La dureté, en tant qu'indicateur de performance important des matériaux métalliques, est comme les traits de caractère des matériaux, influençant directement leurs performances d'application dans l'industrie manufacturière. Mais qu’est-ce que la « dureté » exactement ? Et comment mieux le comprendre ? Aujourd'hui, nous allons parler des questions liées à la dureté des matériaux métalliques d'une manière simple et facile à comprendre.

01 Qu'est-ce que la dureté exactement ?

En termes simples, la dureté est la capacité d'un matériau à résister aux forces mécaniques externes (telles que l'indentation, les rayures, le cisaillement, etc.). Les matériaux à haute dureté sont plus « résistants », tout comme les soldats plus durables. Ils peuvent résister à l’usure des lames, à l’impact des machines et conserver leur forme sous haute pression. Les matériaux de faible dureté sont relativement « mous » et sont sujets à la déformation ou aux dommages. La dureté peut refléter la résistance aux dommages de la surface et de la structure du matériau, mais elle est différente des propriétés telles que la résistance, la ténacité et la plasticité. Par exemple, le verre a une dureté très élevée et ne se raye pas facilement, mais il est très cassant et a tendance à se briser en cas d'impact, tandis que les métaux peuvent trouver un équilibre idéal entre dureté et ténacité. La dureté s'applique à presque tout le processus de fabrication et constitue un « indicateur essentiel » de la performance des matériaux.

Dans l’industrie manufacturière, la dureté nous aide à résoudre les problèmes suivants :

1) Le matériau est-il suffisamment résistant à l’usure ? Par exemple, pour les moules et les outils de découpe, si la dureté est trop faible, leur durée de vie sera courte.

2) Les performances de traitement sont-elles bonnes ? Par exemple, en tournage et en fraisage, la dureté de la pièce détermine le taux d’usure de l’outil de coupe. Lors de l'emboutissage et du formage, la dureté du matériau est directement liée à la durée de vie du moule et à la qualité du traitement.

3) Qu’en est-il de la qualité du produit fini ? Par exemple, le fait que la surface de l’engrenage soit suffisamment dure affecte sa durabilité.

02 Trois principales méthodes de test de dureté : laquelle est la star dans le monde de la dureté ?

En ce qui concerne les tests de dureté, les trois méthodes les plus couramment utilisées dans l'industrie sont actuellement la dureté Brinell (HB), la dureté Rockwell (HR) et la dureté Vickers (HV). Ils sont comme trois juges, chacun avec son propre style, mais tous peuvent nous aider à déterminer avec précision la « valeur de dureté » des matériaux.

1. Dureté Brinell (HB) : Le géant stable et fort La méthode de test de la dureté Brinell est assez simple : une bille d'acier ou une bille de carbure cémenté est utilisée pour enfoncer la surface du matériau sous une certaine pression, et le diamètre de l'indentation est prise pour calculer la valeur de dureté. Cette méthode convient aux tests de métaux de dureté faible ou moyenne, tels que la fonte et l'acier. Caractéristiques : Les tests de dureté Brinell sont plus adaptés aux matériaux de grande taille. L'indentation est grande et les données sont stables, mais elles ne conviennent pas très bien aux matériaux de haute dureté. Analogie dans la vie : c'est comme utiliser une pierre ronde pour imprimer une empreinte sur le sable. Plus l'empreinte est superficielle, plus la « dureté » du sable est élevée. Application de fabrication : la dureté Brinell est applicable à l'évaluation de la dureté des matériaux métalliques de grande taille et elle est largement utilisée, en particulier dans le contrôle qualité des pièces moulées et forgées. Par exemple, dans la fabrication de pièces de machines de construction à grande échelle, la dureté Brinell peut refléter avec précision la capacité anti-déformation globale de la pièce. Cas pratique : Avant que la pièce en fonte ne soit usinée sur un tour, elle doit généralement être testée pour sa dureté Brinell. Si la dureté est trop faible, la rugosité de la surface peut ne pas répondre aux exigences lors de l'usinage. Si la dureté est trop élevée, il est facile d’accélérer l’usure de l’outil de coupe.

2. Dureté Rockwell (HR) : La dureté Rockwell Agile Versatile Player est une méthode de test plus flexible. Grâce à différents pénétrateurs et charges d'essai, il convient à divers matériaux, du plus mou au plus dur. La vitesse de test est rapide et l'opération est pratique. Sa valeur de dureté est calculée en mesurant la profondeur d'indentation. Il est plus adapté au test de petites pièces ou de couches durcies en surface que la dureté Brinell. Caractéristiques : Il a une large gamme d'applications, une vitesse de test rapide et est très approprié pour les tests industriels rapides sur site. Analogie dans la vie : c'est comme si vous utilisiez des crayons avec différentes pressions pour tracer des lignes sur du papier. Plus la pointe du stylet est enfoncée profondément, plus la « dureté » du papier semble faible. Application de fabrication : la dureté Rockwell, en raison de sa vitesse de test rapide et de son fonctionnement simple, est largement utilisée sur les lignes de production. En particulier pour les pièces après traitement de trempe de surface, il est nécessaire de détecter si elles répondent aux exigences de conception. Si la dureté n’est pas suffisante, ils peuvent s’user facilement. S’ils sont trop durs, la couche interne est sujette à des fissures fragiles. Les tests de dureté Rockwell sont donc un élément indispensable. Cas pratique : Dans la fabrication d'engrenages, afin d'améliorer la résistance à l'usure, la surface est généralement soumise à un traitement de trempe à haute fréquence. La dureté de surface de l'engrenage trempé doit être testée par dureté Rockwell pour garantir que sa dureté répond aux exigences de conception et en même temps garantir que la couche interne a une bonne ténacité, afin de prendre en compte à la fois la résistance à l'usure et la résistance aux chocs.

3. Dureté Vickers (HV) : le chercheur précis Le test de dureté Vickers utilise un pénétrateur pyramidal en diamant pour presser une indentation rhombique sur la surface du matériau, et la valeur de dureté est obtenue en calculant la longueur des diagonales d'indentation. Caractéristiques : Les tests de dureté Vickers conviennent à tous les matériaux métalliques et sont particulièrement adaptés aux tests de petites zones, telles que des films ou des revêtements minces. Analogie dans la vie : c'est comme utiliser un cure-dent pointu pour faire des marques sur un biscuit. Plus la marque est peu profonde, plus la « dureté » du biscuit est élevée. Application de fabrication : Les tests de dureté Vickers, en raison de leur haute précision, conviennent à la mesure de la dureté de matériaux minces ou de petites zones. Dans la fabrication, la détection de la dureté des revêtements ou des couches de traitement thermique utilise généralement la méthode de dureté Vickers. Cas pratique : Dans la fabrication d'outils coupants, la dureté du revêtement de la lame en carbure cémenté est un indicateur clé qui détermine sa durée de vie. Grâce aux tests de dureté Vickers, il peut être détecté si la dureté du revêtement répond aux besoins d'usinage de matériaux de haute dureté, optimisant ainsi l'efficacité de coupe.

03 Comment la dureté affecte-t-elle le processus de fabrication ?

La dureté est intimement liée au processus de fabrication. Des matières premières aux méthodes de transformation, son influence est présente à chaque étape. 1. La dureté affecte l'usinage Dans les opérations d'usinage, la dureté de la pièce est étroitement liée au choix des matériaux des outils de coupe. Si la dureté est trop élevée, les outils de coupe s'useront rapidement. Si la dureté est trop faible, l'efficacité de l'usinage sera faible et la rugosité de la surface sera également mauvaise. Classification des matériaux des outils de coupe :

1) Outils de coupe en acier rapide : avec une dureté modérée, ils sont utilisés pour usiner l'acier ordinaire.

2) Outils de coupe en carbure cémenté : ayant une dureté élevée, ils sont utilisés pour usiner des matériaux difficiles à couper.

3) Outils de coupe revêtus : les surfaces de ces outils ont des revêtements de haute dureté et conviennent à un usinage efficace.

2. Processus de dureté et de traitement thermique Le traitement thermique est une méthode importante dans l'industrie manufacturière pour ajuster la dureté, comme la trempe, le revenu et la carburation. Cas d'application :

1) Engrenages : Ils ont une dureté de surface élevée pour une résistance à l’usure ; et une faible dureté interne pour une ténacité permettant de résister aux chocs.

2) Moules : Les matériaux de haute dureté peuvent prolonger la durée de vie des moules et réduire la fréquence de remplacement.

3) Ressorts : De dureté modérée, ils ont une élasticité et ne sont pas sujets à la fatigue.

3. Dureté et traitements de surface Certains composants clés nécessitent des traitements de surface spéciaux pour augmenter la dureté, tels que des processus de grenaillage, de nitruration ou de placage. Exemple pratique : la dureté de surface des moules d'emboutissage est généralement augmentée au-dessus de 700HV, ce qui peut améliorer considérablement la résistance à l'usure et réduire les problèmes liés au remplacement fréquent des moules.

04 Tableau de comparaison des duretés

Tableau de comparaison des duretés Vickers, Brinell et Rockwell. Enregistrez-le vite!
Couramment utilisé HV = HB = Tableau de comparaison de dureté HRC

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