Le code désignant la dureté des métaux est H. Selon les différentes méthodes d'essai de dureté, les représentations conventionnelles incluent Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), Leeb (HL), Shore (HS), etc. Parmi celles-ci, HB et HRC sont les plus couramment utilisées. HB a un champ d'application plus large, tandis que HRC convient aux matériaux présentant une dureté superficielle élevée, comme la dureté après traitement thermique. La différence réside dans le type de pénétrateur utilisé : un pénétrateur à bille pour l'essai Brinell et un pénétrateur en diamant pour l'essai Rockwell.
Dureté Vickers (HV) : adaptée à l’analyse microscopique. La surface du matériau est pressée avec une charge inférieure à 120 kg à l’aide d’un pénétrateur diamanté à cône carré d’angle au sommet de 136°. La surface de l’empreinte est divisée par la valeur de la charge appliquée ; on obtient ainsi la dureté Vickers (HV). La dureté Vickers est exprimée en HV (voir GB/T4340-1999) et permet de mesurer des échantillons extrêmement fins.
Le duromètre portable HL est pratique pour les mesures. Il utilise une tête à bille pour impacter la surface de l'échantillon et produire un rebond. La dureté est calculée par le rapport entre la vitesse de rebond du poinçon à 1 mm de la surface et la vitesse d'impact. La formule est la suivante : Dureté Leeb HL = 1000 × VB (vitesse de rebond) / VA (vitesse d'impact).
Le duromètre Leeb portable permet de convertir les mesures de dureté en Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) et Shore (HS) après la mesure Leeb (HL). Il est également possible d'utiliser le principe Leeb pour mesurer directement la dureté selon l'une de ces échelles : Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), Leeb (HL) ou Shore (HS).
HB - Dureté Brinell :
La dureté Brinell (HB) est généralement utilisée pour les matériaux plus tendres, comme les métaux non ferreux et l'acier avant traitement thermique ou après recuit. La dureté Rockwell (HRC) est généralement utilisée pour les matériaux plus durs, notamment après traitement thermique.
La dureté Brinell (HB) est déterminée par un test de dureté appliqué sous une charge spécifique. Une bille d'acier trempé ou de carbure, d'un diamètre déterminé, est pressée sur la surface métallique à tester. La charge est maintenue pendant une durée déterminée, puis relâchée afin de mesurer le diamètre de l'empreinte laissée. La valeur de dureté Brinell est le rapport entre la charge et l'aire de l'empreinte. Généralement, une bille d'acier trempé d'un diamètre donné (généralement 10 mm) est pressée sur la surface du matériau sous une charge spécifique (généralement 3 000 kg) et maintenue pendant une durée déterminée. Après relâchement de la charge, le rapport entre la charge et l'aire de l'empreinte correspond à la valeur de dureté Brinell (HB), exprimée en kilogrammes-force par mm² (N/mm²).
La dureté Rockwell détermine l'indice de dureté en fonction de la profondeur de déformation plastique de l'empreinte. L'unité de dureté est de 0,002 mm. Lorsque la dureté Rockwell est supérieure à 450 HB ou que l'échantillon est trop petit, l'essai de dureté Brinell est inadapté et la mesure de dureté Rockwell est utilisée. Elle consiste à presser la surface du matériau à l'aide d'un cône de diamant d'angle au sommet de 120° ou d'une bille d'acier de 1,59 ou 3,18 mm de diamètre, sous une charge déterminée. La dureté du matériau est ensuite calculée à partir de la profondeur de l'empreinte. Selon l'échelle de dureté du matériau testé, on distingue trois valeurs différentes :
HRA : Il s’agit de la dureté obtenue en utilisant une charge de 60 kg et un pénétrateur à cône en diamant, qui est utilisée pour les matériaux d’une dureté extrêmement élevée (tels que le carbure cémenté, etc.).
HRB : Il s’agit de la dureté obtenue en utilisant une charge de 100 kg et une bille d’acier trempé d’un diamètre de 1,58 mm, qui est utilisée pour les matériaux de dureté inférieure (tels que l’acier recuit, la fonte, etc.).
HRC : Il s’agit de la dureté obtenue en utilisant une charge de 150 kg et un pénétrateur à cône de diamant, qui est utilisée pour les matériaux de très haute dureté (tels que l’acier trempé, etc.).
En outre:
1. HRC signifie échelle de dureté Rockwell C.
2. Les matériaux HRC et HB sont largement utilisés en production.
3. Plage de dureté Rockwell C applicable : HRC 20-67, équivalent à HB225-650.
Si la dureté est supérieure à cette plage, utilisez l'échelle de dureté Rockwell A (HRA).
Si la dureté est inférieure à cette plage, utilisez l'échelle de dureté Rockwell B HRB.
La limite supérieure de la dureté Brinell est de HB650, et ne peut être supérieure à cette valeur.
4. Le pénétrateur du duromètre Rockwell (échelle C) est un cône de diamant dont l'angle au sommet est de 120°. La charge d'essai est fixe. La norme chinoise est de 150 kgf. Le pénétrateur du duromètre Brinell est une bille d'acier trempé (HBS) ou une bille de carbure (HBW). La charge d'essai varie selon le diamètre de la bille, de 3 000 à 31,25 kgf.
5. L'empreinte de dureté Rockwell est très petite et la valeur mesurée est localisée. Il est nécessaire de mesurer plusieurs points pour obtenir une valeur moyenne. Cette méthode convient aux produits finis et aux tranches minces et est classée comme méthode de contrôle non destructif. L'empreinte de dureté Brinell est plus grande et la valeur mesurée est précise ; cette méthode ne convient pas aux produits finis et aux tranches minces et n'est généralement pas classée comme méthode de contrôle non destructif.
6. La dureté Rockwell est une valeur numérique sans unité. (Il est donc incorrect de la considérer comme un degré de dureté.) La dureté Brinell, quant à elle, possède une unité et présente une relation approximative avec la résistance à la traction.
7. La dureté Rockwell est affichée directement sur le cadran ou numériquement. Son utilisation est simple, rapide et intuitive, et elle convient à la production en série. La dureté Brinell, quant à elle, nécessite un microscope pour mesurer le diamètre de l'empreinte, puis la consultation d'un tableau ou un calcul, ce qui est plus complexe.
8. Sous certaines conditions, HB et HRC peuvent être interchangés en consultant le tableau. La formule de calcul mental peut être approximativement notée : 1 HRC ≈ 1/10 HB.
L'essai de dureté est une méthode simple et rapide pour l'analyse des propriétés mécaniques. Afin de remplacer certains essais de propriétés mécaniques par un essai de dureté, une relation de conversion plus précise entre dureté et résistance est nécessaire en production.
L'expérience a démontré l'existence d'une corrélation approximative entre les différentes valeurs de dureté des matériaux métalliques et entre la dureté et la résistance. La dureté étant déterminée par la résistance initiale et la résistance à la déformation plastique continue, plus la résistance du matériau est élevée, plus sa résistance à la déformation plastique est importante et plus sa dureté est élevée.
Date de publication : 16 août 2024
