ISO 5755:2022
(Main)Sintered metal material — Specifications
Sintered metal material — Specifications
This document specifies the requirements for the chemical composition and the mechanical and physical properties of sintered metal materials used for bearings and structural parts.
Matériaux métalliques frittés — Spécifications
Le présent document spécifie les exigences relatives à la composition chimique et aux propriétés physiques et mécaniques des matériaux métalliques frittés utilisés pour les paliers et les pièces mécaniques.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5755
Fourth edition
2022-10
Sintered metal material —
Specifications
Matériaux métalliques frittés — Spécifications
Reference number
ISO 5755:2022(E)
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ISO 5755:2022(E)
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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
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Published in Switzerland
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ISO 5755:2022(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Sampling . 3
5 Test methods for normative properties . 3
5.1 General . 3
5.2 Chemical analysis . 3
5.3 Open porosity . 3
5.4 Mechanical properties . 3
5.4.1 General . 3
5.4.2 Tensile properties . . 4
5.4.3 Radial crushing strength . 4
6 Test methods for informative properties . 5
6.1 General . 5
6.2 Density . 5
6.3 Tensile strength . 5
6.4 Tensile yield strength . 5
6.5 Elongation . 5
6.6 Young’s modulus. 5
6.7 Poisson’s ratio . 5
6.8 Impact energy . 6
6.9 Compressive yield strength . 6
6.10 Transverse rupture strength . 6
6.11 Fatigue strength . 6
6.11.1 General . 6
6.11.2 Rotating bending fatigue strength . 6
6.11.3 Plane-bending fatigue strength . 6
6.11.4 Axial fatigue strength . 7
6.12 Apparent hardness . . 7
6.13 Coefficient of linear expansion . . 7
7 Specifications . 7
8 Designations . 7
Annex A (normative) Designation system .35
Annex B (informative) Microstructures .38
Annex C (informative) Equivalence of standards of powder metallurgy materials .53
Bibliography .68
iii
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ISO 5755:2022(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 119, Powder metallurgy, Subcommittee
SC 5, Specifications for powder metallurgical materials (excluding hardmetals), in collaboration with the
European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/SS M11, Powder metallurgy,
in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 5755:2012), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— Annex B has been updated to include information on metallography of sintered materials;
— a new Annex C has been added to include tables of equivalences of the materials of the standard
with the materials of other international standards of habitual use.
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.
iv
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5755:2022(E)
Sintered metal material — Specifications
1 Scope
This document specifies the requirements for the chemical composition and the mechanical and
physical properties of sintered metal materials used for bearings and structural parts.
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 1099, Metallic materials — Fatigue testing — Axial force-controlled method
ISO 2738, Sintered metal materials, excluding hardmetals — Permeable sintered metal materials —
Determination of density, oil content and open porosity
ISO 2739, Sintered metal bushings — Determination of radial crushing strength
ISO 2740, Sintered metal materials, excluding hardmetals — Tensile test pieces
ISO 2795, Plain bearings — Sintered bushes — Dimensions and tolerances
ISO 3325, Sintered metal materials, excluding hardmetals — Determination of transverse rupture strength
ISO 3954, Powders for powder metallurgical purposes — Sampling
ISO 4498, Sintered metal materials, excluding hardmetals — Determination of apparent hardness and
microhardness
ISO 5754, Sintered metal materials, excluding hardmetals — Unnotched impact test piece
ISO 6892-1, Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature
ISO 7625, Sintered metal materials, excluding hardmetals — Preparation of samples for chemical analysis
for determination of carbon content
ISO 14317, Sintered metal materials excluding hardmetals — Determination of compressive yield strength
ASTM E228, Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials with a Push-Rod
Dilatometer
ASTM E1875, Standard Test Method for Dynamic Young’s Modulus, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio by
Sonic Resonance
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
1
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ISO 5755:2022(E)
3.1
tensile strength
R
m
ability of a test specimen to resist fracture when a pulling force is applied in a direction parallel to its
longitudinal axis
Note 1 to entry: It is equal to the maximum load divided by the original cross-sectional area.
Note 2 to entry: It is expressed in MPa.
3.2
tensile yield strength
R
p0,2
load at which the material exhibits a 0,2 % offset from proportionality on a stress-strain curve in
tension, divided by the original cross-sectional area
Note 1 to entry: It is expressed in MPa.
3.3
Young’s modulus
E
ratio of normal stress to corresponding strain for tensile or compressive stresses below the proportional
limit of the material
Note 1 to entry: It is expressed in GPa.
3.4
Poisson’s ratio
v
absolute value of the ratio of transverse strain to the corresponding axial strain, resulting from
uniformally distributed axial stress below the proportional limit of the material
3.5
impact energy
measurement of the energy absorbed when fracturing a specimen with a single blow
Note 1 to entry: It is expressed in Joules (J).
3.6
compressive yield strength
stress at which a material exhibits a specified permanent set
Note 1 to entry: It is expressed in MPa.
3.7
transverse rupture strength
stress, calculated from the bending strength formula, required to break a specimen of a given dimension
Note 1 to entry: It is expressed in MPa.
3.8
fatigue strength
maximum alternating stress that can be sustained for a specific number of cycles without failure, the
stress being reversed with each cycle unless otherwise stated
Note 1 to entry: It is expressed in MPa.
3.9
radial crushing strength
radial stress required to fracture a hollow cylindrical part of specified dimensions
Note 1 to entry: It is expressed in MPa.
2
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ISO 5755:2022(E)
3.10
density
mass per unit volume of the material
3
Note 1 to entry: It is expressed in g/cm .
3.11
apparent hardness
resistance of a powder metallurgical (PM) material to indentation, tested under specified conditions
Note 1 to entry: For PM materials, it is a function of the density of the material.
3.12
open porosity
oil content after full impregnation, divided by the volume of the test piece, and multiplied by 100
Note 1 to entry: It is expressed as a volume percentage.
3.13
coefficient of linear expansion
change in length per unit length per degree change in temperature
−6 −1
Note 1 to entry: It is expressed in 10 K .
4 Sampling
Sampling of powders to produce standard test pieces shall be carried out in accordance with ISO 3954.
5 Test methods for normative properties
5.1 General
The following test methods shall be used to determine the normative properties given in Tables 1 to 18.
5.2 Chemical analysis
The chemical composition table for each material lists the principal elements by minimum and
maximum mass percentage before any additional process, such as oil impregnation, resin impregnation
or steam treatment, has taken place. “Other elements” may include minor amounts of elements added
for specific purposes and is reported as a maximum percentage.
Whenever possible, and always in cases of dispute, the methods of chemical analysis shall be those
specified in the relevant International Standards. If no International Standard is available, the method
may be agreed upon and specified at the time of enquiry and order.
Samples for the determination of total carbon content shall be prepared in accordance with ISO 7625.
Determination of the total carbon content can be in accordance with ISO 437.
5.3 Open porosity
The open porosity shall be determined in accordance with ISO 2738.
5.4 Mechanical properties
5.4.1 General
The as-sintered mechanical properties given in Tables 1 to 18 were determined on pressed and sintered
test pieces with a mean chemical composition. The heat-treated mechanical properties given in Tables 1
3
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to 18 were determined on test bars which were either pressed and sintered or machined from pressed
and sintered blanks. They are intended as a guide to the initial selection of materials . When selecting
powder metallurgical (PM) materials, it should be taken into account that the properties depend not
only on the chemical composition and density, but also on the production methods. The properties of
sintered materials giving satisfactory service in particular applications may not necessarily be the same
as those of wrought or cast materials that might otherwise be used. Therefore, liaison with prospective
suppliers is recommended They may also be used as a basis for specifying any special tests that may be
indicated on the drawing.
The mechanical properties shall neither be calculated from hardness values nor be determined on
tensile test pieces taken from a component and used for verifying the values given in Tables 1 to 18.
If the customer requires that a specified level of mechanical properties be obtained by tests on the
component, these shall be agreed with the supplier and shall be stated on the drawing and/or any
technical documentation of the customer referred to on the drawing.
5.4.2 Tensile properties
The ultimate tensile strength and the yield strength shall be determined in accordance with ISO 2740
and ISO 6892-1. For heat-treated materials, tensile strength and yield strength are approximately equal
and, in this case, tensile strength is specified.
The normative yield strengths (as-sintered condition) and ultimate tensile strengths (heat-treated
condition) are shown as minimum values. These strengths may be used in designing PM part
applications. To select a material which is optimum in both properties and cost-effectiveness, it is
essential that the part application be discussed with the PM parts manufacturer.
The minimum values were developed from tensile specimens prepared specifically for evaluating PM
materials.
Tensile specimens machined from commercial parts may differ from those obtained from prepared
tensile specimens. To evaluate the part strength, it is recommended that static or dynamic proof-testing
be agreed between the purchaser and the manufacturer and carried out on the first production lot of
parts. The results of testing to failure can be used statistically to determine a minimum breaking force
for future production lots.
Acceptable strength can also be demonstrated by processing tensile specimens prepared specifically
for evaluating PM materials manufactured from the same batch of powder as the production parts and
processed with them.
As indicated above, the testing of test bars machined from the PM component is the least desirable
method for demonstrating minimum properties.
For heat-treated properties, the test bars were quench-hardened and tempered to increase the strength,
hardness and wear resistance. Tempering is essential to develop the properties given in this document.
Heat-treat equipment that utilizes a gas atmosphere or vacuum is recommended. The use of liquid salts
is not recommended due to entrapment of the salts in the porosity causing “salt bleed-out” and “internal
corrosion”. Some materials may be heat-treated directly after the sintering process by controlling the
cooling rate within the sintering furnace. This process is usually known as “sinter hardening”. Materials
processed by this route also require tempering to develop their optimum strengths.
5.4.3 Radial crushing strength
The radial crushing strength shall be determined in accordance with ISO 2739. The wall thicknesses of
test pieces to be used shall be in the range covered by ISO 2795. For test pieces outside this range, the
specified radial crushing strength values are different and shall be agreed between the customer and
the supplier.
4
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6 Test methods for informative properties
6.1 General
Typical values are given for each material; these include tensile and yield strengths. These typical
values are given for general guidance only. They should not be used as minimum values.
These typical properties should be achievable through normal manufacturing processing. Again,
any specific tests on components should be discussed and agreed between the purchaser and the
manufacturer.
6.2 Density
The density shall be determined in accordance with ISO 2738. Density is normally determined after the
removal of any oils or non-metallic materials from the porosity and is known as the “dry density”. The
“wet density” is sometimes reported on production bearings or parts, this is the mass per unit volume,
including any oil or non-metallic material that has impregnated the component.
6.3 Tensile strength
The tensile strength shall be determined in accordance with ISO 2740 and ISO 6892-1.
6.4 Tensile yield strength
The tensile yield strength shall be determined in accordance with ISO 2740 and ISO 6892-1.
6.5 Elongation
Elongation (plastic) shall be determined in accordance with ISO 6892-1. It is expressed as a percentage
of the original gauge length (usually 25 mm), and is determined by on measuring the increase in gauge
length after the fracture, providing the fracture takes place within the gauge length. Elongation can
also be measured with a break-away extensometer on a tensile specimen. The recorded stress/strain
curve displays total elongation (elastic and plastic). The elastic strain shall be subtracted from the
total elongation to give the plastic elongation (this can sometimes be provided with the test machine’s
software).
6.6 Young’s modulus
Young’s modulus shall be determined in accordance with ASTM E1875. Data for the elastic constants in
this document were generated from resonant frequency testing. Formula (1) relates the three elastic
constants:
vE=()/2G −1 (1)
where
v is Poisson’s ratio;
E is Young’s modulus;
G is the shear modulus.
6.7 Poisson’s ratio
Poisson’s ratio shall be determined in accordance with ASTM E1875.
5
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ISO 5755:2022(E)
6.8 Impact energy
The impact energy shall be determined in accordance with ISO 5754. The data in this document were
obtained using an unnotched Charpy specimen.
6.9 Compressive yield strength
The compressive yield strength shall be determined in accordance with ISO 14317. For certain heat-
treated materials listed in the tables, the hardenability is not sufficient to completely through-harden
the 9,00 mm diameter test specimen. Due to variation in hardenability among the heat-treated steels
listed in the tables, the compressive yield strength data are appropriate only for 9,00 mm sections.
Typically, smaller cross-sections have higher compressive yield strengths and larger sections have
somewhat lower strengths due to the hardenability response. Since the cross-section of the tensile
yield test specimen is smaller than the compressive yield specimen, a direct correspondence between
tensile and compressive yield strength data are not possible.
6.10 Transverse rupture strength
The transverse rupture strength shall be determined in accordance with ISO 3325.
The strength formula in ISO 3325 is strictly valid only for non-ductile materials; nevertheless, it is
widely used for materials that bend at fracture and is useful for establishing comparative strengths.
Data for such materials are included as typical properties in ISO 3325.
6.11 Fatigue strength
6.11.1 General
The number of cycles survived should be stated with each strength listed.
7
For PM ferrous materials, like wrought ferrous materials, fatigue strengths of 10 cycles in duration
using unnotched specimens are considered to be sustainable indefinitely and are therefore considered
to be fatigue limits (also termed endurance limits). By contrast, non-ferrous PM materials do not have
7
10 cycle maximum fatigue strengths sustainable for indefinite times and these stress limits therefore
7
simply remain as the fatigue strength at 10 cycles.
The fatigue limits in this document were generated through statistical analysis of the test data. Due to
the limited number of data points available for the analysis, these fatigue strengths were determined as
7
the 90 % survival stress, i.e. the fatigue stress at which 90 % of the test specimens survived 10 cycles.
There are three methods of stressing the test specimens and each gives different fatigue strengths.
These are described in 6.11.2 to 6.11.4.
6.11.2 Rotating bending fatigue strength
This test method uses a machined, round, smooth test specimen (in accordance with ISO 3928), with
an R. R. Moore testing machine. Testing shall be in accordance with ISO 1143. The specimen is held
at one end and rotated while it is stressed at the other end. The surface of the test bar is the most
highly stressed area and the centre line has a neutral stress. This test method gives the highest fatigue
strength.
6.11.3 Plane-bending fatigue strength
This method used for plane-bending fatigue uses a standard sintered fatigue test bar (in accordance
with ISO 3928) that is subjected to an alternating stress. This test method gives a slightly lower fatigue
strength than the rotating bending fatigue test, as more of the cross-sectional area is subjected to the
stress. Evaluation of fatigue strength is done according to the staircase method described in MPIF
Standard 56.
6
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6.11.4 Axial fatigue strength
This method uses either a machined, round or standard sintered fatigue test bar (in accordance
with ISO 3928) that is tested in a test machine by clamping both ends and subjecting the test bar to
alternating stresses where R = −1. Testing shall be conducted in accordance with ISO 1099. As the whole
of the cross-section is stressed, this test method gives the lowest fatigue strength.
6.12 Apparent hardness
The apparent hardness shall be determined in accordance with ISO 4498. The hardness value of a
PM part when using a conventional indentation hardness tester is referred to as “apparent hardness”
because it represents a combination of matrix hardness plus the effect of porosity. Apparent hardness
measures the resistance to indentation.
Because of possible density variations in a finished PM part, the location of critical apparent hardness
measurements should be specified on the engineering drawing of the part. As surface pore closure can
affect the apparent hardness, the surface condition should also be specified.
6.13 Coefficient of linear expansion
The coefficient of linear expansion shall be determined in accordance with ASTM E228.
7 Specifications
The chemical composition and mechanical properties are given in Tables 1 to 18.
The liquid lubricant content of materials for bearings, impregnated with liquid lubricant, shall be not
less than 90 % of the measured open porosity.
8 Designations
Designations shall be in accordance with Annex A.
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ISO 5755:2022(E)
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Table 1 — Non-ferrous materials for bearings: bronze and bronze with graphite
a
Grade Normative values Informative values
Density (dry) Coefficient of linear
Chemical composition
expansion
Radial crush-
Open porosity
ing strength
Graphite Sn Cu Total other
min.
min.
elements
max.
−6 −1
% % % % p K ρ 10 K
3
% MPa g/cm
Bronze C-T10-K110 — 8,5 to 11,0 Balance 2 27 110 6,1 18
C-T10-K140 — 8,5 to 11,0 Balance 2 22 140 6,6 18
C-T10-K180 — 8,5 to 11,0 Balance 2 15 180 7,0 18
Bronze with C-T10G-K90 0,5 to 2,0 8,5 to 11,0 Balance 2 27 90 5,9 18
graphite
b
C-T10G-K110 0,5 to 2,0 8,5 to 11,0 Balance 2 25 110 6,0 18
C-T10G-K120 0,5 to 2,0 8,5 to 11,0 Balance 2 22 120 6,4 18
b
C-T10G-K170 0,5 to 2,0 8
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5755
Quatrième édition
2022-10
Matériaux métalliques frittés —
Spécifications
Sintered metal material — Specifications
Numéro de référence
ISO 5755:2022(F)
© ISO 2022
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ISO 5755:2022(F)
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© 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
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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ISO 5755:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Échantillonnage .3
5 Méthodes d’essai des propriétés normatives . 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Analyse chimique . 3
5.3 Porosité ouverte . 4
5.4 Propriétés mécaniques . 4
5.4.1 Généralités . 4
5.4.2 Propriétés en traction . 4
5.4.3 Résistance à l’écrasement radial . 5
6 Méthodes d’essai relatives aux propriétés informatives . 5
6.1 Généralités . 5
6.2 Masse volumique . 5
6.3 Résistance à la traction . 5
6.4 Limite apparente d’élasticité en traction . 5
6.5 Allongement . 6
6.6 Module de Young . 6
6.7 Coefficient de Poisson . 6
6.8 Énergie au choc . 6
6.9 Limite apparente d’élasticité en compression . 6
6.10 Résistance à la rupture transversale . 6
6.11 Résistance à la fatigue . 7
6.11.1 Généralités . 7
6.11.2 Résistance à la fatigue en flexion rotative . . 7
6.11.3 Résistance à la fatigue en flexion plane . 7
6.11.4 Résistance à la fatigue axiale . 7
6.12 Dureté apparente . 7
6.13 Coefficient d’expansion linéaire . 8
7 Spécifications . 8
8 Désignations . 8
Annexe A (normative) Système de désignation.32
Annexe B (informative) Microstructures .35
Annexe C (informative) Équivalence des normes de matériaux issus de la métallurgie
des poudres .51
Bibliographie .63
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ISO 5755:2022(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 119, Métallurgie des poudres, sous-
comité SC 5, Spécifications pour les matériaux de la métallurgie des poudres (à l’exclusion des métaux-durs),
en collaboration avec le comité technique CEN/SS M11, Métallurgie des poudres, du Comité européen de
normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de
Vienne).
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 5755:2012), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— l’Annexe B a été mise à jour pour comprendre des informations sur la métallographie des matériaux
frittés;
— une nouvelle Annexe C a été ajoutée pour inclure des tableaux d’équivalences des matériaux de la
norme avec les matériaux d’autres Normes internationales d’usage courant.
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.
iv
© ISO 2022 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 5755:2022(F)
Matériaux métalliques frittés — Spécifications
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les exigences relatives à la composition chimique et aux propriétés
physiques et mécaniques des matériaux métalliques frittés utilisés pour les paliers et les pièces
mécaniques.
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 1099, Matériaux métalliques — Essais de fatigue — Méthode par force axiale contrôlée
ISO 2738, Matériaux métalliques frittés, à l'exclusion des métaux-durs — Matériaux métalliques frittés
perméables — Détermination de la masse volumique, de la teneur en huile et de la porosité ouverte
ISO 2739, Bagues en métal fritté — Détermination de la résistance à l'écrasement radial
ISO 2740, Matériaux en métal fritté, à l’exclusion des métaux-durs — Éprouvettes pour essai de traction
ISO 2795, Paliers lisses — Coussinets frittés — Dimensions et tolérances
ISO 3325, Matériaux métalliques frittés à l'exclusion des métaux-durs — Détermination de la résistance à
la rupture transversale
ISO 3954, Poudres pour emploi en métallurgie des poudres — Échantillonnage
ISO 4498, Matériaux métalliques frittés, à l'exclusion des métaux-durs — Détermination de la dureté
apparente et de la microdureté
ISO 5754, Matériaux métalliques frittés, à l'exclusion des métaux-durs — Éprouvette non entaillée pour
essai de résilience
ISO 6892-1, Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1: Méthode d'essai à température ambiante
ISO 7625, Matériaux métalliques frittés, à l'exclusion des métaux-durs — Préparation des échantillons pour
analyse chimique en vue du dosage du carbone
ISO 14317, Matériaux métalliques frittés, à l'exclusion des métaux-durs — Détermination de la limite
d'élasticité en compression
ASTM E228, Standard Test Method for Linear Thermal Expansion of Solid Materials with a Push-Rod
Dilatometer. (disponible en anglais seulement)
ASTM E1875, Standard Test Method for Dynamic Young’s Modulus, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio
by Sonic Resonance. (disponible en anglais seulement)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
1
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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/
3.1
résistance à la traction
R
m
capacité d’une éprouvette d’essai à résister à la rupture lorsqu’une force de traction lui est appliquée
dans une direction parallèle à son axe longitudinal
Note 1 à l'article: Elle est égale à la charge maximale divisée par l’aire en section transversale d’origine.
Note 2 à l'article: Elle est exprimée en MPa.
3.2
limite apparente d’élasticité en traction
R
p0,2
charge à laquelle le matériau présente un écart de 0,2 % par rapport à la proportionnalité sur une
courbe contrainte–déformation en traction divisée par l’aire en section transversale d’origine
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en MPa.
3.3
module de Young
E
rapport de la contrainte normale sur la déformation correspondante pour des contraintes de traction
ou de compression inférieures à la limite proportionnelle du matériau
Note 1 à l'article: Il est exprimé en GPa.
3.4
coefficient de Poisson
v
valeur absolue du rapport de la déformation transversale sur la déformation axiale correspondante,
résultant d’une contrainte axiale uniformément répartie inférieure à la limite proportionnelle du
matériau
3.5
énergie au choc
mesurage de l’énergie absorbée lors de la rupture d’une éprouvette avec un seul coup
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en joules (J).
3.6
limite apparente d’élasticité en compression
contrainte à laquelle un matériau présente un allongement permanent spécifié
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en MPa.
3.7
résistance à la rupture transversale
contrainte, calculée à partir de la formule de résistance à la flexion, requise pour rompre une éprouvette
ayant des dimensions données
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en MPa.
2
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3.8
résistance à la fatigue
contrainte alternée maximale qui peut être supportée pendant un nombre spécifique de cycles
sans rupture, la contrainte étant inversée à chaque cycle, sauf indication contraire
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en MPa.
3.9
résistance à l’écrasement radial
contrainte radiale nécessaire pour rompre une partie cylindrique creuse ayant des dimensions
spécifiées
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en MPa.
3.10
masse volumique
masse par unité de volume du matériau
3
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en g/cm .
3.11
dureté apparente
résistance d’un matériau MP (poudres métalliques) à la pénétration, soumise à essai dans des conditions
spécifiées
Note 1 à l'article: Pour les matériaux MP, elle dépend de la masse volumique du matériau.
3.12
porosité ouverte
quantité d’huile après imprégnation complète, divisée par le volume de l’éprouvette d’essai, et multipliée
par 100
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en pourcentage.
3.13
coefficient d’expansion linéaire
variation de longueur par unité de longueur divisée par la variation de température
−6 −1
Note 1 à l'article: Il est exprimé en 10 K .
4 Échantillonnage
L’échantillonnage de poudres destinées à produire des éprouvettes d’essai normalisées doit être
effectué conformément à l’ISO 3954.
5 Méthodes d’essai des propriétés normatives
5.1 Généralités
Les méthodes d’essai ci-après doivent être appliquées pour la détermination des propriétés normatives
mentionnées dans les Tableaux 1 à 18.
5.2 Analyse chimique
Le tableau de composition chimique répertorie pour chaque matériau les principaux éléments
en pourcentage minimal et maximal en masse avant qu’ait eu lieu tout traitement supplémentaire,
tel qu’une imprégnation d’huile, une imprégnation de résine ou un traitement thermique.
«Autres éléments» peut inclure des quantités mineures d’éléments ajoutés pour des besoins spécifiques
et la valeur correspondante est signalée sous la forme d’un pourcentage maximal.
3
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En cas de litige, mais aussi à chaque fois que cela est possible, les méthodes d’analyse chimique choisies
doivent être celles spécifiées dans les Normes internationales appropriées. En l’absence de Norme
internationale traitant du sujet, la méthode peut faire l’objet d’un accord et être spécifiée lors de l’appel
d’offres et de la commande.
Des échantillons destinés à déterminer le dosage du carbone total doivent être préparés conformément
à l’ISO 7625. La détermination du dosage du carbone total peut être conforme à l’ISO 437.
5.3 Porosité ouverte
La porosité ouverte doit être déterminée conformément à l’ISO 2738.
5.4 Propriétés mécaniques
5.4.1 Généralités
Les propriétés mécaniques de matériaux à l’état fritté indiquées dans les Tableaux 1 à 18 ont été
déterminées sur des éprouvettes d’essai obtenues par compression et frittage qui présentent une
composition chimique représentative. Les propriétés mécaniques des matériaux ayant subi un
traitement thermique données dans les Tableaux 1 à 18 ont été déterminées sur des barres d’essai qui ont
été obtenues soit par compression et frittage, soit par usinage à partir de flans obtenus par compression
et frittage. Leur objet est de servir de guide pour la sélection initiale de matériaux. Lors de la sélection
de poudres métalliques, il convient de tenir compte du fait que leurs propriétés ne sont pas seulement
fonction de la composition chimique et de la masse volumique, mais aussi des méthodes d’élaboration.
Les propriétés des matériaux frittés donnant satisfaction pour des applications particulières peuvent
ne pas être nécessairement les mêmes que celles de matériaux moulés ou corroyés qui pourraient être
utilisés concurremment. Il est donc recommandé de prendre contact avec les fournisseurs pressentis.
Elles peuvent aussi servir de base pour spécifier des essais particuliers qui peuvent être mentionnés
sur le plan de la pièce.
Les propriétés mécaniques ne doivent ni être calculées à partir des valeurs de dureté ni être déterminées
sur des éprouvettes de traction prélevées dans une pièce et utilisées pour vérifier les valeurs données
dans les Tableaux 1 à 18. Si le client exige qu’un certain niveau de propriétés mécaniques doit être
obtenu par des essais sur la pièce, il doit s’accorder sur celles-ci avec le fournisseur. Ces propriétés
doivent alors figurer sur le plan et/ou dans toute documentation technique spécifique fournie par le
client et à laquelle le plan se réfère.
5.4.2 Propriétés en traction
La résistance ultime à la traction et la limite apparente d’élasticité doivent être déterminées
conformément à l’ISO 2740 et à l’ISO 6892-1. Pour les matériaux traités thermiquement, la résistance à la
traction et la limite apparente d’élasticité sont approximativement égales et, dans ce cas, la résistance
à la traction est spécifiée.
Les limites apparentes d’élasticité (de matériaux à l’état fritté) et les résistances ultimes à la
traction (de matériaux traités thermiquement) normatives sont indiquées sous la forme de valeurs
minimales. Ces résistances peuvent être utilisées lors de la conception d’applications avec des pièces
MP. Pour sélectionner un matériau optimal à la fois en ce qui concerne les propriétés et le caractère
économique, il est essentiel de discuter de l’application de la pièce avec le fabricant de pièces MP.
Les valeurs minimales ont été développées à partir des éprouvettes de traction préparées
spécifiquement pour évaluer les matériaux MP.
Les éprouvettes de traction usinées à partir de pièces vendues dans le commerce peuvent avoir des
propriétés différentes de celles obtenues à partir d’éprouvettes de traction préparées. Pour évaluer
la résistance de la pièce, il est recommandé que l’essai d’épreuve statique ou dynamique soit agréé par
l’acheteur et le fabricant et soit exécuté sur le premier lot de production de pièces. Les résultats des
essais jusqu’à la rupture peuvent être utilisés pour déterminer statistiquement une force de rupture
minimale pour les futurs lots de production.
4
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Il peut également être démontré que la résistance est acceptable en traitant des éprouvettes de traction
préparées spécifiquement pour évaluer des matériaux MP fabriqués à partir du même lot de poudres
que les pièces de production et traités avec celles-ci.
Comme indiqué ci-dessus, les essais de barres d’essai usinées à partir du composant MP représentent
la méthode la moins souhaitable pour démontrer des propriétés minimales.
En ce qui concerne les propriétés de matériaux traités thermiquement, les barres d’essai sont trempées
et revenues pour augmenter la résistance, la dureté et la résistance à l’usure. Le revenu est essentiel
pour développer les propriétés indiquées dans le présent document. Un équipement de traitement
thermique, qui utilise une atmosphère gazeuse ou le vide, est recommandé. L’utilisation de sels liquides
n’est pas recommandée en raison du piégeage des sels dans les porosités, ce qui provoque un «suintage
de sel» et une «corrosion interne». Certains matériaux peuvent être traités thermiquement directement
après le processus de frittage en commandant la vitesse de refroidissement à l’intérieur du four de
frittage. Ce processus est connu habituellement sous le nom de «durcissement-frittage». Les matériaux
traités de cette manière exigent également un revenu pour développer leurs résistances optimales.
5.4.3 Résistance à l’écrasement radial
La résistance à l’écrasement radial doit être déterminée conformément à l’ISO 2739. Les éprouvettes
à utiliser pour les essais doivent avoir une épaisseur de paroi comprise dans la plage couverte
par l’ISO 2795. Au cas où l’épaisseur des éprouvettes d’essai serait en dehors de cette plage, les valeurs
de résistance à l’écrasement radial sont différentes et doivent faire l’objet d’un accord entre le client
et le fournisseur.
6 Méthodes d’essai relatives aux propriétés informatives
6.1 Généralités
Des valeurs caractéristiques sont données pour chaque matériau. Celles-ci incluent la résistance
à la traction et la limite apparente d’élasticité. Ces valeurs caractéristiques sont données uniquement
à titre de recommandations générales. Il convient de ne pas les utiliser comme valeurs minimales.
Il convient que ces propriétés caractéristiques puissent être obtenues par le biais d’un processus
de fabrication normale. À nouveau, il convient que l’acheteur et le fabricant s’accordent sur tous les
essais spécifiques des composants.
6.2 Masse volumique
La masse volumique doit être déterminée conformément à l’ISO 2738. La masse volumique est
normalement déterminée après l’élimination de toutes les huiles ou de tous les matériaux non métalliques
des porosités et elle est connue sous le nom de «masse volumique sèche». La «masse volumique humide»
est parfois signalée sur des paliers ou des pièces de production. Il s’agit de la masse par unité de volume
comprenant tout matériau huileux ou non métallique qui a imprégné le composant.
6.3 Résistance à la traction
La résistance à la traction doit être déterminée conformément à l’ISO 2740 et à l’ISO 6892-1.
6.4 Limite apparente d’élasticité en traction
La limite apparente d’élasticité en traction doit être déterminée conformément à l’ISO 2740 et à
l’ISO 6892-1.
5
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6.5 Allongement
L’allongement (plastique) doit être déterminé conformément à l’ISO 6892-1. Il est exprimé en
pourcentage de la longueur initiale entre repères (habituellement 25 mm) et est basé sur le mesurage
de l’augmentation de la longueur entre repères après la rupture, sous réserve que la rupture ait lieu
dans la longueur entre repères. L’allongement peut également être mesuré avec un extensomètre du
type à séparation sur une éprouvette de traction. La courbe contrainte-déformation enregistrée
affiche l’allongement total (élastique et plastique). La déformation élastique doit être soustraite de
l’allongement total pour donner l’allongement plastique (celui-ci peut parfois être fourni avec le logiciel
de la machine d’essai).
6.6 Module de Young
Le module de Young doit être déterminé conformément à l’ASTM E1875. Les données pour les constantes
élastiques dans le présent document ont été générées à partir d’essais à la fréquence de résonance.
La Formule (1) établit une relation entre les trois constantes élastiques:
vE= /2G −1 (1)
()
où
v est le coefficient de Poisson;
E est le module de Young;
G est le module de cisaillement.
6.7 Coefficient de Poisson
Le coefficient de Poisson doit être déterminé conformément à l’ASTM E1875.
6.8 Énergie au choc
L’énergie au choc doit être déterminée conformément à l’ISO 5754. Les données dans le présent
document ont été obtenues en utilisant une éprouvette Charpy non entaillée.
6.9 Limite apparente d’élasticité en compression
La limite apparente d’élasticité en compression doit être déterminée conformément à l’ISO 14317.
Pour certains matériaux traités thermiquement répertoriés dans les tableaux, la trempabilité
n’est pas suffisante pour durcir complètement sur toute l’épaisseur d’une éprouvette d’essai ayant
un diamètre 9,00 mm. Du fait de la variation de la trempabilité entre les différents aciers traités
thermiquement répertoriés dans les tableaux, les données de limite apparente d’élasticité en compression
ne sont appropriées que pour les sections de 9,00 mm. Habituellement, les sections transversales
plus petites présentent des limites apparentes d’élasticité en compression plus élevées et les sections
plus grandes des limites apparentes d’élasticité légèrement inférieures, en raison de la réponse de la
trempabilité. Comme la section transversale de l’éprouvette pour l’essai de limite apparente d’élasticité
en traction est plus petite que l’éprouvette pour l’essai de limite apparente d’élasticité en compression,
une correspondance directe entre les données de limite apparente d’élasticité en traction et de limite
apparente d’élasticité en compression n’est pas possible.
6.10 Résistance à la rupture transversale
La résistance à la rupture transversale doit être déterminée conformément à l’ISO 3325.
La formule relative à la résistance spécifiée dans l’ISO 3325 est valide au sens strict uniquement pour
des matériaux non ductiles. Néanmoins, elle est largement utilisée pour des matériaux qui fléchissent
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ISO 5755:2022(F)
au moment de la rupture et elle est utile pour établir les résistances comparatives. Des données pour
de tels matériaux sont incluses en tant que propriétés habituelles dans l’ISO 3325.
6.11 Résistance à la fatigue
6.11.1 Généralités
Il convient de mentionner le nombre de cycles auxquels la pièce a survécu, chaque résistance étant
consignée.
Pour les matériaux ferreux MP, comme pour les matériaux ferreux corroyés, des résistances à la
7
fatigue d’une durée de 10 cycles en utilisant des éprouvettes non entaillées sont considérées comme
pouvant être indéfiniment
...
Questions, Comments and Discussion
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