Corrosion of metals and alloys — Requirements for localised corrosion and environmentally assisted cracking testing of additively manufactured metals and alloys

This document establishes requirements for designing tests and test specimens and conducting tests to assess susceptibility of additively manufactured metals and alloys to localized corrosion and environmentally assisted cracking in aqueous solutions.

Corrosion des métaux et alliages — Exigences pour les essais de corrosion localisée et de fissuration assistée par l’environnement sur les métaux et alliages de fabrication additive

Le présent document établit les exigences pour concevoir des essais et des éprouvettes et réaliser des essais afin d’évaluer la sensibilité des métaux et alliages de fabrication additive à la corrosion localisée et à la fissuration assistée par l’environnement en solutions aqueuses.

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Status
Published
Publication Date
03-Nov-2022
Current Stage
6060 - International Standard published
Due Date
22-Oct-2022
Completion Date
04-Nov-2022
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ISO 23669:2022 - Corrosion of metals and alloys — Requirements for localised corrosion and environmentally assisted cracking testing of additively manufactured metals and alloys Released:4. 11. 2022
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ISO 23669:2022 - Corrosion of metals and alloys — Requirements for localised corrosion and environmentally assisted cracking testing of additively manufactured metals and alloys Released:4. 11. 2022
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 23669
First edition
2022-11
Corrosion of metals and alloys —
Requirements for localised corrosion
and environmentally assisted cracking
testing of additively manufactured
metals and alloys
Corrosion des métaux et alliages — Exigences pour les essais de
corrosion localisée et de fissuration assistée par l’environnement sur
les métaux et alliages de fabrication additive
Reference number
ISO 23669:2022(E)
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ISO 23669:2022(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on

the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below

or ISO’s member body in the country of the requester.
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Published in Switzerland
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ISO 23669:2022(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction .................................................................................................................................................................................................................................v

1 S c op e ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Nor m at i ve r ef er enc e s ..................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions .................................................................................................................................................................................... 1

4 M at er i a l c h a r ac t er i z at ion .......................................................................................................................................................................... 2

5 Ten s i le pr op er t ie s .............................................................................................................................................................................................. 3

6 L ocalized corrosion testing ...................................................................................................................................................................... 3

7 Environmentally assisted cracking testing ............................................................................................................................ 4

8 Te s t r ep or t .................................................................................................................................................................................................................. 5

Bibliography ................................................................................................................................................................................................................................ 6

iii
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ISO 23669:2022(E)
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 156, Corrosion of metals and alloys.

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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ISO 23669:2022(E)
Introduction

Additive manufacturing (AM) offers a route to rapid and delocalized end product generation, often with

complex shapes, without the need for extensive machining, with the expectation of reducing cost, time

and waste. For metals, AM products can be built using non-fusion based or fusion based technologies,

the former being less common. The more established fusion based additive manufacturing methods

are powder bed fusion, powder-feed fusion or wire-feed fusion depending on required size, speed and

complexity. Powder-bed fusion tends to be used for relatively small products of complex shape and

involves spreading the powder over the powder bed and melting the powder to the shape required

using a programmed laser beam (under inert gas such as argon or nitrogen) or electron beam (under

vacuum). The next powder layer is spread uniformly across the powder bed and the process is repeated

to build up the full part. In powder-feed directed energy deposition, the powder is fed through a nozzle

onto the build surface under an inert gas. The beam creates a meltpool into which powder is fed and

the process is repeated layer by layer to create the desired shape. In wire-feed systems, the feedstock is

wire but the energy source can be electron beam, laser beam or plasma arc under inert gas or vacuum

as appropriate. Initially, a single bead of material is deposited and this is built upon in subsequent

passes. Wire-feed systems are used when large build volumes are desirable.

It is important to recognize the possible challenges in deploying these products, including the

inhomogeneous and graded microstructure, microstructural grain/dendrite size distribution, phase

distribution, strong crystallographic texture, elemental segregation, residual stress, surface properties,

shrinkage fissures, pores and anisotropic mechanical properties. Some of these factors impinge on

corrosion and environmentally assisted cracking resistance (see Reference [1]) and how it is measured.

Post-processing thermal treatments are commonly applied to homogenize the material and these

can reduce the impact in some cases. Also, the degree to which the factors listed affect properties is

highly dependent on the specific AM process and process parameters adopted, and the manufacturer’s

expertise and experience. The difference in the quality of the end product is expected to diminish as the

technology further matures.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 23669:2022(E)
Corrosion of metals and alloys — Requirements for
localised corrosion and environmentally assisted cracking
testing of additively manufactured metals and alloys
1 S cope

This document establishes requirements for designing tests and test specimens and conducting

tests to assess susceptibility of additively manufactured metals and alloys to localized corrosion and

environmentally assisted cracking in aqueous solutions.
2 Normat ive 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 6892-1, Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature

ISO 6892-2, Metallic materials — Tensile testing — Part 2: Method of test at elevated temperature

ISO 7539-1, Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing — Part 1: General guidance on testing

procedures

ISO 7539-6, Corrosion of metals and alloys — Stress corrosion testing — Part 6: Preparation and use of

precracked specimens for tests under constant load or constant displacement
ISO 8044, Corrosion of metals and alloys — Vocabulary

ISO 15158, Corrosion of metals and alloys — Method of measuring the pitting potential for stainless steels

by potentiodynamic control in sodium chloride solution

ISO/ASTM 52900, Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary

ISO/ASTM 52921, Standard terminology for additive manufacturing — Coordinate systems and test

methodologies
3 Terms and definitions

For the purposes of this document the terms and definitions given in ISO 7539-1, ISO 7539-6, ISO 8044,

ISO/ASTM 52900 and the following apply.

ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:

— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
3.1
additive manufacturing

process of joining materials to make parts from 3D model data, usually layer upon layer, as opposed to

subtractive manufacturing and formative manufacturing methodologies
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ISO 23669:2022(E)
3.2
end product

product after being subject to all manufacturing steps, according to the nominal specification

3.3
coupon

part produced according to the same nominal specification as the product/component, intended to

have the same characteristics and properties of the product/component, and to be used as the basis

for testing either directly or after machining to the desired specimen configuration as specified in the

appropriate test standard
4 Materia l characterization

4.1 The material characterization shall be undertaken using material removed from the processed

part (coupon or end product) after post-build treatment, including any thermal treatment, machining

or surface modification, in such a way that the sections examined are representative of the material

that would be exposed to the environment and would be potentially susceptible to localized corrosion

or environmentally assisted cracking. Specific attention should be paid to the orientation of the section

removed for characterization with respect to the AM build direction and the specific location of the

section in the build space, in accordance with ISO/ASTM 52921, shall be reported.

NOTE Variation in microstructure and material properties can occur within AM parts. This is associated

with different thermal gradients that can be present throughout manufacture; examples are: the first layer

melted compared with the last layer or a thin section compared with a large section. Another variable is the post

fabrication thermal treatments which can fail to give incomplete homogenization.

4.2 Prior to specimen testing, the material microstructure shall be characterized, in accordance with

the applicable metal or alloy standard where appropriate, together with the following: orientation of

the microstructure with respect to the build direction; grain size and indication of any non-uniformity

of grain dimensions, phases present, the presence of pores or other physical defects such as shrinkage

fissures, with particular attention given to near surface and surface breaking pores and defects.

NOTE Coupons built in the X/Y orientation, according to ISO/ASTM 52921, can show a different level of

porosity from those built in the Z orientation.

4.3 Measurement of the pore size distribution and volume fraction should be undertaken.

NOTE Metallographical techniques can be used for pore size distribution; for example, as described in

[2]

ISO 4499-4. X-ray computed tomography can be used for 3D imaging of pores and unconverted powder and

volume fraction of pores can be estimated by methods such as that due to Archimedes (see Reference [3]).

[4]

4.4 The near surface residual stress shall be determined, for example, using X-ray diffraction, in

different orientations with respect to the build direction, before undertaking any environmentally

assisted cracking test programme and compared with measurements on the related end product,

where data are available. The measurements shall be made on a test specimen that represents the final

material condition.

NOTE While high temperature solution anneal will tend to remove residual stress effectively if applied,

lower temperature treatments can be ineffective and can form detrimental phases. Low temperatu

...

NORME ISO
INTERNATIONALE 23669
Première édition
2022-11
Corrosion des métaux et alliages —
Exigences pour les essais de corrosion
localisée et de fissuration assistée par
l’environnement sur les métaux et
alliages de fabrication additive
Corrosion of metals and alloys — Requirements for localised
corrosion and environmentally assisted cracking testing of additively
manufactured metals and alloys
Numéro de référence
ISO 23669:2022(F)
© ISO 2022
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ISO 23669:2022(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2022

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
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Publié en Suisse
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ISO 23669:2022(F)
Sommaire Page

Avant-propos .............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction .................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ..................................................................................................................................................................................1

3 Termes et définitions ...................................................................................................................................................................................... 1

4 Caractérisation du matériau ...................................................................................................................................................................2

5 Propriétés en traction ....................................................................................................................................................................................3

6 Essai de corrosion localisée .....................................................................................................................................................................3

7 Essai de fissuration assistée par l’environnement .......................................................................................................... 4

8 Rapport d’essai ...................................................................................................................................................................................................... 5

Bibliographie .............................................................................................................................................................................................................................. 7

iii
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---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 23669:2022(F)
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

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 156, Corrosion des métaux et alliages.

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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ISO 23669:2022(F)
Introduction

La fabrication additive (FA) permet de générer de façon rapide et délocalisée des produits finis, souvent

de formes complexes, sans recourir à un usinage important, avec l’objectif de réduire les coûts, la durée

et les déchets. Dans le cas des métaux, les produits de FA peuvent être élaborés grâce à des procédés

basés ou non sur la fusion de matière – cette dernière démarche est cependant plus rarement utilisée.

Les méthodes de fabrication additive à base de fusion les plus employées sont la fusion sur lit de poudre,

la fusion par projection de poudre et le dépôt de fil fondu, en fonction des dimensions, de la vitesse et

de la complexité requises. La fusion sur lit de poudre tend à être utilisée pour des produits relativement

petits de forme complexe, et implique d’étaler la poudre sur le lit de poudre et de la fondre à la forme

requise au moyen d’un faisceau laser programmé (sous atmosphère inerte – par exemple d’argon ou

d’azote) ou d’un faisceau d’électrons (sous vide). La couche de poudre suivante est uniformément

répartie sur le lit de poudre, et le procédé est répété jusqu’à construire l’intégralité de la pièce. La fusion

par projection de poudre consiste à projeter de la poudre à travers une buse sur la surface à construire,

sous atmosphère inerte. Le faisceau crée un bain de fusion dans lequel la poudre est projetée, et les

étapes sont répétées couche après couche jusqu’à obtenir la forme désirée. Avec la fusion par dépôt de

fil, la matière est apportée sous forme de fil, mais la source d’énergie peut être un faisceau d’électrons,

un faisceau laser ou un arc plasma, sous atmosphère inerte ou sous vide, selon le cas. Initialement, un

seul cordon de matériau est déposé et la pièce est ensuite construite par passes successives d’apport de

matériau. Les systèmes à dépôt de fil sont utilisés lorsque la construction de gros volumes est souhaitée.

Lors de l’utilisation des produits ainsi obtenus, il est important de bien prendre en compte leurs

potentielles spécificités qui sont de potentielles difficultés, dont une microstructure non homogène

avec gradients, la distribution microstructurale de la taille des grains/dendrites, la distribution des

phases, la forte texture cristallographique, les ségrégations chimiques, l’existence de contraintes

résiduelles, leur état de surface, la présence de fissures de retrait et de porosités, et les propriétés

mécaniques anisotropes. Certaines de ces caractéristiques affectent la résistance à la corrosion et

[1]

à la fissuration assistée par l’environnement (voir la référence ), ainsi que la façon de l’évaluer.

Généralement, des traitements thermiques sont appliqués après la fabrication afin d’homogénéiser le

matériau. Ils permettent de réduire l’impact sur cette résistance dans certains cas. En outre, le degré

selon lequel les facteurs cités ci-dessus affectent les propriétés dépend fortement du procédé de FA

utilisé et des paramètres de procédé adoptés, ainsi que de l’expertise et de l’expérience de l’opérateur.

La variabilité en qualité des produits finis devrait diminuer progressivement avec le gain en maturité

de ces technologies.
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NORME INTERNATIONALE ISO 23669:2022(F)
Corrosion des métaux et alliages — Exigences pour les
essais de corrosion localisée et de fissuration assistée par
l’environnement sur les métaux et alliages de fabrication
additive
1 Domaine d’application

Le présent document établit les exigences pour concevoir des essais et des éprouvettes et réaliser des

essais afin d’évaluer la sensibilité des métaux et alliages de fabrication additive à la corrosion localisée

et à la fissuration assistée par l’environnement en solutions aqueuses.
2 Références normatives

Les documents suivants cités dans le texte 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 6892-1, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1: Méthode d'essai à température ambiante

ISO 6892-2, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 2: Méthode d'essai à température élevée

ISO 7539-1, Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion sous contrainte — Partie 1: Lignes

directrices générales relatives aux méthodes d'essai

ISO 7539-6, Corrosion des métaux et alliages — Essais de corrosion sous contrainte — Partie 6: Préparation

et utilisation des éprouvettes préfissurées pour essais sous charge constante ou sous déplacement constant

ISO 8044, Corrosion des métaux et alliages — Vocabulaire

ISO 15158, Corrosion des métaux et alliages — Méthode de mesure du potentiel de piqûre des aciers

inoxydables par contrôle potentiodynamique en solution de chlorure de sodium

ISO/ASTM 52900, Fabrication additive — Principes généraux — Fondamentaux et vocabulaire

ISO/ASTM 52921, Terminologie normalisée pour la fabrication additive — Systèmes de coordonnées et

méthodes d’essai
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de ISO 7539-1, ISO 7539-6, ISO 8044,

ISO/ASTM 52900 ainsi que les 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:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
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ISO 23669:2022(F)
3.1
fabrication additive

procédé d’assemblage de matériaux pour fabriquer des pièces à partir des données d’un modèle 3D, en

général couche après couche, à l’inverse des méthodologies d’élaboration soustractive ou de fabrication

avec mise en forme
3.2
produit fini

produit ayant subi toutes les phases de la fabrication, conformément aux spécifications nominales

3.3
coupon

pièce obtenue d’après les mêmes spécifications nominales que le produit/composant, choisie pour avoir

les mêmes caractéristiques et propriétés que le produit/composant, et prévue pour servir de base

aux essais, soit directement, soit après usinage jusqu’à la configuration d’éprouvette désirée, telle que

spécifiée dans la norme d’essai appropriée
4 Caractérisation du matériau

4.1 La caractérisation du matériau doit être effectuée sur un échantillon prélevé dans la pièce brute

(coupon ou produit fini) après traitement post-fabrication – éventuel traitement thermique, usinage ou

traitement de surface inclus – de telle manière que l’échantillon examiné soit représentatif du matériau

appelé à être exposé à l’environnement et donc susceptible de subir une corrosion localisée ou une

fissuration assistée par l’environnement. Il convient d’être particulièrement attentif à l’orientation

de l’échantillon prélevé pour caractérisation vis-à-vis de l’orientation de fabrication initiale par FA, et

son emplacement précis dans le volume de fabrication, conformément à l’ISO/ASTM 52921, doit être

enregistré.

NOTE Des variations de la microstructure et des propriétés du matériau peuvent exister dans les pièces

obtenues en FA. Elles proviennent des gradients de température qui peuvent se manifester tout au long de la

fabrication – c’est le cas, par exemple, de la première couche fondue par rapport à la dernière, ou d’une section

mince par rapport à une section épaisse. Les traitements thermiques post-fabrication susceptibles de produire

une homogénéisation seulement incomplète introduisent une autre source de variabilité.

4.2 Avant de soumettre l’éprouvette à l’essai, la microstructure du matériau doit être caractérisée,

conformément à la norme applicable au métal ou à l’alliage, le cas échéant, avec les informations

suivantes: orientation de la microstructure par rapport à la direction de fabrication, taille des grains

et tout indice d’hétérogénéité de leurs dimensions, phases présentes, présence de porosité ou d’autres

défauts physiques, comme des fissures de retrait, en prêtant une attention particulière aux défauts et

pores à proximité de la surface et débouchant en surface.

NOTE Les coupons construits dans les directions X/Y, conformément à l’ISO/ASTM 52921, peuvent présenter

un niveau de porosité différent de ceux construits dans la direction Z.

4.3 Il convient de réaliser le mesurage de la distribution de la taille des porosités et de leur fraction

volumique.

NOTE La distribution des tailles de porosités peut être obtenue via des techniques métallographiques, par

[2]

exemple celles décrites dans l’ISO 4499-4. Une tomographie numérique à rayons X peut être utilisée pour

obtenir une imagerie en 3D des pores et des grains infondus, et la fraction volumique peut être estimée par des

méthodes comme celle d’Archimède (voir la Référence[3]).

4.4 Les contraintes résiduelles proches de la surface doivent être déterminées, par exemple par

[4]

diffraction aux rayons X dans différentes orientations par rapport à la direction initiale de fabrication,

avant d’entreprendre le moindre programme d’essais de fissuration assistée par l’environnement et

être comparées aux mesures réalisées sur le produit fini, lorsque ces données sont disponibles. Les

mesurages doivent être effectués sur une éprouvette représentative de l’état final du matériau.

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ISO 23669:2022(F)

NOTE Alors qu’un traitement de recuit de mise en solution à haute température tend à réduire efficacement

les contraintes résiduelles lorsqu’il est appliqué, les traitements thermiques effectués à plus faibles températures

peuvent ne pas être complètement efficaces et former des phases néfastes. Bien que les traitements thermiques

à basse température réduisent les contraintes résiduelles, ils peuvent ne pas permettre de régénérer la

microstructure brute de fabrication et autoriser le maintien d’une microstructure brute et affectée par des

ségrégations de composition chimique.
4.5 La
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.