Essais de dureté
Explorez l'univers des essais de dureté, où vous pourrez découvrir les principes des essais de dureté pour les métaux et les matériaux, y compris les normes industrielles, le cadre théorique, les principales méthodes d'essai de dureté et des conseils pratiques pour leur application.
Que vous soyez un professionnel des essais de dureté ou que vous débutiez, vous trouverez des ressources utiles, notamment des téléchargements gratuits de posters et de notes d’application, ainsi que l’accès à des web-séminaires, pour répondre à vos besoins en matière d’essais et d’analyse de matériaux.
Pour approfondir les détails des essais de dureté, consultez notre brochure complète sur les machines d'essai de dureté pour plus d'informations.
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
Nous comprenons vos défis en matière d’essais de dureté
La vérification de votre matériau à l’aide d’un processus d’essai de dureté adapté est essentielle pour garantir une qualité constante du produit et respecter les valeurs réglementaires. C’est pourquoi vous devez être sûr d’obtenir un résultat parfait, à chaque fois, avec une solution qui correspond à vos besoins en termes de rapidité et de précision.
Il est important de comprendre les défis que vous rencontrez et les objectifs que vous souhaitez atteindre grâce à vos essais de dureté pour trouver la meilleure solution pour vous :
Les quatre méthodes d'essai de dureté les plus fréquentes
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)
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
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
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
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.
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 .
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.
| MÉTHODE D’ESSAI DE DURETÉ | NORME | PLAGE DE CHARGES | |
| VICKERS |
ISO 6507 |
1 gf - > ; 100 kgf |
(0,00981 - > ; 980,7 N) |
| KNOOP |
ISO 4545 |
1 gf – 1 kgf |
(0,0098 - ≤ 9,807 N) |
| BRINELL |
ISO 6506 |
1 kgf – 3000 kgf |
(9,807 – 29 420 N) |
| ROCKWELL |
ISO 6508 |
15 kgf – 150 kgf |
(147,1 – 1471 N) |
La machine d’essais de dureté augmente 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.
Résultat : un processus plus rapide et plus efficace sur une seule machine.
Produit : Duromètre Duramin-40
Entreprise : MAN Energy Solutions
Défi : Tester efficacement la dureté de pièces en fonte revêtues par projection thermique.
Résultats : Un processus plus rapide et plus efficace sur une seule machine.
Posters essais de dureté
Nous proposons actuellement trois affiches différentes sur les essais de dureté – toutes adaptées à tout type de laboratoire. Téléchargez-les dès maintenant.
Conversion de dureté
Comparaison des duretés
Matériaux métalliques
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Inspection visuelle, analyse & maintenance
Exigences de calibration & certification
Préparation des échantillons et paramètres influençant les résultats
Diagnostic des problèmes des essais de dureté
Sélection de la meilleure méthode d'essai
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