Hardness tester iso standard methods

ESSAIS DE DURETÉ

Découvrez l'univers des essais de dureté, où vous pouvez apprendre les principes des essais de dureté pour les métaux et matériaux, y compris les normes industrielles, les bases théoriques, les quatre méthodes de test de dureté et des conseils pratiques d'application.

Que vous soyez un professionnel des essais de dureté ou que vous débutiez, vous trouverez des ressources utiles, y compris des téléchargements gratuits d'affiches et de notes d'application, ainsi qu'un accès à des webinaires pour soutenir vos besoins en matière de tests et d'analyse de matériaux.

Pour plonger plus profondément dans les détails des essais de dureté, explorez notre brochure complète sur les testeurs de dureté pour plus d'informations.

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En quoi consiste un essai de dureté ?

L'application d'un essai de dureté permet d'évaluer les propriétés d'un matériau telles que sa résistance, sa ductilité, sa résistance à l'usure et contribue ainsi à déterminer si le matériau ou le traitement de ce matériau convient à l'usage souhaité.

Définition de l'essai de dureté : « essai de détermination de la résistance qu'un matériau offre contre la déformation permanente par pénétration d'un matériau plus dur ». Cependant, la dureté n'est pas une propriété fondamentale d'un matériau. C'est pourquoi lorsque l'on tire les conclusions d'un essai de dureté, il faut toujours faire une évaluation quantitative relative aux facteurs ci-dessous :
  • charge exercée sur le pénétrateur
  • profil de temps de charge spécifique et durée d'application de charge spécifique
  • géométrie de pénétrateur spécifique.

Comment l'essai de dureté fonctionne-t-il ?

L'essai de dureté type consiste à presser un objet spécifiquement dimensionné (pénétrateur)avec une charge donnée dans la surface du matériau à tester. La dureté est déterminée par la mesure de la profondeur de pénétration du pénétrateur ou en mesurant la taille de l'empreinte qu'il laisse.
  • Les essais de dureté qui mesurent la profondeur de pénétration comprennent : essai Rockwell, essai de pénétration instrumentalisé par bille
  • Les essais de dureté qui mesurent la taille de l'empreinte laissée par le pénétrateur sont : Vickers, Knoop, et Brinell
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Les laboratoires peuvent avoir du mal à répondre aux exigences de rendement, et ont besoin de méthodes plus efficaces pour tester davantage d’échantillons en moins de temps. Notre dernière génération de duromètres a été conçue pour rationaliser vos processus : plus grande précision, autofocus plus rapide, plages de charge élargies, automatisation accrue, génération de rapports facilitée, et bien plus encore.
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Sélectionner la bonne méthode de test de dureté

Comment choisir la méthode d’essai ?

Le type d'essai de dureté à utiliser doit être déterminé par la microstructure – c.-à-d. l'homogénéité – du matériau testé ainsi que par le type de matériau, la taille de la pièce et son état.

Dans tous les essais de dureté, le matériau soumis à l'empreinte doit être représentatif de l’intégralité de la microstructure (sauf si l’objectif est d’étudier les différents composants de la microstructure). Par conséquent, si la microstructure est très grossière ou hétérogène, l’empreinte requise devra être plus grande que pour un matériau homogène.

Il y a quatre principaux essais de dureté chacun ayant ses avantages et ses contraintes. Il y a différentes normes pour ces essais qui détaillent les procédures et les applications de l'essai de dureté.

Lors du choix de la méthode d'essais de dureté, les considérations suivantes sont importantes :
  • Le type de matériau à tester en dureté
  • L’exigence de se conformer à une norme
  • La dureté approximative du matériau
  • L'homogénéité/hétérogénéité du matériau
  • La taille de la pièce
  • Le nombre d’échantillons à tester

Les quatre méthodes d'essai de dureté les plus courants

Hardness testing method Rockwell HR

L'essai de dureté Rockwell

La méthode d'essai de dureté Rockwell est rapide ; développée pour le contrôle de production, elle permet la lecture directe des résultats ; surtout utilisée pour les matériaux métalliques. La dureté Rockwell (HR) est calculée en mesurant, à une charge donnée, la profondeur de l’empreinte laissée par l’enfoncement d’un pénétrateur dans le matériau de l’échantillon.

  • Généralement utilisée pour les échantillons de grande taille
  • Un « essai rapide » principalement utilisé pour les matériaux métalliques
  • Est également mise en œuvre pour des essais plus poussés, tels que l’essai Jominy (essai de trempabilité - HRC)

Pour en savoir plus sur les essais de dureté Rockwell
Hardness testing method Vickers HV

Essai de dureté Vickers

L'essai de dureté Vickers convient à tous les matériaux solides y compris métalliques. La dureté Vickers (HV) est calculée en mesurant, à une charge donnée, les longueurs des 2 diagonales d’une empreinte laissée dans le matériau de l'échantillon par l’introduction d’un pénétrateur diamant pyramidal. Les diagonales de l’empreinte sont lues de manière optique afin de déterminer la dureté à partir d'une table ou formule.

  • Utilisé pour les essais de dureté sur tous les matériaux solides y compris métalliques
  • Adapté à une vaste gamme d’applications
  • Comprend un sous-groupe d'essai de dureté des soudures

Pour en savoir plus sur les essais de dureté Vickers
Hardness testing method Knoop HK

L'essai de dureté Knoop

La méthode Knoop (HK) est une alternative à la méthode Vickers destinée aux essais de microdureté. Elle est principalement utilisée pour éviter les fissures dans les matériaux fragiles ainsi que pour faciliter les essais sur les couches minces. Le pénétrateur est un diamant pyramidal asymétrique. L'empreinte est déterminée par la mesure optique de la grande diagonale.

  • Utilisé pour les matériaux durs et fragiles, telles que les céramiques.
  • Convient pour les petites surfaces allongées comme les revêtements

Pour en savoir plus sur les essais de dureté Knoop
Hardness testing method Brinell HB

L'essai de dureté Brinell

L'essai de dureté Brinell est utilisé pour les grands échantillons à structure granulaire grossière ou non homogène. L'essai de dureté Brinell (HBW) laisse une empreinte relativement grande faite avec une bille de carbure de tungstène. La taille de l'empreinte est lue par mesure optique.

  • Utilisé pour les matériaux à structure granulaire grossière ou non homogène.
  • Utilisé pour les grands échantillons
  • Convient pour les pièces forgées ou en fonte dont les motifs structurels sont de taille importante

Pour en savoir plus sur les essais de dureté Brinell

COMMENT S'ASSURER DE LA PRÉCISION ET DE LA RÉPÉTABILITÉ DANS LES ESSAIS DE DURETÉ

L'application correcte des essais de dureté nécessite une préparation et une exécution minutieuses. Cependant, une fois que la méthodologie de base est en place, les essais de dureté offrent une bonne précision et une bonne répétabilité.

Facteurs influençant les essais de dureté

Un certains nombre de facteurs influencent les résultats des essais de dureté. En règle générale, plus la charge utilisée pour procéder à l’essai de dureté est faible, plus le nombre de facteurs à contrôler est important.

Voici quelques-uns des facteurs les plus importants à prendre en compte pour assurer la précision d'un essai de dureté.
  • Il faut entre autres contrôler certains facteurs externes comme la lumière, la poussière, les vibrations, la température et l'humidité
  • L'appareil et la platine doivent être positionnés sur une table robuste et stable et l'échantillon doit être bridé ou maintenu dans un support ou sur une enclume
  • Le pénétrateur doit être positionné perpendiculairement à la surface d’essai.
  • En cours d'essai, les conditions d'éclairage doivent être constantes pour les méthodes Vickers, Knoop ou Brinell.
  • Le testeur doit être recalibré/vérifié à chaque changement de pénétrateur ou d'objectif .

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DÉFINITION DES CHARGES D'ESSAI DE DURETÉ

Officiellement, les charges d'essais de dureté sont exprimées en newtons (N). Cependant, par le passé les charges ont été exprimées en kilogrammes-force (kgf), grammes-force (gf) ou livres en anglais, pond (p). La corrélation entre les unités kgf, kp et N est la suivante : 1,0 kgf = 1000 gf = 1,0 kp = 9,81 N.
  • Le terme « Essai de microdureté » est habituellement utilisé en présence d'une charge inférieure ou égale à 1 kgf
  • Le terme « Essai de macrodureté » est utilisé pour les charges supérieures à 1 kgf.

Si les normes l’autorisent, utiliser la charge/force la plus importante possible pour obtenir l'empreinte la plus grande et assurer des résultats plus précis.

Les charges utilisées pour chacune des quatre méthodes d'essai des matériaux métalliques* satisfont aux différentes normes ISO et ASTM.

HARDNESS TESTING METHOD STANDARD LOAD RANGE
VICKERS

ISO 6507
ASTM E384
ASTM E92

1 gf - > 100 kgf
1 gf - ≤ 1 kgf
> 1 gf - ≤ 120 kgf

(0.00981 - > 980.7 N)
(0.0098 - ≤ 9.807 N)
(> 9.807 - ≤ 1176.800 N)
KNOOP

ISO 4545
ASTM E384

1 gf - 1 kgf
1 gf - 1 kgf

(0.0098 - ≤ 9.807 N)
(0.0098 - ≤ 9.807 N)
BRINELL

ISO 6506
ASTM E10

1 kgf - 3000 kgf
1 kgf - 3000 kgf

(9.807 - 29420 N)
(9.807 - 29420 N)
ROCKWELL

ISO 6508
ASTM E18

15 kgf - 150 kgf
15 kgf - 150 kgf

(147.1 - 1471 N)
(147.1 - 1471 N)

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MAN Energy using Struers Hardness Testing machine

Le duromètre améliore l’efficacité

MAN Energy Solutions, l’un des principaux fournisseurs mondiaux de moteurs pour l’industrie maritime, souhaitait améliorer l’efficacité des essais de dureté sur des pièces en fonte revêtues par projection thermique. La solution : automatiser les essais avec un duromètre Struers.

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Préparation des échantillons et paramètres influençant les résultats

Dépannage pour les essais de dureté

Problèmes courants :

Scénario problématique 1 :
 Il peut être difficile d’obtenir des surfaces planes et parallèles lors de la préparation aux essais de dureté. De plus, le pénétrateur doit être perpendiculaire à la surface d’essai. Dans le cadre d’un essai de dureté Vickers, les diagonales mesurées ne doivent pas différer de plus de 5,0 %.
Pour un essai Knoop, les deux moitiés de la diagonale longue ne doivent pas présenter une différence supérieure à 10,0 %.
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Si l’écart n’est pas dû à l’anisotropie du matériau, la meilleure solution consiste à utiliser un dispositif pour maintenir l’échantillon de manière à ce que le pénétrateur pénètre perpendiculairement à la surface. Si aucun dispositif n’est disponible, assurez-vous que la préparation mécanique de l’échantillon permette d’obtenir des surfaces d’extrémité planes et parallèles.
Scénario problématique 2 :
Si la surface d’un échantillon est trop rugueuse, il peut être difficile d’évaluer les coins de l’empreinte, notamment lors de l’utilisation d’un équipement automatique. Des rayures issues de la préparation peuvent fausser la lecture de la taille de l’empreinte lors d’un essai de dureté automatisé.
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Utilisez une surface polie. Les exigences de préparation de surface dépendent de la charge appliquée et de la dureté du matériau : plus le matériau est tendre, plus la finition doit être soignée. Trouvez une méthode de préparation adaptée à votre matériau à l’aide de notre metalogramme.
Scénario problématique 3 :
Si l’échantillon n’est pas correctement nettoyé après la préparation mécanique et que vous effectuez une lecture optique de l’empreinte, une lecture automatique peut entraîner une mauvaise interprétation des coins de l’empreinte.
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Assurez-vous toujours que les échantillons sont correctement nettoyés avant d’effectuer l’essai de dureté, car des contaminants provenant du tissu de polissage (saletés ou fibres, par exemple) peuvent perturber la lecture.
Scénario problématique 4 :
Pour un échantillon fortement attaqué, il peut être difficile d’évaluer les coins de l’empreinte, ce qui peut entraîner une conclusion moins précise de l’essai de dureté.
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Le recours à l’attaque chimique doit être limité autant que possible, car elle réduit la réflectivité de la surface. Si une attaque est nécessaire, une attaque légère est préférable afin de pouvoir distinguer les coins de l’empreinte. Parfois, elle peut être indispensable, par exemple pour évaluer une soudure.
Scénario problématique 5 :
La dureté mesurée semble supérieure à ce qui était attendu.
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Vérifiez les règles concernant l’espacement approprié des empreintes pour l’essai de dureté concerné. Si les empreintes sont trop proches les unes des autres, un écrouissage peut survenir.

Spécialistes d'application

Vers le chemin de la connaissance ...

Helle Michaelsen

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Global Business Solution & Application Manager
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Lab Manager
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