Le nombre après HV est une force d’essai en kilogrammes, et la norme le dit dans une formule

Cette page ne donne aucun conseil sur l’essai de dureté, la préparation des éprouvettes ou la mesure, et elle ne convertit rien : aucune relation entre HV et une autre échelle de dureté ou une valeur de résistance n’apparaît ici, car nous n’avons lu aucune table de conversion. Elle ne vient pas d’une question de forum ; elle vient de la file constituée la dernière fois en comptant tous les numéros de normes cités par ce site. Les outils de navigateur que nous utilisons d’habitude restent indisponibles.

Quel document, et quelle part nous avons pu lire

Il s’agit de l’ISO 6507-1, méthode d’essai de dureté Vickers, cinquième édition datée de 2023, élaborée par l’ISO/TC 164, essais mécaniques des métaux, sous-comité 3, essais de dureté, en collaboration avec un comité européen dans le cadre de l’Accord de Vienne. L’article précédent venait du sous-comité 1 du même comité technique, sur les machines qui mesurent la force ; il s’agit ici du sous-comité voisin, et cette page est liée plutôt que répétée.

L’avant-propos mérite une ligne à lui seul. Cette édition, avec une autre norme publiée la même année, annule et remplace trois documents. Deux normes en absorbent trois, et le domaine d’application est étendu aux revêtements métalliques et autres revêtements inorganiques.

L’aperçu gratuit compte douze pages et s’arrête dans l’article 7. Nous n’avons lu ni le mode opératoire, ni les exigences du rapport d’essai, ni aucune annexe. En particulier, le paragraphe qui montre comment désigner un nombre de dureté est une figure, et les figures ne figurent pas dans le texte que nous pouvons lire ; cette page ne cite donc pas le format de désignation. Elle s’appuie à la place sur le tableau qui associe seuils de force et symboles de dureté. Nous n’avons pas non plus lu les autres parties de la série ni les normes citées, et nous n’avons pas vérifié si le document est en vigueur.

Trois essais, tous appelés Vickers

Le premier tableau divise la méthode en trois selon la force d’essai. À partir de 49,03 newtons, c’est l’essai de dureté Vickers. Entre 1,961 et 49,03, c’est l’essai de dureté Vickers sous charge réduite. Entre 0,009 807 et 1,961, c’est l’essai de microdureté Vickers.

Ces trois valeurs limites semblent arbitraires jusqu’à ce qu’on les divise par l’accélération normale de la pesanteur. 49,03 divisé par 9,806 65 donne 5,000. 1,961 divisé par 9,806 65 donne 0,200. 0,009 807 divisé par 9,806 65 donne 0,001. Les seuils sont cinq kilogrammes-force, deux cents grammes-force et un gramme-force, écrits en newtons. Ce calcul est le nôtre ; la norme imprime les valeurs en newtons.

Et les symboles de dureté placés à côté reprennent les mêmes nombres : HV 5, HV 0,2, HV 0,001. Autrement dit, le nombre après HV est la force d’essai, comptée en kilogrammes.

L’unité, énoncée sous forme de formule

Le tableau des symboles donne la définition, et la donne deux fois. D’abord : la dureté Vickers est égale à la force d’essai en kilogrammes-force divisée par l’aire de la surface de l’empreinte en millimètres carrés. Puis la même chose, précédée d’un facteur un sur l’accélération normale de la pesanteur, avec la force en newtons.

Une note en dessous explique la présence de ce facteur : l’accélération normale de la pesanteur vaut 9,806 65 mètres par seconde carrée, et c’est le facteur de conversion des kilogrammes-force en newtons.

Un nombre Vickers est donc un nombre de kilogrammes-force par millimètre carré. Il n’est ni sans dimension ni un nombre pur, et la norme l’établit par une équation plutôt que par une phrase. Une spécification qui exige qu’une pièce fasse 125 à 245 HV spécifie une pression, dans une unité fondée sur une constante gravitationnelle, sur une surface pyramidale inclinée qui est supposée et non mesurée.

Pour l’angle nominal du pénétrateur de 136 degrés, la norme donne la forme pratique d’environ 0,189 1 fois la force divisée par le carré de la diagonale. Nous avons vérifié cette constante : deux fois le sinus de soixante-huit degrés, divisé par l’accélération normale de la pesanteur, donne 0,189 09. La norme permet aussi d’utiliser l’angle moyen réel du pénétrateur au lieu de l’angle nominal, afin de réduire l’incertitude.

Quelle épaisseur une pièce doit avoir pour avoir une dureté

L’article sur l’épaisseur est court et a une conséquence qui vaut le calcul. L’éprouvette, ou la couche essayée, doit avoir une épaisseur d’au moins 1,5 fois la longueur de la diagonale de l’empreinte, et aucune déformation ne doit être visible au dos de l’éprouvette après l’essai.

Une note indique ensuite que la profondeur de l’empreinte vaut environ un septième de la longueur de la diagonale, soit 0,143 d. 1,5 divisé par 0,143 donne 10,5. La pièce doit être environ dix fois et demie plus épaisse que l’empreinte qu’on y fait. Ce calcul est le nôtre.

La même idée limite la méthode vers le bas. L’essai est spécifié pour des diagonales d’empreinte comprises entre 0,020 et 1,400 millimètre, et les valeurs plus petites sont explicitement exclues du domaine d’application, car les résultats souffriraient « de grandes incertitudes dues aux limites de la mesure optique et aux imperfections de la géométrie de la pointe » (traduction). Pour les revêtements, les limites sont données directement : non applicable en dessous de 0,030 mm mesuré perpendiculairement à la surface, ou de 0,100 mm sur une coupe transversale.

Totalement exempte de lubrifiant

L’article sur la surface contient une formule que ce site a déjà rencontrée dans l’autre sens. La surface d’essai doit être lisse et plane, exempte de calamine et de corps étrangers et « en particulier totalement exempte de lubrifiants, sauf spécification contraire dans les normes de produit » (traduction).

Ce site a lu une norme de fixations dont l’état de livraison par défaut est légèrement huilé. Mises côte à côte, ces deux normes font de l’état ordinaire d’une vis un état qu’il faut défaire avant de pouvoir en mesurer la dureté. Aucun des deux documents n’a tort ; ils décrivent des moments différents. La formule « sauf spécification contraire » fait son travail habituel, qu’une norme fondamentale désigne comme la marque d’une valeur par défaut (en anglais). Les deux pages sont liées plutôt que reprises.

L’exigence de préparation est la plus tranchante. La préparation de surface doit être réalisée de manière à éviter tout endommagement ou toute « altération de la dureté superficielle due à un échauffement excessif ou à un écrouissage » (traduction). Préparer l’éprouvette peut modifier la propriété qu’on s’apprête à mesurer, et la norme le dit au lieu de supposer que le lecteur le sait.

Deux petites choses à retenir

Le tableau de résolution comporte deux lignes. Pour une diagonale de 0,020 à moins de 0,080 millimètre, le système de mesure doit avoir une résolution de 0,000 4 millimètre ; de 0,080 à 1,400, il lui faut 0,5 pour cent de la diagonale. 0,080 multiplié par 0,5 pour cent donne 0,000 4. Les deux lignes se rejoignent exactement à la limite ; l’exigence est donc continue et non en escalier. Calcul à nouveau le nôtre.

Et une note sur l’optique qui semble avoir été écrite après une dispute. Le grossissement devrait placer la diagonale entre plus d’un quart et moins de trois quarts du champ de vision, car « de nombreux objectifs sont non linéaires vers le bord du champ de vision » (traduction). L’endroit où se situe la mesure dans l’oculaire fait partie de la mesure.

Une dernière, pour la collection. L’article 3 de cette norme se lit, en entier, « Aucun terme n’est défini dans le présent document. » (traduction) Ce site a déjà cité cette phrase exacte une fois, tirée d’une norme sans rapport sur les goujons soudés ; cette page est liée plutôt que reprise, et nous signalons la répétition plutôt que de la présenter comme nouvelle.

Ce que cela règle et ce que cela ne règle pas

• Les trois domaines de force d’essai sont séparés à 49,03, 1,961 et 0,009 807 newtons, soit selon notre calcul 5, 0,2 et 0,001 kilogramme-force
• Les symboles de dureté associés à ces seuils portent les mêmes nombres : le nombre après HV est donc la force d’essai en kilogrammes
• La dureté Vickers est définie comme la force d’essai en kilogrammes-force divisée par l’aire de l’empreinte en millimètres carrés, la forme en newtons portant un facteur un sur l’accélération normale de la pesanteur
• Une note indique que l’accélération normale de la pesanteur est le facteur de conversion des kilogrammes-force en newtons
• Pour l’angle nominal de 136 degrés, la constante pratique vaut environ 0,189 1, et nous l’avons vérifiée par rapport à deux fois le sinus de soixante-huit degrés divisé par l’accélération normale de la pesanteur
• L’angle moyen réel du pénétrateur peut remplacer l’angle nominal pour réduire l’incertitude
• L’éprouvette doit avoir une épaisseur d’au moins 1,5 longueur de diagonale, soit selon notre calcul environ dix profondeurs d’empreinte et demie
• Aucune déformation ne doit être visible au dos de l’éprouvette
• Les diagonales sont limitées à 0,020 à 1,400 millimètre, avec des limites pour les revêtements de 0,030 et 0,100 millimètre
• La surface doit être totalement exempte de lubrifiants, sauf indication contraire d’une norme de produit, et la préparation ne doit pas altérer la dureté superficielle
• Selon notre calcul, les deux lignes du tableau de résolution se rejoignent exactement à 0,080 millimètre
• Aucune conversion entre HV et une autre échelle ou une valeur de résistance n’apparaît ici, car nous n’avons lu aucune table de conversion
• Nous n’avons lu ni le mode opératoire, ni les exigences du rapport, ni aucune annexe, ni la figure de désignation, ni les autres parties de la série, ni aucune norme citée, et nous n’avons pas vérifié si le document est en vigueur

L’utile, c’est de savoir ce qu’est réellement une valeur de dureté sur un certificat. C’est une force divisée par une aire supposée, dans une unité qui embarque discrètement une constante gravitationnelle, mesurée à travers une optique à laquelle on ne se fie qu’au centre du champ, sur une surface qu’il a fallu nettoyer et que le nettoyage ne doit pas avoir modifiée. Rien de cela ne rend le nombre mauvais. Cela en fait une mesure, assortie d’une méthode, ce qui n’est pas la même chose qu’une propriété.

Cet article ne relève pas d’une seule des six étapes : il en traverse plusieurs ou intervient après l’assemblage. Les décisions qui y conduisent sont présentées dans l’article anglais Specifying a screw.

Questions fréquentes

Que signifie le nombre dans une désignation comme HV 10 ?

Il suit la force d’essai en kilogrammes-force. La norme associe le seuil de 49,03 newtons au symbole HV 5, 1,961 newton à HV 0,2 et 0,009 807 newton à HV 0,001 ; selon notre calcul, ces valeurs en newtons correspondent à 5, 0,2 et 0,001 kilogramme-force.

Quelle est l’unité d’un nombre Vickers ?

La définition de la norme est la force d’essai en kilogrammes-force divisée par l’aire de la surface de l’empreinte en millimètres carrés ; un nombre Vickers s’exprime donc en kilogrammes-force par millimètre carré. La forme alternative en newtons porte un facteur un sur l’accélération normale de la pesanteur.

Pourquoi l’accélération de la pesanteur figure-t-elle dans la formule ?

Une note de la norme indique que l’accélération normale de la pesanteur, 9,806 65 mètres par seconde carrée, est le facteur de conversion des kilogrammes-force en newtons.

Quelle épaisseur la pièce doit-elle avoir ?

Au moins 1,5 fois la longueur de la diagonale de l’empreinte, sans déformation visible au dos après l’essai. Une note donne la profondeur d’empreinte comme environ un septième de la diagonale ; selon notre calcul, l’épaisseur vaut donc environ dix profondeurs d’empreinte et demie.

Existe-t-il une plus petite empreinte couverte par la méthode ?

L’essai est spécifié pour des diagonales comprises entre 0,020 et 1,400 millimètre. En dessous, on sort du domaine d’application, car les résultats souffriraient de grandes incertitudes dues aux limites de la mesure optique et aux imperfections de la géométrie de la pointe.

La surface doit-elle être propre ?

La norme exige une surface exempte de calamine et de corps étrangers et, en particulier, totalement exempte de lubrifiants, sauf spécification contraire dans les normes de produit. Elle exige aussi que la préparation n’altère pas la dureté superficielle par un échauffement excessif ou un écrouissage.

Le grossissement a-t-il de l’importance ?

La norme indique que le grossissement devrait placer la diagonale entre plus de 25 pour cent et moins de 75 pour cent du champ de vision, en notant que de nombreux objectifs sont non linéaires vers le bord du champ.

Puis-je convertir une valeur HV en une autre échelle de dureté ou en résistance à la traction ?

Cette page ne le dit pas. Nous n’avons lu aucune table de conversion et ne proposons aucune relation entre HV et une autre échelle ou une valeur de résistance.

Cette norme est-elle en vigueur ?

Cette page ne le dit pas. Nous ne l’avons pas vérifié, car la page du catalogue refuse les requêtes provenant de ce site.

Références

• ISO 6507-1:2023, Matériaux métalliques, essai de dureté Vickers, partie 1, méthode d’essai, cinquième édition, élaborée par l’ISO/TC 164/SC 3. Aperçu gratuit de douze pages, couvrant les pages liminaires et le corps du texte jusqu’à l’article 7

Il s’agit d’un document numérique et non d’une numérisation, l’extraction du texte y est donc fiable ; chaque citation a néanmoins été vérifiée mot à mot dans le fichier. L’aperçu s’arrête dans l’article 7 : nous n’avons lu ni le mode opératoire, ni les exigences du rapport d’essai, ni aucune annexe. Le paragraphe qui montre comment désigner un nombre de dureté est une figure, et les figures sont absentes du texte dont nous disposons ; cette page ne cite donc pas le format de désignation et s’appuie à la place sur le tableau qui associe seuils de force et symboles de dureté. Nous n’avons lu ni les autres parties de la série ni aucune norme citée, et nous n’avons pas vérifié si le document est en vigueur ou remplacé, car la page du catalogue refuse les requêtes provenant de ce site. Les éléments suivants sont nos propres calculs, non des énoncés de la norme : que les trois seuils de force valent 5, 0,2 et 0,001 kilogramme-force ; que la constante 0,189 1 égale deux fois le sinus de soixante-huit degrés divisé par l’accélération normale de la pesanteur ; qu’une épaisseur de 1,5 diagonale correspond à environ dix profondeurs d’empreinte et demie ; et que les deux lignes du tableau de résolution se rejoignent exactement à 0,080 millimètre. Aucune conversion entre Vickers et une autre échelle de dureté, ni entre Vickers et une valeur de résistance, n’apparaît nulle part sur cette page, car aucune table de conversion n’a été lue. La phrase selon laquelle aucun terme n’est défini a déjà été citée une fois par ce site, à partir d’une norme sans rapport ; elle est signalée comme une répétition et liée plutôt que reprise, de même que les pages précédentes sur la livraison légèrement huilée et sur la marque d’une valeur par défaut. C’est le deuxième article issu de ce comité technique, le premier provenant d’un autre sous-comité ; il est lié plutôt que répété. Cet article ne vient pas d’une question de forum ; il vient de la file constituée en comptant tous les numéros de normes cités par le site. Aucun conseil n’est donné sur l’essai de dureté, la préparation des éprouvettes ou la mesure, et aucune marque n’est citée. Les outils de navigateur que ce site utilise d’habitude restent indisponibles.