Essai de dureté Vickers
L’essai de dureté Vickers est adapté à une vaste gamme d’applications incluant les essais de microdureté. Sur cette page, vous trouverez une description de l’essai de dureté Vickers, des informations pratiques sur la manière de l’utiliser et une liste de nos machines d’essais de microdureté Vickers.
L’essai de dureté Vickers en bref :
- Idéal pour les essais de microdureté
- Peut être utilisé pour les mesures de dureté de couches cémentées, les essais Jominy et les essais de dureté des soudures
- Normes : ASTM E384, ISO 6507 et JIS Z 2244
Définition de l’essai de dureté vickers
L’essai de dureté Vickers est une méthode d’essai polyvalente utilisée tant pour la macrodureté que la microdureté. Il dispose d’une large plage de charge et convient à une large gamme d’applications et de matériaux.
L’essai de dureté Vickers est souvent considéré comme plus facile à utiliser que les autres essais de dureté : le processus peut être exécuté sur une machine d’essai de microdureté ou une machine d’essai universelle ; les calculs nécessaires sont indépendants de la taille du pénétrateur ; le même pénétrateur (un diamant pyramidal) peut être utilisé pour tous les matériaux indépendamment de leur dureté.
Calcul de l’essai de dureté Vickers
La dureté Vickers (HV) est calculée en effectuant une mesure optique des longueurs des 2 diagonales de l’empreinte du pénétrateur. Les mesures sont converties en HV au moyen d’un tableau ou d’une formule.
- Plage de charges : de 10 gf à 100 kgf
HV=1854,4Fd2
HV : Dureté Vickers
F : Charge d’essai (gf)
d : Longueur diagonale moyenne (μm)
Comment mesurer la dureté Vickers en 7 étapes
En utilisant une machine d’essai de dureté DuraVista-40 :
- Placer l’échantillon sur la platine.
- Utiliser le glisser-déposer de la souris pour mettre l’échantillon en position.
- Mettre au point avec la molette.
- Sélectionner la méthode d’essai et la charge.
- Choisir un objectif et un nom de tâche.
- Utiliser la caméra d’observation macro pour positionner le pénétrateur.
- Démarrer l’essai.
Préparation de la surface
Avant de placer l’échantillon sur la machine d’essai de microdureté, il convient de s’assurer qu’il a été correctement préparé.
L’état de la surface requis pour les essais de dureté Vickers dépend de la charge utilisée.
Essai de macrodureté (charges supérieures à 1 kgf)
- La surface doit être prépolie
Essai de microdureté (charge inférieure ou égale à 1 kgf)
- La surface doit être polie mécaniquement ou électrolytiquement
Charges
| NORME | PLAGE DE CHARGES | |
|
ISO 6507 |
10 gf - ≤100 kgf |
(0,0981 – 9,807 N) |
|
ASTM E384 |
1 gf - ≤1 kgf |
(0,0098 - ≤9,807 N) |
- Temps de pénétration : 10-15 secondes
- Épaisseur de l’échantillon ASTM : Au moins 10 fois la profondeur de pénétration
- Épaisseur de l’échantillon ISO : Au moins 1,5 fois la longueur de diagonale.
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Espacement des empreintes
Indépendamment de l'appareil d'essai de microdureté, lors de la réalisation d'un essai de dureté Vickers, la pénétration entraînera une déformation du matériau environnant et modifiera ses propriétés. Afin d’éviter les erreurs d’interprétation de la dureté perçue, les normes d’essais de dureté Vickers prescrivent une certaine distance entre les empreintes multiples.
Acier et cuivre
- Au moins 3 fois les diagonales entre les empreintes
Plomb, zinc et aluminium
- Au moins 6 fois les diagonales entre les empreintes
Dimensions de la diagonale
Pour assurer une lecture précise des empreintes, les normes d’essai de dureté Vickers prescrivent une diagonale d’une taille minimale de 20 µm. Cela implique par exemple qu’il est généralement préférable d’éviter les mesures CHD (voir ci-dessous) inférieures à HV0.2, car les empreintes produites sont plus petites que 20 µm.
Méthodes d’essai Vickers et applications
On voit ci-dessous un aperçu de la méthode Vickers ainsi que ses applications les plus courantes :
| MÉTHODE D’ESSAI | APPLICATION/ MATÉRIAU |
|
HV0.01 |
Petites surfaces, couches minces, céramique |
|
HV0.1 |
Progressions de la dureté, CHD/Eht-Nht-RHt |
|
HV1, HV2, HV3 |
Progressions de dureté, essais de dureté de surface CHD/Eht-Nht-RHt |
|
HV5 |
Essais de dureté des soudures, métaux frittés |
|
HV30 |
Essai de Jominy, essais de dureté de surface Essais de dureté de |
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Mesure de la profondeur de la couche cémentée (CHD)
Dureté de la surface
L’essai de dureté est souvent utilisé pour évaluer la profondeur de la couche cémentée des aciers traités en surface. Pour ce faire, une série d’empreintes est effectuée en partant du bord de l’échantillon coupé transversalement, vers le centre. La progression de la dureté est représentée dans un graphique et la distance entre la surface et la limite de dureté (HL) est calculée. Pour suivre la progression de la dureté, il est important de respecter les règles relatives à l’espacement des empreintes.
Une bonne netteté des bords est aussi requise lors de la préparation mécanique des échantillons afin de garantir une mesure précise de la profondeur de la couche cémentée (CHD).
- Profondeur de la couche cémentée = Distance ente la surface et la limite de dureté
Comment calculer la CHD
Il y a différentes manières de déterminer la limite de dureté. Il y a donc différentes manières de calculer la CHD. La procédure choisie dépend du processus de durcissement utilisé. Les méthodes de calcul les plus courantes sont listées ci-dessous.
1. Pièces carburées or carbonitrurées (EN ISO 2639)
- Limite de dureté = 550 HV
- CHD (Eht) = Distance entre la surface et le point où la dureté est de 550 HV
2. Pièces durcies par induction ou à la flamme (EN 10328 et ISO 3754)
- Limite de dureté = 80 % x dureté de surface (min.)
- CHD (Rht) = Distance entre la surface et le point où la dureté équivaut à 80 % de la dureté (min.) de surface
3. Pièces nitrurées (DIN 50190-3)
- Limite de dureté = dureté à cœur + 50 HV
- CHD (Nht, NCD) = Distance (max.) entre la surface et le point où la dureté est supérieure à 50 HV par rapport à la dureté à cœur
Exemple de progression CHD
- Mesure CHD affichant une valeur CHD de 0,95 mm à une limite de dureté de 550 HV1
Comparaison des essais de dureté Knoop et Vickers
Dans la plupart des cas, les essais de dureté Vickers sont utilisés pour déterminer la dureté de matériaux dans la plage de charges de microdureté. Cependant, les essais de dureté Knoop sont souvent utilisés pour mesurer la dureté de couches minces comme les revêtements ou pour pallier le problème des échantillons fragiles. Pour sélectionner la méthode à utiliser, il convient de considérer les normes applicables ainsi que les critères usuels lors du choix entre les différents types d’essais de dureté.
Essai jominy
L’essai Jominy (essai de trempabilité) est une procédure d’essai standardisée utilisée pour déterminer la trempabilité d’un acier. Elle peut être utilisée avec toute machine d’essai de microdureté Vickers.
- La procédure est décrite dans les normes suivantes : ASTM A255 / ISO 642 / DIN 50191 / BS 4437
L’essai Jominy implique de chauffer un échantillon cylindrique en acier à une température d’austénitisation (~980 °–1 010 °C), suivi d’une trempe (refroidissement) unilatérale contrôlée à l’eau. Une fois la trempe terminée, la dureté est mesurée à différents intervalles à partir de l’extrémité trempée. La variation de dureté au niveau de la surface d’essai résulte des différences microstructurelles qui apparaissent lorsque le taux de refroidissement diminue avec l’augmentation de la distance par rapport à l’extrémité trempée.
Plus le matériau est dur à une distance donnée de l’extrémité, plus la dureté de l’acier est élevée. Les essais de dureté Vickers et Rockwell sont souvent utilisés pour les essais Jominy. Pour sélectionner la méthode à utiliser, il convient de tenir compte des normes applicables, ainsi que des critères usuels, lors du choix entre les différents types d’essais de dureté.
En savoir plus sur la méthode d’essai Rockwell.
Essai de dureté des soudures
L’essai de dureté des soudures et un sous-groupe de l’essai de dureté Vickers. L’objectif de ces essais de dureté est d’évaluer la résistance de la soudure en s’intéressant particulièrement à la dureté autour de la zone affectée thermiquement ou ZAT (en anglais HAZ = Heat-Affected Zone). C’est parce que la dureté dans et autour de la ZAT peut aider à évaluer la fragilité de la soudure, et donc aider à déterminer si la soudure présente la résistance voulue. L’essai de dureté des soudures peut être effectué sur n’importe quelle machine d’essai de micro-dureté Vickers.
Lors de l’essai de dureté des soudures, une série de mesures est effectuée selon un modèle donné à une distance spécifique du bord de l’échantillon ou du haut de la soudure. La progression des valeurs de dureté peut ensuite être représentée sous la forme d’un graphique.
- Méthodes types utilisées : HV5 et HV10
- Normes applicables : ISO 9015-1/-2
Téléchargements et webinaires
Que vous débutiez dans l’essai de dureté ou que vous soyez un professionnel expérimenté, cette sélection de ressources est là pour vous aider dans votre travail.
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