énéralités :

La dureté d’un matériau est fonction de nombreux paramètres. On peut déterminer par ce facteur, la qualité d’un procédé de traitement thermique, sa répétitivité dans le temps, la dureté d’un traitement de surface et la qualité d’un matériau. Il y a cinq « grand » types de contrôle : Brinell, Vickers, Knoop, Rockwell et la micro dureté. Ces cinq procédés de contrôle sont dit statiques, car ils ne font intervenir ni mouvements, ni de chocs pour la mesure. Les essais de dureté sont à réaliser avec beaucoup de précaution, en effet un mauvais état de surface, les vibrations, l’écrouissage, l’étalonnage de l’appareil de mesure et la mauvaise lecture sont autant de paramètres qui peuvent nuire à la mesure précise de la dureté, c’est pour cela que la mesure de dureté doit être impérativement soignée et prise dans les même conditions à chaque fois.

                                              Le symbole de la dureté est H.

                  Essai  Brinell :

       Les essais selon Brinell s’appliquent au fer et à l’acier d’une résistance de 1000 à 1500 N/mm² et à touts les métaux non-ferreux. Le tableau suivant indique les charges d’essai à utiliser pour les matériaux et les différents diamètres de billes. Il indique également le diamètre de billes à choisir pour une épaisseur de paroi minimum déterminée.

                              La dureté Brinell est notée HB

L’essai consiste à appliquer à la surface d’un matériau préalablement préparé (surface plane, polie et dépourvue d’écrouissage), une charge prédéfinie, à l’aide d’un pénétrateur. Le pénétrateur est une bille en acier ou en carbure de diamètre compris entre 10 et 1mm, la charge doit être telle que l’empreinte obtenue soit comprise entre deux rapport  basés sur le diamètre de la bille : 0.24 x Diamètre de la bille < diamètre de l’empreinte < 0.6 x Diamètre de la bille.

         La surface doit être préalablement préparée :

-         L’essai est réalisé à température ambiante.

-         La charge est appliquée progressivement, sans chocs et sans vibrations.

-         On attend 15 secondes après l’application complète de la charge avant de retirer cette dernière.

-         On mesure la dimension de l’empreinte laissée par la bille dans les matériaux.

-         On détermine la dureté.

La dureté est fonction de la taille de l’empreinte par rapport à la charge appliquée.

                Essai Vickers

       Cet essai consiste à appliquer à la surface d’un matériau préalablement préparé (surface plane, polie et dépourvue d’écrouissage), une charge prédéfinie, à l’aide d’un pénétrateur. Le pénétrateur est de la forme d’une pyramide droite, à base carrée, d’angle au sommet 136°. La dureté Vickers est proportionnelle  au rapport : Charge appliquée / surface de l’empreinte.

     Conditions de réalisation de l’essai :

-       La surface est préalablement préparée.

-             L’essai est réalisé à température ambiante.

-        La charge est appliquée.

-         La dureté Knoop progressivement, sans chocs et sans vibrations.

-         On attend 10 secondes après l’application complète de la charge avant de retirer cette dernière.

-         On mesure la dimension de l’empreinte laissée par la bille dans le matériau.

-         On détermine la dureté.

                                  La dureté Vickers est notée HV

Essai Knoop

       Cet essai Knoop est un essai réalisé avec un cone en diamant taillé en forme de pyramide à base de losange et dont la grande diagonale est 7.11 fois plus grande que la petite. L’angle correspondant à la grande diagonale est de 173°30’ tandis que l’angle formé par les petites diagonale est de  130°C.

       Principe :

       Les charges sur le diamant sont en rapport avec la nature de l’essai. On mesure l’empreinte laissée par la grande diagonal, au moyen d’un microscope spécial.

       L’avantage de l’essai Knoop est de permettre de tester des matériaux très durs mais néanmoins très fragile. Ce procédé est le meme que l’essai Vickers, mais grace à la geométrie de sont diamant très spécifique, il permet des contôles sur des pièces de très petite taille.

                                  La dureté Knoop est notée HK

           Essai Rockwell

       Celui ci est quelque peu différent des autres essais de dureté. Le contrôle s’effectue en mesurant l’accroissement rémanent h de la profondeur de pénétration du pénétrateur.  Le processus de  mesure de la dureté Rockwell  s’effectue en plusieurs étapes.

Processus de contrôle de la dureté Rockwell (voir schéma ci-dessous).

-         Application de la pré charge F0 sur la surface du matériau à tester (préalablement préparé : surface     plane, polie et dépourvue d’écrouissage).

-         Après l’application de cette charge, on se trouve à une profondeur de pénétration  P1.

-         Application de la charge complète F1 par dessus la pré charge (la charge totale F est donc égale à la charge F0 + F1)

-         après l’application de la surcharge, on se trouve à une profondeur de pénétration P2.

-         On retire ensuite la surcharge pour ne conserver que la pré charge F0.

-         On se trouve alors à une profondeur de pénétration P3.

On mesure l’accroissement rémanent de la profondeur de pénétration «  h  », par la différence entre la profondeur de pénétration sous pré-charge avant et après l’application de la surcharge. Soit  « h = P3 –  P1 »

C’est l’accroissement rémanent de la profondeur de pénétration qui permet de déterminer  la dureté Rockwell.

Schématisation du processus de mesure :

             L’essai s’effectue à température ambiante.

        Les charges sont appliquées sans choc ni vibration.

             La surface doit être préalablement préparée.

       L’épaisseur de l’éprouvette doit être supérieure à 10 x h pour les essais avec pénétrateur conique et 15 x h  pour ceux avec pénétrateur sphérique.

     La mesure de la dureté s’effectue en général directement sur le cadran de l’appareil de mesure.

                  La dureté Rockwell est notée HR suivi de la lettre symbolisant la charge totale d’application.

  Essai de micro dureté

       Les essais dit à charge réduite correspondent à des charges inférieures à 50 Kg, quant à ceux dont la charge est encore inférieure à 2 Kg, ils sont appelés essais de micro dureté. Les contrôles de micro dureté sont en majorité des contrôles avec un pénétrateur de type Vickers.

       Pour obtenir des résultats satisfaisants, il faut connaître la vitesse de mise en charge, La charge appliquée et le mode de polissage.

       Il existe un autre type de pénétrateur utilisé pour ce type de contrôle, un pénétrateur pyramidal en forme de losange qui a des angles entre ses arêtes de 172°, 30° et 130°. Ce pénétrateur permet de réaliser des empreintes beaucoup plus proches qu’un pénétrateur de type Vickers, c’est l’essai Knoop.