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Dureté (métal)

À la différence des minéraux dont la dureté est historiquement caractérisée par rayage (cf. Échelle de Mohs), on utilise généralement des essais de rebondissement ou de pénétration pour caractériser la dureté des métaux.

Ces essais ont l'avantage d'être plus simples à réaliser et de donner des résultats mieux reproductibles.

Mesure de dureté par rebondissement : essai SHORE

On laisse chuter bien verticalement d'une hauteur fixe une petite masse d'acier terminée par un diamant arrondi. La masse est guidée dans sa chûte par un tube lisse. La dureté est évaluée ensuite d'après la hauteur du rebond.

Notons cependant que les résultats de l'essai Shore dépendent beaucoup de l'état de surface de la pièce testée.

Mesures de dureté par pénétration

Il s'agit des essais les plus couramment pratiqués. Le principe est toujours identique : un pénétrateur indéformable laisse une empreinte dans le matériau à tester. On mesure les dimensions de l'empreinte et on en déduit la dureté.

Essai de dureté BRINELL

principe de la dureté Brinell

Principe

L'essai consiste à faire pénétrer en appliquant une force F un pénétrateur ayant un forme de bille dans un métal afin d'en déduire la dureté de ce matériau.

HB : dureté Brinell

D : diamètre du pénétrateur (mm)

d₁ et d₂ : mesure de l'empreinte réalisée à 90°(mm)

h : profondeur (mm)

F : charge d'essai (N)

g : accélération de la pesanteur

avec

Le pénétrateur

Matière : généralement du carbure poli

Dimension : diamètre D

Le matériau à tester

La surface doit être plane et nettoyée (sans lubrifiant, oxyde ou calamine). Il est nécessaire d'avoir une épaisseur suffisante afin que la pénétration de la bille ne déforme pas le matériau. Dans le cas contraire, la mesure ne serait pas fiable. Il faut une épaisseur de au moins huit fois la profondeur h de l'empreinte.

Mode opératoire

Placer le pénétrateur en contact avec la surface du matériau. Appliquer la force. Maintenir cette charge pendant 10 à 15 secondes.

Mesurer sur l'empreinte deux diamètres à 90° l'un de l'autre. La mesure est effectuée à l'aide d'un dispositif grossissant et d'une règle graduée tenant compte du facteur de grossissement..

Norme

• Normes européennes (CEN) et internationales (ISO):

• EN ISO 6506-1 : Matériaux métalliques - Essai de dureté Brinell - Partie 1 : Méthode d'essai.
• EN ISO 6506-2 : Matériaux métalliques - Essai de dureté Brinell - Partie 2 : Vérification et étalonnage des machines d'essai.
• EN ISO 6506-3 : Matériaux métalliques - Essai de dureté Brinell - Partie 3 : Étalonnage des blocs de référence.

• Américaine

• ASTM E10 : Standard method for Brinell hardness of metallic materials.

Essai de dureté VICKERS

Normes

• Internationale (ISO) et européenne (CEN)

• EN ISO 6507-1 : Matériaux métalliques - Essai de dureté Vickers - Partie 1 : méthode d'essai

Essai de dureté ROCKWELL

Normes

• Internationale (ISO) et européenne (CEN)

• EN ISO 2039-2 : Plastiques - Détermination de la dureté - Partie 2 : dureté Rockwell.
• EN ISO 6508-1 : Matériaux métalliques : essai de dureté Rockwell- Partie 1 : méthode d'essai (échelles A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, T).

• Américaine

• ASTM E18 : Standard methods for rockwell hardness and rockwell superficial hardness of metallic materials.

Mesures de microdureté

Fait sous très faible charge, les essais de microdureté permettent des mesures très localisées (sur env. 100 µm²). À l'aide d'un microduromètre, on peut par exemple déterminer la dureté d'une phase donnée dans un échantillon polyphasé ou celle d'un échantillon très fragile et mince.

Informations complémentaires

• ductilité