Yüzey sertleştirmenin en sezgisel anlayışı, malzemelerin yüzey sertliğini iyileştirebilmesi ve aşınma direncini artırabilmesidir. Ancak aynı zamanda malzemelerin yorulma mukavemetini arttırmanın da etkili bir yoludur. Nedenini biliyor musun? Bugün bunun arkasındaki mekanizmaya bir göz atacağız.
Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi yorulma çatlaklarının en yaygın çekirdeklenmesinin üç ana nedeni vardır. Bunlardan biri malzeme yüzeyindeki kayma dislokasyonudur ve diğer ikisi malzemenin iç yabancı madde kalıntıları, tane sınırı boşlukları (büzülme delikleri gibi) vb. gibi iç kusurlarından kaynaklanır. Bugün yüzey sertleşmesinin yorulma mukavemeti üzerindeki etkisini tartışacağız. Malzemede herhangi bir kusur olmadığı varsayılırsa kayma dislokasyonları dikkate alınır.
Malzeme dış kuvvete maruz kaldığında mikroskobik ölçekte kayma meydana gelir ve kayma bantları birbirine doğru kayarak ekstrüzyon ve girinti meydana getirir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, bu kayma bantları ve bitişik ekstrüzyon ve izinsiz giriş alanları, çatlakların ortaya çıktığı ve geliştiği gerilim yoğunlaşma noktaları olarak görev yapar. Kayma gerilimi baskın olduğu için çatlaklar genellikle 45 derecelik bir açıyla ortaya çıkar ve genişler. İç taneciklerle karşılaştırıldığında, parçaların yüzeyindeki taneciklerin çevredeki taneciklerden destek eksikliği nedeniyle daha erken kusur oluşturma olasılığı daha yüksektir.
Parçaların yüzeyini sertleştirdiğimizde, malzeme yüzeyinin sertliği büyük ölçüde artar ve sertlik doğrudan metalin mukavemetiyle ilişkilidir. Sertliğin artması plastik deformasyona karşı direnç yeteneğinin arttığı anlamına gelir. Sertleştirilmemiş yumuşak malzemelerle karşılaştırıldığında, sertleştirilmiş malzemenin kayma dislokasyon hareketi üretme olasılığı nispeten daha azdır. Mikrofotoğrafı incelerseniz, sertleştirilmiş yüzeyde temelde belirgin bir çıkıntı veya girinti olmadığını göreceksiniz. Bu nedenle metal yüzeyinde kayma dislokasyonunun neden olduğu gerilim yoğunlaşması olmaz ve çatlak başlama olasılığı büyük ölçüde azalır. Yüzey sertleştirmenin malzemenin yorulma mukavemetini arttırabilmesinin ana nedeni budur. Tabii bir de ikincil sebep var. Söndürme ve sertleştirmeden sonra, malzemenin yüzeyi genellikle yüzeyde artık basınç gerilimi oluşturabilir. Bu artık basınç gerilimi aynı zamanda yorulma çatlaklarının başlamasına ve genişlemesine direnmeye de yardımcı olur, böylece malzemenin yorulma ömrünü artırır. Ancak sonuçta herkese hatırlatması gereken iki nokta var: Birincisi, eğer parçaların yapısal tasarımı mantıksızsa veya söndürme prosesi kontrolü mantıksızsa, sertleştirme işlemi sırasında yorulma arızasının kaynağı olacak çatlama veya mikro çatlaklar meydana gelebilir. İkincisi, sertleştirilmiş parçaların bitirilmesi gerekiyorsa, bu işlemler aynı zamanda mikro çatlaklara (taşlama çatlakları gibi) neden olabilir veya sertlik dağılımını değiştirebilir, artık basınç gerilimini azaltabilir veya hatta bunu çekme gerilimine dönüştürebilir ve bu da yorulma mukavemetini etkileyen olumsuz faktörler haline gelecektir.(bkz:iMechanics)
