Essai de dureté Vickers selon ISO 6507 / ASTM E384
L’essai de dureté Vickers convient à tous les matériaux métalliques et couvre en conséquent une large plage d’applications. La méthode d'essai de dureté Vickers est définie dans les normes ISO 6507 (matériaux métalliques - essai de dureté Vickers; partie 1: méthode d'essais) et ASTM E384 (méthode d'essai standard pour la détermination de la dureté par microindentation(1gf - 200 gf) des matériaux selon Vickers et Knoop).
Déroulement de l’essai de dureté Vickers Calcul de la dureté Vickers Application de la force d’essais Écartement minimal des empreintes d’essais Avantages et inconvénients Duromètre Vickers
L’ASTM E92 est, en revanche, utilisée pour déterminer la dureté Vickers dans la plage de force standard et faible (200 gf - 120 kgf).
Connaissances générales sur l’essai de dureté Vickers
Dans la méthode d'essais selon Vickers, le pénétrateur se compose d’un pénétrateur de forme pyramidale en diamant de base carrée et d'angle au sommet entre faces égal de α = 136°. Celui-ci est appliqué à la surface de l'échantillon à tester avec une force d'essais (selon norme, à partir de 10 g) et maintenu conformément au temps de maintien spécifié.
Puis, une mesure optique des deux diagonales permanentes de l’empreinte laissée est réalisée. La dureté Vickers est alors calculée à partir de la moyenne des diagonales et de la force d'essais appliquée.
Déroulement de l’essai de dureté Vickers selon ISO 6507, ASTM E384
L’essai de dureté selon Vickers est une méthode optique, qui consiste à mesurer la taille de l'empreinte laissée par le pénétrateur ou les diagonales de l'empreinte. Les méthodes de mesure de la profondeur (seule, la méthode Rockwell est normalisée) mesurent, par contre, la profondeur de pénétration créée par le pénétrateur.
Plus l'empreinte laissée par le pénétrateur sur la surface d'une pièce (d'une éprouvette) sous une force d'essais définie est grande, plus le matériau testé est tendre.
Pour déterminer la dureté Vickers (HV) selon ISO 6507 et ASTM E384, le pénétrateur pyramidal (avec un angle de surface de 136°) est enfoncé dans une éprouvette (pièce à usiner) avec une charge d'essais définie à partir de 1 gf.
Calcul de la dureté Vickers
- La dureté Vickers HV est le quotient de la force d'essais appliquée F (en newton N) et de la surface de l'empreinte permanente sur l'éprouvette (voir formule à droite du graphique). Pour calculer la surface de l'empreinte permanente en forme de pyramide, on utilise la valeur moyenne des deux diagonales d1 et d2 (en mm), car la surface de base des empreintes Vickers est rarement carrée.
- La plage de dureté Vickers recommandée est indiquée dans la norme (ISO 6507) et dans la norme ASTM E384 Celle-ci se situe entre 1 et 3 000 HV, selon la force d'essais utilisée et l’éprouvette à tester.
Application de la force d'essais
- La force d'essais est augmentée, de manière optimale, de 0 à sa valeur maximale en l'espace de 7 secondes (minimisation de l'incertitude de mesure), l'intervalle maximal autorisé par la norme pour le temps d'application est de 2 à 8 secondes (temps théorique 7 s).
- La durée d'application de la force d'essais est en principe de 10 à 15 secondes (temps théorique 14 s). Lorsque la durée d'application est plus longue, la durée en secondes doit être indiquée en plus dans la valeur de dureté, par exemple: 610 HV 10/30 (durée d'exposition de 30 s).
- Les forces d'essais utilisées pour la méthode Vickers dans la plage macro sont en principe beaucoup plus faibles que pour la méthode Brinell. Pour la plage macro, les essais sont de préférence réalisés à 49, 98, 196, 294, 490 et 980 N; dans la pratique, ils sont principalement réalisés à 294 N.
Écartement minimal des empreintes d'essais dans la méthode Vickers ISO 6507
La norme ISO 6507 définit, pour la méthode d'essais Vickers , les écartements minimaux entre les points d'essais (empreintes d'essais) et le bord de l'éprouvette. Ces écartements minimaux ont pour objectif de protéger les résultats de dureté d’une altération qui résulterait de la déformation ou encore de la déformation de structure du matériau.
Les valeurs minimales à respecter selon la norme sont indiquées dans le graphique ci-contre.
Avantages et inconvénients de l’essai de dureté par la méthode Vickers
La méthode Vickers présente les avantages suivants:
- La méthode couvre toute la plage de dureté et permet de tester les matériaux les plus divers - des matériaux les plus tendres aux plus durs.
- Un seul pénétrateur est utilisé pour toutes les méthodes Vickers.
- Un essai non-destructif est en outre possible, l’éprouvette peut être réutilisée.
La méthode Vickers possède les inconvénients suivants:
- Un bon état de surface de l’éprouvette est nécessaire à la mesure optique. Cela signifie que site d’essai doit être préparé pour permettre l'exploitation précise des valeurs mesurées.
- La méthode est lente (comparée à la méthode Rockwell). Le cycle d'essais dure 30 à 60 secondes, sans compter les temps de préparation de l'éprouvette.
- Pour permettre l’exploitation optique des empreintes, les duromètres Vickers doivent en outre être équipés d'une optique et sont donc plus coûteux à l'achat que les duromètres Rockwell.
- Grâce à ses nombreuses possibilités d’utilisation, la méthode Vickers est cependant de plus en plus utilisée, même si une préparation de l'éprouvette est requise et que l'exploitation de la valeur de dureté s’avère coûteuse.
