Méthodes de mesure de la dureté des métaux.

À la différence des minéraux  dont la dureté est caractérisée par rayage,  Echelle de Mohs, on utilise généralement des essais de rebondissement ou de pénétration pour caractériser la dureté des métaux.

Échelle de Mohs  c’est historiquement la plus ancienne méthode de mesure de la dureté : un corps est plus dur qu’un autre s’il peut le rayer. Elle fut utilisée par Réaumur, puis par Mohs qui proposa la première échelle de dureté des minéraux : chaque minéral raye ceux qui sont au-dessous de lui.

Scléromètre à rayures

-Pour préciser la notion de dureté dans le cas des métaux, on a été amené à concevoir des appareils plus sensibles, les scléromètres à rayures. Avec ces appareils, on mesure la charge nécessaire pour produire une rayure de largeur donnée ou, au contraire, on mesure la largeur de la rayure faite sous charge déterminée par une pointe de diamant. Dans ce dernier cas, la dureté H, ou nombre de Bierbaum, est définie par :  H 104 /λ2                                                                                                                                                                                                                                                      avec λ (m) largeur de la rayure produite par une charge d’environ 0,03 N pour les métaux tendres et d’environ 0,09 N pour les métaux durs . cette largeur est mesurée à l’aide d’un microscope à fort grandissement (500).

Mesures de dureté par pénétration

Il s’agit des essais les plus couramment pratiqués. Le principe est toujours identique : un pénétrateur indéformable laisse une empreinte dans le matériau à tester. On mesure les dimensions de l’empreinte et on en déduit la dureté.

Essai de Dureté Vickers

La mesure de dureté Vickers se fait avec une pointe pyramidale  normalisée en diamant de base carrée et d’angle au sommet entre faces égal à 136°. L’empreinte a donc la forme d’un carré  ; on mesure les deux diagonales d₁ et d₂ de ce carré à l’aide d’un appareil optique. On obtient la valeur d en effectuant la moyenne de d₁ et d₂. C’est d qui sera utilisé pour le calcul de la dureté. La force et la durée de l’appui sont également normalisées.

Essai de Dureté Brinell

L’essai consiste à faire pénétrer en appliquant une force F un pénétrateur ayant une forme de bille diamètre D, généralement du carbure poli, dans un métal afin d’en déduire la dureté du matériau.

Essai de dureté Rockwell

Les essais de dureté Rockwell sont des essais de pénétration. Il existe en fait plusieurs types de pénétrateurs qui sont constitués d’un cône en diamant ou d’une bille en acier trempé polie. Pour obtenir une valeur de dureté Rockwell, on mesure une pénétration rémanente du pénétrateur sur lequel on applique une faible charge.

TYPE D’ESSAI	PRÉPARATION DE LA PIÈCE	UTILISATION PRINCIPALE	COMMENTAIRE
Brinell	La surface de la pièce ne nécessite pas une préparation extrêmement soignée (tournage ou meulage).	En atelier	La méthode ayant la mise en œuvre la plus facile des trois méthodes.
Rockwell	Bonne préparation de surface (au papier de verre OO par exemple). La présence de rayures donne des valeurs sous estimées.	En atelier	L’essai est simple et rapide.Convient bien pour des duretés plus élevées (supérieures à 400 Brinell). Elle est plutôt utilisée pour les petites pièces (il est nécessaire que la pièce soit parfaitement stable). La dureté Rockwell présente l’inconvénient d’avoir une dispersion relativement importante.
Vickers	État de surface très soigné (on obtient de petites empreintes, la présence d’irrégularité gène la lecture).	En laboratoire	C’est un essai assez polyvalent qui convient aux matériaux tendres ou très durs. Il est utilisé généralement pour des pièces de petites dimensions.