ESSAIS DE DURETEESSAIS DE DURETE

1. Introduction Effectuer des essais mécaniques sur un matériau permet de connaître ses caractéristiques mécaniques (ses propriétés). Au moment de la conception d’une pièce, il est important de tester des échantillons du métal que l’on souhaite utiliser pour connaître ses propriétés. Après la fabrication, afin de vérifier si le matériau de la pièce est conforme au cahier des charges, on en prélève un échantillon pour lui faire subir des essais mécaniques. 2. Principe Que ce soit pour une dureté Brinell, Rockwell ou Vickers, l’essai consiste à appliquer sur une pièce à mesurer, un pénétrateur (dont la forme varie selon le type de l’essai) sous une charge F (variable). La dureté est proportionnelle au quotient de la force "F", par l'aire "S" de la surface déformée par le pénétrateur sur le matériau.

2.1 Machines présentes au laboratoire du lycée : une machines universel permet de faire les trois types d'essais (Brinell - Rockwell - Vickers).

3. Mode opératoire L’état de surface doit être assez soigné pour permettre une mesure précise, d’autant plus que le Ø de la bille est plus petit. L’épaisseur doit être au moins 10 fois supérieure à la profondeur de l’empreinte (ce qui correspond à peu près au Ø de la bille). Deux empreintes voisines, ont une empreinte et le bord de l’échantillon doivent être distants d’au moins 3 fois le diamètre de l’empreinte (distance comptée à partir du centre de l’empreinte). Le pénétrateur subit des déformations non négligeables pour des matériaux très durs : il faut donc éviter d’utiliser cette méthode si HB = 500.

4. Les différentes normes de référence des essais de dureté

Référence Édition Objet - Titre de la norme

NF EN ISO 6506-1 Octobre

1999 Matériaux métalliques - Essai de dureté Brinell - Partie 1 :

méthode d'essai (Remplace NF EN 10003-1 :1994)

NF EN ISO 6508-1 Octobre

1999 Matériaux métalliques - Essai de dureté Rockwell - Partie

1 : méthode d'essai (Remplace NF EN 10109-1 :1994)

NF EN ISO 6507-1 Juin 1998

Matériaux métalliques - Essai de dureté Vickers - Partie 1 : Méthode d'essai. (Remplace NF A 03-154, mars 1983 et

NF A 03-163, décembre 1983.)

NF A 03-172 Novembre 1980

Produits sidérurgiques - Valeurs de conversion de dureté de l'acier (Remplace NF A03-172-1975)

NF A 03-173 Novembre 1984

Produits sidérurgiques - Valeurs de conversion dureté-résistance à la traction de l'acier. (Remplace

NF A03-173-1980)

NF EN 1043-1 Février 1996

Essais destructifs des soudures sur matériaux métalliques - Essai de dureté - Partie 1 : essai de dureté

des assemblages soudés à l'arc. (Remplace NF A81-460-1980)

5. Les différents types d'essais de dureté : La dureté est mesurée par rapport aux dimensions de l'empreinte du pénétrateur laissée sur

la surface du matériau contrôlé. L'empreinte est d'autant plus importante que le matériau est ……… . Les essais de dureté caractérisent la résistance qu'offre un matériau à la pénétration.

Type d'essai Observations

Essai Brinell - HB Le pénétrateur est une bille en acier trempé ou carbure de tungstène de Ø D sous une charge F en Newtons

maintenue 15 secondes. On mesure le "d" de l'empreinte (d doit être compris entre 0,2 à 0,5 x D). K = 30 pour les

aciers.

Essai Rockwell C - HRC Le pénétrateur est un cône de diamant de 120° d'angle et

de charge égale à 1373 N. On mesure l'accroissement "e" en profondeur ou enfoncement rémanent.

Essai Rockwell B - HRB Le pénétrateur est une bille en acier trempé de 1,6 mm

de diamètre et de charge égale à 883 N. On mesure l'accroissement "e" en profondeur ou enfoncement

rémanent.

Essai Vickers - HV Le pénétrateur est une pyramide droite à base carrée et

d'angle au sommet de 136° sous une charge F. On mesure les …………………… "d" de l'empreinte.

6. Machines d’essais 6.1Machines pour essais VICKERS. (En version : manuelle, semi-automatique ou automatique. Machines d'origine japonaise)

Macroduromètre HV (HV1 à HV50)

Microduromètre HV (HV0, 01 à HV1)

6.2 Machine d’essais macrodureté (d'origine allemande) Machines Rockwell (analogique ou digitale) Machines universelles (Rockwell / Vickers / Brinell) En modèle de table de 1 à 25Okg En modèle de sol de 5 à 750kg ou 30 à3000kg

Machine automatique Rockwell

Machine universelle (1 à 250 kg)

7. Contrôle des machines On dispose pour cela d’étalons de dureté fournis par le constructeur, sous forme de plaquettes

bien homogènes et de dureté connue.

essais

conditions

BRINELL VICKERS ROCKWELL

Pénétrateurs

.………… d’acier traité

de 10 - 5 - 2,5 - 1

pointe ……………………à base carrée en diamant. Angle au sommet 136°

..……diamant bille 1/16’’

angle 120° bille 1/8’’ r = 0,2

Charges

appliquées : P

P = k (coefficient) D²

(Ø bille) en daNvarie avec Ø……………

.……………………………

.…………………………… .

de 1 à 125 daN varie avec nature et épaisseur métal à contrôler

précharge + charge

Po + P1Po + P1 Po + P1

10 + 140 10 + 90

Temps

d’applicationde la charge

alliage Ferreux : …….snon ferreux : …….s

15s pour tous métaux

suppression charge lorsque l’aiguille du comparateur est stabilisée 6s

Mesure

d de l’empreinte avec:

..……… -le chatelier -microscope

-directement sur machine

d …………………>----

-microscope -directement sur machine

directement sur

………………….machine

différence entre valeur échelle et

enfoncement e1

Interprétationde la dureté

HB = P/S

S : aire calotte sphériqueS = П D/2 (D-VD²-d² )

HV = ……….S = d²/2 sin 68°

HRc = HRb=

100-e2 130 - e2Le nombre lu sur le

comparateur indique la dureté HRc ou HRb

En pratique HB et HV sont données dans des tableaux à partir de d et P.

Limites d’utilisation

jusqu’à …..……. HB

pas de limites

HRc25 HRb100

100 HRb = 23 HRc

☼ On dispose de 03 échantillons en C40 traités comme suit :

Repère Nature de traitement Dureté H

1 Non traité ……………………

2 Trempé à l’eau ……………………

3 Trempé à l’air ……………………

1- Déterminer la dureté H de chaque échantillon 2- Conclusion : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………------------------------------------------------------------------------ -

☼ Nous avons 3 échantillons de ≠ Aciers

N° échantillon Aciers Dureté H

1 C16 ………………

2 C 40 ………………

3 X 8Cr17 ………………..

1. On demande de contrôler la dureté de chaque nuance. 2. Conclusion : …………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Nota ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………... …………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………

Machine pour essai Machine pour essai VickersVickers

Machine pour essai Machine pour essai wolpertwolpert

Machine pour essai Machine pour essai wolpertwolpert