L’essai Brinell est l’une des méthodes les plus anciennes et les plus fiables pour mesurer la dureté des matériaux, en particulier des métaux.
Aujourd’hui encore, il est largement utilisé en métallurgie, en contrôle qualité, en production industrielle et en recherche, notamment lorsqu’il s’agit d’analyser des matériaux hétérogènes ou à gros grains.
Dans ce guide, vous découvrirez :
L’essai de dureté Brinell est un essai mécanique qui mesure la résistance d’un matériau à la pénétration d’un corps dur soumis à une charge.
La méthode doit son nom à l’ingénieur suédois Johan August Brinell, qui l’a développée en 1900 pour analyser les matériaux métalliques utilisés dans l’industrie.
En pratique, l’essai évalue l’ampleur de la déformation d’un matériau lorsqu’il est soumis à la pression d’une bille dure.
La dureté Brinell s’exprime en HB ou HBW (lorsque l’on utilise du carbure de tungstène) et se calcule à l’aide de la formule :
Où :
F = charge appliquée (kgf ou N)
D = diamètre de la bille (mm)
d = diamètre moyen de l’empreinte (mm)
Dans la pratique industrielle, la valeur est souvent lue directement à partir de tableaux ou via le logiciel de la machine d’essai.
La dureté Brinell mesure la résistance plastique superficielle du matériau, c’est-à-dire sa capacité à s’opposer à :
des déformations permanentes
des indentations
l’usure mécanique
Elle ne mesure pas :
la résistance à la traction
la ténacité
la résilience
Mais elle fournit une indication très utile sur l’usinabilité, la résistance à l’usure et le comportement mécanique global du matériau.
L’essai suit une procédure normalisée :
Une bille en acier trempé ou en carbure de tungstène est pressée contre la surface du matériau.
Une charge constante est appliquée pendant un temps défini (généralement 10 à 15 secondes).
Après retrait de la charge, on mesure le diamètre de l’empreinte laissée sur la surface.
À partir de la taille de l’empreinte, on calcule le nombre de dureté Brinell (HB ou HBW).
Empreinte plus grande → matériau plus tendre
Empreinte plus petite → matériau plus dur
Diamètre de la bille : 1, 2,5, 5 ou 10 mm
Charge appliquée : de 500 à 3000 kgf
Temps d’application : 10 à 15 secondes
Normes de référence :
ISO 6506
ASTM E10
Le choix des paramètres dépend de :
la nature du matériau
la dureté attendue
l’épaisseur de l’échantillon
L’essai Brinell est particulièrement adapté aux :
pièces moulées
matériaux avec inclusions
structures non uniformes
Il n’est pas idéal pour :
les matériaux très minces
les matériaux extrêmement durs
les surfaces très petites
Rockwell → empreinte petite, essai plus rapide
Brinell → idéal pour les matériaux tendres à moyens
Vickers → plus précis, adapté aux microduretés
Le Brinell est moins précis que le Vickers, mais plus fiable sur les matériaux hétérogènes.
|
Caractéristiques |
Brinell (HB/HBW) |
Rockwell (HR) |
Vickers (HV) |
|
Type de pénétrateur |
Bille (acier ou carbure) |
Cône en diamant ou bille |
Pyramide en diamant |
|
Taille de l'empreinte |
Grande |
Petite |
Très petite |
|
Méthode de lecture |
Optique (diamètre de l’empreinte) |
Directe (échelle automatique) |
Optique (mesure des diagonales) |
|
Précision |
Moyenne |
Moyenne |
Élevée |
|
Vitesse d’essai |
Moyenne |
Élevée |
Moyenne |
|
Invasivité |
Élevée |
Faible |
Très faible |
|
Matériaux idéaux |
Fontes, aciers de construction |
Aciers traités, pièces finies |
Tous matériaux |
|
Matériaux hétérogènes |
Excellente |
Limitée |
Limitée |
|
Couches minces / revêtements |
Non |
Non |
Oui |
|
Contrôle de qualité en ligne |
Peu adapté |
Idéal |
Peu adapté |
|
Normes principales |
ISO 6506 / ASTM E10 |
ISO 6508 / ASTM E18 |
ISO 6507 / ASTM E384 |
le matériau présente une structure hétérogène
une valeur moyenne fiable de dureté est requise
la pièce est de grandes dimensions
la précision micrométrique n’est pas prioritaire
il est nécessaire de comparer les résultats à des données historiques
L’essai Brinell reste un outil fondamental pour la mesure de la dureté des métaux, en particulier pour l’analyse de matériaux massifs, hétérogènes ou structuraux.
Bien qu’il ne soit pas la méthode la plus précise en valeur absolue, il offre une vision fiable et représentative du comportement mécanique du matériau, ce qui en fait encore aujourd’hui un standard industriel.
Choisissez-vous un matériau pour un composant structurel ?
TÉLÉCHARGEZ VOTRE FICHIER ET OBTENEZ UNE ASSISTANCE TECHNIQUE