Dureté des matériaux métalliquesLa dureté fait référence à la capacité d'un matériau à résister à une déformation locale, notamment à une déformation plastique, à une indentation ou à une rayure. C'est un indicateur pour mesurer la dureté d'un matériau. Selon différentes méthodes de test, la dureté est divisée en trois types.
① Dureté aux rayures. Il est principalement utilisé pour comparer la dureté et la douceur de différents minéraux. La méthode consiste à sélectionner une tige avec une extrémité dure et l'autre extrémité molle, à gratter le matériau à tester le long de la tige, et à déterminer la dureté et la douceur du matériau à tester en fonction de la position de la rayure. Qualitativement parlant, la rayure faite par un objet dur est longue et la rayure faite par un objet mou est courte.
② Dureté d'indentation. Il est principalement utilisé pour les matériaux métalliques. La méthode consiste à enfoncer le pénétrateur spécifié dans le matériau à tester avec une certaine charge et à comparer la dureté et la douceur du matériau à tester par la taille de la déformation plastique locale sur la surface du matériau. En raison des différences entre les pénétrateurs, les charges et la durée de charge, il existe de nombreux types de dureté d'indentation, principalement la dureté Brinell, la dureté Rockwell, la dureté Vickers et la microdureté.
③ Dureté de rebond. Il est principalement utilisé pour les matériaux métalliques. La méthode consiste à faire tomber librement un petit marteau spécial d'une certaine hauteur pour impacter l'échantillon du matériau testé, et la dureté du matériau est déterminée par la quantité d'énergie de déformation stockée (puis libérée) par l'échantillon pendant le impact (mesuré par la hauteur de rebond du petit marteau).
Les duretés Brinell, Rockwell et Vickers les plus courantes des matériaux métalliques appartiennent à la dureté par indentation. La valeur de dureté indique la capacité de la surface du matériau à résister à la déformation plastique provoquée par un autre objet lorsqu'il est enfoncé dans la surface. La méthode du rebond (Shore, Leeb) mesure la dureté et la valeur de dureté représente la taille de la fonction de déformation élastique du métal.
Brinell Hardness Brinell Hardness utilise une bille en acier trempé ou une bille en carbure d'un diamètre de D comme pénétrateur et l'enfonce dans la surface de l'échantillon avec la force d'essai correspondante F. Après le temps de maintien spécifié, la force d'essai est supprimée pour obtenir une empreinte d'un diamètre de d. La force d'essai est divisée par la surface de l'indentation, et la valeur obtenue est la valeur de dureté Brinell, et le symbole est HBS ou HBW.
La différence entre HBS et HBW réside dans la différence de pénétrateur. HBS signifie que le pénétrateur est une bille en acier trempé, utilisée pour mesurer des matériaux avec une valeur de dureté Brinell inférieure à 450, tels que l'acier doux, la fonte grise et les métaux non ferreux. HBW signifie que le pénétrateur est un carbure utilisé pour mesurer des matériaux avec une valeur de dureté Brinell inférieure à 650.
Pour le même bloc de test, lorsque les autres conditions de test sont exactement les mêmes, les deux résultats de test sont différents et la valeur HBW est souvent supérieure à la valeur HBS, et il n'y a pas de règle quantitative à suivre.
Après 2003, la Chine a également adopté des normes internationales, annulé le pénétrateur à billes d'acier et adopté des têtes sphériques en carbure. Par conséquent, HBS n’est plus utilisé et HBW est utilisé pour représenter le symbole de dureté Brinell. Dans de nombreux cas, la dureté Brinell n’est représentée que par HB, qui fait référence à HBW. Cependant, HBS est toujours présent dans les articles publiés.
La méthode de mesure de la dureté Brinell convient à la fonte, aux alliages non ferreux et à divers aciers recuits et trempés. Il ne convient pas à la mesure d'échantillons ou de pièces trop dures, trop petites, trop fines et ne permettant pas de grandes indentations sur la surface. Rockwell Hardness utilise un cône en diamant avec un angle au sommet de 120 degrés ou une bille en acier trempé de Ø1,588 mm et Ø3,176 mm comme pénétrateur et charge. L'éprouvette est pressée dans l'éprouvette sous l'action d'une charge initiale de 10 kgf et d'une charge totale de 60, 100 ou 150 kgf (c'est-à-dire charge initiale plus charge principale). Une fois la charge totale appliquée, la dureté est exprimée par la différence entre la profondeur d'indentation lorsque la charge principale est supprimée mais la charge principale est conservée et la profondeur d'indentation sous l'action de la charge initiale. Le test de dureté Rockwell utilise trois forces de test et trois pénétrateurs, qui ont un total de 9 combinaisons, correspondant aux 9 échelles de dureté Rockwell. L'application de ces 9 échelles couvre presque tous les matériaux métalliques couramment utilisés. Les plus couramment utilisés sont HRA, HRB et HRC, parmi lesquels HRC est le plus largement utilisé. La plage d'utilisation de l'échelle HRC est de 20 à 70 HRC. Lorsque la valeur de dureté est inférieure à 20HRC, parce que la partie conique du pénétrateur est trop pressée, la sensibilité diminue et l'échelle HRB doit être utilisée à la place ; lorsque la dureté de l'échantillon est supérieure à 67HRC, la pression sur la pointe du pénétrateur est trop importante, le diamant est facilement endommagé et la durée de vie du pénétrateur sera considérablement raccourcie, c'est pourquoi l'échelle HRA doit généralement être utilisée à la place.
Le test de dureté Rockwell est simple, rapide et comporte une petite indentation. Il peut tester la surface des produits finis et des pièces plus dures et plus fines. En raison de la petite indentation, la valeur de dureté fluctue considérablement pour les matériaux ayant une structure et une dureté inégales, et la précision n'est pas aussi élevée que la dureté Brinell. La dureté Rockwell est utilisée pour mesurer la dureté de l'acier, des métaux non ferreux, du carbure cémenté, etc.
Dureté Vickers Dureté Vickers Le principe de mesure de la dureté Vickers est similaire à celui de la dureté Brinell. Un pénétrateur tétraèdre régulier en diamant avec un angle relatif de 136 degrés est utilisé pour enfoncer la surface du matériau avec une force d'essai F spécifiée. La force d'essai est supprimée après l'avoir maintenue pendant une durée spécifiée. La valeur de dureté est exprimée par la pression moyenne par unité de surface de l'indentation régulière du tétraèdre, et le symbole est HV. La dureté Vickers a une large plage de mesure et peut mesurer des matériaux avec une plage de dureté de 10 ~ 1 000 HV. Il présente une petite indentation et est généralement utilisé pour mesurer des matériaux plus fins et des couches de durcissement de surface telles que la cémentation et la nitruration.
Leeb Hardness utilise une certaine masse de corps d'impact équipé d'une tête sphérique en carbure de tungstène pour impacter la surface de l'éprouvette sous une certaine force, puis rebondir. En raison de la dureté différente des matériaux, la vitesse de rebond après l'impact est également différente. Un matériau magnétique permanent est installé sur le dispositif d'impact. Lorsque le corps d'impact monte et descend, sa bobine périphérique induira un signal électromagnétique proportionnel à la vitesse, qui est ensuite converti en valeur de dureté Leeb via un circuit électronique, et le symbole est marqué comme HL.
Le duromètre Leeb ne nécessite pas d'établi. Son capteur de dureté est aussi petit qu'un stylo et peut être directement actionné à la main. Il peut être facilement détecté, qu'il s'agisse d'une pièce volumineuse et lourde ou d'une pièce aux dimensions géométriques complexes.
Un autre avantage de la dureté Leeb est qu'elle provoque peu de dommages à la surface du produit et peut parfois être utilisée comme test non destructif ; il est unique en matière d'essais de dureté dans toutes les directions, dans les espaces étroits et dans les pièces spéciales.
