Dureté des métaux : graphiques, processus et tests

La dureté du matériau est une propriété permettant d'identifier la résistance à l'indentation et la résistance aux rayures de la surface. La mesure de la dureté détermine la résistance à l'impact. Ceci est en corrélation avec la ductilité et la dureté du matériau. Le matériau sera moins ductile si la dureté est élevée. la mesure peut être effectuée par différentes échelles de dureté. Il détermine également le changement du degré de dureté du matériau par traitement thermique, précipitation et durcissement par vieillissement, revenu et bien d'autres encore.

Comprendre la dureté des métaux

La mesure de la dureté indique la capacité du matériau à résister à la déformation plastique localisée et à la résistance aux rayures. Certains métaux comme le tungstène sont intrinsèquement durs. Il est également connu sous le nom d’acier à outils, il est donc important de résister à l’usure à des températures plus ou moins élevées. ou carbure cémenté est également un outil de coupe qui est l'un des matériaux les plus durs. Certains métaux sont mous ou moins durcis comme l’or pur, l’argent, le cuivre et l’aluminium. Ils peuvent être pliés ou rayés sans trop d'effort. Des traitements thermiques sont effectués pour augmenter la dureté du matériau. Cela induit une dureté de surface sans réduire les autres caractéristiques mécaniques du métal. un tableau de conversion de dureté différent est utilisé pour obtenir de meilleurs résultats.

Machine d'essai de dureté

Tableau de dureté des métaux

Différents métaux tolèrent différentes conditions de charge selon le type de méthode de mesure de dureté utilisée. Voici la dureté des métaux courants pour la résistance à l’indentation et la résistance aux rayures. Le tableau de conversion de dureté doit être utilisé pour connaître les différentes échelles de dureté.

Échelle de dureté de Mohs

L'échelle de dureté Mohs permet une caractérisation précise et précise de la dureté microstructurelle. Il détermine la dureté du matériau pour des échantillons métalliques minces ou en couches en utilisant des charges élevées. Les tests de dureté Mohs peuvent être effectués sur des échantillons minuscules et petits. Tous les échantillons aux designs délicats et complexes peuvent être évalués par l'échelle de Mohs.

Échelle de dureté Rockwell

L'échelle de dureté Rockwell mesure la résistance et la durabilité des métaux. C'est l'une des méthodes courantes de mesure de la dureté dans les échelles de dureté. Cette échelle de dureté mesure la résistance à la déformation, la résistance à l'indentation et la résistance aux rayures. C'est une méthode rapide pour mesurer la profondeur de pénétration.

Échelle de dureté Brinell

L'échelle de dureté Brinell est l'une des méthodes les plus anciennes de mesure de la dureté. Il est spécifiquement utilisé pour le moulage, le forgeage, les zones de section transversale plus grandes et les matériaux bruts. Un grand pénétrateur est utilisé, ce qui diminue l'impact des irrégularités structurelles localisées sur la surface du matériau.

Échelle de dureté Vickers

Il s’agit de la méthode de mesure de dureté la plus précise et la plus exacte qui puisse être utilisée sur une variété de matériaux. Cela inclut les métaux, les céramiques et les polymères. Il convient également à la mesure de la dureté des matériaux souples et fins.

Tableau de conversion de dureté

La mesure de la dureté des matériaux peut varier selon les différents types de charges. Les chargements peuvent être des tests de microdureté ou de dureté Mohs, Brinell, Vickers ou Rockwell. Le tableau de conversion de la dureté est ci-dessous :

Processus pour augmenter la dureté du métal

Il existe peu de procédés permettant d’augmenter la dureté du métal sans endommager d’autres propriétés.

Écrouissage (écrouissage)

Il s'agit d'un écrouissage à froid ou sous contrainte. Cela implique de plier ou de tendre le métal à plusieurs reprises pour réduire la plasticité du matériau. Le matériau devient alors écroui et moins ductile. Elle est réalisée à température ambiante. Certains métaux comme le nickel-titane ne sont pas soumis à des contraintes mais peuvent être soulagés.

Anodisation

L'anodisation des qualités d'aluminium crée des effets de durcissement. Les étapes finales de l'anodisation consistent à durcir et à sceller la surface avec un scellant au sel. Cela ferme les pores des films d'oxyde et crée finalement un durcissement de la surface. le scellement assure également l’uniformité des propriétés de surface.

Renforcement de solution solide

Il s'agit d'un processus d'alliage dans lequel un agent d'alliage est introduit dans le matériau. celle-ci est introduite dans la matière par chauffage mais dans une matière solide. le matériau est refroidi par trempe, ce qui augmente la dureté du matériau et réduit la ductilité.

Durcissement dû au vieillissement (durcissement par précipitation)

Il s'agit d'un processus effectué après quelques jours de coulée du métal qui dure une semaine. Il s’agit d’un processus naturel de durcissement par le vieillissement. Une autre façon consiste à chauffer le métal pendant une courte période à des températures élevées. Cela stabilise les propriétés et renforce l'alliage en augmentant la dureté du matériau.

Cémentation

Il s'agit d'un produit de traitement de surface destiné à augmenter la dureté du matériau, la résistance à l'indentation et la résistance aux rayures. cela comprend la cémentation, le durcissement à la flamme, la cyanuration et la nitruration pour augmenter la résistance à la déformation du matériau.

Trempe

Il fait référence au processus de traitement thermique des matériaux travaillés à froid. Les grains subissent un formage à froid puis un étirage. Il augmente la dureté du matériau et la résistance à l'indentation de la surface. cela dépend également de la nature des grains, de la limite d'élasticité et de la cristallisation du matériau.

Rétro-dynamitage  

Il fait référence à l’aplatissement du métal et augmente la dureté du matériau et la résistance à la déformation. Il est suggéré d'effectuer ce processus après le formage pour obtenir une meilleure résistance aux rayures et une meilleure dureté du métal.

Test de dureté des métaux : méthodes et échelles

La mesure de la dureté peut être effectuée par la méthode Rockwell, Vickers, Brinell et microdureté. Chaque méthode présente de grands avantages et convient à des fins uniques.

Aperçu des tests de dureté courants

Sélection du bon test de dureté

En fonction des conditions de charge, l'échelle de dureté suivante doit être sélectionnée

Les défis de la mesure de la dureté des métaux

La mesure de la dureté présente peu de défis.

Variabilité matérielle

Chaque type de matériau ne peut être testé par aucune échelle de dureté. Vickers convient à une multitude de matériaux. Mais en fonction de la taille, de la forme et du type de matériau, il faut choisir la mesure de la dureté.

Conditions de surface

La surface du matériau doit être nettoyée pour mesurer la résistance à la déformation. La plupart des échelles de dureté sont utilisées pour les surfaces planes, de sorte que les surfaces courbes ne peuvent pas être mesurées facilement.