Ce que fait un testeur de microindentation
L’essai de microdureté est le moyen courant de contrôler les traitements thermiques, les revêtements, les soudures et les matériaux. Un duromètre Vickers ou Knoop classique enfonce un diamant dans la surface sous une masse, puis un opérateur mesure l’empreinte au microscope. Un testeur de microindentation instrumentée enregistre au contraire toute la courbe charge-profondeur : la dureté est calculée au lieu d’être lue, et chaque empreinte mesure aussi le module d’élasticité, le fluage et, avec l’émission acoustique, l’amorçage des fissures.
Microdureté instrumentée ou classique
- La dureté à partir de la profondeur. Les valeurs Vickers et Knoop sont calculées à partir des données charge-profondeur : les résultats ne dépendent ni de l’opérateur, ni de l’éclairage, ni de la netteté des bords de l’empreinte.
- Toute charge de la gamme. La charge est réglée par logiciel et non par un jeu de masses. Un module micro NANOVEA couvre, en termes Vickers, 0,3 g à 2 kg ou 6 g à 40 kg ; une étude publiée a réalisé des empreintes Vickers sur acier de 0,03 N à 200 N sur un seul CB500.
- Plus que la dureté. La courbe de décharge donne le module d’élasticité, un maintien à la charge maximale donne le fluage, et l’émission acoustique enregistre la fissuration au moment où elle se produit.
- L’automatisation. Cartes d’empreintes, séries multi-échantillons et rapports automatiques remplacent la lecture manuelle de chaque empreinte.
Fonctionnement du module micro
Un servomoteur à vis à billes applique la charge verticalement, sans bras de levier ni pivot, et une cellule de charge de précision indépendante la mesure. Un capteur capacitif grande surface mesure la profondeur sur 1 mm, avec une plage extensible. Les deux fonctionnent en véritable boucle fermée : la charge de consigne est appliquée même quand le matériau se déforme. Les gammes de 20, 40, 200 et 400 N descendent à 1,2 µN de résolution, et la résolution en profondeur est de 0,01 nm (24 bits), avec un bruit de fond de 0,15 nm.
Au-delà de la dureté
- Ténacité à la rupture : les empreintes Vickers fissurent le verre, les céramiques et les revêtements durs ; la longueur des fissures donne une ténacité par indentation. Sur verre, l’émission acoustique a situé l’amorçage des fissures vers 0,35 N dans une carte de microindentation.
- Limite d’élasticité et résistance à la traction : un poinçon plat donne la limite d’élasticité et la résistance à la traction des métaux, comparables aux valeurs de traction classiques dans l’étude NANOVEA sur SS304 et Al6061.
- Compression et flexion : des pointes plates écrasent des particules et chargent de petites poutres en flexion trois points, ce qui donne la rigidité et la charge à la rupture.
- Fluage et fatigue : les maintiens et les chargements cycliques révèlent le comportement dépendant du temps et sous charges répétées.
Choisir l’indenteur
Le Vickers est l’indenteur polyvalent de la microdureté, résistant aux fortes charges. Le Knoop est allongé : ses empreintes peu profondes conviennent aux couches minces, et son orientation révèle les différences de dureté selon la direction, comme dans les composites à fibres. Les pointes sphéro-coniques conviennent aux métaux mous, aux plastiques et aux matériaux poreux, où un contact plus large moyenne la structure. Les poinçons plats mesurent la limite d’élasticité et écrasent les particules ; une pointe Rockwell C teste l’écaillage des arêtes des pièces fragiles.
Quand choisir le micro plutôt que le nano
La microindentation est la bonne échelle pour les matériaux massifs, les couches cémentées, les soudures, les microstructures grossières et les revêtements de plus de quelques micromètres, et partout où les résultats doivent être comparés à des valeurs Vickers ou Knoop classiques. Les couches minces, les phases individuelles et les matériaux très souples demandent le module nano. Le PB1000 porte les deux : un revêtement et son substrat peuvent être testés chacun à son échelle sur un seul système.
