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Dureté

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Le terme de dureté s'emploie dans divers domaines. Il est essentiellement utilisé pour qualifier l'eau, mais on parle aussi de dureté en minéralogie et en physique.

Dureté de l'eau, ou titre hydrotimétrique

La dureté d’une eau est sa concentration en ions calcium (Ca2+) et magnésium (Mg2+). Elle se mesure en degrés français (°f) : 1 °f équivaut à 4 mg d’ions calcium ou 2,4 mg d’ions magnésium par litre.

Plus ce titre hydrotimétrique (TH) est élevé, plus une eau est dure.

Les eaux douces (moins de 15 °f) se caractérisent par une faible minéralisation et par une forte capacité à dissoudre les minéraux, dont les métaux lourds tels que le plomb des anciennes canalisations d’eau.

Minéralogie

En minéralogie, la dureté est la résistance offerte par un minéral à la rayure. L'échelle de Mohs classe les duretés par rapport à celles de dix minéraux tests (10 : diamant, 9 : corindon, 8 : topaze, 7 : quartz, etc.).

Physique

Qualifie la capacité d'un matériau à résister à la déformation.

Les méthodes d'essai pour déterminer la dureté sont :

  • l'essai Brinell : on étudie la pénétration, sous un effort F, d'une bille de diamètre D dans le matériau, on mesure le diamètre D de l'empreinte et on calcule la surface S de la calotte sphérique, on pose HB (dureté Brinell) = F/S ;
  • l'essai Rockwell : on mesure successivement les pénétrations (e) d'une pointe diamant conique à 120° pour un effort F0 (e0), F1+FO (e1) et F0 (e2) (rémanence). On calcule e3 = e2 -e0, e = e3/0,002, et on pose HRC (dureté Rockwell) = 100 - e ;
  • l'essai Vickers : on étudie la pénétration d'un diamant de forme pyramidale à base carrée sous un effort F, pendant un temps donné ; on mesure la dimension de la diagonale (d), on calcule la surface de l'empreinte S, et on pose HV (dureté Vickers) = F/S ;
  • l'essai Shore : on lâche une bille de masse m et de diamètre D, d'une hauteur H, on mesure la hauteur de rebond h. L'énergie de la chute est absorbée par une déformation plastique (sans empreinte) de la matière.

Dureté d’une eau en fonction de son titre hydrotimétrique. © Wikipédia, CC by-sa

Dureté d’une eau en fonction de son titre hydrotimétrique. © Wikipédia, CC by-sa


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