Revue bibliographique sur la caractérisation mécanique des matériaux utilisant la déformation représentative en indentation sphérique

Literature review on mechanical characterization of materials using a representative strain in spherical indentation

¹ LGCGM EA3913, INSA Rennes-Université de Rennes 1, 3 rue du Clos Courtel, 35704 Rennes Cedex, France
e-mail: gerard.mauvoisin@univ-rennes.fr
² Faurecia Automotive Seating, Le Pont de Vère, 61100 Caligny, France

Reçu : 22 Mai 2013
Accepté : 26 Août 2013

Résumé

L’indentation instrumentée permet d’accéder à plusieurs propriétés mécaniques des matériaux conduisant notamment à la connaissance de leur loi d’écrouissage. En l’absence de procédure normalisée, de nombreuses techniques ont été proposées ces dernières décennies. Le présent travail est une étude bibliographique sur les méthodes de caractérisation mécanique, par indentation instrumentée, basée sur l’utilisation d’une déformation représentative. On distingue deux familles de méthodes. La première, basée sur la dureté Meyer, regroupe les méthodes consistant à effectuer des essais de dureté à différentes charges et à déterminer, à partir de ces duretés et de la mesure du rayon de l’empreinte correspondant, une déformation représentative d’indentation et la contrainte correspondante afin de définir la courbe d’écrouissage « point par point » du matériau testé. La seconde regroupe les méthodes consistant à trouver les paramètres de la loi d’Hollomon qui minimisent l’écart entre la courbe d’indentation expérimentale F(h), et un modèle, basé sur une déformation représentative, reliant les grandeurs mesurées (F, h) et les paramètres la loi de Hollomon. Chaque famille de méthodes présente des avantages et des inconvénients qu’il convient de connaître pour choisir la méthode la mieux adaptée au cas d’étude et ainsi exploiter au mieux l’essai d’indentation instrumentée.

Abstract

The instrumented indentation provides access to several mechanical properties of materials, leading in particular to the knowledge of their hardening law. In front of the lack of a standard procedure, many techniques have been proposed in recent decades. The present work is a literature review on the methods of mechanical characterization based on the instrumented indentation, and using a representative strain. There are two families of methods. The first, based on the Meyer hardness, includes methods of conducting hardness tests with different loads and determine, from the hardness and measuring the radius of the corresponding inprint, a representative deformation and the corresponding stress leading to the construction of the work hardenning curve “point by point” of the tested material. The second includes the methods giving the 2 plastic parameters of the Hollomon law that minimize the difference between the experimental indentation F(h) curve, and a model based on a representative deformation, linking the measured quantities (F, h) and the parameters of the Hollomon law. Each family of methods has advantages and disadvantages that should be known for choosing the most suitable method to the studied case and thus makes best use of instrumented indentation testing.