Essai de dureté Vickers

Essai de dureté Vickers

L’essai de dureté Vickers est adapté à une vaste gamme d’applications incluant les essais de microdureté. Sur cette page, vous trouverez une description de l’essai de dureté Vickers, des informations pratiques sur la manière de l’utiliser et une liste de nos machines d’essais de microdureté Vickers.

L’essai de dureté Vickers en bref :

  • Idéal pour les essais de microdureté
  • Peut être utilisé pour les mesures de dureté de couches cémentées, les essais Jominy et les essais de dureté des soudures
  • Normes : ASTM E384, ISO 6507 et JIS Z 2244

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DÉFINITION DE L’ESSAI DE DURETÉ VICKERS

L’essai de dureté Vickers est une méthode d’essai polyvalente utilisée tant pour la macrodureté que la microdureté. Il est adapté à une large gamme de charges et convient pour une vaste gamme d’applications et de matériaux.

Le test de dureté Vickers est souvent considéré comme plus facile à utiliser que les autres essais de dureté : le processus peut être exécuté sur une machine d’essai de microdureté ou une machine d’essai universelle ; les calculs nécessaires sont indépendants de la taille du pénétrateur ; le même pénétrateur (un diamant pyramidal) peut être utilisé pour tous les matériaux indépendamment de leur dureté.

Calcul de l’essai de dureté Vickers

La dureté Vickers (HV) est calculée en effectuant une mesure optique des longueurs des 2 diagonales de l’empreinte du pénétrateur. Les mesures sont converties en HV au moyen d’un tableau ou d’une formule.
  • Plage de charges : de 10 gf à 100 kgf
HV = 1854,4 F d 2
HV : Dureté Vickers
F : Charge d’essai (gf)
d : Longueur diagonale moyenne (μm)
Hardness testing Vickers HV

Comment mesurer la dureté Vickers en 7 étapes

En utilisant une machine d’essai de dureté DuraVista-40 :

  1. Placer l’échantillon sur la platine.
  2. Utiliser le glisser-déposer de la souris pour mettre l’échantillon en position.
  3. Mettre au point avec la molette.
  4. Sélectionner la méthode d’essai et la charge.
  5. Choisir un objectif et un nom de tâche.
  6. Utiliser la caméra d’observation macro pour positionner le pénétrateur.
  7. Démarrer l’essai.

Préparation de la surface

Avant de placer l’échantillon sur la machine d’essai de microdureté, il convient de s’assurer qu’il a été correctement préparé.

L’état de la surface requis pour les essais de dureté Vickers dépend de la charge utilisée.

Essai de macrodureté (charges supérieures à 1 kgf)

  • La surface doit être prépolie

Essai de microdureté (charge inférieure ou égale à 1 kgf)

  • La surface doit être polie mécaniquement ou électrolytiquement

Charges

NORME PLAGE DE CHARGES

ISO 6507

10 gf - ≤100 kgf

(0,0981 – 9,807 N)

ASTM E384

1 gf - ≤1 kgf
>1 kgf - ≤120 kgf

(0,0098 - ≤9,807 N)
>9,807 - ≤1 176,80 N

  • Temps de pénétration : 10-15 secondes
  • Épaisseur de l’échantillon ASTM : Au moins 10 fois la profondeur de pénétration
  • Épaisseur de l’échantillon ISO : Au moins 1,5 fois la longueur de diagonale.

Espacement des empreintes

Indépendamment de la machine d’essai de microdureté, lors de la réalisation d’un essai de dureté Vickers, la pénétration entraînera une déformation du matériau environnant et modifiera ses propriétés. Afin d’éviter les erreurs d’interprétation de la dureté perçue, les normes d’essais de dureté Vickers prescrivent une certaine distance entre les empreintes multiples.

Acier et cuivre

  • Au moins 3 fois les diagonales entre les empreintes

Plomb, zinc et aluminium

  • Au moins 6 fois les diagonales entre les empreintes

Dimensions de la diagonale

Pour assurer une lecture précise des empreintes, les normes d’essai de dureté Vickers prescrivent une diagonale d’une taille minimale de 20 µm.

Cela implique par exemple qu’il est généralement préférable d’éviter les mesures CHD (voir ci-dessous) inférieures à HV0.2, car les empreintes produites sont plus petites que 20 µm.

Méthodes d’essai Vickers et applications

On voit ci-dessous un aperçu de la méthode Vickers ainsi que ses applications les plus courantes :

MÉTHODE D’ESSAI APPLICATION/ MATÉRIAU

HV0.01
HV0.025
HV0.05

Petites surfaces, couches minces, céramique

HV0.1
HV0.25
HV0.3
HV0.5

Progressions de la dureté, CHD/Eht-Nht-RHt

HV1
HV2
HV3

Progressions de la dureté, CHD/Eht-Nht-RHt
Essai de dureté de la surface
Essai de dureté de la surface

HV5
HV10
HV20

Essais de dureté des soudures, métaux frittés

HV30
HV50
HV100

Essai Jominy, essai de dureté de la surface
Essai de dureté de la surface
Essai de dureté de la surface


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Mesure de la profondeur de la couche cémentée (CHD)

Dureté de la surface

L’essai de dureté est souvent utilisé pour évaluer la profondeur de la couche cémentée des aciers traités en surface. Pour ce faire, une série d’empreintes est effectuée en partant du bord de l’échantillon coupé transversalement, vers le centre. La progression de la dureté est représentée dans un graphique et la distance entre la surface et la limite de dureté (HL) est calculée.

Pour suivre la progression de la dureté, il est important de respecter les règles relatives à l’espacement des empreintes. Une bonne netteté des bords est aussi requise lors de la préparation mécanique des échantillons afin de garantir une mesure précise de la profondeur de la couche cémentée (CHD).
  • Profondeur de la couche cémentée = Distance ente la surface et la limite de dureté

Comment calculer la CHD

Il y a différentes manières de déterminer la limite de dureté. Il y a donc différentes manières de calculer la CHD. La procédure choisie dépend du processus de durcissement utilisé. Les méthodes de calcul les plus courantes sont listées ci-dessous.

1. Pièces carburées or carbonitrurées (EN ISO 2639)

  • Limite de dureté = 550 HV
  • CHD (Eht) = Distance entre la surface et le point où la dureté est de 550 HV

2. Pièces durcies par induction ou à la flamme (EN 10328 et ISO 3754)
  • Limite de dureté = 80 % x dureté de surface (min.)
  • CHD (Rht) = Distance entre la surface et le point où la dureté équivaut à 80 % de la dureté (min.) de surface

3. Pièces nitrurées (DIN 50190-3)
  • Limite de dureté = dureté à cœur + 50 HV
  • CHD (Nht, NCD) = Distance (max.) entre la surface et le point où la dureté est supérieure à 50 HV par rapport à la dureté à cœur

Exemple de progression CHD
  • Mesure CHD affichant une valeur CHD de 0,95 mm à une limite de dureté de 550 HV1

Comparaison des essais de dureté Knoop et Vickers

Dans la plupart des cas, les essais de dureté Vickers sont utilisés pour déterminer la dureté de matériaux dans la plage de charges de microdureté. Cependant, les essais de dureté Knoop sont souvent utilisés pour mesurer la dureté de couches minces comme les revêtements ou pour pallier le problème des échantillons fragiles.

Pour sélectionner la méthode à utiliser, il convient de considérer les normes applicables ainsi que les critères usuels lors du choix entre les différents types d’essais de dureté.

En savoir plus sur les essais de dureté Knoop

ESSAI JOMINY

L’essai Jominy (essai de trempabilité) est une procédure d’essai standardisée utilisée pour déterminer la trempabilité d’un acier. Elle peut être utilisée avec toute machine d’essai de microdureté Vickers.

  • La procédure est décrite dans les normes suivantes : ASTM A255 / ISO 642 / DIN 50191 / BS 4437
L’essai Jominy implique de chauffer un échantillon cylindrique en acier à une température d’austénitisation (~980 °–1 010 °C), suivi d’une trempe (refroidissement) unilatérale contrôlée à l’eau. Une fois la trempe terminée, la dureté est mesurée à différents intervalles à partir de l’extrémité trempée. Cette méthode d’essai s’effectue en HRC ou HV30.

La variation de dureté au niveau de la surface d’essai résulte des différences microstructurelles qui apparaissent lorsque le taux de refroidissement diminue avec l’augmentation de la distance par rapport à l’extrémité trempée. Plus le matériau est dur à une distance donnée de l’extrémité, plus la trempabilité de l’acier est élevée.

Les essais de dureté Vickers et Rockwell sont souvent utilisés pour les essais Jominy. Pour sélectionner la méthode à utiliser, il convient de tenir compte des normes applicables, ainsi que des critères usuels, lors du choix entre les différents types d’essais de dureté.

En savoir plus sur la méthode d’essai Rockwell

Essai de dureté sur les soudures

Essai de dureté des soudures

L’essai de dureté des soudures et un sous-groupe de l’essai de dureté Vickers. L’objectif de ces essais de dureté est d’évaluer la résistance de la soudure en s’intéressant particulièrement à la dureté autour de la zone affectée thermiquement ou ZAT (en anglais HAZ = Heat-Affected Zone). C’est parce que la dureté dans et autour de la ZAT peut aider à évaluer la fragilité de la soudure, et donc aider à déterminer si la soudure présente la résistance voulue. Les essais de dureté des soudures peuvent être effectués sur toute machine d’essai de microdureté Vickers.

Pour les essais de dureté des soudures, on effectue une série de mesures à intervalles déterminés à une distance donnée du bord de l’échantillon ou du dessus de la soudure. La progression des valeurs de dureté peut ensuite être représentée sous la forme d’un graphique.

  • Méthodes types utilisées : HV5 et HV10
  • Normes applicables : ISO 9015-1/-2

Télécharger la note d’application sur les soudures

TÉLÉCHARGEMENTS ET WEBINAIRES

Que vous débutiez dans les essais de dureté ou que vous soyez un professionnel expérimenté, cette sélection de ressources est là pour vous aider dans votre travail.
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