayı önemlidir:
1. Tasarımcıya yapının hasara uğramadan önce
deformasyona uğrayacağı hakkında bilgi verir
2. İmalat esnasında metale verilebilecek
belirtir
ne
ölçüde
deformasyon miktarını
Bazen, tasarımda emniyetli gerilme hesabında hata yapılması
ihtimaline karşı, kırılmayı önleyecek şekilde yerel deformasyona
uğramaya yatkın olmaları nedeniyle, nispeten sünek malzemeler
tercih edilir.
Kopma uzaması (%UZ) değeri %5’ten daha az olan malzemeler
gevrek olarak kabul edilir.
Akma Dayanımı
Çekme Dayanımı
- Malzemelere uygulanmış deformasyona
- Isıl işlemlere
- Malzeme üretiminden gelen safsızlıklara
(katışkılara)
Duyarlıdır
Süneklik
Elastiklik Modülü
Duyarlı
değildir
Akma Dayanımı
Çekme Dayanımı
Sıcaklık
Süneklik
Elastiklik Modülü
REZİLYANS
Rezilyans, bir malzemenin elastik
şekil değiştirme sırasında enerji
absorbe etme ve sonra, yük
boşaltıldığında bu enerjiyi geri
verebilme kabiliyetidir.
İlgili malzeme özelliği rezilyans
modülü,  , olup yükleme
öncesinden, akma noktasına kadar
birim hacim başına gerekli birim
şekil değiştirme enerjisini belirtir.
REZİLYANS
Rezilyans modülü tek eksenli çekme gerilmesi uygulanmış bir numune
için, tanımlanmış akma noktasına kadar mühendislik gerilmesi-birim
şekil değişimi eğrisinin altında kalan alandır.
∈
 =

0
REZİLYANS
Elastik bölge doğrusal ise rezilyans
1
 =  
2
REZİLYANS
Akma dayanımı yüksek, elastiklik modülü düşük olan
malzemelerin rezilyansları yüksektir ve bu tür alaşımlar yay
imalatında kullanılırlar.
TOKLUK
Tokluk veya kırılma tokluğu, çatlağın bulunması durumunda
malzemenin kırılmaya karşı direncini gösteren bir özelliktir.
Tokluk, bir malzemenin kırılmadan enerji absorbe etme ve plastik
şekil değiştirme kabiliyeti olarak da tanımlanabilir.
TOKLUK
Tokluğun büyüklüğü, kırılmaya
kadar σ-ϵ eğrisinin altında kalan
alana eşittir.
Bir metalin tok olduğundan söze
edebilmek için, hem dayanımının
hem de sünekliğinin yüksek
olması gerekir.
GERÇEK GERİLME VE GERÇEK BİRİM ŞEKİL DEĞİŞİMİ
GERÇEK GERİLME VE GERÇEK BİRİM ŞEKİL DEĞİŞİMİ
Gerçek Gerilme
 =


 : Gerçek Kesit Alanı
Gerçek Birim Şekil Değişimi
∈ =


0
 : Gerçek Boy
BASMA, KESME BURULMA DEFORMASYONU
Metaller, basma, kesme ve
burulma yüklerinin etkisi altında
da plastik şekil değiştirir.
Elastik geri gelme (dönme)
olayını
gösteren
şematik
mühendislik gerilmesi-birim şekil
değişimi
diyagramı
yanda
verilmiştir.
SERTLİK
Sertlik malzemenin bölgesel plastik deformasyona (örn: batma ve
çizilmeye) karşı gösterdiği direncin bir ölçüsüdür.
İlk sertlik deneyleri doğal minerallerin
yeteneklerine göre oluşturulmuştur.
birbirlerini
çizebilme
Mohs Skalası: Sertlik derecesi 1 ile 10 arasında sıralanır. 1 Talk minerali
10 Elmas’a karşılık gelir.
MOHS SKALASI
Günümüzde sadece mineorolojide minerallerin sertliğinin ölçülmesinde kullanılır.
SERTLİK
Günümüzde ölçümlerde değişik şekil ve boyutlara sahip uçlar cisme
batırılarak oluşan izin büyüklüğü veya derinliğine göre sertlik hesaplanır.
SERTLİK
SERTLİK
Sertlik deneyleri çok yaygın olarak kullanılır. Sebepleri:
1. Basit ve düşük maliyetli olmaları - genellikle özel bir numune
hazırlanmasına gerek yoktur ve sertlik ölçme cihazı nispeten
ucuzdur.
2. Tahribatsız deneylerdir – Numunede hasar ya da aşırı
deformasyon meydana gelmez, oluşan tek deformasyon küçük bir
izden ibarettir.
3. Çoğu zaman, çekme dayanımı gibi diğer mekanik özellikler
sertlik verileri kullanılarak tahmin edilebilir.
BASMA, KESME BURULMA DEFORMASYONU
Çelik, pirinç ve dökme demirler
için sertlik ve çekme dayanımı
arasındaki
ilişkiler
grafikte
görülmektedir
SERTLİK ÖLÇME YÖNTEMLERİ
1. Rockwell Sertlik Ölçme Yöntemleri
2. Birnell Sertlik Ölçme Yöntemleri
3. Vikers Mikrosertlik Ölçme Yöntemleri
ROCKWELL ÖLÇME YÖNTEMLERİ
 Basit bir şekilde uygulanabilir olduklarından, en yaygın
ölçme yöntemidir.
 Neredeyse bütün metal alaşımların (ve bazı polimerlerin)
sertlik ölçümleri yapılabilir.
 Bu deneylerde ucun battığı derinliğe göre sertlik değerleri
belirlenir.
ROCKWELL ÖLÇME YÖNTEMLERİ
 Ön ve ana yük büyüklüklerine göre, Rockwell ve Yüzeysel
(superficial) Rockwell olmak üzere iki çeşidi vardır.
 Deney sırasında ilk önce küçük bir ön yük, ardından da ana
yük uygulanır.
 Ön yükün küçük olması ölçüm hassasiyetini arttırır.
 Rockwell deneylerinde ön yük 10 kg, yüzey sertliği
ölçümlerinde ön yük 3 kg’dır.
ROCKWELL ÖLÇME YÖNTEMLERİ
 Rockwell ve Rockwell-yüzey sertliği belirtilirken sertlik değeri
ve kullanılan skalanın sembolü ile birlikte yazılmalıdır.
Örnek:
* 80 RSD-B: Rockwell sertlik değeri B skalasında 80
* 60 RSD-30W: Yüzeysel Rockwell sertlik değeri 30W
skalasında 60
ROCKWELL ÖLÇME YÖNTEMLERİ
Skala Sembolü
Uç
Ana Yük (kg)
Skala Sembolü
Uç
Ana Yük (kg)
A
Elmas
60
15N
Elmas
15
B
1,588 mm bilya
100
30N
Elmas
30
C
Elmas
150
45N
Elmas
45
D
Elmas
100
15T
1,588 mm bilya
15
E
3.175 bilya
100
30T
1,588 mm bilya
30
F
1,588 mm bilya
60
45T
1,588 mm bilya
45
G
1,588 mm bilya
150
15W
3.175 mm bilya
15
H
3.175 mm bilya
60
30W
3.175 mm bilya
30
K
3.175 mm bilya
160
45W
3.175 mm bilya
45
Rockwell Sertlik Skalaları
Rockwell-Yüzey Sertlik Skalaları
BRINELL SERTLİK ÖLÇME YÖNTEMİ
 Brinell deneylerinde de sert bir küresel uç metalin yüzeyine
batması için zorlanır.
 Brinel Sertlik Değeri (BSD), uygulanan yükün ve ölçüm
sonrası yüzeyde oluşan iz çapının bir fonksiyonudur.
 =
P: Uygulanan yük
2
[ − 2 − 2 ]
VICKERS MİKROSERTLİK ÖLÇME YÖNTEMLERİ
 Vickers bazen «elmas piramit» adı da alır.
 Piramit geometrisine sahip çok küçük bir elmas uç, numunenin
yüzeyine batırılmaya zorlanır. Uygulanan yükler Rockwell ve
Brinell’e göre çok küçüktür (1 ile 1000 g).
 Ölçüm sonrası yüzeyde oluşan izin boyutu mikroskop altında
ölçülür ve daha sonra sertlik değerine çevrilir.
 Numunede küçük
kullanılabilirler
bölgelerin
sertliklerinin
ölçülmesinde
SERTLİK DÖNÜŞÜMLERİ
 Rockwell Sertliği (RSD, HR)
Batma derinliği ölçülür
 Brinell Sertliği (HB, BSD)
 Vickers Sertliği (HV, VSD)
İz büyüklüğü ölçülür
8. DERSİN SONU
Download

Malzeme Bilgisi-Ders 8