Qu’est-ce qu’un duromètre Vickers ?
Le duromètre Vickers est un appareil d’essai de dureté dans lequel un pénétrateur en diamant est enfoncé dans la surface d’une pièce d’essai à une charge définie. La dureté est déterminée par la longueur de la diagonale de l’indentation une fois la charge enlevée.
Comme le duromètre Vickers, le duromètre Brinell détermine la dureté en fonction de la taille de l’empreinte sur la surface.
Le duromètre Brinell utilise une bille de fer de 10 mm comme pénétrateur, tandis que le duromètre Vickers utilise un carré de diamant avec un angle de 136° comme pénétrateur.
Dans le duromètre Vickers, les longueurs des deux diagonales des empreintes carrées sont mesurées pour évaluer la taille de l’empreinte sur la surface d’essai.
Le pénétrateur du duromètre Brinell est une sphère dure. Le diamètre est mesuré car l’empreinte est de forme circulaire.
Utilisations des duromètres Vickers
Les duromètres Vickers sont principalement utilisés pour évaluer la dureté des matériaux métalliques. Il existe plusieurs méthodes d’essai pour évaluer la dureté des métaux, mais ce duromètre permet d’évaluer la dureté dans une très petite plage. Il convient plus particulièrement à l’évaluation de la dureté des couches durcies par traitement thermique, de la profondeur des couches durcies et des matériaux relativement minces.
Les essais de dureté évaluent généralement la dureté en fonction de la taille et de la profondeur de l’indentation réalisée après l’enfoncement d’un pénétrateur dur dans un échantillon. Le duromètre Vickers ne peut évaluer la dureté que dans des zones peu profondes de la surface, car la charge d’essai est faible. Il peut par exemple mesurer la profondeur de la couche durcie dans les matériaux en acier cémenté et trempé, soit environ 0,4-1,0 mm. Si un pénétrateur est enfoncé dans la surface d’un tel matériau avec une charge importante, le pénétrateur sera enfoncé plus profondément que la couche durcie et la dureté de la couche durcie ne pourra pas être évaluée correctement. Le même principe s’applique à la dureté des pièces minces, la dureté ne peut être évaluée correctement qu’en utilisant des méthodes d’essai avec des charges élevées. L’épaisseur requise de l’échantillon est donc déterminée par la dureté de ce dernier et par la charge d’essai.
Dans le duromètre Vickers, l’essai est parfois appelé essai de dureté Micro-Vickers, en fonction de la taille de la charge sous laquelle le pénétrateur est pressé.
Principe du duromètre Vickers
L’appareil d’essai de dureté Vickers est le plus polyvalent de tous les appareils d’essai de dureté. La charge d’essai peut être choisie arbitrairement, ce qui permet une évaluation correcte quelle que soit l’épaisseur de l’objet à tester.
Le duromètre Brinell utilise un pénétrateur sphérique de 10 mm, qui produit une grande empreinte, alors que le carré de diamant du duromètre Vickers produit une très petite empreinte. Plus précisément, lors de l’essai de dureté d’un échantillon de 450 Hv avec une charge d’essai de 1000 gf, la longueur de la diagonale est d’environ 0,064 mm pour un échantillon plat. Cette longueur diagonale est mesurée à l’aide d’un microscope métallique.
En utilisant un duromètre micro-Vickers, il est possible de tester la dureté d’échantillons encore plus fins en réduisant la charge, et en sélectionnant la charge d’essai de manière appropriée. Il est possible d’évaluer la dureté de surface des traitements de surface avec des couches minces durcies sans que l’indentation ne pénètre dans la couche durcie. L’échantillon utilisé pour un duromètre Vickers est spécifié en termes de planéité de la surface, de parallélisme par rapport à la surface arrière et de rugosité de la surface. Il est courant de mesurer l’échantillon après qu’il a subi une finition miroir au moyen d’une opération de polissage.
Autres informations sur les duromètres Vickers
1. Différence entre Vickers et Rockwell
Comme le duromètre Vickers, le duromètre Rockwell est identique en ce sens que le pénétrateur est pressé contre l’objet à mesurer avec une charge constante, mais il y a deux différences majeures : la forme du pénétrateur et le volume de mesure. La forme du pénétrateur est une pyramide carrée en diamant dans le duromètre Vickers, alors que le duromètre Rockwell a une forme sphérique. La forme de l’empreinte après l’essai est donc également différente. Le duromètre Vickers produit une empreinte carrée, tandis que le duromètre Rockwell laisse une empreinte circulaire.
Alors que le duromètre Vickers mesure la largeur diagonale de l’empreinte, le duromètre Rockwell mesure la profondeur de l’empreinte et calcule la dureté. Cette méthode est idéale pour les sites de production où des matériaux métalliques sont principalement utilisés, car les résultats peuvent être obtenus rapidement et facilement en lisant simplement la profondeur.
L’inconvénient du duromètre Rockwell est que le type de pénétrateur et les conditions d’essai doivent être modifiés en fonction de la dureté de l’objet à tester. Avec le duromètre Vickers, le pénétrateur est le même quel que soit le jus d’essai, mais la préparation et la mesure de l’échantillon d’essai prennent plus de temps. Des résultats d’essai presque identiques peuvent être obtenus lorsque la charge est modifiée, à condition que la dureté du matériau soit uniforme. Une évaluation précise n’est pas non plus possible si la charge d’essai est élevée et que l’échantillon présente une surface d’appui irrégulière ou une structure creuse qui provoque une déformation.
La dureté Vickers et la dureté Rockwell peuvent être converties l’une en l’autre en se référant à la table de conversion de la dureté, qui peut être utilisée comme estimation approximative même lorsqu’une seule des données de dureté est disponible.
2. Mécanisme automatique des duromètres Vickers
Les duromètres Vickers sont utilisés pour mesurer les pièces cémentées ou soudées dont la dureté varie d’un endroit à l’autre, mais il faut beaucoup de temps à l’opérateur pour localiser chaque point et mesurer la dureté en y enfonçant un pénétrateur.
Depuis peu, les duromètres Vickers dotés de mécanismes automatiques qui effectuent tout ce travail de manière entièrement automatique sont largement utilisés. Cela permet d’établir une ligne unidimensionnelle avec une plage de mesure de plusieurs millimètres et des dizaines de points allant de la surface la plus dure à la partie la plus dure du métal de base dans les pièces cémentées.
Des zones bidimensionnelles de plusieurs centaines de millimètres par plusieurs centaines de points peuvent également être mesurées automatiquement pour des objets de grande taille, tels que le métal en fusion et la zone affectée par la chaleur des pièces soudées. Les valeurs de dureté peuvent également être exprimées sous forme de carte de gradient, ce qui facilite la compréhension visuelle des changements de dureté et fournit une mine d’informations pour le développement et la prévention des accidents.