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1-Définition
La dureté d’un matériau est caractérisée par la résistance qu’il l’oppose à sa déformation plastique. Elle peut être définie comme la résistance qui oppose un matériau à sa pénétration par un corps plus dur que lui.
2-Principe de l'essai de pénétration
Il consiste à enfoncer un pénétrateur dans le métal à essayer. La charge est constante et on mesure la dimension de l’empreinte. Elle est d’autant plus grande que le métal est plus. La dureté H s’exprime par le rapport de la force sur la surface de l’empreinte
Cette grandeur s’exprime en MPa mais, par convention ce chiffre sera sans dimension.
Les essais les plus classiques sont les essais Brinell, Vickers et Rockwell.
3-ESSAI BRINELL
3-1-Principe de l’essai
Il consiste à imprimer dans la pièce à essayer une bille en acier ou en carbure de tungstène de diamètre D sous une charge F, et à mesurer le diamètre d de l’empreinte laissée sur la surface après enlèvement de la charge.
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3-2-Expression de la dureté
350 HBS 5/750
Dureté Brinell de 350, mesurée avec une bille d’acier de 5 mm de diamètre, sous une charge 7.355 KN, appliquée durant 10 à 15 s.
Le « S » dans « HBS » signifie Bille en acier.
600 HBW 1/30/20
Dureté Brinell de 600, mesurée avec une bille de carbure de 1 mm de diamètre, sous une charge 294.2 N, appliquée durant 20s.
Le « W » dans « HBW » signifie Bille en carbure.
4-ESSAI VICKERS[2]
4-1-Principe de l’essai
Il consiste à imprimer dans la pièce à essayer un pénétrateur en forme de pyramide droite, à base carrée, d’angle au sommet 136°, sous une charge F, et à mesurer la diagonale « d » de l’empreinte laissée sur la surface après enlèvement de la charge.
4-2-Expression de la dureté
Le symbole HV est précédé par la valeur de dureté et complété par:
un nombre représentant la charge d’essai (égale à la charge en N multipliée par facteur de proportionnalité 0.102);
La durée d’application de la charge, lorsqu’elle diffère du temps spécifié (10 à 15 640HV 30 = dureté Vickers de 640 déterminée sous une charge de 294.2 N appliquée pendant 10 à 15 s ;
640 H0/20 = dureté Vickers de 640 déterminée sous une charge de 490.3 N appliquée pendant 20 s.
5-ESSAI ROCKWELL
5-1-Principe de l’essai
Il consiste à imprimer, en deux temps, dans la couche superficielle de la pièce à essayer, un pénétrateur normalisé (cône ou bille) et à mesurer l’accroissement rémanent « h » de la profondeur de pénétration.
5-2-Expression de la dureté
- La dureté Rockwell pour les échelles A, B, C, D, E, F, G, H et K est désignée par le symbole HR précédé par la valeur de dureté et complété par une lettre indiquant l’échelle. Exemple 59 HRC = dureté Rockwell de 59, mesurée sur l’échelle C
- La dureté superficielle Rockwell pour les échelles N et T est désignée par le symbole HR précédé par la valeur de la dureté et complété par un nombre (représentant la charge totale) et une lettre indiquant l’échelle.
Exemple 70 HR 30 N = dureté superficielle de 70, mesurée sur l’échelle 30 N avec une charge de 294.2N.
6-Comparaison entre les méthodes par pénétration
Type d'essai | Préparation de la pièce | Utilisation principale | Commentaire |
|---|---|---|---|
Brinell | La surface de la pièce ne nécessite pas une préparation extrêmement soignée (tournage ou meulage) | En atelier | La méthode ayant la mise en œuvre la plus facile des trois méthodes. |
Rockwell | Bonne préparation de surface (au papier de verre OO par exemple). La présence de rayures donne des valeurs sous estimées. | En atelier | L'essai est simple et rapide Convient bien pour des duretés plus élevées (supérieures à 400 Brinell). Elle est plutôt utilisée pour les petites pièces (il est nécessaire que la pièce soit parfaitement stable) |
Vickers | État de surface très soigné (on obtient de petites empreintes, la présence d'irrégularité gène la lecture). | En laboratoire | C'est un essai assez polyvalent qui convient aux matériaux tendres ou très durs. Il est utilisé généralement pour des pièces de petites dimensions. La lecture des longueurs de diagonale est généralement lente. |
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