Essai de dureté Brinell en laboratoire

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Qu'est-ce que la dureté Brinell ?

La mesure de dureté Brinell (HB) est une méthode qui permet d’analyser la dureté des matériaux et concerne notamment les métaux. Cette méthode est l’une des techniques utilisées par les équipes du laboratoire FILAB pour effectuer un essai de dureté. 

La dureté Brinell est calculée en mesurant le diamètre de l’empreinte laissée par la bille sur le matériau. Cette méthode est standardisée par différentes normes dont les normes ASTM E10 et ISO 6506-1.

Pourquoi mesurer la dureté de Brinell ?

La mesure de la dureté de Brinell est utilisée pour évaluer la résistance d’un matériau à la pénétration sous une charge, principalement pour les métaux et les alliages. Voici pourquoi elle est importante :

Évaluation de la résistance des matériaux

  • La dureté de Brinell fournit une indication directe de la résistance à l’usure et à la déformation des métaux sous une charge statique. Plus le matériau est dur, plus il résistera à des conditions difficiles, telles que les contraintes mécaniques élevées.

Contrôle de qualité

  • Cette mesure est couramment utilisée dans les processus industriels pour s’assurer que les matériaux répondent aux spécifications de dureté requises. Cela permet de garantir la cohérence des propriétés mécaniques d’un lot à l’autre, assurant ainsi la fiabilité des produits finis.

Sélection des matériaux

  • En connaissant la dureté Brinell d’un matériau, il est possible de le choisir en fonction des besoins spécifiques de l’application, que ce soit pour des pièces soumises à des forces importantes, des chocs ou des pressions, comme les engrenages, les arbres ou les composants de machines.

En somme, la mesure de la dureté Brinell aide à évaluer la performance des métaux sous contrainte et à garantir leur adéquation pour des usages industriels spécifiques.

Les applications de l’essai de dureté Brinell

Dureté Brinell Acier

L’essai de dureté Brinell est couramment utilisé pour tester les aciers en raison de leur grande résistance et de leur utilisation dans des applications industrielles lourdes. La mesure de la dureté Brinell pour les aciers donne une indication précise de leur capacité à résister à l’usure et à la déformation sous contrainte. En général, les aciers ont des valeurs de dureté Brinell comprises entre 100 et 500 HB, en fonction de leur composition et de leur traitement thermique. Ces mesures sont essentielles pour sélectionner les aciers destinés à la fabrication de pièces mécaniques, de structures et d’outillages.

Dureté Brinell Acier S235

L’acier S235, un acier de construction couramment utilisé, présente une dureté Brinell typique autour de 120 à 160 HB. Cet acier est largement employé pour des structures métalliques telles que les poutres et les cadres, où des contraintes modérées sont présentes. L’essai de dureté Brinell permet de vérifier que cet acier possède la robustesse nécessaire pour supporter les charges structurelles tout en restant suffisamment malléable pour faciliter sa fabrication.

Dureté Brinell Acier S355

L’acier S355, plus résistant que le S235, possède une dureté Brinell généralement située entre 170 et 220 HB. Cet acier est utilisé dans des applications structurelles nécessitant une plus grande résistance mécanique, telles que les ponts, les grues et les équipements lourds. La mesure de la dureté Brinell sur l’acier S355 permet de garantir qu’il peut résister à des contraintes importantes tout en restant fiable pour les structures de haute performance.

Dureté Brinell Aluminium

La dureté Brinell de l’aluminium varie en fonction de l’alliage, mais elle se situe généralement entre 25 et 150 HB. Cette mesure est particulièrement utile pour les alliages d’aluminium utilisés dans l’industrie aérospatiale et automobile, où un bon compromis entre légèreté et résistance mécanique est essentiel. 

Dureté Brinell Bois

L’essai de dureté Brinell est également appliqué aux matériaux non métalliques comme le bois. La dureté Brinell du bois dépend de l’essence et de sa densité, les bois durs comme le chêne ayant des valeurs plus élevées, autour de 20 à 70 HB, tandis que les bois tendres comme le pin peuvent avoir des valeurs beaucoup plus basses, entre 10 et 30 HB. Cette mesure est souvent utilisée pour évaluer la résistance du bois à l’usure dans des applications comme les planchers, les meubles ou les charpentes.

Dureté Brinell Plomb

Le plomb, un matériau très mou, a une dureté Brinell relativement faible, généralement entre 5 et 15 HB. Cet essai permet d’évaluer la capacité du plomb à résister à la déformation, un facteur clé dans des applications où le matériau doit être malléable, comme dans les batteries, les revêtements anti-corrosion et certains alliages pour l’industrie. La faible dureté Brinell du plomb reflète sa grande ductilité et sa facilité de mise en forme.

Ces applications montrent comment la mesure de la dureté Brinell est essentielle pour caractériser différents matériaux, garantissant leur adéquation aux exigences spécifiques de performance et de durabilité.

Le laboratoire FILAB accompagne les industriels dans la mesure de dureté par essai Brinell

Pourquoi choisir FILAB pour la mesure de dureté Brinell ?

Au travers de nos trois niveaux de prestations : l’analyse, l’expertise et l’accompagnement R&D, FILAB accompagne les entreprises de tous secteurs dans leurs besoins de mesure de la dureté Brinell en laboratoire.

Ainsi, FILAB met à la disposition de ses clients le savoir-faire et l’expérience de son équipe, ainsi qu’un parc analytique équipé d’un matériel de pointe.

Quelles sont les normes régissant l'essai de dureté Brinell ?

ASTM E10

La norme ASTM E10 définit la méthode de mesure de la dureté Brinell pour les matériaux métalliques. Elle détaille les spécifications de l’équipement à utiliser, la procédure d’essai, et la manière de calculer et de rapporter les résultats.

Cette norme couvre différents aspects tels que :

  • La taille de la bille en acier, qui peut varier en fonction du matériau à tester et de l’épaisseur de l’échantillon.
  • La force d’essai appliquée sur l’échantillon, qui est sélectionnée en fonction du matériau à tester et doit être maintenue pendant une durée spécifiée.
  • La méthode de mesure du diamètre de l’empreinte, qui doit être précise pour garantir la fiabilité des résultats.
  • Les calculs nécessaires pour déterminer la dureté Brinell, basés sur le diamètre de l’empreinte et la force d’essai utilisée.
ISO 6506-1

La norme ISO 6506-1 spécifie elle aussi les principes pour la mesure de la dureté Brinell des matériaux métalliques. Elle aborde les aspects suivants :

  • Les spécifications pour l’appareillage d’essai, incluant la bille en acier et le dispositif de chargement.
  • Les exigences pour la préparation de l’échantillon et la procédure d’essai à suivre pour assurer des résultats cohérents et reproductibles.
  • La méthode pour calculer la dureté Brinell à partir de l’empreinte laissée par la bille, prenant en compte le diamètre de l’empreinte et la charge appliquée.

Le tableau de dureté brinell

Ce tableau est utile pour comparer les matériaux selon leur dureté et choisir celui qui convient à une application spécifique en fonction de ses propriétés mécaniques.

Matériau

Dureté Brinell (HB)

Acier doux (non traité)

120 – 160 HB

Acier S235

120 – 160 HB

Acier S355

170 – 220 HB

Acier trempé

300 – 600 HB

Fonte grise

150 – 250 HB

Fonte ductile

130 – 180 HB

Aluminium pur

20 – 30 HB

Alliage d’aluminium

50 – 150 HB

Cuivre pur

35 – 65 HB

Laiton

55 – 90 HB

Bois dur (chêne)

40 – 70 HB

Bois tendre (pin)

10 – 30 HB

Plomb pur

5 – 15 HB

Zinc

30 – 50 HB

Méthodes de mesure de dureté à FILAB

nos autres prestations d'analyses mécaniques

FAQ

Quelles sont les principales différences entre les normes ASTM E10 et ISO 6506-1 ?

Bien que les objectifs des normes ASTM E10 et ISO 6506-1 soient similaires, il peut exister des différences mineures dans les spécifications techniques, telles que les dimensions de la bille, les valeurs de charge appliquée, ou les procédures de calcul de la dureté. Les laboratoires et les industries doivent choisir la norme qui correspond le mieux à leurs besoins spécifiques ou aux exigences réglementaires applicables

Pourquoi est-il important de suivre ces normes lors de la mesure de la dureté Brinell ?

Suivre les normes ASTM E10 et ISO 6506-1 lors de la mesure de la dureté Brinell est crucial pour garantir l'uniformité et la comparabilité des résultats d'essai. Cela permet aux fabricants, aux laboratoires d'essai et aux industries de s'assurer que les matériaux répondent aux critères de qualité et de performance requis. L'adoption de ces normes facilite également la communication des caractéristiques des matériaux entre les différents acteurs du secteur, contribuant ainsi à la sécurité et à l'efficacité des produits finaux.

A quoi sert de convertir la dureté Brinell ?

La conversion de la dureté Brinell permet de comparer des matériaux testés avec différentes méthodes (Rockwell, Vickers), d'assurer la conformité aux normes industrielles, et d'optimiser les processus de fabrication. Cela aide à harmoniser les résultats et à vérifier que les matériaux respectent les spécifications requises.

Comment faire la conversion dureté brinell en vickers ?

La conversion entre la dureté Brinell (HB) et la dureté Vickers (HV) n'est pas toujours exacte car ces deux méthodes mesurent la dureté de manière différente. Cependant, il existe des tableaux et des formules de conversion approximative pour certains matériaux.

Dureté Brinell (HB)

Dureté Vickers (HV)

100 HB

105 HV

150 HB

155 HV

200 HB

210 HV

250 HB

255 HV

300 HB

315 HV

350 HB

360 HV

400 HB

415 HV

450 HB

460 HV

500 HB

510 HV

Comment convertir la dureté brinell en hrc ?

La conversion de la dureté Brinell (HB) en dureté Rockwell C (HRC) n'est pas simple et directe, car ces deux échelles mesurent la dureté de manière différente. La dureté Brinell utilise une bille en acier ou en carbure de tungstène pour pénétrer le matériau, tandis que la dureté Rockwell C utilise un cône en diamant avec une charge spécifique. Ces méthodes ne sont pas directement corrélées, mais des tableaux de conversion approximatifs existent pour certaines plages de dureté.

Voici une conversion indicative entre la dureté Brinell (HB) et la dureté Rockwell C (HRC), principalement pour les aciers :

Dureté Brinell (HB)

Dureté Rockwell C (HRC)

200 HB

10 HRC

250 HB

20 HRC

300 HB

30 HRC

350 HB

40 HRC

400 HB

50 HRC

450 HB

55 HRC

500 HB

60 HRC

Dureté Brinell vs Rockwell

Les méthodes de mesure de la dureté Brinell et Rockwell diffèrent principalement par leur approche et leur domaine d'application. La méthode Brinell utilise une bille en acier ou en carbure de tungstène pressée contre la surface du matériau avec une charge standardisée, et la dureté est déterminée par la taille de l'empreinte laissée. Elle est particulièrement adaptée aux matériaux plus doux et plus épais, comme les métaux non ferreux, les aciers non traités, et les alliages plus souples. En revanche, la méthode Rockwell mesure la profondeur de pénétration d'un pénétrateur conique ou sphérique sous une charge, ce qui la rend plus rapide et plus pratique pour les matériaux plus durs, comme les aciers trempés ou les alliages robustes. La dureté Rockwell est souvent utilisée pour des tests en série, car elle permet d'obtenir des résultats immédiats sans nécessiter de mesures supplémentaires de l'empreinte.

Dureté Brinell vs Vickers

La méthode Brinell et la méthode Vickers diffèrent dans leur mode d'application et leur précision. La dureté Brinell, mesurée en utilisant une bille sous une charge élevée, est idéale pour tester des matériaux relativement mous ou des métaux à grains larges, où l'empreinte large permet de mieux représenter la dureté globale du matériau. À l'inverse, la méthode Vickers utilise un pénétrateur pyramidal en diamant sous une charge précise, créant une empreinte beaucoup plus fine. Cette méthode est particulièrement adaptée aux matériaux très durs ou fragiles, ainsi qu'aux couches minces ou aux surfaces traitées thermiquement, où une empreinte plus petite permet de mesurer la dureté à une échelle plus fine et avec une grande précision. En conséquence, la méthode Vickers est souvent privilégiée dans des applications nécessitant des mesures détaillées, comme pour les composants électroniques ou les traitements de surface.

Quel moyen technique pour la dureté de brinell ?

Une machine de dureté Brinell est un équipement utilisé chez FILAB pour mesurer la dureté des matériaux en appliquant une bille en acier ou en carbure de tungstène sur la surface du matériau avec une charge standardisée. La machine enregistre ensuite le diamètre de l'empreinte laissée sur la surface du matériau, qui est utilisé pour calculer la dureté Brinell (HB). Ces machines sont utilisées pour tester des matériaux comme les métaux, les alliages, et parfois le bois, afin d'évaluer leur résistance à la déformation. Elles sont couramment employées dans les industries métallurgiques, mécaniques et manufacturières.

Les + Filab
Une équipe hautement qualifiée
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Un laboratoire accrédité COFRAC ISO 17025
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(Portées disponibles sur www.cofrac.com - N° accréditation : 1-1793)
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Thomas GAUTIER Responsable Département Matériaux
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