La norme ASTM C1326, Méthode d'essai standard pour la dureté par indentation Knoop des céramiques avancées, élaborée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM), décrit une méthode d'essai permettant de déterminer la dureté par indentation Knoop des céramiques avancées. Dans cette méthode, un pénétrateur diamanté pyramidal pointu à base rhombique, de forme prescrite, est pressé contre la surface d'une céramique avec une force prédéterminée afin de créer une indentation permanente relativement petite. La projection de la grande diagonale de l'indentation permanente est mesurée à l'aide d'un microscope optique. La longueur de la grande diagonale et la force appliquée permettent de calculer la dureté Knoop, qui représente la résistance du matériau à la pénétration du pénétrateur Knoop.
Pour les céramiques avancées, la dureté d'indentation Knoop est utilisée pour créer des indentations. La projection de surface de la grande diagonale est mesurée au microscope optique. La dureté d'indentation Knoop est l'une des nombreuses propriétés utilisées pour caractériser les céramiques avancées. Des tentatives ont été faites pour relier la dureté d'indentation Knoop à d'autres échelles de dureté, mais il n'existe aucune méthode généralement acceptée. Ces conversions ont une portée limitée et doivent être utilisées avec prudence, sauf dans des cas particuliers où des essais comparatifs offrent une base fiable.
Pour les céramiques avancées, le pénétrateur Knoop est généralement préféré au pénétrateur Vickers, car sa grande diagonale est 2,8 fois plus longue que la diagonale Vickers pour une force identique, ce qui réduit considérablement le risque de fissuration. En revanche, la pointe longue et fine du pénétrateur Knoop est plus difficile à distinguer précisément, surtout dans les matériaux à faible contraste. Les forces d'indentation sélectionnées dans cette méthode d'essai sont conçues pour produire des indentations suffisamment importantes pour être réalisées avec un équipement de microdureté conventionnel, mais suffisamment importantes pour ne pas provoquer de fissuration.
Les empreintes Knoop sont moins profondes que les empreintes Vickers réalisées à résistance égale. Elles peuvent être utiles pour évaluer la dureté du revêtement.
La dureté Knoop est calculée en divisant la force appliquée par la surface projetée à la surface de l'échantillon. On suppose que le retour élastique de la diagonale étroite est négligeable. Les pénétrateurs Vickers sont également utilisés pour mesurer la dureté, mais la dureté Vickers est calculée à partir du rapport entre la force appliquée et la surface de contact des quatre faces du pénétrateur non déformé.
Une caractérisation complète de la dureté implique des mesures sur une large plage de forces d'indentation. La dureté Knoop des céramiques diminue généralement avec l'augmentation de la taille ou de la force d'indentation, comme l'illustre la figure fournie dans la norme. Cette tendance est connue sous le nom d'effet de la taille d'indentation. La dureté tend vers une dureté constante de plateau pour des tailles ou des forces d'indentation (charges) suffisamment importantes. Les forces d'essai requises pour atteindre une dureté constante varient selon la céramique. Les forces d'essai spécifiées dans la présente norme sont censées être suffisamment importantes pour que la dureté soit proche ou supérieure au plateau, sans toutefois provoquer de fissuration excessive. Une caractérisation complète de l'effet de la taille d'indentation est recommandée, mais dépasse le cadre de cette méthode d'essai, qui mesure la dureté à une force unique spécifiée.
La méthode d'essai pour la dureté d'indentation Knoop des céramiques avancées détermine la dureté d'indentation Knoop des céramiques avancées, y compris des matériaux tels que l'oxyde d'aluminium, le zirconium et le carbure de silicium, sous de faibles charges généralement comprises entre 10 et 1 000 grammes-force (gf).
Le testeur de microdureté Knoop utilisé dans ces tests comprend :
Les éprouvettes doivent être lisses, planes et parfaitement polies afin de minimiser les effets de la rugosité de surface. De plus, elles doivent être suffisamment épaisses et rigides pour éviter toute déformation pendant l'essai.
Au début de l'essai, la surface de l'échantillon doit être propre et polie (généralement avec une pâte diamantée de 1 µm ou moins). L'échantillon est solidement placé sur la table. La charge d'essai appropriée est sélectionnée pour l'empreinte (généralement 100 gf ou 500 gf pour la céramique). La charge est appliquée pendant un temps de maintien standard, généralement de 15 secondes. L'empreinte est enfoncée dans l'échantillon avec la charge et le temps de maintien sélectionnés. L'empreinte est retirée avec précaution pour éviter toute fissuration. La diagonale longue de l'empreinte est mesurée au microscope (la diagonale courte est ignorée dans le test Knoop). Au moins cinq mesures sont effectuées par échantillon afin de garantir la répétabilité. Les calculs sont effectués selon la formule de la norme.
Les rapports incluent la charge d'essai et le temps de séjour, le nombre d'encoches et la valeur moyenne de dureté Knoop, l'écart type ou la plage, le type d'encoche et les informations d'étalonnage, ainsi que tous les défauts de surface visibles, fissures ou anomalies.
La dureté Knoop est anisotrope ; l'orientation de la structure cristalline peut influencer les résultats. Évitez de placer les entailles trop près des bords ou trop près les unes des autres. Des fissures peuvent apparaître dans les céramiques fragiles, et les empreintes de fissures ne doivent pas être prises en compte dans les moyennes.
La méthode Knoop est préférée pour les céramiques avancées pour les raisons suivantes :
Notre organisation, qui accompagne depuis des années des entreprises de tous secteurs grâce à un large éventail d'activités de test, de mesure, d'analyse et d'évaluation, dispose d'une équipe solide qui suit de près les avancées scientifiques et technologiques mondiales et s'améliore constamment. Dans ce contexte, nous proposons également des services de test conformes à la méthode d'essai standard ASTM C1326 pour la dureté par indentation Knoop des céramiques avancées.
Pour obtenir un rendez-vous, obtenir des informations plus détaillées ou demander une évaluation, vous pouvez nous demander de remplir notre formulaire et de vous joindre.
