Essai de trempe en bout / essai Jominy
L’essai Jominy, également appelé essai de trempe en bout ou test Jominy est une méthode d’essais normalisée selon ISO 642 et ASTM A255 qui permet de déterminer la trempabilité des aciers.
La trempabilité décrit la capacité de l'acier à augmenter sa dureté par trempe, en surface ou en profondeur, par la formation de martensites ou de structures intermédiaires.
Préparation des éprouvettes et déroulement d'essais Méthode pour la définition de la dureté lors de l’essai Jominy Appareils d’essais de durté Jominy
Déroulement de l’essai de trempe en bout selon DIN EN ISO 642
Le déroulement d'essais selon DIN EN ISO 642 se décompose en quatre étapes:
- Création du moule et préparation de l’éprouvette
- Chauffage de l'éprouvette à une température définie dans le domaine austénitique pour une période définie
- Trempe de l'éprouvette en bout par un jet d'eau selon des conditions spécifiées
- Contrôle de la dureté en des points définis dans le sens longitudinal de la surface de contrôle poncée de l'éprouvette
1. Préparation des éprouvettes
L’éprouvette, qui consiste en un barreau cylindrique, doit tout d’abord être usinée pour obtenir un diamètre de 25 mm et une longueur de 100 mm. La face qui n'est pas trempée doit avoir un diamètre de 30 mm à 32 mm ou de 25 mm, selon qu'elle possède la forme d’une bride ou d’une rainure (voir graphique). Ces formes aident également à centrer et à positionner rapidement l'éprouvette pour la trempe.
Avant que l’éprouvette ne soit traitée et trempée, celle-ci doit encore subir un recuit normal. La surface de l'éprouvette doit être finement tournée et la surface frontale à tremper doit être usinée. La surface frontale doit être exempte de bavure.
2. Traitement thermique de l’éprouvette
Après la fabrication de l'éprouvette, celui-ci doit être chauffée uniformément pendant au moins 20 minutes à la température définie par la norme, puis maintenue à la température convenue pendant au moins 30 minutes, voire 35 minutes. La carburation ou la décarburation de l'éprouvette doit être aussi faible que possible et l'oxydation avec formation de calamine doit être évitée.
3. Trempe de l’éprouvette
L'intervalle entre le moment où l'éprouvette est retirée du four et le début de la trempe ne doit pas dépasser cinq secondes. Un dispositif d'essais (voir graphique), qui permet de frapper brutalement la surface frontale de l'éprouvette à tremper au jet d’eau, est utilisé pour la trempe. La distance entre l'ouverture du tube d'alimentation en eau et la surface frontale de l'éprouvette à tremper est de 12,5 mm avec une tolérance de ±0,5 mm. L'éprouvette doit rester centrée sur l'ouverture du tube d'alimentation en eau pendant toute la durée de la trempe, qui est d'au moins 10 minutes, et doit être protégée des éclaboussures d'eau. Après la trempe, l'éprouvette peut être plongée dans de l'eau froide afin d'obtenir un refroidissement complet.
4. Essai de dureté de l’éprouvette
Pour l'essai de dureté Rockwell (HRC) de l'éprouvette Jominy, deux surfaces d'essais sont décalées de 180° et meulées dans le sens de la longueur (profondeur d'environ 0,4 à 0,5 mm). L’essai de dureté Rockwell HRC peut également sous certaines conditions être remplacé par l’essai de dureté Vickers HV30.
Pour s'assurer qu’aucun adoucissement n’est intervenu lors du prépolissage fin, l'éprouvette est plongée dans de l'acide nitrique à 5%. L’éprouvette doit être uniformément noircie. Une décoloration indique une tache molle et deux nouvelles surfaces d'essais devront être créées comme décrit précédemment.
L'étape suivante consiste à bien fixer l'échantillon et à le maintenir immobile pendant l'essai de dureté. Les huit premiers points de l'essai HRC sont réalisés à distances définies, par rapport à la surface frontale: 1,5 – 3 – 7 – 9 – 11 – 13 – 15 mm. Un point d’essais est ensuite placé tous les 5 mm. Les résultats de dureté sont reportés dans un diagramme sur la longueur de l'éprouvette. Il en résulte une courbe de dureté. Cela permet dès lors de comparer la trempabilité des aciers ou de relever la profondeur de durcissement.
Méthode pour définition de la dureté lors de l’essai Jominy
Définition d’une ou de deux courbes limites pour la profondeur de dureté lors de l’essai Jominy:
- courbe limite inférieure
- courbe limite supérieure
- courbe limite supérieure et inférieure
Définition de points déterminés sur la courbe de dureté:
- point limite supérieur
- point limite inférieur
- point limite supérieur et inférieur
L'illustration montre les courbes de dureté d'une éprouvette Jominy avec les courbes limites supérieure et inférieure.
