Tableau de comparaison de la dureté des métaux, des alliages et des céramiques

Introduction

La dureté est une propriété importante lors de la sélection de matériaux pour diverses applications. Ce guide examine la dureté des métaux, des alliages et des céramiques. Les matériaux durs sont utiles dans les applications lourdes. Ils sont utilisés dans les outils et les machines. Les matériaux plus tendres peuvent présenter d'autres avantages tels que la flexibilité et la ductilité.

Tableau de dureté de Mohs

L'échelle de dureté de Mohs est l'un des moyens les plus simples de comparer la dureté des minéraux et des matériaux. Cette échelle va de un à dix. Une valeur de un indique le matériau le plus mou. Le talc en est un exemple typique. À l'autre extrémité, une note de dix représente les matériaux les plus durs. Le diamant est connu pour avoir un indice de Mohs de dix.

Pour les métaux et les alliages, l'échelle de Mohs donne une idée approximative de la dureté. De nombreux métaux se situent entre trois et cinq. Par exemple, le fer pur a une valeur d'environ quatre. Les alliages peuvent parfois atteindre des valeurs plus élevées en raison de leur composition mixte. Les céramiques ont souvent des valeurs plus élevées et peuvent parfois atteindre huit. Il convient de noter que l'échelle de Mohs est ordinale. Elle n'indique pas les différences de résistance entre les matériaux. Elle ne fait que donner un ordre de dureté.

L'échelle est pratique au quotidien. Sur le terrain, on peut comparer un matériau inconnu à un ensemble de minéraux standard. Cela permet de décider si le matériau peut être utilisé pour une tâche exigeante. Pour un technicien expérimenté, cette méthode est utile lors d'un contrôle rapide lorsque des tests plus précis ne sont pas disponibles.

Pour en savoir plus : Dureté des métaux et Métaux les plus résistants au monde

Dureté Vickers

L'essai de dureté Vickers est une méthode plus précise utilisée dans les laboratoires. Un pénétrateur en forme de pyramide de diamants est pressé contre le matériau. L'essai mesure la taille de l'empreinte laissée après le retrait de la force. L 'indice de dureté Vickers (VHN ) donne une mesure détaillée de la dureté.

Dans ce test, la force et la taille de l'empreinte sont directement liées. L'échelle s'applique à un large éventail de matériaux. Pour de nombreux métaux, un indice de dureté élevé signifie une meilleure résistance à la déformation. Les alliages présentent souvent une dureté supérieure à celle des métaux purs. Dans le cas des céramiques, les valeurs peuvent être très élevées. Les céramiques sont connues pour avoir une excellente dureté mais peuvent être fragiles.

Un avantage spécifique de l'essai Vickers est qu'il peut être utilisé pour les matériaux minces et les revêtements. Une petite indentation suffit pour obtenir des valeurs de dureté fiables. Cette méthode est couramment utilisée dans les laboratoires de contrôle de la qualité et de recherche. Les ingénieurs apprécient les données car elles sont précises et reproductibles.

Comparaison de la dureté des matériaux

Lorsque l'on compare les valeurs de dureté, les métaux et les alliages ont généralement des valeurs inférieures à celles des céramiques. Les métaux tels que l'aluminium et le fer pur présentent généralement une dureté inférieure. Leur indice de dureté Vickers se situe généralement entre 100 et 300 VHN. Les alliages, en particulier les aciers trempés, peuvent avoir des valeurs proches de 800 à 1000 VHN.

Les céramiques, quant à elles, peuvent avoir des valeurs de dureté Vickers bien supérieures à 1000. Par exemple, le carbure de tungstène, un type de composite céramique, dépasse souvent 1500 VHN. Les céramiques sont donc parfaites pour les outils de coupe et les abrasifs. Leur dureté élevée peut toutefois entraîner une fragilité. Un métal peut se plier avant de se rompre, mais une céramique peut se briser soudainement lorsqu'elle est surchargée.

Une comparaison côte à côte des tableaux de dureté est utile pour choisir le bon matériau. Lorsqu'un projet nécessite une durabilité et une résistance aux rayures, la céramique peut être le meilleur choix. Pour les produits qui doivent résister aux chocs, un métal ou un alliage peut s'avérer plus utile. L'environnement de travail et les exigences de l'application déterminent le matériau qui convient le mieux.

Les ingénieurs tiennent compte de ces comparaisons lorsqu'ils conçoivent des pièces. Les outils, les composants de machines et même les articles de tous les jours bénéficient du choix d'un matériau approprié. Le tableau de dureté aide à prendre cette décision et garantit que le composant durera longtemps dans des conditions difficiles.

Conclusion

Nous avons examiné les principales méthodes de mesure de la dureté. L'échelle de dureté de Mohs fournit un classement ordinal simple. L'essai de dureté Vickers fournit des données précises et reproductibles. La comparaison entre les métaux, les alliages et les céramiques montre que chaque classe de matériaux a ses avantages et ses limites. Les métaux et les alliages sont souvent choisis pour leur ténacité et leur ductilité, tandis que les céramiques sont appréciées pour leur résistance aux rayures et leur grande dureté. Il est essentiel de connaître ces différences pour trouver le bon matériau pour une application donnée.

Questions fréquemment posées

F : À quoi sert l'échelle de dureté de Mohs ?
Q : L'échelle de Mohs classe les matériaux sur la base de leur résistance aux rayures, de un à dix.

F : Comment fonctionne l'essai de dureté Vickers ?
Q : Il mesure la taille de l'empreinte faite par une pyramide de diamant sous une charge déterminée.

F : Pourquoi les céramiques sont-elles généralement plus dures que les métaux ?
Q : Les céramiques ont une structure atomique solide qui leur confère une plus grande résistance à la déformation.