Essai de résilience – Résistance au choc !

Dans la suite des essais destructifs, voici le cours sur les essais de dureté. Nous aborderons, les essais BRINELL, ROCKWELL et VICKERS.

Sommaire:
  • 1)Principe de l’essai de dureté
  • 2)A quoi sert l’essai de dureté ?
  • 3)Normes à utiliser
  • 4) Essai de dureté – Essai BRINELL (HB)
  • 5) Essai de dureté – Essai ROCKWELL (HR)
  • 6) Essai de dureté – Essai VICKERS (HV)
  • 7) L’essai de dureté sur les assemblages soudés
  • 8) Que dit la norme EN 288-3, qui régit l’essai de dureté ?
  • 9) Valeurs HV10 maximales admissibles(selon NF EN 288-3:1992/A1:1997)
  • 10) Positionnement type de l’essai (selon NF EN 288-3:1992/A1:1997)
  • 11) Tableau de conversion (selon NF EN 288-3:1992/A1:1997)

1)Principe de l’essai de dureté :

L’essai de dureté à pour but de déterminer la dureté superficielle des métaux. Il consiste à enfoncer un pénétrateur, dont les formes et les dimensions varient en fonction du type d’essai, dans le métal à tester. La charge est constante et on mesure la surface ou la profondeur de l’empreinte laissée dans le matériau.

L’empreinte sera d’autant plus importante que le matériau sera mou.

2)A quoi sert l’essai de dureté ?

L’essai de dureté est relativement économique (pas d’éprouvettes à réaliser). On peut mesurer la dureté sur la pièce elle-même. Cet essai peut renseigner sur la résistance à l’usure par frottement, la capacité à s’usiner, l’homogénéité du matériau, l’efficacité des traitements thermiques.

En soudage, les duretés sont mesurées dans des zônes précises :

  • dans la soudure
  • dans les zônes de liaison
  • les zônes thermiquement affectées (ZAT)
  • les métaux de base.
Machine pour essai de dureté :


Machine essai de dureté
Machine essai de dureté

3)Normes à utiliser :

Essai de dureté BRINELL :NF EN ISO 6506-1
Essai de dureté VICKERS :NF EN ISO 6507-1
Essai de dureté ROCKWELL :NF EN ISO 6508-1
Conversions de dureté de l’acier :NF A 03-172
Descriptif et qualification d´un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques : EN 288-3

4) Essai de dureté – Essai BRINELL (HB) :

Sous une charge F, le pénétrateur, qui est une bille d’acier (HBS) ou de carbure de tungstène (HBW), fait une empreinte de diamètre d dans le matériau testé. Cet essai convient pour des épaisseurs supérieures à 10mm et les produits plats. La charge F est maintenue 15 secondes.

La dureté BRINELL se mesure selon la formule suivante :

HB=(0,102 x 2F)/(?D(D-(?(D²-d²)))

Avec :

  • F= K x 9.81 x D²
    K=30 pour les aciers,
    K=2,5, 5, ou 10 pour les aluminiums et ses alliages,
    K=5, 10, ou 30 pour le cuivre et ses alliages
  • D= Diamètre de la bille en mm
  • F = Charge d’essai en Newtons
  • d = Diamètre de l’empreinte
    En utilisation normale, le diamètre D de la bille sera de 10±0,0045, et la charge sera de 29420 N pour l’acier. On mesurera que d soit compris entre 0,2 à 0,5D.


Essai BRINELL
Essai BRINELL

5) Essai de dureté – Essai ROCKWELL (HR) :

L’essai de dureté ROCKWELL consiste à imprimer, en deux temps, dans la couche superficielle de la pièce à essayer, un pénétrateur qui peut être un cône ou une bille et mesurer l’accroissement rémanent de la profondeur de pénétration. Cet essai permet une lecture directe mais ne convient pas aux pièces moulées ou à gros grains.
Il existe plusieurs essais de dureté ROCKWELL, les plus courants sont l’essai ROCKWELL HRC et l’essai ROCKWELL HRB :
L’essai ROCKWELL HRC se réalise avec un cône de diamant d’angle de 120° et un arrondi de 0,2mm. La charge à appliquer est de 1373N.


Essai ROCKWELL HRC
Essai ROCKWELL HRC

HRC=100-(e2-e0)/(0,002)

L’essai ROCKWELL HRB se réalise avec une bille en acier trempé. La charge appliquée est de 883 N. La bille à un diamètre de 1,5875 mm.


Essai ROCKWELL HRB
Essai ROCKWELL HRB

HRB=130-(e2-e0)/(0,002)

L’essai de dureté ROCKWELL superficielle se réalise avec un cône de diamant ou une bille.

HR(N,T,W)=100-(e2-e0)/(0,001)

Avec : e= e2-e0 et e2 et e0 en mm

6) Essai de dureté – Essai VICKERS (HV) :

L’essai de dureté VICKERS consiste à imprimer sur la surface de la pièce un pénétrateur en forme de pyramide droite à base carrée d’angle au sommet de 136° sous une charge F et à mesurer la diagonale d de l’empreinte laissée après suppression de la charge.
Cet essai est le plus précis est permet de tester des pièces fines. La surface doit être rectifiée ou polie.


Essai VICKERS
Essai VICKERS


Essai VICKERS
Essai VICKERS

HV= (0,189 x F)/d²

avec d= (d1+d2)/2

7) L’essai de dureté sur les assemblages soudés. :

L’essai de dureté sur les soudures se pratique a température ambiante (20°C) et avec VICKERS. L’essai est réalisé sur une coupe de la soudure. Un polissage et une attaque auront été réalisés au préalable de façon à faire apparaitre clairement la morphologie du cordon (soudure, zones de liaisons, ZAT, etc).

Pour HV5, la charge appliquée sera de 49,2 N et pour HV10, la charge sera de 98,07 N. La charge est maintenue entre 10 et 15 secondes.

8) Que dit la norme EN 288-3, qui régit l’essai de dureté ?

La méthode Vickers HV10 est utilisée. Des empreintes sont exécutées dans la zone fondue, les ZAT et le métal de base avec pour objectif de mesurer et d´enregistrer les plages de valeurs relevées sur l´assemblage soudé. L´essai comporte des lignes de filiations dont l´une d´entre elle doit être au maximum à 2 mm sous la surface. Par ligne de filiation il doit y avoir un minimum de trois empreintes pour chacune des zones rencontrées : le métal fondu, les deux zones affectées thermiquement et les deux côtés du métal de base. La première empreinte de la ZAT doit être placée au plus près de la zone de liaison.

Les résultats de l´essai de dureté doivent satisfaire au tableau suivant :

9) Valeurs HV10 maximales admissibles(selon NF EN 288-3:1992/A1:1997)


Tableau valeurs duretes admissibles HV10
Tableau valeurs duretes admissibles HV10

10) Positionnement type de l’essai (selon NF EN 288-3:1992/A1:1997)


VICKERS dans soudure
VICKERS dans soudure

11) Tableau de conversion (selon NF EN 288-3:1992/A1:1997)

A venir…