DURETÉ

Les tests de dureté sont quotidiennement pratiqués, dans différents secteurs d’activité, pour déterminer les caractéristiques mécaniques d’un matériau (résistance mécanique et ductilité). 
Concernant les matériaux métalliques, les différentes échelles de mesures sont assez variées. Les plus connues et utilisées sont les échelles Vickers, Knoop, Rockwell ou encore Brinell. 

La dureté d’un matériau définit la résistance qu’oppose une surface de l’échantillon à la pénétration d’un corps plus dur, par exemple la bille ou la pointe (ou pénétrateur) d’un duromètre. S’il y résiste bien, il est dit dur, sinon il est dit mou. 

Concrètement on mesure la dureté en corrélant la taille de l’empreinte (dureté Vickers, Knoop et Brinell) ou sa profondeur (dureté Rockwell).

Cette empreinte est créée à l’aide d’un duromètre qui applique la charge via le pénétrateur sur la pièce à analyser. 

Les mesures de dureté sont normées. Concernant les essais de dureté et leurs normes de référence :  

  • Vickers : ISO 6507 et / ou ASTM E384
  • Knoop : ISO 4545 et / ou ASTM E384
  • Rockwell : ISO 6508 et / ou ASTM E18
  • Brinell : ISO 6506 et / ou ASTM E10

On distingue généralement la microdureté (essais avec des charges < au kgF) de la dureté ou macrodureté pour les charges plus élevées. Dans la suite de cette page nous allons aborder plus précisément les différents essais de dureté et le matériel permettant de les faire.

La dureté Vickers

La dureté Vickers est la première méthode de dureté introduisant la notion de micro-dureté.  Elle a été inventée au sein de la société Vickers Ltd en 1921 par R. SMITH et G. SANDLAND. La société Vickers initialement une fonderie spécialisée dans les cloches, était à cette époque une société reconnue dans les domaines de l’industrie navale et participant aux premiers pas de l’aéronautique. 

La dureté Vickers a comme avantage sur la dureté Brinell le fait que, quel que soit le matériau analysé, et la charge utilisée, le pénétrateur reste le même indépendamment de la dureté du matériau. 

La dureté Vickers utilise comme pénétrateur une pyramide en diamant à base carré.

La dureté Knoop

La dureté Knoop a été inventée en 1939 soit pratiquement 20 ans après la dureté Vickers. Elle a été inventé par M Frédéric Knoop et ses collaborateurs au sein de national bureau of standards of the United States. Il s’agit de méthode d’essais de micro-dureté uniquement (test < 1kgf). 

La dureté knoop utilise un pénétrateur diamant laissant une empreinte ayant la forme d’un losange étiré.

Grâce à la forme de son pénétrateur la méthode d’essais Knoop convient particulièrement : 

  • Aux mesures dureté de couche de faible épaisseur,
  • Aux matériaux fragiles (type verre / céramique), seule méthode convenant à ce type de matériau.

Toute comme la dureté Vickers, la dureté Knoop utilise un seul pénétrateur pour toutes les mesures.

La dureté Knoop est assez peu répandue en Europe.

La dureté Rockwell

La dureté Rockwell se base sur le principe de la dureté différentielle. Le principe de dureté différentielle a été théorisé en Autriche en 1908 par Paul Ludwik. Le frères Rockwell déposent un premier brevet d’application le 15 juillet 1914 qui sera accepté à la fin de la première guerre mondiale en 1919 (1 294 171). Ils travaillaient tous deux au sein de la société New Departure Manufactoring Co (Connecticut), fabricant de roulement à bille. Ce premier brevet sera suivi de deux améliorations pour arriver à une duromètre Rockwell proche de ceux que l’on connait actuellement.

La dureté Rockwell mesure la déformation rémanente d’une force appliquée via un pénétrateur de forme de sphérique ou de conique

La dureté Rockwell, au contraire de toutes les autres dureté n’utilise pas la principe de lecture optique de l’empreinte aussi cette méthode s’exonère beaucoup des états de surface. 

Il s’agit d’essais simple, nécessitant peu de préparation de la surface de l’échantillon. Les essais Rockwell sont donc rapides. C’est pourquoi la dureté Rockwell est aujourd’hui très utilisée dans l’industrie.

Les essais Rockwell souffrent cependant d’une précision moins grande que les essais précédents et du fait des nombreux facteur pouvant fausser la mesure l’emploi régulier d’une calle étalon est fortement recommandé. 

La dureté Brinell

La dureté Brinell est la première méthode d’essais de dureté largement utilisée en industrie. Elle a été inventé en Suède en 1900 par M Johan August Brinell.

Cette méthode a largement inspiré les méthodes Vickers tout d’abord puis knoop car toute trois se base sur le même principe : l’observation de la déformation du matériaux face à une force appliquée au moyen d’un pénétrateur normalisé. 

Les essais Brinell marquent fortement la matériaux et nécessitent plusieurs pénétrateurs de forme sphérique en fonction des charges utilisées.  Ces deux dernières caractéristiques rendent les essais Brinell assez peu commode a utiliser en milieu industriel. 

La dureté chez PRESI

PRESI propose une large gamme de duromètre, Vickers, Knoop et Rockwell.

Concernant les machines en elle-même nous avons plusieurs type de technologie utilisée : 

Suivant la configuration le duromètre peut être utilisé de façon autonome (sans informatique) ou de façon automatisée.

Par automatisation on entend l’utilisation d’un logiciel de traitement d’image et la motorisation des axes (table XY, axe vertical Z et tourelle).

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