Vous êtes-vous déjà demandé comment la résistance de l'acier inoxydable était mesurée avec une telle précision ? Cet article explore le monde fascinant des essais de dureté de l'acier inoxydable. Vous découvrirez les différentes méthodes utilisées, notamment les essais Brinell, Rockwell et Vickers, ainsi que les raisons pour lesquelles les essais de dureté sont en train de devenir la méthode de choix par rapport aux essais de traction traditionnels. Préparez-vous à découvrir les secrets de la durabilité de l'acier inoxydable !
(Norme nationale, États-Unis, Japon)
Les produits en acier inoxydable peuvent être classés selon leur forme de livraison en plaques, bandes, tuyaux, tiges, fils, etc.
Si on les classe en fonction de leur structure métallographique, on peut les diviser en cinq types : acier inoxydable austénitique, acier inoxydable ferritique, acier inoxydable austénitique-ferritique, acier inoxydable martensitique et acier inoxydable durci par précipitation.
Différents matériaux en acier inoxydable sont fournis dans différents états de traitement thermique, tels que recuitLe traitement en solution, la trempe ou le revenu.
L'essai de dureté consiste à presser lentement un pénétrateur dur sur la surface d'un échantillon dans des conditions spécifiques, puis à mesurer la profondeur ou la taille de l'indentation pour déterminer la dureté du matériau.
Il s'agit de la méthode la plus simple, la plus rapide et la plus facile à mettre en œuvre pour tester les propriétés mécaniques des matériaux.
Les essais de dureté sont non destructifs et il existe une relation de conversion approximative entre les valeurs de dureté et les valeurs de résistance à la traction.
En raison de l'inconvénient des essais de traction et de la facilité de convertir la dureté en résistance, on teste de plus en plus la dureté des matériaux et de moins en moins leur résistance.
En particulier, grâce aux progrès continus et à l'innovation dans la technologie des essais de dureté, certains matériaux dont la dureté ne pouvait pas être testée directement dans le passé, tels que les tuyaux en acier inoxydable, les fils en acier inoxydable, les plaques en acier inoxydable extrêmement fines et les bandes en acier inoxydable, peuvent désormais être testés directement pour déterminer leur dureté.
Par conséquent, les essais de dureté tendent à remplacer progressivement les essais de traction.
Dans les normes relatives à l'acier inoxydable, trois méthodes d'essai de dureté, Brinell, Rockwell et Vickers, sont généralement stipulées, mesurant respectivement les valeurs de dureté HB, HRB (ou HRC) et HV.
Il est spécifié qu'une seule des trois valeurs de dureté doit être mesurée pour l'acier inoxydable. dureté de l'acier test.
Dans le cadre de l'initiative américaine matériau métallique En ce qui concerne les normes de dureté, la préférence va à l'essai de dureté Rockwell, complété par l'essai de dureté Brinell, et rarement à l'essai de dureté Vickers.
Le point de vue américain est que l'essai de dureté Vickers doit être utilisé principalement pour la recherche sur les métaux et les essais de pièces minces et de petite taille.
Les normes chinoises et japonaises utilisent simultanément trois tests de dureté. Les utilisateurs peuvent choisir l'un de ces tests en fonction de l'épaisseur et de l'état du matériau, ainsi que des circonstances individuelles, pour tester les matériaux en acier inoxydable.
Les normes japonaises sur les aciers inoxydables concernant les essais de traction et de dureté sont très proches des normes chinoises correspondantes, tant au niveau de la méthodologie que des valeurs numériques, ce qui indique que les normes chinoises ont été influencées par celles du Japon.
L'appareil d'essai de dureté Rockwell est un instrument particulièrement adapté pour dureté de l'acier inoxydable test.
Sa simplicité et sa facilité d'utilisation en font un outil efficace qui ne nécessite pas l'intervention d'un inspecteur professionnel et qui permet de lire directement les valeurs de dureté, ce qui le rend tout à fait adapté à une utilisation en usine.
Le duromètre Rockwell est généralement utilisé pour tester la dureté de l'acier inoxydable, les normes ne spécifiant généralement que les échelles HRC et HRB.
Pour les matériaux en acier inoxydable recuit, chaque type de Qualité de l'acier inoxydable est censé avoir une valeur de dureté ne dépassant pas une certaine valeur HRB, généralement comprise entre 88 et 96 HRB.
Pour trempé et revenu En ce qui concerne l'acier inoxydable martensitique, la valeur de dureté de chaque nuance ne doit pas être inférieure à une certaine valeur HRC, généralement comprise entre 32 et 46 HRC.
Bien que seules les échelles HRB et HRC du duromètre Rockwell soient spécifiées dans les normes relatives à l'acier inoxydable, le duromètre Rockwell de surface peut également être utilisé efficacement pour tester l'acier inoxydable.
Son principe est identique à celui du duromètre Rockwell, mais il exerce une force moindre. Ses valeurs de dureté peuvent être facilement converties en HRB, HRC, Brinell, etc. dureté HBou dureté Vickers HV.
Les tables de conversion sont disponibles sur le site web de notre société et proviennent de la norme américaine ASTM ou de la norme internationale ISO.
Le testeur de dureté Rockwell de surface est particulièrement pratique pour tester les tuyaux en acier inoxydable à parois minces, les plaques en acier inoxydable minces, les bandes en acier inoxydable minces et les fils en acier inoxydable minces.
En particulier, le dernier développement de notre société, le testeur de dureté Rockwell de surface portable et le testeur de dureté Rockwell de tuyau, peut effectuer des essais de dureté rapides et précis sur des plaques et des bandes d'acier inoxydable aussi fines que 0,05 mm et sur des tuyaux d'acier inoxydable aussi minces que 4,8 mm, ce qui résout des problèmes qui étaient auparavant difficiles à résoudre au niveau national.
Les plaques d'acier inoxydable, qu'elles soient laminées à chaud ou à froid, doivent être soumises à des essais de dureté précis pour garantir leur qualité et leurs performances. La méthode d'essai et l'échelle employée dépendent de l'épaisseur du matériau et de l'état de transformation.
Pour les plaques ou bandes d'acier inoxydable d'une épaisseur supérieure à 1,2 mm, l'essai de dureté Rockwell est la méthode préférée. Cet essai utilise soit l'échelle HRB (avec un pénétrateur à bille d'acier de 1/16 de pouce) pour les qualités plus douces, soit l'échelle HRC (avec un pénétrateur à cône de diamant) pour les qualités plus dures. L'essai Rockwell offre des résultats rapides avec une préparation minimale de la surface, ce qui le rend idéal pour les environnements de production.
Lorsqu'il s'agit de matériaux plus fins, entre 0,2 mm et 1,2 mm, on utilise un appareil d'essai de dureté Rockwell de surface. Cet équipement spécialisé utilise soit l'échelle HRT (avec un pénétrateur à bille en acier de 1/16 de pouce), soit l'échelle HRN (avec un pénétrateur à bille en acier de 1/8 de pouce), en fonction de la plage de dureté du matériau. Ces échelles sont spécialement conçues pour fournir des lectures précises sur des échantillons plus minces sans influence du support sous-jacent.
Pour les plaques ou bandes d'acier inoxydable ultra-minces de moins de 0,2 mm, l'échelle HR30TM est utilisée avec un appareil d'essai de dureté Rockwell de surface équipé d'un pénétrateur en diamant. Cette méthode permet d'obtenir des mesures précises sur des matériaux extrêmement fins en appliquant une force d'essai plus faible et en utilisant un pénétrateur plus sensible, ce qui évite que le support sous-jacent n'affecte les résultats.
Pour les plaques et les bandes d'acier inoxydable recuit d'une épaisseur comprise entre 0,3 et 13 mm, l'essai de dureté Vickers constitue également une option viable. Cette méthode utilise un pénétrateur pyramidal en diamant et offre une excellente résolution sur une large gamme de valeurs de dureté. L'essai Vickers est particulièrement avantageux pour les matériaux recuits, car il permet de mesurer avec précision des structures plus molles sans indentation excessive.
L'appareil d'essai de dureté Vickers se distingue par sa rapidité et sa simplicité d'utilisation, ce qui le rend particulièrement adapté à un contrôle efficace de la qualité en production, notamment pour les matériaux en acier inoxydable recuit. Sa polyvalence permet de tester à la fois la macro et la microdureté, en fonction de la charge appliquée, ce qui permet une caractérisation complète du matériau.
Pour garantir des résultats fiables, il est essentiel d'adhérer aux normes pertinentes telles que l'ASTM E18 pour les essais Rockwell et l'ASTM E92 pour les essais Vickers, en tenant compte de facteurs tels que les exigences d'épaisseur minimale, la préparation de la surface et l'étalonnage correct de l'équipement d'essai.
L'essai de dureté est une mesure essentielle de contrôle de la qualité des tubes en acier inoxydable, qu'ils soient soudés ou étirés à froid. La méthodologie d'essai varie en fonction des dimensions du tube et des conditions de traitement afin de garantir des résultats précis.
Pour les tuyaux d'un diamètre intérieur supérieur à 30 mm et d'une épaisseur de paroi supérieure à 1,2 mm, on utilise l'essai de dureté Rockwell standard. Cette méthode utilise l'échelle HRB (pour les aciers inoxydables plus tendres) ou l'échelle HRC (pour les nuances plus dures), ce qui permet d'obtenir une évaluation complète de la résistance du matériau à l'indentation.
Lorsqu'il s'agit de tuyaux à paroi mince (épaisseur de paroi <1,2 mm) dont le diamètre intérieur reste supérieur à 30 mm, l'essai de dureté Rockwell superficielle est l'approche privilégiée. Cette méthode, qui utilise les échelles HRT ou HRN, est spécialement conçue pour les matériaux minces, offrant des mesures précises sans compromettre l'intégrité structurelle du tuyau.
Pour les tuyaux de plus petit diamètre (4,8 mm < ID < 30 mm), on utilise un appareil d'essai de dureté Rockwell spécialisé pour les tuyaux. Cet équipement, qui utilise généralement l'échelle HR15T, est conçu pour s'adapter aux surfaces incurvées des petits tuyaux, ce qui permet d'obtenir des mesures précises malgré la géométrie difficile.
Dans les cas où le diamètre intérieur du tube dépasse 26 mm, il est possible de procéder à un essai de dureté de la paroi intérieure. Cet essai peut être réalisé à l'aide d'appareils d'essai Rockwell standard ou Rockwell superficiel, en fonction de l'épaisseur de la paroi. Cette capacité est particulièrement précieuse pour évaluer l'uniformité de la dureté sur la section transversale du tube, ce qui peut être révélateur de l'efficacité du traitement thermique ou de variations microstructurelles potentielles.
Les tuyaux en acier inoxydable recuit constituent un cas unique. Pour les tuyaux dont le diamètre intérieur est supérieur à 6,0 mm et l'épaisseur de paroi inférieure à 13 mm, le duromètre W-B75 Webster offre une solution efficace. Cet instrument portable permet de réaliser des essais rapides et non destructifs, ce qui le rend idéal pour les contrôles de qualité sur site ou les environnements de production en grande quantité. La capacité du testeur Webster à qualifier rapidement les tuyaux recuits est particulièrement précieuse, car il peut détecter toute incohérence dans le processus de recuit susceptible d'affecter la formabilité ou la résistance à la corrosion du tuyau.
Il est important de noter que si ces méthodes d'essai fournissent des données précieuses, elles doivent être complétées par d'autres mesures d'assurance qualité telles que l'analyse microstructurale, les essais de corrosion et les évaluations des propriétés mécaniques, afin de garantir une caractérisation complète des tubes en acier inoxydable pour les applications auxquelles ils sont destinés.
Pour les barres d'acier inoxydable d'un diamètre inférieur ou égal à 50 mm, l'essai de dureté Rockwell est la méthode préférée pour déterminer la dureté superficielle. L'échelle Rockwell B (HRB) est généralement utilisée pour les aciers inoxydables austénitiques et ferritiques, tandis que l'échelle Rockwell C (HRC) convient mieux aux nuances martensitiques ou aux aciers inoxydables austénitiques fortement écrouis.
La procédure d'essai consiste à appliquer une charge mineure suivie d'une charge majeure, puis à mesurer la profondeur de l'indentation. Pour HRB, un pénétrateur à bille d'acier de 1/16 de pouce de diamètre est utilisé avec une charge majeure de 100 kgf. Pour HRC, un pénétrateur conique en diamant est utilisé avec une charge majeure de 150 kgf. La valeur de dureté obtenue est automatiquement calculée et affichée sur les appareils d'essai Rockwell modernes.
Il est essentiel de s'assurer que la surface de la tige est correctement préparée - propre, lisse et exempte de couches d'oxyde ou de décarburation. Pour obtenir des résultats précis, plusieurs mesures doivent être effectuées en différents points de la longueur et de la circonférence de la tige, et la valeur moyenne doit être indiquée. La norme ASTM E18 fournit des directives détaillées pour les essais de dureté Rockwell des matériaux métalliques, y compris des exigences spécifiques pour les barres en acier inoxydable.
Pour les barres d'un diamètre supérieur à 50 mm, il peut être nécessaire de recourir à d'autres méthodes, telles que les duromètres portables ou le sectionnement pour les essais sur banc standard. Dans les cas où des essais non destructifs sont nécessaires pour des tiges de plus grand diamètre, les essais de dureté par ultrasons peuvent être considérés comme une option viable.
Pour les fils d'acier inoxydable d'un diamètre supérieur à 2,0 mm, un duromètre Rockwell superficiel est généralement utilisé pour mesurer la dureté HRT (Rockwell 30T) ou HRN (Rockwell 30N). Cette méthode d'essai non destructive est particulièrement adaptée aux matériaux minces et fournit des résultats rapides et précis sans préparation importante de la surface.
L'échelle HRT utilise un pénétrateur à bille en acier de 1/16 de pouce de diamètre avec une charge de 30 kg, tandis que l'échelle HRN utilise un pénétrateur à bille en acier de 1/8 de pouce de diamètre avec la même charge. Le choix entre HRT et HRN dépend de la plage de dureté attendue du fil et de l'état de surface. La HRT est généralement préférée pour les matériaux légèrement plus tendres, tandis que la HRN convient mieux aux nuances d'acier inoxydable plus dures.
Pour les fils dont le diamètre est compris entre 2,0 mm et 6,0 mm, plusieurs mesures doivent être effectuées en différents points de la circonférence du fil afin d'obtenir des résultats représentatifs. Pour les diamètres supérieurs à 6,0 mm, les effets de la courbure de la surface deviennent négligeables, ce qui permet des procédures d'essai plus simples.
Il est important de noter que pour les fils d'un diamètre inférieur à 2,0 mm, d'autres méthodes d'essai de microdureté, telles que Vickers ou Knoop, peuvent être plus appropriées pour obtenir des mesures de dureté précises et fiables.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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