Définition de la dureté

En science des matériaux, la dureté est une mesure de la résistance à la déformation plastique localisée induite par l'indentation mécanique ou l'abrasion. En général, différents matériaux diffèrent par leur dureté ; par exemple, les métaux durs tels que le titane et le béryllium sont plus durs que les métaux mous tels que le sodium et l'étain métallique, ou le bois et les plastiques courants. Il existe différentes mesures de dureté : dureté de rayure, dureté d'indentation et dureté de rebond.

Des exemples courants de matière dure sont la céramique, le béton, certains métaux et les matériaux super durs, qui peuvent être mis en contraste avec la matière molle.

Principaux types de mesures de dureté

Il existe trois principaux types de mesures de dureté : les rayures, les indentations et les rebonds. Au sein de chacune de ces classes de mesure, il existe des échelles de mesure individuelles.

(1)dureté aux rayures

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d'un échantillon à la rupture ou à la déformation plastique permanente due au frottement d'un objet pointu. Le principe est qu'un objet fait d'un matériau plus dur rayera un objet fait d'un matériau plus mou. Lors des tests de revêtements, la dureté à la rayure fait référence à la force nécessaire pour couper le film jusqu'au substrat. Le test le plus courant est l'échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. Un outil pour effectuer cette mesure est le scléromètre.

Un autre outil utilisé pour effectuer ces tests est le testeur de dureté de poche. Cet outil se compose d'un bras gradué avec des marques graduées attaché à un chariot à quatre roues. Un outil à gratter avec un rebord pointu est monté à un angle prédéterminé par rapport à la surface de test. Afin de l'utiliser, un poids de la masse connue est ajouté au bras de la balance à l'un des repères gradués, et l'outil est ensuite tiré sur la surface d'essai. L'utilisation du poids et des marquages ​​permet d'appliquer une pression connue sans nécessiter de machinerie compliquée.

(2)dureté d'indentation

La dureté d'indentation mesure la résistance d'un échantillon à la déformation du matériau due à une charge de compression constante d'un objet pointu. Les tests de dureté par indentation sont principalement utilisés dans l'ingénierie et la métallurgie. Les tests fonctionnent sur le principe de base de la mesure des dimensions critiques d'une empreinte laissée par un pénétrateur spécifiquement dimensionné et chargé.

Les échelles de dureté d'indentation courantes sont Rockwell, Vickers, Shore et Brinell, entre autres.

(3)dureté de rebond

La dureté de rebond, également connue sous le nom de dureté dynamique, mesure la hauteur du "rebond" d'un marteau à pointe de diamant tombé d'une hauteur fixe sur un matériau. Ce type de dureté est lié à l'élasticité. L'appareil utilisé pour effectuer cette mesure s'appelle un stéréoscope.

Deux échelles qui mesurent la dureté de rebond sont le test de dureté de rebond Leeb et l'échelle de dureté Bennett.

La méthode ultrasonique d'impédance de contact (UCI) détermine la dureté en mesurant la fréquence d'une tige oscillante. La tige se compose d'un arbre métallique avec un élément vibrant et un diamant en forme de pyramide monté à une extrémité.

Dureté Vickers de matériaux durs et extra-durs sélectionnés

Le diamant est le matériau le plus dur connu à ce jour, avec une dureté Vickers comprise entre 70 et 150 GPa. Le diamant présente à la fois une conductivité thermique élevée et des propriétés d'isolation électrique, et une grande attention a été accordée à la recherche d'applications pratiques pour ce matériau.

Les diamants synthétiques sont produits à des fins industrielles depuis les années 1950 et sont utilisés dans une grande variété d'applications : télécommunications, optique laser, soins de santé, découpe, meulage et forage, etc. Les diamants synthétiques sont également la matière première clé des fraises PDC.

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