Essais de dureté Knoop

Essais de dureté Knoop

Figure 23.9. Schematic of the knoop indenter and the shape of the impression.
L’essai de dureté Knoop s’effectue à l’aide d’un pénétrateur en diamant à base losange, dont la grande diagonale est sept fois (plus précisément 7,114 fois) plus longue que la diagonale courte. Cette forme de pénétrateur permet de réduire au maximum le retour élastique. Les essais de dureté Vickers. et Knoop sont réalisés avec la même méthode et le même duromètre. La méthode Knoop mesure toutefois uniquement la longue diagonale, ce qui rend ces essais légèrement plus rapides.

La dureté Knoop se calcule selon l’équation suivante :
HK = 14229L / d2
où la charge L est indiquée en gf et la longue diagonale d en μm. La dureté Knoop s’exprime de la même façon que la dureté Vickers : ainsi 375 HK 0,3 correspond à une dureté Knoop de 375 mesurée sous une charge de 300 gf. (La valeur en kgf/mm2 n’est plus indiquée). Le symbole HK a été adopté au début des années 1960 ; l’usage d’autres termes comme HKN ou KHN – obsolètes – est déconseillé.
Tout comme les essais micro-Vickers, les essais de dureté Knoop sont en général effectués avec une force comprise entre 10 et 1000 gf (?). La valeur de dureté est déterminée à l’aide d’une formule reposant sur l’aire mesurée et la force appliquée. Plus courantes, les méthodes utilisant les tableaux, les appareils électroniques automatiques et les mesures par imagerie simplifient l’obtention des valeurs Knoop.

Avantages

Outre un gain de temps marginal, la méthode Knoop permet surtout d’effectuer plus facilement des essais de dureté sur les couches de faible épaisseur. Lors de l’essai, le pénétrateur entraîne une déformation plastique du matériau environnant. Si celle-ci coïncide avec une interface (tel le bord du matériau) ou la déformation similaire d’une autre empreinte, la valeur de dureté obtenue sera erronée. Cette déformation étant fonction de la taille de l’empreinte, il est en général recommandé de laisser entre les empreintes un écart minimum de 2,5 fois la longueur de la diagonale pour ne pas fausser les résultats. À charge d’essai égale, la forme allongée des empreintes Knoop permet de réduire considérablement l’espacement par rapport à la méthode Vickers. Si par ailleurs la dureté varie fortement avec la profondeur, ce changement risque d’altérer l’empreinte Vickers, ce qui veut dire que la diagonale parallèle au changement de dureté sera affectée par le gradient de dureté. On veillera par ailleurs à ce que le matériau soit suffisamment épais pour pouvoir effectuer les essais de dureté. Pour la méthode Vickers, l’épaisseur de la pièce doit être au minimum de 2,5 fois la longueur de la diagonale. La profondeur de l’empreinte Knoop étant toutefois inférieure à celle de l’empreinte Vickers à charge égale, la méthode Knoop permet d’effectuer des essais sur des échantillons beaucoup plus minces.

Inconvénients

La méthode Knoop présente un inconvénient : l’empreinte tridimensionnelle – et dès lors la valeur HK – varie avec la charge d’essai. Cette variation n’est pas significative pour les charges élevées. Seules les valeurs HK obtenues avec la charge standard utilisée pour établir les corrélations, généralement 500 gf, permettent une conversion fiable vers d’autres échelles. Toutes les conversions d’échelles de dureté reposent sur des données empiriques. Peu précises, ces conversions sont de simples estimations.

Pour en savoir plus sur les essais de dureté Knoop et les essais métallographiques en général, veuillez consulter la page du duromètre Knoop de Buehler ainsi que notre Guide SumMet.