* MESURE ET TEST DE DURETE *


  • A la différence des minéraux dont la dureté est caractérisée par rayage (Echelle de Mohs) on utilise généralement des essais dîtes de "Pénétrations" pour caractériser la dureté des métaux et alliages .
  • Ces essais et mesures ont l'avantage d'être simples et de donner des résultats fiables et reproductibles .

  • ESSAI de Dureté "VICKERS" et "ROCKWELL" :
  • Ces deux méthodes similaires dans leur principe se basent sur des essais dite de "pénétration" . Dans ces deux cas , le test de mesure , consiste à enfoncer dans le métal ou l'alliage une pointe de diamant de base carrée ou circulaire .

  • MESURES DE DURETE PAR PENETRATION :

  • Le principe est toujours identique : un "Pénétrateur" indéformable , généralement un diamant de dimension homologuée , laisse une empreinte dans le matériau à tester . On mesure ensuite les dimensions de l'empreinte et on en déduit la dureté .

* ESSAIS  " VICKERS " *



  • Sur ce test de mesure, (Voir schéma), le "Pénétrateur" consiste d'une pointe pyramidale normalisée en diamant de base carrée et d'angle au sommet entre face égal à 136° . Après enfoncement de la pointe diamantée par l'action d'une force "F" contrôlée , on constate dans la lame à tester une empreinte de forme parfaitement "Carré" . On mesure la diagonale "d" de cette empreinte à l'aide d'un appareil optique . A une force "F" constante , plus l'empreinte réalisée par la pointe diamantée est faible plus la dureté de la lame est élevée . Le degré de dureté "Vickers" (V°) est ensuite lu sur un abaque (une table). V°= (f)1/d .
  • Sur ce schéma, est photographié un test "Rockwell" qui jadis était appliqué à tous les couteaux "Puma". 

  • Les mesures par la technique "VICKERS" sont fiables mais difficilement applicables aux mesures d'échantillons industriels de grande série .

  • L'avantage des essais "Rockwell" consiste à mesurer des déplacements, même faible,  de "pénétrateurs" dans de l'acier . Cette mesure peut être aujourd'hui réalisée en quelques secondes par les "Duromètres" modernes .

  •   En résumé il faut retenir que les essais "VICKERS" sont obtenus par lecture optique de l'empreinte laissée par le "pénétrateur", alors que les tests "Rockwell"sont obtenus par mesure de l'enfoncement du pénétrateur dans l'acier (En micron µ ) . 

* ESSAIS  " ROCKWELL " -  HRC *

  • Application d'une charge initiale Fo de 98 N . Le pénétrateur s'enfonce d'une profondeur (a) ; c'est le Zéro du test.
  • 2° Temps : Application d'une force supplémentaire F1. Le pénétrateur s'enfonce alors d'une profondeur (b) .
  • 3° Temps : Relâchement de la force F1 mais maintient de la force Fo. On obtient une profondeur (c).
  • La mesure "Rockwell" corespond donc à l'indicateur d'enfoncement :    e = c - a  
 
  • 1 HRC correspond à un enfoncement "e" de 0,002 mm (2µ) . - La valeur de "e" étant l'enfoncement rémanent obtenu en appliquant puis en relâchant la force F1.

  • Le pénétrateur utilisé dans le test Rockwell HRC est ici un cône de diamant de section circulaire à pointe arrondie sphérique de 0.2 mm . La Force "F" appliquée au pénétrateur est de 1471,5 Newton dans le cas de mesure de dureté pour l'acier , la fonte , le titane et l'aluminium aéronautique .

  • Il existe différents types de test "Rockwell" en fonction de l'alliage à tester ; le pénétrateur est un cône de diamant de section circulaire à pointe arrondie sphérique de 0.2 mm dans les tests "Rockwell" A - C - D (HRA-HRC-HRD) ; par contre pour les tests HRB - HRD - HRE , le pénétrateur est une bille d'acier de 1,588 mm (1/16 pouces) de diamètre . La force "F" appliquée au pénétrateur sera : 588,6 N dans le test HRA - HRF ; 981 N dans le test HRB - HRD - HRE ; 1471,5 N dans le test HRC - HRG .
  • Si les mesures de dureté par le procédé "Vickers" donnent de bons résultats , la mise en oeuvre de cette technique ne se prête guère à des mesures en grandes séries . L'avantage de la méthode "Rockwell" est que l'on mesure ici une profondeur d'empreinte et non plus la diagonale "d" de la trace laissée par le pénétrateur . Or la mesure de la profondeur de l'empreinte peut être réalisée électro-mécaniquement durant l'application de la force "F" au matériau à étudier . Les appareils d'aujourd'hui , les "Duromètres", donnent directement les valeurs HRC durant les tests . 
  • Pour faire face aux situations ne se prêtant pas au test de dureté sur banc d'essai ou au sol, il a été développé une série de duromètres portables qui revêtent certains avantages pratiques. Les duromètres portables sont classifiés en fonction de leur échelle de test. Ils sont parfaitement adaptés aux tests de pièces de grande taille comme les tuyaux, les filières, les blocs moteurs, les tôles empilées ou les tubes en rayonnage.

  • Dans l'article "L'acier de vos couteaux, vous trouverez la composition des principaux aciers utilisés en coutellerie ainsi que la dureté "Type" de ces aciers . Cette dureté HRC est donnée à titre indicatif après tous TRAITEMENTS  THERMIQUES : "Forge-Trempe-Revenu" .
  • A prendre en compte et ceci est très important le "jargon" technique employé . Exemple "Acier VG-10 trempé à 59 HRC" : ceci signifie que nous avons un couteau dont la lame en acier VG-10 à subit un traitement thermique (forge?) - trempe-revenu , qui a conduit à une caractéristique physique mesurée d'une dureté de 59 HRC ! Cette mesure est la conséquence du traitement thermique global . Il est très important de noter que l'indice de dureté HRC  n'est pas une mesure linéaire ; par exemple un acier titrant 60 HRC est ~7 fois plus dur qu'un acier d'une dureté de 59 HRC .




* Nota sur la trempe *



  • L'opération de trempe est l'opération la plus importante en ce qui concerne la qualité finale de coupe de la lame de votre couteau ! Beaucoup de personnes mentionnent "trempe à 1040°C" - "trempe à  1060°C" Etc...  Cela ne veut absolument rien dire ! La "trempe" est le passage rapide de la lame , d'une température élevée (1010-1110°C) à une température inférieure à 100°C . C'est cette brutale variation de température qui fige et cristallise l'organisation moléculaire de la structure de l'acier de la lame trempée . Nous avons ainsi une trempe à l'huile : la lame est jetée dans un bain d'huile à 80°C - Trempe à l'eau : la lame est jetée dans de l'eau à 20°C (Généralement de l'eau salée) ; enfin la trempe à l'air consiste à laisser refroidir les lames à température ambiante sous un courant d'air approprié . C'est la solution la plus économique mais aussi la moins performante . Donc la trempe est caractérisée par :

  • Température de départ  ====>  Conditions de trempe    ====>  Température d'arrivée.

  • Je profiterai de cette page technique pour répondre à des questions qui me sont régulièrement posées sur l'acier en générale et la trempe en particulier .
  • L'acier VG-10 est l'un des acier moderne par excellence . Il peut être utilisé en l'état jusqu'à 59 HRC ; Trempé au delà il devient cassant . Il est facile à affûter ; on obtient sans difficulté une finition rasoir ! Résiste bien à l'oxydation . D'autre part il est facile à forger . On peut donc l'associer comme âme centrale entre divers couches d' aciers Damas rendant ainsi la lame moins cassante ! Dans ces conditions on peut "tremper" le VG-10 à 61-62 HRC ! C'est pour cette raison que cet acier est de plus en plus utilisé dans la fabrication de couteaux de cuisine haut de gamme . Toutes les personnes qui me connaissent, savent mon penchant pour l'ATS-34 ! Cet acier permet d'obtenir des lames de qualités reconnues . Néanmoins il est très difficilement forgeable . On ne peut donc pas l'associer facilement à des aciers damas ou autres comme âmes d'acier "sandwich" . Les "soudures" avec l'ATS-34 ne prennent pas ! Par contre l'ATS-34 est non cassant jusqu'à 61 HRC.



  Duromètres  Modernes 

Cliquez pour agrandir l'image

  • Grande facilité d'utilisation des duromètres portables modernes.

  • On obtient directement avec ces appareils, par simple lecture, la dureté "HRC" de l'acier testé .



  Duromètres    Modernes

Cliquez pour agrandir l'image

  • Photo d'un duromètre classique de laboratoire.

  • Avec ce type d'appareil on peut obtenir rapidement des mesures fiables et reproductibles des test de dureté "Rockwell"  HRC  appliqués aux aciers .





  Duromètres  Modernes

Cliquez pour agrandir l'image


  • Un autre modèle classique et performant d'un duromètre fiable et d'utilisation simple et rapide .



  ESSAIS "Rockwell" 


  •   Principe de l'essai .

  • Il consiste à imprimer dans la couche superficielle de la pièce à essayer, un pénétrateur normalisé et à mesurer l'accroissement rémanent «e» de la profondeur de pénétration, où  e = c-a

Cliquez pour agrandir l'image


  Photo de  "Pénétrateur" pour mesure HRC.




  • Photo d'un modèle classique d'un pénétrateur pour tests de dureté "Rockwell" HRC .