ISO 3506-1:2020
(Main)Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners — Part 1: Bolts, screws and studs with specified grades and property classes
Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners — Part 1: Bolts, screws and studs with specified grades and property classes
This document specifies the mechanical and physical properties of bolts, screws and studs, with coarse pitch thread and fine pitch thread, made of corrosion-resistant stainless steels, when tested at the ambient temperature range of 10 °C to 35 °C. It specifies property classes in relation to austenitic, martensitic, ferritic and duplex (austenitic-ferritic) steel grades for fasteners. The term "fasteners" is used in this document when bolts, screws and studs are considered all together. ISO 3506‑6 provides general rules and additional technical information on suitable stainless steels and their properties. Fasteners conforming to the requirements of this document are evaluated at the ambient temperature specified in paragraph 1. It is possible that they do not retain the specified mechanical and physical properties at elevated and/or lower temperatures. NOTE 1 Fasteners conforming to the requirements of this document are used without restriction in applications ranging from ?20 °C to +150 °C; however, fasteners conforming to this document are also used for applications outside this range down to ?196 °C and up to +300 °C. For more details, see Annex A and ISO 3506‑6. Outside the temperature range of ?20 °C to +150 °C, it is the responsibility of the user to determine the appropriate choice for a given application in consultation with an experienced fastener metallurgist and by taking into account e.g. stainless steel composition, duration of exposure at elevated or low temperature, the effect of the temperature on the fasteners mechanical properties and clamped parts, and the corrosive service environment of the bolted joint. NOTE 2 ISO 3506‑5 is developed in order to assist in the selection of appropriate stainless steel grades and property classes intended for use at temperatures up to +800 °C. This document applies to bolts, screws and studs: — with ISO metric thread in accordance with ISO 68‑1, — with diameter/pitch combinations in accordance with ISO 261 and ISO 262, — with coarse pitch thread M1,6 to M39, and fine pitch thread M8×1 to M39×3, — with thread tolerances in accordance with ISO 965‑1 and ISO 965‑2, — with specified property classes, and — of any shape. Stainless steel grades and property classes can be used for sizes outside the diameter limits of this document (i.e. for d d > 39 mm), provided that all applicable chemical, mechanical and physical requirements are met. Certain bolts, screws and studs might not fulfil the tensile or torsional requirements of this document because of the geometry of their head or unthreaded shank, thus resulting in reduced loadability (e.g. when shear area in the head is less than the stress area in the thread; see 8.2.2). This document does not apply to set screws and similar threaded fasteners not under tensile stress (see ISO 3506‑3). It does not specify requirements for functional properties such as: — torque/clamp force properties, — shear strength, — fatigue resistance, or — weldability.
Fixations — Caractéristiques mécaniques des fixations en acier inoxydable résistant à la corrosion — Partie 1: Vis, goujons et tiges filetées de grades et classes de qualité spécifiés
Le présent document spécifie les caractéristiques mécaniques et physiques des vis, goujons et tiges filetées, à filetage à pas gros et à filetage à pas fin, en aciers inoxydables résistant à la corrosion, lorsque soumis à essai dans la plage de température ambiante de 10 °C à 35 °C. Il spécifie les classes de qualité en fonction des grades d'aciers inoxydables austénitiques, martensitiques, ferritiques et duplex (austéno-ferritiques) pour les fixations. Le terme «fixation» est utilisé dans le présent document lorsque les vis, goujons et tiges filetées sont considérés dans leur ensemble. L'ISO 3506‑6 fournit des règles générales et des informations techniques supplémentaires sur les aciers inoxydables appropriés ainsi que leurs propriétés. Les fixations conformes aux exigences du présent document sont évaluées dans la plage de température ambiante spécifiée dans l'alinéa 1. Elles peuvent ne pas conserver les caractéristiques mécaniques et physiques spécifiées à des températures élevées et/ou basses. NOTE 1 Les fixations conformes aux exigences du présent document sont utilisées sans restriction pour des applications dans la plage de ? 20 °C à + 150 °C; cependant, les fixations conformes au présent document sont également utilisées pour des applications en dehors de cette plage, en températures négatives jusqu'à ? 196 °C et en températures élevées jusqu'à + 300 °C. Pour d'avantage d'explications, voir l'Annexe A et l'ISO 3506‑6. En dehors de la plage de température de ? 20 °C à + 150 °C , il est de la responsabilité de l'utilisateur de déterminer le choix approprié pour une application donnée en concertation avec un métallurgiste expérimenté en fixations et en prenant en considération plusieurs facteurs, par exemple la composition de l'acier inoxydable, la durée d'exposition à température élevée ou basse, l'effet de la température sur les caractéristiques mécaniques des fixations et des pièces assemblées, ainsi que l'environnement corrosif d'utilisation de l'assemblage vissé. NOTE 2 L'ISO 3506‑5 est développée afin d'aider à la sélection des grades d'aciers inoxydables et des classes de qualité appropriées destinés à être utilisés à des températures jusqu'à + 800 °C. Le présent document s'applique aux vis, goujons et tiges filetées: — à filetage métrique ISO conforme à l'ISO 68‑1; — de combinaisons diamètre/pas, conformes à l'ISO 261 et à l'ISO 262; — de filetage M1,6 à M39 pour les pas gros, et de filetage M8×1 à M39×3 pour les pas fins; — de tolérances de filetage conformes à l'ISO 965‑1 et à l'ISO 965‑2; — de classes de qualité spécifiées; et — de forme quelconque. Les grades d'aciers inoxydales et classes de qualité peuvent être utilisés pour des dimensions en dehors des limites de diamètres du présent document (c'est-à-dire pour d d > 39 mm), à condition que toutes les exigences chimiques, mécaniques et physiques applicables soient satisfaites. Certaines vis, goujons et tiges filetées peuvent ne pas satisfaire aux exigences de la résistance à la traction ou à la torsion du présent document en raison de la géométrie de leur tête ou de leur partie lisse (tige), ce qui a pour conséquence une capacité de charge réduite (par exemple lorsque la section cisaillée dans la tête est inférieure à la section résistante dans le filetage, voir 8.2.2). Le présent document ne s'applique pas aux vis sans tête et fixations filetées similaires non soumises à des contraintes de traction (voir l'ISO 3506‑3). Il ne spécifie pas d'exigence pour des caractéristiques fonctionnelles telles que: — les caractéristiques de couple/tension; — la résistance au cisaillement; — la résistance à la fatigue; ou — la soudabilité.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 3506-1
Third edition
2020-04
Fasteners — Mechanical properties
of corrosion-resistant stainless steel
fasteners —
Part 1:
Bolts, screws and studs with specified
grades and property classes
Fixations — Caractéristiques mécaniques des fixations en acier
inoxydable résistant à la corrosion —
Partie 1: Vis, goujons et tiges filetées de grades et classes de qualité
spécifiés
Reference number
©
ISO 2020
© ISO 2020
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ii © ISO 2020 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols . 3
5 Designation system for stainless steel grades and property classes .4
5.1 General . 4
5.2 Designation of stainless steel grades (first block). 5
5.3 Designation of property classes (second block) . 6
6 Materials . 6
6.1 Chemical composition . 6
6.2 Heat treatment for martensitic stainless steel fasteners . 7
6.3 Finish . 8
6.4 Corrosion resistance . 8
7 Mechanical and physical properties . 8
8 Applicability of test methods and inspection .14
8.1 Applicability of test methods .14
8.2 Loadability of fasteners .14
8.2.1 Fasteners with full loadability .14
8.2.2 Fasteners which have reduced loadability due to their geometry .15
8.3 Manufacturer’s inspection .16
8.4 Supplier’s inspection .16
8.5 Purchaser’s inspection .16
8.6 Delivery of test results .17
9 Test methods .17
9.1 Tensile test for fasteners .17
9.1.1 General.17
9.1.2 Test procedure for the simultaneous determination of R , R , and A .18
mf pf
9.1.3 Reference test procedure for the determination of stress at 0,2 % non-
proportional elongation, R .19
pf
9.1.4 Alternative test procedure for the determination of elongation, A .21
9.1.5 Test results and requirements for tensile strength, R .22
mf
9.1.6 Test results and requirements for stress at 0,2 % non-proportional
elongation, R .22
pf
9.1.7 Test results and requirements for elongation after fracture, A .23
9.2 Tensile test for bolts and screws with reduced loadability due to head design .23
9.2.1 General.23
9.2.2 Test procedure .23
9.2.3 Test results and requirements for ultimate tensile load, F .23
mf
9.3 Tensile test for fasteners with reduced loadability due to shank design .23
9.3.1 General.23
9.3.2 Test procedure .24
9.3.3 Test results for tensile strength .24
9.4 Wedge tensile test .24
9.4.1 General.24
9.4.2 Test procedure .26
9.4.3 Test results and requirements .26
9.5 Torsional test .26
9.5.1 General.26
9.5.2 Test procedure .27
9.5.3 Test results and requirements .28
9.6 Hardness test .28
9.6.1 General.28
9.6.2 Test procedure .28
9.6.3 Test results and requirements .28
10 Fastener marking and labelling .29
10.1 Fastener marking .29
10.1.1 General requirements for marking .29
10.1.2 Marking of property class for fasteners with full loadability .29
10.1.3 Marking of property class for fasteners with reduced loadability.29
10.1.4 Additional marking .30
10.2 Manufacturer’s identification mark .30
10.3 Marking on the fasteners .30
10.3.1 Hexagon head bolts and screws .30
10.3.2 Hexagon socket or hexalobular socket bolts and screws .31
10.3.3 Other types of bolts and screws.32
10.3.4 Studs (one-end and double-end studs) .32
10.3.5 Fully threaded studs .33
10.3.6 Left-hand thread marking .33
10.4 Marking of the packages (labelling) .34
Annex A (informative) Mechanical properties at elevated temperatures — Application at
low temperatures.35
Bibliography .37
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 2, Fasteners.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 3506-1:2009), which has been technically
revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— annexes common to several parts of the ISO 3506 series have been withdrawn from this document
and are now included in a new document (ISO 3506-6);
— duplex (austenitic-ferritic) stainless steels for property classes 70, 80 and 100 have been added (see
Figure 1);
— property class 100 for austenitic stainless steel grades as well as grade A8 have been added (see
Figure 1);
— finish (see 6.3) has been added;
— the matching of stainless steel bolt and nut grades (see 6.4) has been added;
— calculated minimum ultimate tensile loads and minimum loads at 0,2 % non-proportional elongation
(see Tables 4 to 7) and rounding rules have been added;
— reduced loadability for fasteners due to head or shank design (see 8.2) has been added;
— requirements and guidance for inspection procedures (see 8.3 to 8.6) have been added;
— operational temperature ranges (see Clause 1) have been clarified;
— the applicability of test methods (see Clause 8), also in relation to full and reduced loadability, has
been added;
— the tensile test procedure (see 9.1) has been entirely amended, and application to fasteners with
reduced loadability (see 9.2 and 9.3) has been added;
— the wedge tensile test (see 9.4) and hardness test (see 9.6) have been improved;
— marking and labelling (see Clause 10) have been improved, and fasteners with reduced loadability
have been included;
— mechanical properties at elevated temperatures and application at low temperatures (see Annex A)
have been improved;
— the structure and content of this document have been brought in line with ISO 898-1.
A list of all parts in the ISO 3506 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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Introduction
The ISO 3506 series consists of the following parts, under the general title Fasteners — Mechanical
properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners:
— Part 1: Bolts, screws and studs with specified grades and property classes
— Part 2: Nuts with specified grades and property classes
1)
— Part 3 : Set screws and similar fasteners not under tensile stress
1)
— Part 4 : Tapping screws
2)
— Part 5 : Special fasteners (also including fasteners from nickel alloys) for high temperature applications
— Part 6: General rules for the selection of stainless steels and nickel alloys for fasteners
The properties of stainless steel fasteners result from the chemical composition of the material
(especially corrosion resistance) and from the mechanical properties due to the manufacturing
processes. Ferritic, austenitic and duplex (austenitic-ferritic) stainless steel fasteners are generally
manufactured by cold working; they consequently do not have homogeneous local material properties
when compared to quenched and tempered fasteners.
Austenitic-ferritic stainless steels referred to as duplex stainless steels were originally invented in the
1930s. Standard duplex grades used today have been developed since the 1980s. Fasteners made of
duplex stainless steels have been long established in a range of applications. This document was revised
to reflect their standardization.
All duplex stainless steel grades show improved resistance to stress corrosion cracking compared to
the commonly used A1 to A5 austenitic grades. Most duplex grades also show higher levels of pitting
corrosion resistance, where D2 matches at least A2 and where D4 matches at least A4.
Complementary detailed explanations about definitions of stainless steel grades and properties are
specified in ISO 3506-6.
1) It is intended to revise ISO 3506-3 and ISO 3506-4 in the future in order to include the reference to ISO 3506-6.
2) Under preparation.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 3506-1:2020(E)
Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant
stainless steel fasteners —
Part 1:
Bolts, screws and studs with specified grades and
property classes
1 Scope
This document specifies the mechanical and physical properties of bolts, screws and studs, with
coarse pitch thread and fine pitch thread, made of corrosion-resistant stainless steels, when tested at
the ambient temperature range of 10 °C to 35 °C. It specifies property classes in relation to austenitic,
martensitic, ferritic and duplex (austenitic-ferritic) steel grades for fasteners.
The term “fasteners” is used in this document when bolts, screws and studs are considered all together.
ISO 3506-6 provides general rules and additional technical information on suitable stainless steels and
their properties.
Fasteners conforming to the requirements of this document are evaluated at the ambient temperature
specified in paragraph 1. It is possible that they do not retain the specified mechanical and physical
properties at elevated and/or lower temperatures.
NOTE 1 Fasteners conforming to the requirements of this document are used without restriction in
applications ranging from –20 °C to +150 °C; however, fasteners conforming to this document are also used for
applications outside this range down to –196 °C and up to +300 °C. For more details, see Annex A and ISO 3506-6.
Outside the temperature range of –20 °C to +150 °C, it is the responsibility of the user to determine the
appropriate choice for a given application in consultation with an experienced fastener metallurgist
and by taking into account e.g. stainless steel composition, duration of exposure at elevated or low
temperature, the effect of the temperature on the fasteners mechanical properties and clamped parts,
and the corrosive service environment of the bolted joint.
NOTE 2 ISO 3506-5 is developed in order to assist in the selection of appropriate stainless steel grades and
property classes intended for use at temperatures up to +800 °C.
This document applies to bolts, screws and studs:
— with ISO metric thread in accordance with ISO 68-1,
— with diameter/pitch combinations in accordance with ISO 261 and ISO 262,
— with coarse pitch thread M1,6 to M39, and fine pitch thread M8×1 to M39×3,
— with thread tolerances in accordance with ISO 965-1 and ISO 965-2,
— with specified property classes, and
— of any shape.
Stainless steel grades and property classes can be used for sizes outside the diameter limits of this
document (i.e. for d < 1,6 mm or d > 39 mm), provided that all applicable chemical, mechanical and
physical requirements are met.
Certain bolts, screws and studs might not fulfil the tensile or torsional requirements of this document
because of the geometry of their head or unthreaded shank, thus resulting in reduced loadability (e.g.
when shear area in the head is less than the stress area in the thread; see 8.2.2).
This document does not apply to set screws and similar threaded fasteners not under tensile stress
(see ISO 3506-3).
It does not specify requirements for functional properties such as:
— torque/clamp force properties,
— shear strength,
— fatigue resistance, or
— weldability.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 1891-4, Fasteners — Vocabulary — Part 4: Control, inspection, delivery, acceptance and quality
ISO 3506-6, Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners — Part 6:
General rules for the selection of stainless steels and nickel alloys for fasteners
ISO 6506-1, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method
ISO 6507-1, Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method
ISO 6508-1, Metallic materials — Rockwell hardness test — Part 1: Test method
ISO 6892-1, Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature
ISO 7500-1, Metallic materials — Calibration and verification of static uniaxial testing machines — Part 1:
Tension/compression testing machines — Calibration and verification of the force-measuring system
ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometer systems used in uniaxial testing
ISO 16228, Fasteners — Types of inspection documents
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
stainless steel bolt and screw with full loadability
bolt and screw with head stronger than the threaded and unthreaded shanks (with unthreaded shank
diameter d ≈ d or d > d ) or screw threaded to the head, and fulfilling the minimum ultimate tensile load
s 2 s 2
3.2
stainless steel stud with full loadability
stud with unthreaded shank diameter d ≈ d or d > d , and fulfilling the minimum ultimate tensile load
s 2 s 2
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3.3
stainless steel bolt and screw with reduced loadability
bolt and screw with head weaker than the threaded and unthreaded shanks, or with an unthreaded
shank diameter d < d
s 2
3.4
stainless steel stud with reduced loadability
stud with unthreaded shank diameter d < d
s 2
3.5
stainless steel
steel with at least 10,5 % (mass fraction) of chromium (Cr) and maximum 1,2 % (mass fraction) of
carbon (C)
3.6
austenitic stainless steel
stainless steel (3.5) with high amounts of chromium and nickel which usually cannot be hardened by
heat treatment, providing excellent resistance to corrosion, good ductility, and usually low or non-
magnetic properties
3.7
martensitic stainless steel
stainless steel (3.5) with high amounts of chromium but very little nickel or other alloying elements,
which can be hardened by heat treatment for increasing strength but with reduced ductility, and with
highly magnetic properties
3.8
ferritic stainless steel
stainless steel (3.5) containing less than 0,1 % carbon and typically 11 % to 18 % chromium, which
usually cannot be hardened by heat treatment, and with highly magnetic properties
3.9
duplex stainless steel
stainless steel (3.5) with a micro-structure that includes both austenitic and ferritic phases providing
excellent resistance to corrosion, containing a higher amount of chromium and a reduced quantity of
nickel compared to austenitic steel, with high strength, and with magnetic properties
4 Symbols
For the purposes of this document, the following symbols apply.
A total elongation after fracture, mm
A nominal stress area in thread, mm
s,nom
A cross-sectional area of waisted shank, mm
ds
b thread length, mm
d nominal thread diameter of the fastener, mm
d basic minor diameter of external thread, mm
d basic pitch diameter of external thread, mm
d minor diameter of external thread (for nominal stress area calculation), mm
d inner diameter of the bearing face, mm
a
d hole diameter for adaptors and wedge, mm
h
d diameter of unthreaded shank, mm
s
F ultimate tensile load, N
mf
F load at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener, N
pf
H height of the fundamental triangle of the thread, mm
k height of the head, mm
l nominal length of fastener, mm
L total length of fastener before tensile test, mm
L total length of fastener after fracture, mm
L clamping length before tensile test, mm
l length of unthreaded shank, mm
s
l overall length of stud, mm
t
l free threaded length of fastener in testing device, mm
th
M breaking torque, Nm
B
P pitch of the thread, mm
R tensile strength for fastener with reduced loadability due to shank design, MPa
mds
R tensile strength for full-size fastener, MPa
mf
R stress at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener, MPa
pf
α wedge angle, °
5 Designation system for stainless steel grades and property classes
5.1 General
The standardized combinations of stainless steel grades and property classes are specified in Clause 7,
Table 2 or 3.
The designation system for stainless steel grades and property classes for bolts, screws and studs
consists of two blocks, separated by a hyphen, as specified in Figure 1. The first block designates the
stainless steel grade, and the second block the property class of the fastener.
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a
For low carbon austenitic stainless steels with carbon content not exceeding 0,030 %, fasteners can additionally
be marked or designated with the letter "L" just after the grade. Example: A4L-80.
b
For information only.
Figure 1 — Designation system for stainless steel grades and property classes for fasteners
The marking, labelling and designation of fasteners with stainless steel grade and property class shall
be as specified in Clause 10. For bolts, screws and studs with reduced loadability which can be tensile
tested in the threaded shank, the digit “0” shall precede the property class as specified in 10.1.3. For
fasteners with reduced loadability which cannot be tensile tested due to a too short thread length
(b < 3d), the property class shall not be referenced.
The designation system of this document may be used for sizes outside the diameter limits specified in
Clause 1 (i.e. d < 1,6 mm or d > 39 mm), provided that all applicable chemical, mechanical and physical
requirements are met.
5.2 Designation of stainless steel grades (first block)
The designation of the stainless steel grade (first block) consists of one letter which specifies the
stainless steel group:
— A for austenitic,
— C for martensitic,
— F for ferritic,
— D for duplex (austenitic-ferritic),
and
— a digit which specifies the range of chemical compositions within this stainless steel group.
The chemical compositions of stainless steel groups and grades classified in Figure 1 are specified in
Table 1.
5.3 Designation of property classes (second block)
The designation of the property class (second block) consists of a number corresponding to 1/10 of the
minimum tensile strength of the fastener in accordance with Table 2 or 3.
EXAMPLE 1 A2-70 specifies an austenitic stainless steel fastener, work hardened, with a minimum tensile
strength of 700 MPa.
EXAMPLE 2 C1-110 specifies a martensitic stainless steel fastener, quenched and tempered, with a minimum
tensile strength of 1 100 MPa.
6 Materials
6.1 Chemical composition
Table 1 specifies the limits for chemical composition of the stainless steel grades for fasteners. The
chemical composition shall be assessed in accordance with the relevant International Standards.
The final choice of the chemical composition within the specified stainless steel grade is at the discretion
of the manufacturer, unless otherwise agreed between the purchaser and the manufacturer.
The stainless steel grade suitable for an application shall be selected in accordance with the
specifications defined in ISO 3506-6.
6 © ISO 2020 – All rights reserved
Table 1 — Stainless steel grades — Chemical composition
a
Chemical composition
Stainless b Other elements
(cast analysis, mass fraction in %)
steel grade and notes
C Si Mn P S Cr Mo Ni Cu N
0,15 to 16,0 to 5,0 to 1,75 to
c,d,e
A1 0,12 1,00 6,5 0,020 0,70 —
0,35 19,0 10,0 2,25
15,0 to 8,0 to
f g,h
A2 0,10 1,00 2,00 0,050 0,030 — 4,0 —
20,0 19,0
17,0 to 9,0 to 5C ≤ Ti ≤ 0,80 and/or
f
A3 0,08 1,00 2,00 0,045 0,030 — 1,00 —
19,0 12,0 10C ≤ Nb ≤ 1,00
Austenitic
16,0 to 2,00 to 10,0 to
h,i
A4 0,08 1,00 2,00 0,045 0,030 4,0 —
18,5 3,00 15,0
16,0 to 2,00 to 10,5 to 5C ≤ Ti ≤ 0,80 and/or
A5 0,08 1,00 2,00 0,045 0,030 1,00 —
i
18,5 3,00 14,0 10C ≤ Nb ≤ 1,00
19,0 to 17,5 to
A8 0,030 1,00 2,00 0,040 0,030 6,0 to 7,0 1,50 — —
22,0 26,0
0,09 to 11,5 to
i
C1 1,00 1,00 0,050 0,030 — 1,00 — —
0,15 14,0
0,17 to 16,0 to 1,50 to
Martensitic C3 1,00 1,00 0,040 0,030 — — — —
0,25 18,0 2,50
0,08 to 0,15 to 12,0 to
c,i
C4 1,00 1,50 0,060 0,60 1,00 — —
0,15 0,35 14,0
15,0 to
f j
Ferritic F1 0,08 1,00 1,00 0,040 0,030 — 1,00 — —
18,0
Cr + 3,3Mo +16N
19,0 to 0,10 to 1,50 to 0,05 to
D2 0,040 1,00 6,0 0,040 0,030 3,00 ≤ 24,0
24,0 1,00 5,5 0,20
k
24,0 < Cr + 3,3Mo
21,0 to 0,10 to 1,00 to 0,05 to
D4 0,040 1,00 6,0 0,040 0,030 3,00 + 16N
25,0 2,00 5,5 0,30
Duplex k
21,0 to 2,50 to 4,5 to 0,08 to
D6 0,030 1,00 2,00 0,040 0,015 — —
23,0 3,5 6,5 0,35
24,0 to 3,00 to 6,0 to 0,20 to
D8 0,030 1,00 2,00 0,035 0,015 2,50 W ≤ 1,00
26,0 4,5 8,0 0,35
a
According to material standards, values are maximum unless otherwise indicated and the number of digits shown is in accordance with usual rules,
see e.g. EN 10088 (all parts).
b
In case of dispute, product analysis applies.
c
Selenium can be used to replace sulphur, however restrictions may apply to its use.
d
If the nickel content is below 8,0 %, the minimum manganese content shall be 5,0 %.
e
There is no minimum limit to the copper content provided that the nickel content is greater than 8,0 %.
f
Molybdenum may be present at the discretion of the manufacturer. However, if for some applications limiting of the molybdenum content is essential,
this shall be stated at the time of ordering by the purchaser.
g
If the chromium content is below 17,0 %, the minimum nickel content should be 12,0 %.
h
For austenitic stainless steels having a maximum carbon content of 0,030 %, nitrogen may be present but shall not exceed 0,22 %.
i
At the discretion of the manufacturer the carbon content may be higher as necessary in order to obtain the specified mechanical properties for larger
diameters, but shall not exceed 0,12 % for austenitic steels.
j
Titanium and/or niobium may be included to improve corrosion resistance.
k
This formula is used solely for the purpose of classifying duplex steels in accordance with this document (it is not intended to be used as a selection
criterion for corrosion resistance).
For the choice of the appropriate stainless steel grade suitable for a specific application, see ISO 3506-6.
Examples of stainless steels in accordance with Table 1 are also given in ISO 3506-6.
6.2 Heat treatment for martensitic stainless steel fasteners
Fasteners of grades and property classes C1-70, C3-80 and C4-70 shall be quenched and tempered.
Fasteners of grade and property class C1-110 shall be quenched and tempered, with a minimum
tempering temperature of 275 °C.
6.3 Finish
Unless otherwise specified, fasteners in accordance with this document shall be supplied clean and bright.
For maximum corrosion resistance, passivation is recommended. Fasteners that are passivated in
accordance with ISO 16048 may additionally be referenced on the label with the letter “P” immediately
after the property class symbol (see 10.4).
NOTE 1 Passivated fasteners do not always show a bright surface finish.
Bolts, screws and studs are often used in bolted joints where the preload is achieved by torque
tightening. Therefore, lubrication of stainless steel fasteners is recommended in order to avoid galling
during tightening.
NOTE 2 Several parameters can increase the risk of galling for stainless steel fasteners in bolted assemblies
during tightening such as thread damage, high preload, high tightening speed.
NOTE 3 For the time being, requirements concerning surface discontinuities and torque/clamp force
properties are not specified in International Standards for stainless steel fasteners.
A controlled torque/clamp force relationship can be obtained for stainless steel fasteners by means
of an adequate finish, either just with a lubricant or with a coating, top coat and/or sealer including
lubricant. In this case, the designation and/or labelling should include the letters “Lu” immediately
after the symbol of the property class, e.g. A4-80Lu. In conjunction, appropriate measures and means of
tightening should be selected in order to achieve the required preload.
When specific requirements are necessary, it shall be agreed between the supplier and the purchaser at
the time of the order.
6.4 Corrosion resistance
For corrosion resistance purpose, bolts, screws and studs should be mated with nuts and washers of
the same stainless steel grade (e.g. nuts A2 with bolts A2, etc.). Other combinations are possible (e.g.
nuts A4 with bolts D4), providing that:
— the component with the lowest corrosion resistance shall always be taken into account,
— the risk of galling should be considered, and
— it is strongly recommended that an experienced fastener metallurgist be consulted.
When using stainless steel fasteners with non-stainless steel parts in bolted joints, e.g. galvanized
steels, it is advised that the use of isolation components be considered in order to avoid galvanic
corrosion.
7 Mechanical and physical properties
When tested by the methods specified in Clause 9, the bolts, screws and studs of the specified stainless
steel grade and property class shall meet, at ambient temperature, all the applicable requirements
specified in Tables 2 to 8, regardless of which tests are performed during manufacture or final
inspection.
Clause 8 specifies the applicability of test methods for verifying that fasteners of different types and
dimensions fulfil the requirements in accordance with Tables 2 to 8.
Even if the material of the fasteners meets all relevant requirements specified in Clause 6, it is possible
that certain fasteners would not fulfil the tensile or torsional requirements because of the geometry
of their head (with reduced shear area in the head compared to the stress area in the thread, such
as countersunk, raised countersunk or low head) or because of the geometry of their shank (reduced
shear area in the unthreaded shank compared to the stress area in the thread). For such fasteners with
reduced loadability, see 8.2.2 and 10.1.3.
8 © ISO 2020 – All rights reserved
Although a great number of stainless steel grades and property classes are specified in this document,
this does not mean that all combinations are appropriate due to the properties of the material in
conjunction with the fastener geometry. Nevertheless, some combinations of grades and property
classes may not be available on the market. For non-standard fasteners, it is recommended that a
fastener expert be consulted.
Table 2 — Mechanical properties for bolts, screws and studs — Austenitic and duplex grades
Stress at 0,2 %
Tensile Elongation
Stainless steel Property non-proportional
a
strength after fracture
b
grade class elongation
R R A
mf pf
min. min. min.
MPa MPa mm
50 500 210 0,6d
A1 A2
70 700 450 0,4d
A3
80 800 600 0,3d
50 500 210 0,6d
Austenitic A4 A5 70 700 450 0,4d
80 800 600 0,3d
100 1 000 800 0,2d
70 700 450 0,4d
A8 80 800 600 0,3d
100 1 000 800 0,2d
70 700 450 0,4d
D2 D4
Duplex 80 800 600 0,3d
D6 D8
100 1 000 800 0,2d
a
Minimum ultimate tensile loads (F ) are specified in Table 4 for coarse pitch thread, and in Table 6 for fine pitch thread.
mf
b
Minimum loads at R (F ) are specified in Table 5 for coarse pitch thread, and in Table 7 for fine pitch thread.
pf pf
Table 3 — Mechanical properties for bolts, screws and studs — Martensitic and ferritic grades
Stress at 0,2 % Elongation
Hardness
Stainless Property Tensile
non-proportional after
a
steel grade class strength
b
min. to max.
elongation fracture
R R A
mf pf
min. min. min. HV HRC HBW
MPa MPa mm
50 500 250 0,2d 155 to 220 — 147 to 209
C1 70 700 410 0,2d 220 to 330 20 to 34 209 to 314
c
Martensitic 110 1 100 820 0,2d 350 to 440 36 to 45 —
C3 80 800 640 0,2d 240 to 340 21 to 35 228 to 323
50 500 250 0,2d 155 to 220 — 147 to 209
C4
70 700 410 0,2d 220 to 330 20 to 34 209 to 314
45 450 250 0,2d 135 to 220 — 128 to 209
d
Ferritic F1
60 600 410 0,2d 180 to 285 — 171 to 271
a
Minimum ultimate tensile loads (F ) are specified in Table 4 for coarse pitch thread, and in Table 6 for fine pitch thread.
mf
b
Minimum loads at R (F ) are specified in Table 5 for coarse pitch thread, and in Table 7 for fine pitch thread.
pf pf
c
Hardened and tempered at a minimum tempering temperature of 275 °C.
d
Only for nominal thread diameters d ≤ 24 mm.
Table 4 — Minimum ultimate tensile loads — Coarse pitch thread
Nominal
a
Minimum ultimate tensile load, F
mf
stress
N
Thread area
d A Austenitic and duplex steels Martensitic steels Ferritic steels
s,nom
2 b
mm 50 70 80 100 50 70 80 110 45 60
M3 5,03 2 520 3 530 4 030 5 040 2 520 3 530 4 030 5 540 2 270 3 020
M3,5 6,78 3 390 4 750 5 430 6 780 3 390 4 750 5 430 7 460 3 050 4 070
M4 8,78 4 390 6 150 7 030 8 780 4 390 6 150 7 030 9 660 3 960 5 270
M5 14,2 7 100 9 930 11 350 14 190 7 100 9 930 11 350 15 610 6 390 8 510
M6 20,1 10 070 14 090 16 100 20 130 10 070 14 090 16 100 22 140 9 060 12 080
M7 28,9 14 430 20 210 23 090 28 860 14 430 20 210 23 090 31 750 12 990 17 320
M8 36,6 18 310 25 630 29 290 36 610 18 310 25 630 29 290 40 270 16 480 21 970
M10 58,0 29 000 40 600 46 400 57 990 29 000 40 600 46 400 63 790 26 100 34 800
M12 84,3 42 140 58 990 67 420 84 270 42 140 58 990 67 420 92 700 37 920 50 560
M14 115 57 720 80 810 92 360 115 500 57 720 80 810 92 360 127 000 51 950 69 270
M16 157 78 340 109 700 125 400 156 700 78 340 109 700 125 400 172 400 70 510 94 010
M18 192 96 240 134 800 154 000 192 500 96 240 134 800 154 000 211 800 86 620 115 500
M20 245 122 400 171 400 195 900 244 800 122 400 171 400 195 900 269 300 110 200 146 900
M22 303 151 700 212 400 242 800 303 400 151 700 212 400 242 800 333 800 136 600 182 100
M24 353 176 300 246 800 282 100 352 600 176 300 246 800 282 100 387 800 158 700 211 600
M27 459 229 800 321 600 367 600 459 500 229 800 321 600 367 600 505 400 — —
M30 561 280 300 392 500 448 500 560 600 280 300 392 500 448 500 616 700 — —
M33 694 346 800 485 500 554 900 693 600 346 800 485 500 554 900 763 000 — —
M36 817 408 400 571 800 653 400 816 800 408 400 571 800 653 400 898 400 — —
M39 976 487 900 683 100 780 700 975 800 487 900 683 100 780 700 1 073 400 — —
a
F values have been calculated from the exact figures of A as specified in 9.1.5 and rounded to the next upper 10 N up to 100 000 N, and to the next
mf s,nom
100 N above.
b
Property class 50 refers to the austenitic grades A1 to A5 only.
10 © ISO 2020 – All rights reserved
Table 5 — Minimum loads at R — Coarse pitch thread
pf
Nominal
a
Minimum load at 0,2 % non-proportional elongation, F
pf
stress
N
Thread area
d A Austenitic and duplex steels Martensitic steels Ferritic steels
s,nom
2 b
mm 50 70 80 100 50 70 80 110 45 60
M3 5,03 1 060 2 270 3 020 4 030 1 260 2 070 3 220 4 130 1 260 2 070
M3,5 6,78 1 430 3 050 4 070 5 430 1 700 2 780 4 340 5 560 1 700 2 780
M4 8,78 1 850 3 960 5 270 7 030 2 200 3 600 5 620 7 200 2 200 3 600
M5 14,2 2 980 6 390 8 510 11 350 3 550 5 820 9 080 11 630 3 550 5 820
M6 20,1 4 230 9 060 12 080 16 100 5 040 8 260 12 880 16 510 5 040 8 260
M7 28,9 6 070 12 990 17 320 23 090 7 220 11 840 18 480 23 670 7 220 11 840
M8 36,6 7 690 16 480 21 970 29 290 9 160 15 010 23 430 30 020 9 160 15 010
M10 58,0 12 180 26 100 34 800 46 400 14 500 23 780 37 120 47 560 14 500 23 780
M12 84,3 17 700 37 920 50 560 67 420 21 070 34 550 53 940 69 100 21 070 34 550
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 3506-1
Troisième édition
2020-04
Fixations — Caractéristiques
mécaniques des fixations en acier
inoxydable résistant à la corrosion —
Partie 1:
Vis, goujons et tiges filetées de grades
et classes de qualité spécifiés
Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless
steel fasteners —
Part 1: Bolts, screws and studs with specified grades and property
classes
Numéro de référence
©
ISO 2020
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© ISO 2020
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Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 3
5 Système de désignation des grades d'acier inoxydable et classes de qualité .5
5.1 Généralités . 5
5.2 Désignation des grades d’acier inoxydable (premier bloc) . 6
5.3 Désignation des classes de qualité (second bloc) . 6
6 Matériaux . 6
6.1 Composition chimique . 6
6.2 Traitement thermique des fixations en acier inoxydable martensitique . 7
6.3 Finition . 8
6.4 Résistance à la corrosion . 8
7 Caractéristiques mécaniques et physiques . 8
8 Conditions d'application des méthodes d'essai et contrôles .14
8.1 Conditions d'application des méthodes d'essai .14
8.2 Capacité de charge des fixations .14
8.2.1 Fixations à capacité de charge intégrale .14
8.2.2 Fixations à capacité de charge réduite du fait de leur géométrie .15
8.3 Contrôle effectué par le fabricant .16
8.4 Contrôle effectué par le fournisseur .16
8.5 Contrôle effectué par le client .17
8.6 Fourniture de résultats d'essai.17
9 Méthodes d'essai .17
9.1 Essai de traction pour les fixations.17
9.1.1 Généralités .17
9.1.2 Mode opératoire pour la détermination simultanée de R , R , et A . 19
mf pf
9.1.3 Mode opératoire de référence pour la détermination de la limite
conventionnelle d'élasticité à 0,2 %, R .
pf 20
9.1.4 Mode opératoire alternatif pour la détermination de l'allongement, A . 21
9.1.5 Résultats d'essai et exigences pour la résistance à la traction, R .
mf 22
9.1.6 Résultats d’essai et exigences pour la limite conventionnelle d'élasticité à
0,2 %, R .
pf 23
9.1.7 Résultats d’essai et exigences pour l’allongement après rupture, A . 23
9.2 Essai de traction pour les vis à capacité de charge réduite du fait de la forme de la tête .23
9.2.1 Généralités .23
9.2.2 Mode opératoire .24
9.2.3 Résultats d'essai et exigences pour la charge de rupture en traction, F .
mf 24
9.3 Essai de résistance à la traction pour les fixations à capacité de charge réduite du
fait de la forme de la partie lisse (tige).24
9.3.1 Généralités .24
9.3.2 Mode opératoire .24
9.3.3 Résultats d'essai pour la résistance à la traction .25
9.4 Essai de traction cale biaise .25
9.4.1 Généralités .25
9.4.2 Mode opératoire .27
9.4.3 Résultats d'essai et exigences .27
9.5 Essai de torsion .27
9.5.1 Généralités .27
9.5.2 Mode opératoire .28
9.5.3 Résultats d'essai et exigences .29
9.6 Essai de dureté .29
9.6.1 Généralités .29
9.6.2 Mode opératoire .29
9.6.3 Résultats d'essai et exigences .30
10 Marquage et étiquetage des fixations .30
10.1 Marquage des fixations .30
10.1.1 Exigences générales pour le marquage .30
10.1.2 Marquage de la classe de qualité pour les fixations à capacité de charge
intégrale . .30
10.1.3 Marquage de la classe de qualité pour les fixations à capacité de charge réduite 31
10.1.4 Marquage complémentaire .31
10.2 Marque d’identification du fabricant .31
10.3 Marquage des fixations .31
10.3.1 Vis à tête hexagonale .31
10.3.2 Vis à six pans creux et vis à six lobes internes .32
10.3.3 Autres types de vis .33
10.3.4 Goujons (avec une ou deux parties filetées) .33
10.3.5 Tiges filetées .34
10.3.6 Marquage du filetage à gauche .34
10.4 Marquage des conditionnements (étiquetage) .34
Annexe A (informative) Caractéristiques mécaniques à températures élevées —Utilisation
à basses températures .36
Bibliographie .38
iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
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Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 2, Fixations.
Cette troisième édition, avec l’ISO 3506-6, annule et remplace la deuxième édition (ISO 3506-1:2009),
qui a fait l’objet d’une révision technique.
Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— les annexes communes à plusieurs parties de la série ISO 3506 ont été supprimées du présent
document et sont maintenant intégrées dans un nouveau document (ISO 3506-6);
— les aciers inoxydables duplex (austéno-ferritiques) pour les classes de qualité 70, 80 et 100 ont été
ajoutés (voir Figure 1);
— la classe de qualité 100 pour les grades auténitiques d’acier inoxydable ainsi que le grade A8 ont été
ajouté (voir Figure 1);
— la finition (voir 6.3) a été ajoutée;
— l’association des grades d'aciers inoxydables des vis et des écrous (voir 6.4) a été ajoutée;
— les valeurs calculées de charges minimales de rupture et de limite conventionnelle d'élasticité à
0,2 % (voir Tableaux 4 à 7) et les règles d'arrondi ont été ajoutées;
— la capacité de charge réduite des fixations du fait de la forme de la tête ou de la partie lisse (tige)
(voir 8.2) a été ajoutée;
— des exigences et recommandations pour les procédures de contrôle (voir 8.3 à 8.6) ont été ajoutées;
— des plages de températures d’utilisation (voir Article 1) ont été précisées;
— les conditions d'application des méthodes d'essai (voir Article 8) prenant également en compte la
capacité de charge intégrale et la capacité de charge réduite, ont été ajoutées;
— la procédure d’essai de traction (voir 9.1) a été entièrement modifiée, et l’application aux fixations à
capacité de charge réduite (voir 9.2 et 9.3) a été ajoutée;
— l'essai de traction cale biaise (voir 9.4) et l'essai de dureté (voir 9.6) ont été améliorés;
— le marquage et l'étiquetage (voir Article 10) ont été améliorés, et les fixations à capacité de charge
réduite ont été intégrées dans cet Article;
— les caractéristiques mécaniques à températures élevées et l’utilisation à basses températures (voir
Annexe A) ont été améliorées;
— la structure et le contenu du présent document ont été repris de l'ISO 898-1.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 3506 se trouve sur le site Web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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Introduction
La série ISO 3506 comprend les parties suivantes, sous le titre général Fixations — Caractéristiques
mécaniques des fixations en acier inoxydable résistant à la corrosion:
— Partie 1: Vis, goujons et tiges filetées de grades et classes de qualité spécifiés
— Partie 2: Écrous de grades et classes qualité spécifiés
1)
— Partie 3 : Vis sans tête et éléments de fixation similaires non soumis à des contraintes de traction
1)
— Partie 4 : Vis à tôle
2)
— Partie 5 : Fixations spéciales (incluant également les fixations en alliages de nickel) pour utilisation à
hautes à températures
— Partie 6: Règles générales pour la sélection des aciers inoxydables et des alliages de nickel pour les
fixations
Les caractéristiques des fixations en acier inoxydable résultent de la composition chimique du matériau
(en particulier la résistance à la corrosion) ainsi que des caractéristiques mécaniques résultant
des procédés de fabrication. Les fixations en aciers inoxydables ferritiques, austénitiques et duplex
(austéno-ferritiques) sont généralement fabriquées par écrouissage; elles présentent de ce fait des
propriétés locales du matériau non-homogènes par rapport à des fixations trempées et revenues.
Les aciers inoxydables austéno-ferritiques, appelés aciers inoxydables duplex, ont été initialement créés
dans les années 1930. Les grades duplex normalisés utilisés de nos jours ont été développés depuis
les années 1980. Les fixations en aciers inoxydables duplex sont utilisées depuis longtemps dans bon
nombre d'applications. Le présent document a été révisé pour concrétiser leur normalisation.
Tous les grades d'aciers inoxydables duplex présentent une meilleure résistance à la fissuration due à la
corrosion sous contrainte par rapport aux grades austénitiques usuels A1 à A5. La plupart des grades
duplex présentent également des niveaux plus élevés de résistance à la corrosion par piqûre, et le grade
D2 est sur ce point au moins égal au A2 de même que le grade D4 est au moins égal au A4.
Des explications détaillées complémentaires concernant les définitions des grades d'aciers inoxydables
et leurs propriétés sont spécifiées dans l'ISO 3506-6.
1) Il est prévu de réviser l’ISO 3506-3 et l’ISO 3506-4 ultérieurement de façon à inclure la référence à l’ISO 3506-6.
2) En cours d'élaboration.
NORME INTERNATIONALE ISO 3506-1:2020(F)
Fixations — Caractéristiques mécaniques des fixations en
acier inoxydable résistant à la corrosion —
Partie 1:
Vis, goujons et tiges filetées de grades et classes de qualité
spécifiés
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les caractéristiques mécaniques et physiques des vis, goujons et tiges
filetées, à filetage à pas gros et à filetage à pas fin, en aciers inoxydables résistant à la corrosion,
lorsque soumis à essai dans la plage de température ambiante de 10 °C à 35 °C. Il spécifie les classes de
qualité en fonction des grades d'aciers inoxydables austénitiques, martensitiques, ferritiques et duplex
(austéno-ferritiques) pour les fixations.
Le terme «fixation» est utilisé dans le présent document lorsque les vis, goujons et tiges filetées sont
considérés dans leur ensemble.
L'ISO 3506-6 fournit des règles générales et des informations techniques supplémentaires sur les aciers
inoxydables appropriés ainsi que leurs propriétés.
Les fixations conformes aux exigences du présent document sont évaluées dans la plage de température
ambiante spécifiée dans l'alinéa 1. Elles peuvent ne pas conserver les caractéristiques mécaniques et
physiques spécifiées à des températures élevées et/ou basses.
NOTE 1 Les fixations conformes aux exigences du présent document sont utilisées sans restriction pour des
applications dans la plage de – 20 °C à + 150 °C; cependant, les fixations conformes au présent document sont
également utilisées pour des applications en dehors de cette plage, en températures négatives jusqu'à – 196 °C et
en températures élevées jusqu'à + 300 °C. Pour d’avantage d’explications, voir l'Annexe A et l'ISO 3506-6.
En dehors de la plage de température de – 20 °C à + 150 °C , il est de la responsabilité de l'utilisateur
de déterminer le choix approprié pour une application donnée en concertation avec un métallurgiste
expérimenté en fixations et en prenant en considération plusieurs facteurs, par exemple la composition
de l’acier inoxydable, la durée d'exposition à température élevée ou basse, l'effet de la température
sur les caractéristiques mécaniques des fixations et des pièces assemblées, ainsi que l'environnement
corrosif d’utilisation de l'assemblage vissé.
NOTE 2 L'ISO 3506-5 est développée afin d'aider à la sélection des grades d’aciers inoxydables et des classes de
qualité appropriées destinés à être utilisés à des températures jusqu’à + 800 °C.
Le présent document s'applique aux vis, goujons et tiges filetées:
— à filetage métrique ISO conforme à l'ISO 68-1;
— de combinaisons diamètre/pas, conformes à l'ISO 261 et à l'ISO 262;
— de filetage M1,6 à M39 pour les pas gros, et de filetage M8×1 à M39×3 pour les pas fins;
— de tolérances de filetage conformes à l'ISO 965-1 et à l'ISO 965-2;
— de classes de qualité spécifiées; et
— de forme quelconque.
Les grades d’aciers inoxydales et classes de qualité peuvent être utilisés pour des dimensions en dehors
des limites de diamètres du présent document (c’est-à-dire pour d < 1,6 mm ou d > 39 mm), à condition
que toutes les exigences chimiques, mécaniques et physiques applicables soient satisfaites.
Certaines vis, goujons et tiges filetées peuvent ne pas satisfaire aux exigences de la résistance à la
traction ou à la torsion du présent document en raison de la géométrie de leur tête ou de leur partie
lisse (tige), ce qui a pour conséquence une capacité de charge réduite (par exemple lorsque la section
cisaillée dans la tête est inférieure à la section résistante dans le filetage, voir 8.2.2).
Le présent document ne s'applique pas aux vis sans tête et fixations filetées similaires non soumises à
des contraintes de traction (voir l'ISO 3506-3).
Il ne spécifie pas d’exigence pour des caractéristiques fonctionnelles telles que:
— les caractéristiques de couple/tension;
— la résistance au cisaillement;
— la résistance à la fatigue; ou
— la soudabilité.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 1891-4, Fixations — Vocabulaire — Partie 4: Contrôle, livraison, réception et qualité
ISO 3506-6, Fixations — Caractéristiques mécaniques des fixations en acier inoxydable résistant à la
corrosion — Partie 6: Règles générales pour la sélection des aciers inoxydables et des alliages de nickel pour
les fixations
ISO 6506-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Brinell — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 6507-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Vickers — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 6508-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Rockwell — Partie 1: Méthode d'essai
ISO 6892-1, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1: Méthode d'essai à température ambiante
ISO 7500-1, Matériaux métalliques — Étalonnage et vérification des machines pour essais statiques
uniaxiaux — Partie 1: Machines d'essai de traction/compression — Étalonnage et vérification du système
de mesure de force
ISO 9513, Matériaux métalliques — Étalonnage des chaînes extensométriques utilisées lors d'essais
uniaxiaux
ISO 16228, Fixations — Types de documents de contrôle
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
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— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp
3.1
vis en acier inoxydable à capacité de charge intégrale
vis dont la tête est plus résistante que la partie filetée et la partie lisse, et dont la partie lisse est plus
résistante que la partie filetée (avec un diamètre d ≈ d ou d > d ), et qui respecte l'exigence de charge
s 2 s 2
minimale de rupture
3.2
goujon en acier inoxydable à capacité de charge intégrale
goujon avec un diamètre de partie lisse (tige) d ≈ d ou d > d et respectant l'exigence de charge
s 2 s 2
minimale de rupture
3.3
vis en acier inoxydable à capacité de charge réduite
vis dont la tête est moins résistante que la partie filetée et la partie lisse (tige), ou avec un diamètre de
partie lisse d < d
s 2
3.4
goujon en acier inoxydable à capacité de charge réduite
goujon avec un diamètre de partie lisse (tige) d < d
s 2
3.5
acier inoxydable
acier contenant au moins 10,5 % (fraction massique) de chrome (Cr) et au plus 1,2 % (fraction massique)
de carbone (C)
3.6
acier inoxydable austénitique
acier inoxydable (3.5) avec une teneur élevée en chrome et en nickel, dont la dureté ne peut généralement
pas être augmentée par traitement thermique, lui conférant une excellente résistance à la corrosion,
une bonne ductilité et généralement un faible voire aucun magnétisme
3.7
acier inoxydable martensitique
acier inoxydable (3.5) avec une teneur élevée en chrome mais une très faible teneur en nickel ou autres
éléments d'alliage, dont la dureté peut être augmentée par traitement thermique afin d’améliorer sa
résistance, mais qui présente une ductilité moindre et un magnétisme élevé
3.8
acier inoxydable ferritique
acier inoxydable (3.5) contenant moins de 0,1 % de carbone et typiquement 11 % à 18 % de chrome, dont
la dureté ne peut généralement pas être augmentée par traitement thermique, et fortement magnétique
3.9
acier inoxydable duplex
acier inoxydable (3.5) dont la microstructure comprend à la fois des phases austénitiques et ferritiques
lui conférant une excellente résistance à la corrosion, avec une teneur plus élevée en chrome et une
teneur réduite en nickel par rapport à l'acier austénitique, présentant une résistance élevée et du
magnétisme
4 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles suivants s'appliquent.
A allongement total après rupture, mm
A section résistante nominale du filetage, mm
s,nom
A section résistante de la partie lisse (tige très réduite), mm
ds
b longueur de filetage, mm
d diamètre nominal de filetage de la fixation, mm
d diamètre intérieur de base du filetage extérieur, mm
d diamètre sur flancs de base du filetage extérieur, mm
d diamètre intérieur du filetage extérieur (pour le calcul de la section résistante nomi-
nale), mm
d diamètre intérieur de la face d’appui, mm
a
d diamètre du trou de passage des adaptateurs et de la cale biaise, mm
h
d diamètre de la partie lisse (tige), mm
s
F charge ultime de rupture en traction, N
mf
F charge à la limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 % sur produit entier, N
pf
H hauteur du triangle générateur du filetage, mm
k hauteur de tête, mm
l longueur nominale de la fixation, mm
L longueur totale de la fixation avant l'essai de traction, mm
L longueur totale de la fixation après rupture, mm
L longueur de serrage avant l'essai de traction, mm
l longueur de la partie lisse (tige), mm
s
l longueur totale du goujon ou de la tige filetée, mm
t
l longueur de la partie filetée libre de la fixation dans le dispositif d'essai, mm
th
M couple de rupture, Nm
B
P pas du filetage, mm
R résistance à la traction des fixations à capacité de charge réduite du fait de la partie
mds
lisse, MPa
R résistance à la traction sur produit entier, MPa
mf
R limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 % sur produit entier, MPa
pf
α angle de la cale biaise, °
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5 Système de désignation des grades d'acier inoxydable et classes de qualité
5.1 Généralités
Les combinaisons normalisées des grades d'acier inoxydable et classes de qualité sont spécifiées à
l'Article 7, Tableau 2 ou 3.
Le système de désignation des grades d'aciers inoxydables et classes de qualité pour les vis, goujons et
tiges filetées se compose de deux blocs de caractères séparés par un trait d'union, comme spécifié à la
Figure 1. Le premier bloc désigne le grade d'acier inoxydable, et le second bloc la classe de qualité de la
fixation.
a
Pour les aciers inoxydables austénitiques à faible teneur en carbone n'excédant pas 0,030 %, les
fixations peuvent en plus être marquées ou désignées par la lettre «L» placée juste après le grade.
Exemple: A4L-80
b
Uniquement à titre d'information
Figure 1 — Système de désignation des grades d'acier inoxydable
et classes de qualité pour les fixations
Le marquage, l'étiquetage et la désignation des fixations avec le grade d’acier inoxydable et la classe de
qualité doivent être tels que spécifiés à l'Article 10. Pour les vis et goujons à capacité de charge réduite
qui peuvent être soumis à essai de traction dans la partie filetée, le chiffre «0» doit précéder la classe de
qualité comme spécifié en 10.1.3. Pour les fixations à capacité de charge réduite qui ne peuvent pas être
soumises à essai de traction dans la partie filetée du fait de leur longueur trop courte (b < 3 d), la classe
de qualité ne doit pas être référencée.
Le système de désignation du présent document peut être utilisé pour des dimensions en dehors des
limites de diamètres spécifiées à l’Article 1 (c’est-à-dire pour d < 1,6 mm ou d > 39 mm), à condition que
toutes les exigences chimiques, mécaniques et physiques applicables soient satisfaites.
5.2 Désignation des grades d’acier inoxydable (premier bloc)
La désignation du grade d'acier inoxydable (premier bloc) se compose d'une lettre qui spécifie le groupe
d'acier inoxydable:
— A pour austénitique,
— C pour martensitique
— F pour ferritique
— D pour duplex (austéno-ferritique)
et
— d'un chiffre qui désigne la plage de composition chimique dans ce groupe d'acier inoxydable.
Les compositions chimiques des groupes et grades d’acier inoxydable classifiés à la Figure 1 sont
spécifiés dans le Tableau 1.
5.3 Désignation des classes de qualité (second bloc)
La désignation de la classe de qualité (second bloc) se compose d'un nombre représentant 1/10 de la
résistance minimale à la traction de la fixation conformément au Tableau 2 ou 3.
EXEMPLE 1 A2-70 spécifie une fixation en acier inoxydable austénitique, écrouie, de résistance minimale à la
traction de 700 MPa.
EXEMPLE 2 C1-110 spécifie une fixation en acier inoxydable martensitique, trempée et revenue, de résistance
minimale à la traction de 1 100 MPa.
6 Matériaux
6.1 Composition chimique
Le Tableau 1 spécifie les limites pour la composition chimique des grades d'acier inoxydable pour
les fixations. La composition chimique doit être évaluée conformément aux normes internationales
pertinentes.
Le choix final de la composition chimique dans le grade d'acier inoxydable spécifié est laissé au choix du
fabricant, sauf accord contraire entre le client et le fabricant.
La nuance d'acier inoxydable pour une application doit être choisie conformément aux spécifications
définies dans l'ISO 3506-6.
6 © ISO 2020 – Tous droits réservés
Tableau 1 — Grades d'acier inoxydable — Composition chimique
a
Grade Composition chimique
b
d'acier (analyse coulée, fraction massique en %) Autres éléments
inoxyda- et notes
C Si Mn P S Cr Mo Ni Cu N
ble
0,15 à 16,0 à 5,0 à 1,75 à
c, d, e
A1 0,12 1,00 6,5 0,020 0,70 —
0,35 19,0 10,0 2,25
15,0 à 8,0 à
f g, h
A2 0,10 1,00 2,00 0,050 0,030 — 4,0 —
20,0 19,0
17,0 à 9,0 à 5C ≤ Ti ≤ 0,80 et/ou
f
A3 0,08 1,00 2,00 0,045 0,030 — 1,00 —
Aus-
19,0 12,0 10C ≤ Nb ≤ 1,00
téni-
16,0 à 2,00 à 10,0 à
tique h, i
A4 0,08 1,00 2,00 0,045 0,030 4,0 —
18,5 3,00 15,0
16,0 à 2,00 à 10,5 à 5C ≤ Ti ≤ 0,80 et/ou
A5 0,08 1,00 2,00 0,045 0,030 1,00 —
i
18,5 3,00 14,0 10C ≤ Nb ≤ 1,00
19,0 à 17,5 à
A8 0,030 1,00 2,00 0,040 0,030 6,0 à 7,0 1,50 — —
22,0 26,0
0,09 à 11,5 à
i
C1 1,00 1,00 0,050 0,030 — 1,00 — —
0,15 14,0
Mar-
ten- 0,17 à 16,0 à 1,50 à
C3 1,00 1,00 0,040 0,030 — — — —
si- 0,25 18,0 2,50
tique
0,08 à 0,15 à 12,0 à
c, i
C4 1,00 1,50 0,060 0,60 1,00 — —
0,15 0,35 14,0
Fer-
15,0 à
f j
riti- F1 0,08 1,00 1,00 0,040 0,030 — 1,00 — —
18,0
que
19,0 à 0,10 à 1,50 à 0,05 à Cr+3,3Mo+16N ≤ 24,0
D2 0,040 1,00 6,0 0,040 0,030 3,00
k
24,0 1,00 5,5 0,20
21,0 à 0,10 à 1,00 à 0,05 à 24,0 < Cr+3,3Mo+16N
D4 0,040 1,00 6,0 0,040 0,030 3,00
k
25,0 2,00 5,5 0,30
Du-
plex
21,0 à 2,50 à 4,5 à 0,08 à
D6 0,030 1,00 2,00 0,040 0,015 — —
23,0 3,5 6,5 0,35
24,0 à 3,00 à 6,0 à 0,20 à
D8 0,030 1,00 2,00 0,035 0,015 2,50 W ≤ 1,00
26,0 4,5 8,0 0,35
a
Comme dans les normes de matériaux, les valeurs sont maximales sauf indication contraire et le nombre de chiffres après la virgule
est conforme aux règles usuelles, voir par exemple EN 10088 (toutes les parties).
b
En cas de litige, l’analyse sur produit s‘applique.
c
Le soufre peut être remplacé par le sélénium; toutefois, des restrictions peuvent s’appliquer à son utilisation.
d
Si la teneur en nickel est inférieure à 8,0 %, la teneur minimale en manganèse doit être de 5,0 %.
e
Il n'y a pas de limite minimale pour la teneur en cuivre à condition que la teneur en nickel soit supérieure à 8,0 %.
f
Le fabricant peut choisir d'inclure du molybdène. Toutefois, si certaines applications exigent une limitation de la teneur en molybdène,
cela doit être stipulé par le client à la commande.
g
Si la teneur en chrome est inférieure à 17,0 %, il convient que la teneur minimale en nickel soit de 12,0 %.
h
Les aciers inoxydables austénitiques de teneur maximale en carbone de 0,030 % peuvent contenir de l’azote qui ne doit pas
dépasser 0,22 %.
i
Le fabricant peut choisir d'augmenter la teneur en carbone pour des diamètres supérieurs afin d’obtenir les caractéristiques
mécaniques spécifiées, mais cette teneur ne doit pas dépasser 0,12 % pour les aciers austénitiques.
j
Du titane et/ou du niobium peuvent être ajoutés pour améliorer la résistance à la corrosion.
k
Cette formule est utilisée uniquement à des fins de classification des aciers duplex conformément au présent document (elle n'est pas
destinée à être utilisée comme un critère de sélection pour la résistance à la corrosion).
Pour le choix de l'acier inoxydable approprié à une application spécifique, voir l'ISO 3506-6. Des
exemples d’aciers inoxydables conformes au Tableau 1 sont aussi donnés dans l'ISO 3506-6.
6.2 Traitement thermique des fixations en acier inoxydable martensitique
Les fixations de grades et classes de qualité C1-70, C3-80 et C4-70 doivent être trempées et revenues.
Les fixations de grade et classe de qualité C1-110 doivent être trempées et revenues, avec une
température minimale de revenu de 275 °C.
6.3 Finition
Sauf spécification contraire, les fixations conformes au présent document doivent être fournies propres
et brillantes.
Il est recommandé de procéder à une passivation pour obtenir une résistance maximale à la corrosion.
Pour les fixations passivées conformément à l'ISO 16048, la lettre «P» peut être apposée en complément
juste après le symbole de la classe de qualité sur l’étiquette (voir 10.4).
NOTE 1 Les fixations passivées ne présentent pas toujours une finition brillante.
Les vis, goujons et tiges filetées sont souvent utilisés dans des assemblages vissés où la précontrainte est
obtenue au moyen d’un couple de serrage. Par conséquent, il est recommandé de lubrifier les fixations
en acier inoxydable afin d'éviter le grippage lors du serrage.
NOTE 2 Plusieurs paramètres peuvent augmenter le risque de grippage lors du serrage des fixations en
acier inoxydable d’un assemblage vissé, tels que des chocs sur filets, une précontrainte élevée, une vitesse de
serrage élevée.
NOTE 3 Pour le moment, les Normes internationales de fixations en acier inoxydable ne spécifient aucune
exigence concernant les défauts de surface et les caractéristiques de couple/tension.
Une relation couple/tension maîtrisée pour les fixations en acier inoxydable peut être obtenue au
moyen d'une finition adéquate avec juste un lubrifiant, ou bien avec un revêtement, une finition «top
coat» et/ou une finition «sealer» avec lubrifiant intégré. Dans ce cas, il convient que la désignation et/ou
l'étiquetage inclut les lettres «Lu» immédiatement après le symbole de la classe de qualité, par exemple
A4-80Lu. De même, il convient que des dispositions et des moyens de serrage appropriés soient choisis
pour obtenir la précontrainte requise.
Lorsque des exigences spécifiques sont nécessaires, elles doivent faire l'objet d'un accord entre le client
et le fournisseur au moment de la commande.
6.4 Résistance à la corrosion
Pour des raisons de résistance à la corrosion, il convient que les vis, goujons et tiges filetées soient
associés avec des écrous et des rondelles de même grade d'acier inoxydable (par exemple des écrous
A2 avec des vis A2, etc.). D'autres combinaisons sont possibles (par exemple des écrous A4 avec des
vis D4), avec les conditions suivantes:
— le composant présentant la plus faible résistance à la corrosion doit toujours être celui pris en compte,
— il convient de prendre en compte le risque de grippage, et
— il est vivement recommandé de consulter un métallurgiste expérimenté en fixations.
Lorsque des fixations en acier inoxydable sont utilisées dans des assemblages vissés comportant des
pièces en matériaux autres que des aciers inoxydables, par exemple des aciers galvanisés, il est conseillé
d'envisager l'utilisation d’éléments isolants afin d'éviter les risques de corrosion galvanique.
7 Caractéristiques mécaniques et physiques
Lorsqu'ils sont soumis à essai avec les méthodes spécifiées à l'Article 9, les vis, goujons et tiges filetées
en acier inoxydable dont le grade et la classe de qualité sont spécifiés doivent, à température ambiante,
satisfaire à toutes les exigences applicables spécifiées dans les Tableaux 2 à 8, quels que soient les essais
réalisés en cours de fabrication ou en contrôle final.
8 © ISO 2020 – Tous droits réservés
L'Article 8 spécifie les conditions d'application des méthodes d'essai, utilisées pour vérifier que les
fixations de différentes formes et de différentes dimensions sont conformes aux exigences définies
dans les Tableaux 2 à 8.
Même si le matériau des fixations satisfait à toutes les exigences applicables spécifiées à l'Article 6,
certaines fixations peuvent ne pas satisfaire aux exigences de résistance à la traction ou à la torsion
en raison de la géométrie de leur tête (section cisaillée dans la tête inférieure à la section résistante
dans le filetage, comme pour les têtes fraisées, fraisées bombées, basses ou réduites) ou en raison
de la géométrie de leur partie lisse (tige) (section cisaillée dans la partie lisse inférieure à la section
résistante dans le filetage). Pour de telles fixations à capacité de charge réduite, voir 8.2.2 et 10.1.3.
Bien qu'un grand nombre de grades d'acier inoxydable et de classes de qualité soit spécifié dans le
présent document, cela ne signifie pas que toutes les combinaisons soient appropriées en raison
des propriétés du matériau compatibles ou non avec la géométrie des fixations. En outre, certaines
combinaisons de grades et classes de qualité peuvent ne pas être disponibles sur le marché. Pour les
fixations non standard, il est conseillé de consulter un expert en fixations.
Tableau 2 — Caractéristiques mécaniques des vis, goujons et tiges filetées —
Grades austénitiques et duplex
Résistance Limite convention- Allongement après
a
à la traction nelle rupture
b
d'élasticité à 0,2 %
Grade d'acier inoxy- Classe de qua-
dable lité
R R A
mf pf
min. min. min.
MPa MPa mm
50 500 210 0,6d
A1 A2
70 700 450 0,4d
A3
80 800 600 0,3d
50 500 210 0,6d
70 700 450 0,4d
Austénitique A4 A5
80 800 600 0,3d
100 1000 800 0,2d
70 700 450 0,4d
A8 80 800 600 0,3d
100 1000 800 0,2d
70 700 450 0,4d
D2 D4
Duplex 80 800 600 0,3d
D6 D8
100 1000 800 0,2d
a
Les charges minimales ultimes de rupture en traction (F ) sont spécidiées dans le Tableau 4 pour les filetages à pas
mf
gros, et dans le Tableau 6 pour les filetages à pas fin.
b
Les charges minimales à la limite d’élasticité R (F ) sont spécifiées dans le Tableau 5 pour les filetages à pas gros, et
pf pf
dans le Tableau 7 pour les filetages à pas fin.
Tableau 3 — Caractéristiques mécaniques des vis, goujons et tiges filetées —
Grades martensitiques et ferritiques
Résistance Limite convention-
All
...
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