Une nouvelle méthode de détermination des propriétés mécaniques d'aciers homogènes et d'aciers nitrurés présentant un haut gradient de dureté est présentée. Cette méthode est basée sur la modélisation de la courbe d'indentation (F−δ) obtenue avec un indenteur sphérique en fonction des paramètres de la loi de comportement élastoplastique de l'acier testé. Après avoir donné une méthode de détermination de la dureté (HV) à partir des propriétés mécaniques d'un matériau homogène, le modèle proposé est validé expérimentalement sur divers aciers non durcis. Pour les aciers nitrurés étudiés, une loi des mélanges basée sur le rapport des énergies plastiques dissipées dans la couche durcie et dans le substrat lors de l'indentation est établie. Une procédure d'optimisation numérique nous permet d'obtenir l'épaisseur et la contrainte d'écoulement de la couche mince supposée homogène. À partir de ces résultats et en utilisant la méthode de détermination de la dureté, on peut accéder au profil de dureté des aciers nitrurés. Les résultats déduits sont comparés avec ceux obtenus expérimentalement par des essais classiques de filiation de dureté, et confirment l'intérêt de la méthode proposée.