Connaissances générales sur l’essai de dureté Rockwell
L'essai de dureté Rockwell est une méthode de différence de profondeur, qui consiste à mesurer la profondeur de pénétration permanente créée par le pénétrateur. À l’inverse, les méthodes optiques Brinell, Vickers et Knoop mesurent la taille de l'empreinte laissée par le pénétrateur.
Plus un pénétrateur défini pénètre profondément dans la surface d'une pièce (d'une éprouvette) sous une force d'essai définie, plus le matériau testé est mou. La profondeur de pénétration permanente ainsi que quelques autres facteurs (voir ci-dessous) permettent ensuite de déterminer la dureté Rockwell (HR).
Dans la méthode Rockwell, la force d'essai totale est appliquée en deux étapes. Cela doit permettre d'éliminer l'influence de la rugosité de la surface de l'éprouvette (par exemple des rainures sur l’éprouvette) ainsi que l'erreur de mesure liée au jeu de la mesure de la profondeur de pénétration.
Déroulement de l’essai de dureté Rockwell (HR) selon ISO 6508
- 1.
- 2.
- 3.
Dans la méthode Rockwell, les empreintes d'essai doivent être placées de manière à disposer d’une distance suffisante par rapport au bord de l’éprouvette de même qu'entre les différentes empreintes d'essai. Conformément à la norme ISO 6508, vous trouverez les valeurs minimales à respecter lors de l’essai de dureté Rockwell, dans le graphique de droite.
Avantages et inconvénients de l’essai de dureté par la méthode Rockwell
La méthode Rockwell présente les avantages suivants:
- aucune préparation de l'échantillon n'est nécessaire (séparation, prépolissage, enrobage)
- possibilité de lecture directe de la valeur de dureté, aucune évaluation optique n'est requise (mesure de diagonales comme pour les méthodes optiques)
- méthode rapide (cycle d'essai court) et bon marché (les machines d'essai de dureté sont relativement bon marché, car elles ne nécessitent pas d’être équipées d'une optique complexe contrairement aux machines utilisées pour les méthodes optiques Brinell, Vickers et Knoop)
- contrôle non destructif, l'échantillon peut être réutilisé
La méthode Rockwell présente les inconvénients suivants:
- Une petite erreur de mesure de la différence de profondeur peut entraîner une grande erreur sur la valeur de dureté obtenue et ce n’est pas toujours la méthode la plus précise pour tester la dureté.
- Pour obtenir un résultat d'essai significatif, le site d'essai doit être exempt de toute salissure (calamine, corps étrangers ou huile).
- Lorsque le pénétrateur est usé et que le cône ne remplit plus les exigences de la norme (afin de limiter l’influence du pénétrateur sur les résultats d’essai, la norme exige d’utiliser exclusivement des pénétrateurs certifiés et calibrés), le pénétrateur peut influencer les résultats d'essai.
- Une différenciation des matériaux est difficile, lorsque la dureté augmente.
Exemples de méthodes et d'applications des essais de dureté Rockwell
Afin d’obtenir un domaine d'application de la méthode Rockwell aussi large que possible, plusieurs méthodes Rockwell ont été développées, tant pour la méthode Rockwell que pour la méthode Super Rockwell.
Les différentes méthodes Rockwell se distinguent par:
- le type de pénétrateur (matériau, forme et géométrie ou diamètre de la bille);
- le niveau de la force d'essai totale (également force principale ou charge principale);
- la division de l'échelle (la base h0 pour la profondeur de pénétration permanente h à mesurer est de 100 ou 130
unités (selon l’échelle: 1 unité E = 0,002mm ou 0,001mm).
Les méthodes Rockwell, qui en résultent, utilisent cinq pénétrateurs différents (cône diamant avec une courbure de 120o ou une bille de carbure de tungstène avec les diamètres: 1/16",1/8",1/4",1/2") et six forces d'essai totales distinctes (15, 30, 45, 60, 100, 150 kgf).
30 échelles Rockwell, distinctes, normalisées selon ISO 6508 et ASTM E18 sont obtenues à partir de ces dernières (par exemple: A, B, C, 30N, 15T) ou méthodes d’essais (par exemple: HRA, HRBW, HRC, HR30N, HR15TW), qui couvrent chacune différentes plages de dureté et matériaux et domaines d'application les plus divers (voir les tableaux ci-dessous ainsi que le poster „Essai de dureté sur matériaux métalliques“).
La méthode Rockwell est fréquemment utilisée comme „test rapide” en production ou en laboratoire, mais aussi pour d'autres méthodes comme le test Jominy.
La méthode Rockwell la plus courante dans la pratique est le HRC. Des pénétrateurs à billes sont, en principe, utilisés pour tester la dureté des matériaux plus tendres et des pénétrateurs diamant pour tester les matériaux plus durs. Le diamant détruirait les matériaux plus tendres ou les transpercerait.
Le tableau présente les méthodes Rockwell normalisées selon ISO 6508 et leurs applications. La précharge pour toutes les méthodes est de 10 kgf.
| Méthode | Pénétrateur | Charge principale | Applications |
|---|---|---|---|
| HRA | Diamant 120° | 60 | Aciers et alliages cémentés, métaux durs |
| HRBW | Bille 1/16" | 100 | Alliages de cuivre (Cu), aciers non trempés (aux États-Unis, également pour l'acier jusqu'à env. 686N/mm²) |
| HRC | Diamant 120° | 150 | Aciers et alliages cémentés, métaux durs |
| HRD | Diamant 120° | 100 | Aciers et alliages cémentés, métaux durs |
| HREW | Bille 1/8" | 100 | Alliages d'aluminium (Al), alliages de cuivre (Cu) |
| HRFW | Bille 1/16" | 60 | Tôle d'acier mince et souple |
| HRGW | Bille 1/16" | 150 | Bronze, cuivre (Cu), fonte |
| HRHW | Bille 1/8" | 60 | Aluminium (Al), zinc (Zn), plomb (Pb) |
| HRKW | Bille 1/8" | 150 | Métaux alliés et autres matériaux très souples ou minces, y compris le plastique (voir ASTM D785) |
| HRLW | Bille 1/4" | 60 | |
| HRMW | Bille 1/4" | 100 | |
| HRPW | Bille 1/4" | 150 | |
| HRRW | Bille 1/2" | 60 | |
| HRSW | Bille 1/2" | 100 | |
| HRVW | Bille 1/2" | 150 |
L’aperçu suivant présente toutes les méthodes Super Rockwell selon ASTM E18 et leurs applications. La précharge d’essai pour toutes les méthodes est de 3 kg.
| Méthode | Pénétrateur | Charge principale | Applications |
|---|---|---|---|
| HR15N | Diamant 120° | 15 | Pièces avec cémentation fine |
| HR30N | 30 | ||
| HR45N | 45 | ||
| HR15TW | Bille 1/16" | 15 | Tôle mince |
| HR30TW | 30 | ||
| HR45TW | 45 | ||
| HR15WW | Bille 1/8" | 15 | Aluminium (Al), zinc (Zn), plomb (Pb), fer blanc |
| HR30WW | 30 | ||
| HR45WW | 45 | ||
| HR15XW | Bille 1/4" | 15 | Aluminium (Al), zinc (Zn), plomb (Pb), fer blanc |
| HR30XW | 30 | ||
| HR45XW | 45 | ||
| HR15YW | Bille 1/2" | 15 | Aluminium (Al), zinc (Zn), plomb (Pb), fer blanc |
| HR30YW | 30 | ||
| HR45YW | 45 |
