La norme ASTM E384, méthode d'essai normalisée pour la microdureté des matériaux, élaborée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM), décrit une méthode d'essai permettant de déterminer la microdureté des matériaux. Cette méthode d'essai comprend des essais de microdureté réalisés avec des indenteurs Knoop et Vickers sous des forces d'essai allant de 9,8 x 10⁻³ à 9,8 N (1 à 1000 gf).
Cette méthode de test comprend l’analyse des sources potentielles d’erreur pouvant survenir lors des tests de micro-indentation et de la manière dont ces facteurs affectent la sensibilité, le biais, la répétabilité et la reproductibilité des résultats des tests.
Les informations sur les exigences relatives à la vérification directe et à l'étalonnage de la machine d'essai et les exigences relatives à la production et à l'étalonnage des blocs d'essai de dureté de référence Vickers et Knoop sont contenues dans la norme « ASTM E92 Méthodes d'essai standard pour la dureté Vickers et la dureté Knoop des matériaux métalliques ».
Dans cette méthode d'essai, un indice de dureté est déterminé par la formation d'une très petite empreinte à l'aide d'une force relativement faible par rapport aux essais traditionnels de dureté par empreinte en vrac. Un pénétrateur Knoop ou Vickers en diamant de géométrie spécifique est pressé contre la surface de l'éprouvette sous une force comprise entre 1 et 1 000 gf, à l'aide d'une machine d'essai spécialement conçue pour ce type de test.
La taille de l'empreinte est mesurée à l'aide d'un microscope optique équipé d'une lentille filaire ou d'un autre appareil de mesure. La dureté Knoop s'obtient en divisant la force par la surface projetée de l'empreinte. La dureté Vickers s'obtient en divisant la force par la surface de l'empreinte.
Lorsque le pénétrateur est retiré après un cycle de charge, on suppose qu'aucune récupération élastique ne se produit, ce qui signifie que le pénétrateur conserve sa forme après la suppression de la force, mais ce n'est pas toujours le cas. Dans le test de Knoop, le rapport entre la grande diagonale de l'empreinte et la petite diagonale est supposé identique à celui du pénétrateur, mais ce n'est pas toujours le cas en raison de la récupération élastique.
Les essais de dureté se sont révélés très utiles pour l'évaluation des matériaux, le contrôle qualité des procédés de fabrication et la recherche et développement. Bien que de nature expérimentale, la dureté peut être liée à la résistance à la traction de nombreux métaux et alliages et constitue également un indicateur d'usinabilité, de résistance à l'usure, de ténacité et de ductilité.
Les essais de micro-indentation permettent d'évaluer et de mesurer les variations de dureté sur une courte distance. Ces variations peuvent être intentionnelles et résulter de procédés de durcissement superficiel localisés tels que le grenaillage, l'étirage à froid, la trempe à la flamme, la trempe par induction, la carburation, la nitruration ou la carbonitruration. Elles peuvent également être involontaires et résulter de problèmes tels que la carburation, un ramollissement localisé en service ou une ségrégation compositionnelle/microstructurale. Les faibles forces d'essai permettent également d'étendre les essais de dureté aux matériaux trop minces ou trop petits pour les essais de macro-indentation. Les essais de micro-indentation permettent de tester la dureté de phases ou de composants spécifiques, ainsi que de zones ou de pentes trop petites pour être évaluées par les essais de macro-indentation.
Les essais de dureté par micro-indentation révélant des variations de dureté communes à la plupart des matériaux, une seule valeur d'essai peut ne pas représenter la dureté volumique. Les essais Vickers à 1 000 gf peuvent être utilisés pour déterminer la dureté volumique, mais comme pour tout essai de dureté, il est recommandé d'effectuer une série d'indentations et de calculer la moyenne et l'écart type, si nécessaire.
Les essais de dureté par micro-indentation sont généralement réalisés pour mesurer les variations de dureté sur de courtes distances. Une très faible empreinte physique est nécessaire pour déterminer ces différences. Les dispositifs d'essai produisant des empreintes à de très faibles forces doivent être soigneusement conçus pour appliquer précisément les forces d'essai à l'endroit précis prévu et doivent être dotés d'un système optique de haute qualité pour mesurer précisément les diagonales des petites empreintes. Les forces d'essai supérieures à la plage de forces définie ici peuvent être utilisées pour évaluer la dureté volumique.
En général, l'indentation Vickers est plus adaptée à la détermination des propriétés massiques (moyennes), car la dureté Vickers ne varie pas avec la force d'essai choisie entre 25 et 1 000 gf, la géométrie de l'indentation étant constante en fonction de la profondeur. Cependant, l'indentation Knoop n'est pas géométriquement uniforme avec la profondeur, et la dureté Knoop varie sur toute la plage de force définie ici (et au-delà), en particulier à la force d'essai maximale de 200 gf.
Les principales raisons pour lesquelles la norme ASTM E384 est importante sont les suivantes :
En bref, la norme ASTM E384 est essentielle lorsque des mesures de microdureté précises et cohérentes sont nécessaires à des fins d’ingénierie, de fabrication ou de recherche.
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 performante 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 E384 pour la dureté par micro-indentation des matériaux.
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