Essai de dureté (micro)

L'essai de dureté est un processus crucial dans l'industrie métallurgique pour mesurer la résistance d'un matériau à la déformation. Il permet de déterminer des propriétés telles que la solidité, la ténacité et la résistance à l'abrasion, qui sont essentielles pour la sélection et le traitement des matériaux. Diverses méthodes d'essai permettent de mesurer avec précision la dureté d'un matériau, ce qui constitue la base du traitement et de l'application ultérieurs du matériau.

Méthodes d'essai de dureté

Pour évaluer la dureté d'un échantillon, un pénétrateur est pressé sur la surface du matériau avec une force d'essai définie. L'empreinte permanente laissée par le pénétrateur est mesurée pour calculer la profondeur de pénétration et, par conséquent, la dureté du matériau. Il existe plusieurs méthodes, chacune adaptée à des types de matériaux et à des exigences différents :

• Essai de dureté Vickers : La méthode d'essai de dureté la plus fréquemment utilisée est la méthode Vickers : elle est très polyvalente et convient aux échantillons de matériaux de petite et de grande taille. Elle utilise une pyramide de diamants et est souvent utilisée pour tester les soudures et les pièces minces.
• Essai de dureté Brinell: Cette méthode est idéale pour les matériaux à gros grains. Elle utilise une bille en carbure de tungstène et convient bien pour tester de grands échantillons de matériaux.
• Essai de dureté Rockwell : Cette méthode est particulièrement efficace et adaptée à une large gamme de matériaux. Elle permet des mesures rapides et fournit des résultats immédiatement lisibles. Elle est souvent utilisée pour l'acier trempé et la fonte. Le pénétrateur est une bille d'acier.
• Essai de dureté Knoop: La méthode Knoop est particulièrement utile pour les matériaux fragiles ou les revêtements minces, car elle fonctionne avec une faible pression, ce qui empêche la formation de fissures. Un pénétrateur rhomboédrique en diamant est utilisé.

Ces procédures d'essai sont basées sur des normes internationales, ce qui garantit des résultats comparables :

• ISO 4545 : Matériaux métalliques - Essai de dureté Knoop
• ISO 6506 : Matériaux métalliques - Essai de dureté Brinell
• ISO 6507 : Matériaux métalliques - Essai de dureté Vickers
• ISO 6508 : Matériaux métalliques - Essai de dureté Rockwell
• DIN 51917 : Essais sur les matériaux carbonés - Essai de dureté Rockwell
• ASTM C886 : Méthode d'essai normalisée pour les essais de dureté des matériaux en carbone et en graphite
• ASTM E10 : Méthode d'essai normalisée pour la dureté Brinell des matériaux métalliques
• ASTM E18 : Méthode d'essai normalisée pour la dureté Rockwell des matériaux métalliques
• ASTM E92 : Dureté Vickers et dureté Knoop dans la gamme des faibles forces
• ASTM E384 : Méthode d'essai normalisée pour la dureté des matériaux par microindentation selon Vickers et Knoop

Le choix de la méthode d'essai de dureté et de la charge appliquée appropriées dépend de plusieurs facteurs, notamment du type de matériau, de sa dureté et des exigences de précision. Pour les matériaux à structure hétérogène, une plage d'essai plus large peut être nécessaire, tandis que les essais de microdureté sont préférables pour les composants ou les revêtements très minces.

En fonction de la méthode, des procédures spécifiques de préparation de la surface peuvent être nécessaires pour optimiser la surface du matériau en vue de la mesure. Pour les essais de macrodureté, un meulage fin est généralement suffisant, tandis que les essais de microdureté peuvent nécessiter un polissage ou un électropolissage pour obtenir un bord de mesure propre et clairement visible et une évaluation correcte de la dureté résultante.

Mesure de la dureté à l'AAC

L'équipement moderne de pointe disponible à l'AAC permet l'étude (entièrement automatisée) de la dureté avec des charges comprises entre 0,25 g et 62,5 kg. En outre, des mappages de harnais (par exemple, des balayages linéaires, des balayages matriciels) peuvent être effectués pour évaluer la distribution latérale des propriétés mécaniques. Les principales caractéristiques de l'appareil d'essai de dureté disponible chez AAC sont les suivantes :

• Large gamme de forces d'essai (0,25 g - 62,5 kg)
• Tourelle d'essai dynamique avec changeur d'outils à 8 positions
• Lumière LED blanche avec ouverture motorisée du diaphragme
• Cycles d'essai et d'analyse entièrement automatisés et sans personnel
• Contrôle de l'axe XYZ avec système de mesure directe du chemin optique
• Caméra d'image d'échantillon avec acquisition automatique d'images (résolution de 0,5 µm)

Applications des essais de dureté

Les essais de dureté sont largement utilisés dans de nombreux secteurs industriels, en particulier dans la métallurgie, l'assurance qualité et l'inspection des matériaux. Les principales applications sont les suivantes

• Assurance qualité : Les essais de dureté permettent de s'assurer que les matériaux possèdent les propriétés mécaniques requises pour remplir la fonction pour laquelle ils ont été conçus. Il est particulièrement essentiel lors du contrôle des soudures et de l'évaluation des traitements thermiques.
• Identification des matériaux: Les essais de dureté peuvent être utilisés pour identifier et différencier différents matériaux.
• Recherche et développement: Dans la recherche sur les matériaux, les essais de dureté sont utilisés pour développer et tester de nouveaux matériaux et procédés.

Bien qu'un essai de dureté puisse être réalisé de manière autonome, il est généralement effectué en conjonction avec d'autres essais mécaniques afin d'obtenir une évaluation globale des propriétés du matériau.