Le terme « microdureté » a été largement utilisé dans la littérature pour décrire les essais de dureté de matériaux avec de faibles charges appliquées. Un terme plus précis est « essai de dureté par microindentation. »Dans les essais de dureté par micro-indentation, un pénétrateur en diamant de géométrie spécifique est imprimé sur la surface de l’échantillon à l’aide d’une force appliquée connue (communément appelée « charge » ou « charge d’essai ») de 1 à 1000 gf. Les tests de microindentation ont typiquement des forces de 2 N (environ 200 gf) et produisent des indentations d’environ 50 µm. En raison de leur spécificité, les tests de microdureté peuvent être utilisés pour observer les changements de dureté à l’échelle microscopique. Malheureusement, il est difficile de standardiser les mesures de microdureté; il a été constaté que la microdureté de presque tous les matériaux est supérieure à sa macrodureté. De plus, les valeurs de microdureté varient en fonction de la charge et des effets d’écrouissage des matériaux. Les deux tests de microdureté les plus couramment utilisés sont des tests qui peuvent également être appliqués avec des charges plus lourdes en tant qu’essais de macroindentation:
- Essai de dureté Vickers (HT)
- Essai de dureté Knoop (HK)
Dans les essais de microindentation, le nombre de dureté est basé sur les mesures effectuées à partir de l’empreinte formée à la surface de l’éprouvette. Le nombre de dureté est basé sur la force appliquée divisée par la surface du retrait lui-même, ce qui donne des unités de dureté en kgf / mm2. Les tests de dureté par micro-indentation peuvent être effectués à l’aide de pénétrateurs Vickers ainsi que de pénétrateurs Knoop. Pour le test de Vickers, les deux diagonales sont mesurées et la valeur moyenne est utilisée pour calculer le nombre de la pyramide de Vickers. Dans le test Knoop, seule la diagonale la plus longue est mesurée et la dureté Knoop est calculée sur la base de la surface projetée du retrait divisée par la force appliquée, ce qui donne également des unités de test en kgf / mm2.
Le test de microindentation Vickers est réalisé de manière similaire aux tests de macroindentation Vickers, en utilisant la même pyramide. Le test Knoop utilise une pyramide allongée pour indenter des échantillons de matériaux. Cette pyramide allongée crée une impression superficielle, ce qui est bénéfique pour mesurer la dureté des matériaux fragiles ou des composants minces. Les pénétrateurs Knoop et Vickers nécessitent tous deux un polissage de la surface pour obtenir des résultats précis.
Les essais de rayure à faibles charges, tels que le test de microcaractère de Bierbaum, réalisés avec des charges de 3 ou 9 gf, ont précédé le développement de testeurs de microdureté utilisant des pénétrateurs traditionnels. En 1925, Smith et Sandland du Royaume-Uni ont mis au point un test d’indentation utilisant un pénétrateur pyramidal à base carrée en diamant. Ils ont choisi la forme pyramidale avec un angle de 136° entre les faces opposées afin d’obtenir des nombres de dureté aussi proches que possible des nombres de dureté Brinell pour l’échantillon. Le test Vickers présente un grand avantage d’utiliser une échelle de dureté pour tester tous les matériaux. La première référence au pénétrateur Vickers à faibles charges a été faite dans le rapport annuel du Laboratoire national de physique en 1932. Lips and Sack décrit le premier testeur Vickers utilisant de faibles charges en 1936.
Il existe un certain désaccord dans la littérature concernant la plage de charge applicable aux tests de microdureté. La spécification ASTM E384, par exemple, indique que la plage de charge pour les tests de microdureté est de 1 à 1000 gf. Pour des charges de 1 kgf et moins, la dureté Vickers (HV) est calculée avec une équation, dans laquelle la charge (L) est en grammes de force et la moyenne de deux diagonales (d) est en millimètres:
H V = 0,0018544 × L d 2 {\displaystyle HV = 0,0018544\times {\tfrac {L} {d^{2}}}}
Pour une charge donnée, la dureté augmente rapidement à de faibles longueurs diagonales, l’effet devenant plus prononcé à mesure que la charge diminue. Ainsi, à de faibles charges, de petites erreurs de mesure produiront de grands écarts de dureté. Ainsi, il faut toujours utiliser la charge la plus élevée possible dans n’importe quel test. De plus, dans la partie verticale des courbes, de petites erreurs de mesure produiront de grands écarts de dureté.