ISO 3506-5:2022
(Main)Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners — Part 5: Special fasteners (also including fasteners from nickel alloys) for high temperature applications
Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners — Part 5: Special fasteners (also including fasteners from nickel alloys) for high temperature applications
This document specifies the mechanical and physical properties of bolts, screws, studs and nuts, with coarse pitch thread and fine pitch thread, made of corrosion-resistant stainless steels (i.e. martensitic stainless steels and precipitation hardening austenitic stainless steels) and nickel alloys, intended for use at high temperatures up to 800 °C. Tests in accordance with Clause 9 are performed at the ambient temperature range of 10 °C to 35 °C, and other tests can be performed at higher temperatures, see Clause 10. NOTE Fasteners specified in this document are also suitable when used at low temperatures, typically down to -50 °C. For more information, see ISO 3506-6. The term “fasteners” is used in this document when bolts, screws, studs and nuts are considered all together. ISO 3506-6 provides general rules and additional technical information on suitable stainless steels and nickel alloys as well as their properties. This document applies to fasteners: — 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 M3 to M39, and fine pitch thread M8×1 to M39×3, — with thread tolerances in accordance with ISO 965-1 and ISO 965-2, and — of any shape but with full loadability. Stainless steel and nickel alloy fastener symbols can be used for sizes outside the diameter limits of this document (i.e. for bolts, screws and studs with d d > 39 mm and for nuts with D D > 39 mm), provided that all applicable chemical, mechanical and physical requirements are met. Fasteners with reduced loadability (i.e. thin nuts and bolts, screws and studs with head or unthreaded shank weaker than the threaded shank) are not dealt with in this document. This document does not specify requirements for functional properties such as: — torque/clamp force properties, — shear strength, — fatigue resistance, — weldability, or — properties of bolted joints and fasteners in high temperature environment (see test methods at high temperature for fasteners in Clause 10).
Fixations — Caractéristiques mécaniques des fixations en acier inoxydable résistant à la corrosion — Partie 5: Fixations spéciales (incluant également les fixations en alliages de nickel) pour utilisation à hautes températures
Le présent document spécifie les caractéristiques mécaniques et physiques des vis, goujons, tiges filetées et écrous, à filetage à pas gros et à filetage à pas fin, en aciers inoxydables résistant à la corrosion (c'est-à-dire aciers inoxydables martensitiques et aciers inoxydables austénitiques durcis par précipitation) et en alliages de nickel, prévus pour des utilisations à hautes températures jusqu'à 800 °C. Les essais conformément à l'Article 9 sont réalisés dans la plage de température ambiante de 10 °C à 35 °C, et d’autres essais peuvent être réalisés à des températures plus élevées, voir l'Article 10. NOTE Les fixations spécifiées dans le présent document conviennent également pour des utilisations à basses températures, typiquement jusqu'à -50 °C. Pour plus d'informations, voir l'ISO 3506-6. Le terme «fixations» est utilisé dans le présent document lorsque les vis, goujons, tiges filetées et écrous sont considérés dans leur ensemble. L'ISO 3506‑6 fournit des règles générales et des informations techniques supplémentaires sur les aciers inoxydables et alliages de nickel appropriés ainsi que leurs propriétés. Le présent document s'applique aux fixations: — 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 M3 à M39 pour les filetages à pas gros, et M8 × 1 à M39 × 3 pour les filetages à pas fin, — de tolérances de filetage conformes à l'ISO 965-1 et à l'ISO 965-2, et — de toutes formes, mais avec capacité de charge intégrale. Les symboles de fixation en acier inoxydable ou alliage de nickel peuvent être utilisés pour des dimensions en dehors des limites de diamètres du présent document (c'est-à-dire pour des vis, goujons et tiges filetées de diamètre d d > 39 mm et pour des écrous de diamètre D D > 39 mm), à condition que toutes les exigences chimiques, mécaniques et physiques applicables soient satisfaites. Les fixations à capacité de charge réduite (c'est-à-dire les écrous bas, les vis dont la résistance de la tête est plus faible que la partie filetée, et les vis et goujons dont la partie lisse (tige) est plus faible que la partie filetée) ne sont pas traitées dans le présent document. Le présent document 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, — la soudabilité, ou — les caractéristiques des assemblages boulonnés et des fixations dans un environnement à haute température (voir les méthodes d'essai à hautes températures des fixations à l'Article 10).
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 3506-5
First edition
2022-04
Fasteners — Mechanical properties
of corrosion-resistant stainless steel
fasteners —
Part 5:
Special fasteners (also including
fasteners from nickel alloys) for high
temperature applications
Fixations — Caractéristiques mécaniques des fixations en acier
inoxydable résistant à la corrosion —
Partie 5: Fixations spéciales (incluant également les fixations en
alliages de nickel) pour utilisation à hautes températures
Reference number
ISO 3506-5:2022(E)
© ISO 2022
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ISO 3506-5:2022(E)
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ISO 3506-5:2022(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols . 4
5 Designation system for fasteners made from stainless steels and nickel alloys .5
6 Materials and manufacture .5
6.1 Chemical composition . 5
6.2 Heat treatment for fasteners . . 7
6.3 Finish . 8
6.4 Design of bolt/nut assemblies . 9
6.5 Service temperatures for fasteners . 10
7 Mechanical and physical properties .10
7.1 Mechanical properties of bolts, screws and studs . 10
7.2 Mechanical properties of nuts . 14
8 Applicability of test methods and inspection .15
8.1 Applicability of test methods .15
8.2 Manufacturer’s inspection . 16
8.3 Supplier’s inspection . 16
8.4 Purchaser’s inspection . 16
8.5 Delivery of test results . 16
9 Test methods at ambient temperature.17
9.1 Tensile test for bolts, screws and studs at ambient temperature . 17
9.1.1 General . 17
9.1.2 Applicability . 17
9.1.3 Apparatus and testing device . 17
9.1.4 General test procedure . 18
9.1.5 Test procedure for the simultaneous determination of R , R , and A . 19
mf pf
9.1.6 Reference test procedure for the determination of stress at 0,2 % non-
proportional elongation, R . 20
pf
9.1.7 Alternative test procedure for the determination of elongation, A . 21
9.1.8 Test results and requirements for tensile strength, R .22
mf
9.1.9 Test results and requirements for stress at 0,2 % non-proportional
elongation, R .23
pf
9.1.10 Test results and requirements for elongation after fracture, A .23
9.2 Hardness test for bolts, screws and studs . 23
9.2.1 General .23
9.2.2 Test procedure. 23
9.2.3 Test results and requirements for hardness . 24
9.3 Proof load test for nuts . 24
9.3.1 General . 24
9.3.2 Applicability . 24
9.3.3 Apparatus and testing device . 24
9.3.4 Test procedure.25
9.3.5 Additional testing procedure for prevailing torque nuts . .26
9.3.6 Test results and requirements for nut proof load . 27
9.4 Hardness test for nuts . 27
9.4.1 General . 27
9.4.2 Test procedure. 27
9.4.3 Test results and requirements for nut hardness .28
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ISO 3506-5:2022(E)
10 Test methods at high temperature .28
10.1 High temperature tensile test for bolts, screws, studs and nuts .28
10.1.1 General .28
10.1.2 Test apparatus .28
10.1.3 Test procedure.29
10.1.4 Test report .30
10.2 High temperature stress rupture test for bolts, screws, studs and nuts . 31
10.2.1 General . 31
10.2.2 Test apparatus and testing device . 31
10.2.3 Test procedure. 32
10.2.4 Test report . 32
10.3 Relaxation test for bolts, screws, studs and nuts . 33
10.3.1 General . 33
10.3.2 Bolted joint models .33
10.3.3 Test apparatus and measuring devices .34
10.3.4 Test procedure.34
10.3.5 Test results . 35
10.3.6 Test report . 35
10.4 Creep test. 36
11 Fastener marking and labelling .36
11.1 General requirements for marking . 36
11.2 Manufacturer's identification mark . 37
11.3 Marking on the fasteners . 37
11.3.1 Hexagon head bolts and screws and hexagon nuts . 37
11.3.2 Hexagon socket and hexalobular socket bolts and screws .38
11.3.3 Other types of bolts, screws and nuts .38
11.3.4 Studs (one-end and double-end studs) .38
11.3.5 Fully threaded studs .38
11.3.6 Left-hand thread marking . 39
11.4 Marking of the packages (labelling) . 39
Annex A (informative) Tempering of martensitic stainless steels .40
Bibliography .42
iv
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ISO 3506-5:2022(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 2, Fasteners.
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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ISO 3506-5:2022(E)
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
— 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
Complementary detailed explanations about definitions of stainless steel grades and properties are
specified in ISO 3506-6.
The properties of stainless steel and nickel alloy fasteners for high temperature applications result from
the chemical composition of the material, from the heat treatment process and from the manufacturing
process of the fasteners. Static or dynamic properties at room temperature like tensile strength,
hardness or fatigue resistance are not sufficient enough to design fasteners for high temperature
applications properly.
In fact, at high temperatures e.g. above 300 °C, additional phenomena occur, for instance:
— decrease in tensile properties and hardness,
— hot oxidation and scaling,
— stress relaxation,
— creep.
All these phenomena significantly affect the durability and service life of fasteners. Therefore:
— a proper choice of material grade is essential to avoid heavy hot oxidation,
— qualification of fasteners through dedicated tests should be performed.
Different tests are currently available to assess the behaviour of machined and standardized samples
(see for example ASTM E292 or ASTM E328). In addition to these tests, this document specifies test
methods on finished fasteners: these are useful when requiring results as representative as possible of
the actual service conditions.
All fastener categories included in this document are heat-treated (see Clause 6). Heat treatment
processing is crucial to reach mechanical properties and suitable microstructure that are essential to
stand phenomena described above and to get adequate durability for the fasteners and the assembled
bolted joints.
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.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 3506-5:2022(E)
Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant
stainless steel fasteners —
Part 5:
Special fasteners (also including fasteners from nickel
alloys) for high temperature applications
1 Scope
This document specifies the mechanical and physical properties of bolts, screws, studs and nuts, with
coarse pitch thread and fine pitch thread, made of corrosion-resistant stainless steels (i.e. martensitic
stainless steels and precipitation hardening austenitic stainless steels) and nickel alloys, intended for
use at high temperatures up to 800 °C.
Tests in accordance with Clause 9 are performed at the ambient temperature range of 10 °C to 35 °C,
and other tests can be performed at higher temperatures, see Clause 10.
NOTE Fasteners specified in this document are also suitable when used at low temperatures, typically down
to -50 °C. For more information, see ISO 3506-6.
The term “fasteners” is used in this document when bolts, screws, studs and nuts are considered all
together.
ISO 3506-6 provides general rules and additional technical information on suitable stainless steels and
nickel alloys as well as their properties.
This document applies to fasteners:
— 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 M3 to M39, and fine pitch thread M8×1 to M39×3,
— with thread tolerances in accordance with ISO 965-1 and ISO 965-2, and
— of any shape but with full loadability.
Stainless steel and nickel alloy fastener symbols can be used for sizes outside the diameter limits of this
document (i.e. for bolts, screws and studs with d < 3 mm or d > 39 mm and for nuts with D < 5 mm or
D > 39 mm), provided that all applicable chemical, mechanical and physical requirements are met.
Fasteners with reduced loadability (i.e. thin nuts and bolts, screws and studs with head or unthreaded
shank weaker than the threaded shank) are not dealt with in this document.
This document does not specify requirements for functional properties such as:
— torque/clamp force properties,
— shear strength,
— fatigue resistance,
— weldability,
1
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ISO 3506-5:2022(E)
or
— properties of bolted joints and fasteners in high temperature environment (see test methods at high
temperature for fasteners in Clause 10).
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 3506-1, Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners — Part 1:
Bolts, screws and studs with specified grades and property classes
ISO 3506-2, Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners — Part 2:
Nuts with specified grades and property classes
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
EN 10319-2, Metallic materials — Tensile stress relaxation testing — Part 2: Procedure for bolted joint
models
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/
3.1
stainless steel
steel with at least 10,5 % (mass fraction) of chromium (Cr) and maximum 1,2 % (mass fraction) of
carbon (C)
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.5]
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ISO 3506-5:2022(E)
3.2
martensitic stainless steel
stainless steel (3.1) 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
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.7]
3.3
precipitation hardening austenitic stainless steel
austenitic stainless steel that can be hardened through precipitation of intermetallic phases from its
supersaturated metallic matrix
3.4
nickel alloy
alloy whose main constituent is nickel
3.5
soaking time
time that the entire part being heat-treated (throughout its cross-sections) remains at the specified set
temperature
3.6
stainless steel bolt and screw with full loadability
nickel alloy 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
s 2 s 2
load
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.1 modified]
3.7
stainless steel stud with full loadability
nickel alloy 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
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.2 modified]
3.8
stainless steel nut with full loadability
nickel alloy nut with full loadability
regular nut or high nut fulfilling the requirements for proof load and with minimum height m ≥ 0,80D
min
or m ≥ 0,73D
th,design,min
Note 1 to entry: The limits for the minimum height m ≥ 0,80D (for standard nuts) or m ≥ 0,73D (for
min th,design,min
other nuts) are explained in 6.4.
3.9
resistance to high temperature environment
extent to which a fastener retains required functional properties (e.g. resistance against oxidation,
relaxation, creep) during exposure to a specified temperature for a specified duration and/or to
temperature cycles
3.10
creep
time-dependent strain that occurs after the application of a force which is thereafter maintained
constant
3.11
relaxation
time-dependent stress loss for a constant strain
3
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ISO 3506-5:2022(E)
4 Symbols
For the purposes of this document, the following symbols apply.
A Total elongation after fracture for full-size fastener, mm
A Total elongation after fracture for full-size fastener at high temperature, mm
T
2
A Nominal stress area in thread, mm
s,nom
b Thread length, mm
d, D Nominal thread diameter, mm
d Basic minor diameter of external thread, mm
1
d Basic pitch diameter of external thread, mm
2
D Basic pitch diameter of internal thread, mm
2
d Minor diameter of external thread (for nominal stress area calculation), mm
3
d Hole diameter of the grip in tensile testing device, mm
h
d Diameter of unthreaded shank, mm
s
F Ultimate tensile load for full-size fastener, N
mf
F Ultimate tensile load for full-size fastener at high temperature, N
mf,T
F Ultimate stripping load at high temperature for the nut, N
n,T
F Proof load for nut, N
P
F Load at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener, N
pf
F Load at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener at high temperature, N
pf,T
h Thickness of the nut grip in tensile testing device, mm
H Height of the fundamental triangle of the thread, mm
l Nominal length of fastener, mm
L Total length of fastener before tensile test, mm
0
L Total length of fastener after fracture, mm
1
L Clamping length before tensile test, mm
2
l Overall length of stud, mm
t
l Free threaded length of fastener in testing device, mm
th
m Height of the nut, mm
m Design thread height of the nut, mm
th,design
P Pitch of the thread, mm
R Tensile strength for full-size fastener, MPa
mf
4
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ISO 3506-5:2022(E)
R Tensile strength for full-size fastener at high temperature, MPa
mf,T
R Ultimate nut strength at stripping load at high temperature, MPa
n,T
R Stress at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener, MPa
pf
R Stress at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener at high temperature, MPa
pf,T
S Stress under proof load for nuts, MPa
P
5 Designation system for fasteners made from stainless
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 3506-5
Première édition
2022-04
Fixations — Caractéristiques
mécaniques des fixations en acier
inoxydable résistant à la corrosion —
Partie 5:
Fixations spéciales (incluant
également les fixations en alliages
de nickel) pour utilisation à hautes
températures
Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless
steel fasteners —
Part 5: Special fasteners (also including fasteners from nickel alloys)
for high temperature applications
Numéro de référence
ISO 3506-5:2022(F)
© ISO 2022
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ISO 3506-5:2022(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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ISO 3506-5:2022(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction . vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .2
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles . 4
5 Système de désignation des fixations en acier inoxydable et alliage de nickel .5
6 Matériaux et fabrication . 5
6.1 Composition chimique . 5
6.2 Traitement thermique des fixations . 7
6.3 Finition . 8
6.4 Conception des assemblages vissés . 9
6.5 Températures d'utilisation des fixations . 10
7 Caractéristiques mécaniques et physiques .10
7.1 Caractéristiques mécaniques des vis, goujons et tiges filetées . 10
7.2 Caractéristiques mécaniques des écrous . 14
8 Conditions d'application des méthodes d'essai et contrôles .16
8.1 Conditions d'application des méthodes d'essai . 16
8.2 Contrôle effectué par le fabricant . 16
8.3 Contrôles effectués par le fournisseur . 16
8.4 Contrôles effectués par le client . 16
8.5 Fourniture de résultats d'essai . 17
9 Méthodes d'essai à température ambiante .17
9.1 Essai de traction pour les vis, goujons et tiges filetées à température ambiante . 17
9.1.1 Généralités . 17
9.1.2 Limites d'application . . . 17
9.1.3 Appareillage et dispositif d'essai . 17
9.1.4 Mode opératoire général . 18
9.1.5 Mode opératoire pour la détermination simultanée de R , R , et A . 19
mf pf
9.1.6 Mode opératoire de référence pour la détermination de la limite
conventionnelle d'élasticité à 0,2 %, R . 20
pf
9.1.7 Mode opératoire alternatif pour la détermination de l'allongement, A .22
9.1.8 Résultats d'essai et exigences pour la résistance à la traction, R .23
mf
9.1.9 Résultats d'essai et exigences pour la limite conventionnelle d'élasticité à
0,2 %, R . 24
pf
9.1.10 Résultats d'essai et exigences pour l'allongement après rupture, A . 24
9.2 Essai de dureté des vis, goujons et tiges filetées . 24
9.2.1 Généralités . 24
9.2.2 Mode opératoire . 24
9.2.3 Résultats d'essai et exigences de dureté . 25
9.3 Essai de charge d'épreuve pour les écrous . 25
9.3.1 Généralités . 25
9.3.2 Limites d'application . . 25
9.3.3 Appareillage et dispositif d'essai . 25
9.3.4 Mode opératoire . .26
9.3.5 Mode opératoire supplémentaire pour les écrous autofreinés . 27
9.3.6 Résultats d'essai et exigences pour la charge d'épreuve de l'écrou . 27
9.4 Essai de dureté pour les écrous .28
9.4.1 Généralités .28
9.4.2 Mode opératoire . .28
9.4.3 Résultats d'essai et exigences pour la dureté de l'écrou .29
iii
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ISO 3506-5:2022(F)
10 Méthodes d'essai à haute température .29
10.1 Essai de traction à haute température pour les vis, goujons, tiges filetées et écrous .29
10.1.1 Généralités .29
10.1.2 Appareillage d'essai .29
10.1.3 Mode opératoire . .30
10.1.4 Rapport d'essai. 31
10.2 Essai de rupture sous tension à haute température pour les vis, goujons, tiges
filetées et écrous . 32
10.2.1 Généralités . 32
10.2.2 Appareillage et dispositif d'essai . 32
10.2.3 Mode opératoire . .33
10.2.4 Rapport d'essai.34
10.3 Essai de relaxation pour les vis, goujons, tiges filetées et écrous .34
10.3.1 Généralités .34
10.3.2 Modèles d'assemblage boulonné . 35
10.3.3 Appareillage d'essai et dispositifs de mesurage . 35
10.3.4 Mode opératoire . . 35
10.3.5 Résultats d'essai . 36
10.3.6 Rapport d'essai. 37
10.4 Essai de fluage . 37
11 Marquage et étiquetage des fixations .38
11.1 Exigences générales pour le marquage.38
11.2 Marque d'identification du fabricant .38
11.3 Marquage des fixations .38
11.3.1 Vis à tête hexagonale et écrous hexagonaux .38
11.3.2 Vis à six pans creux et vis à six lobes internes .39
11.3.3 Autres types de vis et d'écrous .40
11.3.4 Goujons (avec une ou deux parties filetées) .40
11.3.5 Tiges filetées .40
11.3.6 Marquage du filetage à gauche .40
11.4 Marquage des emballages (étiquetage) . 41
Annexe A (informative) Revenu des aciers inoxydables martensitiques .42
Bibliographie . 44
iv
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ISO 3506-5:2022(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 le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 2, Fixations.
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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ISO 3506-5:2022(F)
Introduction
La série ISO 3506 comprend les parties suivantes, présentées 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 de classes de qualité spécifiés
— Partie 2: Écrous de grades et de classes de 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
— Partie 5: Fixations spéciales (incluant également les fixations en alliages de nickel) pour utilisation à
hautes températures
— Partie 6: Règles générales pour la sélection des aciers inoxydables et des alliages de nickel pour les
fixations
Des explications détaillées complémentaires concernant les définitions des grades d'aciers inoxydables
et leurs propriétés sont spécifiées dans l'ISO 3506-6.
Les caractéristiques des fixations en acier inoxydable ou alliage de nickel pour applications à hautes
températures résultent de la composition chimique du matériau, du procédé de traitement thermique
et du procédé de fabrication des fixations. Les caractéristiques statiques ou dynamiques à température
ambiante comme la résistance à la traction, la dureté ou la résistance à la fatigue ne sont toutefois pas
suffisantes pour bien concevoir des fixations pour une utilisation à hautes températures.
En fait, à hautes températures telles qu’au-delà de 300 °C, d'autres phénomènes se produisent comme
par exemple:
— une diminution des caractéristiques mécaniques de traction et de dureté;
— une oxydation à chaud et de la calamine;
— une relaxation des contraintes;
— du fluage.
Tous ces phénomènes affectent significativement la durabilité et la durée de vie des fixations. Par
conséquent:
— le choix approprié du grade de matériau est essentiel pour éviter toute oxydation à chaud importante;
— il est recommandé de qualifier les fixations au moyen d’essais spécifiques.
Différents essais existent actuellement pour évaluer le comportement d'échantillons usinés et
normalisés (voir par exemple l'ASTM E292 ou l'ASTM E328). En plus de ces essais, le présent document
spécifie des méthodes d'essai des fixations finies: celles-ci sont très utiles pour obtenir des résultats
aussi représentatifs que possible des conditions d'utilisation réelles.
Toutes les catégories de fixations inclues dans le présent document sont traitées thermiquement (voir
l'Article 6). Le processus de transformation par traitement thermique est crucial pour obtenir les
caractéristiques mécaniques et la microstructure adéquate, qui sont essentielles pour résister aux
phénomènes décrits ci-dessus, ainsi que pour obtenir une durabilité adéquate des fixations et des
assemblages boulonnés.
1) La révision de l'ISO 3506-3 et ISO 3506-4 est prévue pour inclure la référence à l'ISO 3506-6.
vi
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NORME INTERNATIONALE ISO 3506-5:2022(F)
Fixations — Caractéristiques mécaniques des fixations en
acier inoxydable résistant à la corrosion —
Partie 5:
Fixations spéciales (incluant également les fixations en
alliages de nickel) pour utilisation à hautes températures
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les caractéristiques mécaniques et physiques des vis, goujons, tiges filetées
et écrous, à filetage à pas gros et à filetage à pas fin, en aciers inoxydables résistant à la corrosion (c'est-
à-dire aciers inoxydables martensitiques et aciers inoxydables austénitiques durcis par précipitation)
et en alliages de nickel, prévus pour des utilisations à hautes températures jusqu'à 800 °C.
Les essais conformément à l'Article 9 sont réalisés dans la plage de température ambiante de 10 °C à
35 °C, et d’autres essais peuvent être réalisés à des températures plus élevées, voir l'Article 10.
NOTE Les fixations spécifiées dans le présent document conviennent également pour des utilisations à
basses températures, typiquement jusqu'à -50 °C. Pour plus d'informations, voir l'ISO 3506-6.
Le terme «fixations» est utilisé dans le présent document lorsque les vis, goujons, tiges filetées et écrous
sont considérés dans leur ensemble.
L'ISO 3506-6 fournit des règles générales et des informations techniques supplémentaires sur les aciers
inoxydables et alliages de nickel appropriés ainsi que leurs propriétés.
Le présent document s'applique aux fixations:
— 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 M3 à M39 pour les filetages à pas gros, et M8 × 1 à M39 × 3 pour les filetages à pas fin,
— de tolérances de filetage conformes à l'ISO 965-1 et à l'ISO 965-2, et
— de toutes formes, mais avec capacité de charge intégrale.
Les symboles de fixation en acier inoxydable ou alliage de nickel peuvent être utilisés pour des
dimensions en dehors des limites de diamètres du présent document (c'est-à-dire pour des vis, goujons
et tiges filetées de diamètre d < 3 mm ou d > 39 mm et pour des écrous de diamètre D < 5 mm ou
D > 39 mm), à condition que toutes les exigences chimiques, mécaniques et physiques applicables soient
satisfaites.
Les fixations à capacité de charge réduite (c'est-à-dire les écrous bas, les vis dont la résistance de la tête
est plus faible que la partie filetée, et les vis et goujons dont la partie lisse (tige) est plus faible que la
partie filetée) ne sont pas traitées dans le présent document.
Le présent document 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,
1
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ISO 3506-5:2022(F)
— la soudabilité,
ou
— les caractéristiques des assemblages boulonnés et des fixations dans un environnement à haute
température (voir les méthodes d'essai à hautes températures des fixations à l'Article 10).
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 3506-1, 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
ISO 3506-2, Fixations — Caractéristiques mécaniques des fixations en acier inoxydable résistant à la
corrosion — Partie 2: Écrous de grades et classes de qualité spécifiés
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
EN 10319-2, Matériaux métalliques — Essai de relaxation en traction — Partie 2: Mode opératoire pour
modèles d’assemblages boulonnés
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:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
2
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ISO 3506-5:2022(F)
3.1
acier inoxydable
acier contenant au moins 10,5 % (fraction massique) de chrome (Cr) et au plus 1,2 % (fraction massique)
de carbone (C)
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.5]
3.2
acier inoxydable martensitique
acier inoxydable (3.1) 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
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.7]
3.3
acier inoxydable austénitique durci par précipitation
acier inoxydable austénitique qui peut être durci par une précipitation des phases intermétalliques à
partir de sa matrice métallique sursaturée
3.4
alliage de nickel
alliage principalement constitué de nickel
3.5
durée de maintien en température
durée pendant laquelle l'intégralité de la pièce traitée thermiquement (à cœur et sur toute sa longueur)
est maintenue à la température de consigne spécifiée
3.6
vis à capacité de charge intégrale en acier inoxydable
vis à capacité de charge intégrale en alliage de nickel
vis dont la tête est plus résistante que la partie filetée et la partie lisse (tige) (avec un diamètre de tige
d ≈ d ou d > d ) ou vis entièrement filetée, et respectant l'exigence de charge minimale de rupture
s 2 s 2
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.1 modifiée]
3.7
goujon à capacité de charge intégrale en acier inoxydable
goujon à capacité de charge intégrale en alliage de nickel
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
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.2 modifiée]
3.8
écrou à capacité de charge intégrale en acier inoxydable
écrou à capacité de charge intégrale en alliage de nickel
écrou normal ou écrou haut respectant les exigences de charge d'épreuve et de hauteur minimale
m ≥ 0,80D ou m ≥ 0,73D
min th,design,min
Note 1 à l'article: Les limites concernant la hauteur minimale m ≥ 0,80D (pour les écrous standards) ou
min
m ≥ 0,73D (pour les autres écrous) sont expliquées en 6.4.
th,design,min
3.9
résistance en environnement à hautes températures
capacité d’une fixation à conserver ses caractéristiques fonctionnelles exigées (par exemple résistance
à l'oxydation, à la relaxation, au fluage) lorsqu'elle est exposée à une température spécifiée pendant une
durée spécifiée et/ou à des cycles de températures
3
© ISO 2022 – Tous droits réservés
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ISO 3506-5:2022(F)
3.10
fluage
déformation dans le temps qui se produit après l'application d'une force qui est ensuite maintenue
constante
3.11
relaxation
diminution de contrainte dans le temps pour une déformation constante
4 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles suivants s'appliquent.
A Allongement total après rupture sur produit entier, mm
A Allongement total après rupture sur produit entier à haute temp
...
FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 3506-5
ISO/TC 2
Fasteners — Mechanical properties
Secretariat: DIN
of corrosion-resistant stainless steel
Voting begins on:
2021-09-07 fasteners —
Voting terminates on:
Part 5:
2021-11-02
Special fasteners (also including
fasteners from nickel alloys) for high
temperature applications
Fixations — Caractéristiques mécaniques des fixations en acier
inoxydable résistant à la corrosion —
Partie 5: Fixations spéciales (incluant également les fixations en
alliages de nickel) pour utilisation à hautes températures
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO-
ISO/FDIS 3506-5:2021(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN-
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2021
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ISO/FDIS 3506-5:2021(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2021
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
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.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2021 – All rights reserved
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ISO/FDIS 3506-5:2021(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols . 4
5 Designation system for fasteners made from stainless steels and nickel alloys .5
6 Materials and manufacture . 5
6.1 Chemical composition . 5
6.2 Heat treatment for fasteners . 7
6.3 Finish . 8
6.4 Design of bolt/nut assemblies . 9
6.5 Service temperatures for fasteners .10
7 Mechanical and physical properties .10
7.1 Mechanical properties of bolts, screws and studs .10
7.2 Mechanical properties of nuts .14
8 Applicability of test methods and inspection .15
8.1 Applicability of test methods .15
8.2 Manufacturer’s inspection .16
8.3 Supplier’s inspection .16
8.4 Purchaser’s inspection .16
8.5 Delivery of test results .16
9 Test methods at ambient temperature .17
9.1 Tensile test for bolts, screws and studs at ambient temperature .17
9.1.1 General.17
9.1.2 Test procedure for the simultaneous determination of R , R , and A .19
mf pf
9.1.3 Reference test procedure for the determination of stress at 0,2 % non-
proportional elongation, R .
pf 20
9.1.4 Alternative test procedure for the determination of elongation, A .21
9.1.5 Test results and requirements for tensile strength, R .
mf 22
9.1.6 Test results and requirements for stress at 0,2 % non-proportional
elongation, R .
pf 23
9.1.7 Test results and requirements for elongation after fracture, A .23
9.2 Hardness test for bolts, screws and studs .23
9.2.1 General.23
9.2.2 Test procedure .23
9.2.3 Test results and requirements for hardness .24
9.3 Proof load test for nuts.24
9.3.1 General.24
9.3.2 Test procedure .25
9.3.3 Additional testing procedure for prevailing torque nuts .26
9.3.4 Test results and requirements for nut proof load .27
9.4 Hardness test for nuts .27
9.4.1 General.27
9.4.2 Test procedure .27
9.4.3 Test results and requirements for nut hardness .28
10 Test methods at high temperature.28
10.1 High temperature tensile test for bolts, screws, studs and nuts .28
10.1.1 General.28
10.1.2 Test apparatus .28
© ISO 2021 – All rights reserved iii
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ISO/FDIS 3506-5:2021(E)
10.1.3 Test procedure .29
10.1.4 Test report .30
10.2 High temperature stress rupture test for bolts, screws, studs and nuts .31
10.2.1 General.31
10.2.2 Test apparatus and testing device.31
10.2.3 Test procedure .32
10.2.4 Test report .32
10.3 Relaxation test for bolts, screws, studs and nuts .33
10.3.1 General.33
10.3.2 Bolted joint models .33
10.3.3 Test apparatus and measuring devices .34
10.3.4 Test procedure .34
10.3.5 Test results .35
10.3.6 Test report .35
10.4 Creep test .36
11 Fastener marking and labelling .36
11.1 General requirements for marking .36
11.2 Manufacturer's identification mark .37
11.3 Marking on the fasteners .37
11.3.1 Hexagon head bolts and screws and hexagon nuts .37
11.3.2 Hexagon socket and hexalobular socket bolts and screws .38
11.3.3 Other types of bolts, screws and nuts .38
11.3.4 Studs (one-end and double-end studs) .38
11.3.5 Fully threaded studs .38
11.3.6 Left-hand thread marking .39
11.4 Marking of the packages (labelling) .39
Annex A (informative) Tempering of martensitic stainless steels .40
Bibliography .43
iv © ISO 2021 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/FDIS 3506-5:2021(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 2, Fasteners.
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.
© ISO 2021 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/FDIS 3506-5:2021(E)
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
— 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
Complementary detailed explanations about definitions of stainless steel grades and properties are
specified in ISO 3506-6.
The properties of stainless steel and nickel alloy fasteners for high temperature applications result from
the chemical composition of the material, from the heat treatment process and from the manufacturing
process of the fasteners. Static or dynamic properties at room temperature like tensile strength,
hardness or fatigue resistance are not sufficient enough to design fasteners for high temperature
applications properly.
In fact, at high temperatures e.g. above 300 °C, additional phenomena occur, for instance:
— decrease in tensile properties and hardness,
— hot oxidation and scaling,
— stress relaxation,
— creep.
All these phenomena significantly affect the durability and service life of fasteners. Therefore:
— a proper choice of material grade is essential to avoid heavy hot oxidation,
— qualification of fasteners through dedicated tests should be performed.
Different tests are currently available to assess the behavior of machined and standardized samples
(see for example ASTM E292 or ASTM E328). In addition to these tests, this document specifies test
methods on finished fasteners: these are useful when requiring results as representative as possible of
the actual service conditions.
All fastener categories included in this document are heat-treated (see Clause 6). Heat treatment
processing is crucial to reach mechanical properties and suitable microstructure that are essential to
stand phenomena described above and to get adequate durability for the fasteners and the assembled
joint.
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.
vi © ISO 2021 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 3506-5:2021(E)
Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant
stainless steel fasteners —
Part 5:
Special fasteners (also including fasteners from nickel
alloys) for high temperature applications
1 Scope
This document specifies the mechanical and physical properties of bolts, screws, studs and nuts, with
coarse pitch thread and fine pitch thread, made of corrosion-resistant stainless steels (i.e. martensitic
stainless steels and precipitation hardening austenitic stainless steels) and nickel alloys, intended for
use at high temperatures up to 800 °C.
Tests in accordance with Clause 9 are performed at the ambient temperature range of 10 °C to 35 °C,
and other tests can be performed at higher temperatures, see Clause 10.
NOTE Fasteners specified in this document are also suitable when used at low temperatures, typically down
to - 50 °C. For more information, see ISO 3506-6.
The term “fasteners” is used in this document when bolts, screws, studs and nuts are considered all
together.
ISO 3506-6 provides general rules and additional technical information on suitable stainless steels and
nickel alloys as well as their properties.
This document applies to fasteners:
— 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 M3 to M39, and fine pitch thread M8×1 to M39×3,
— with thread tolerances in accordance with ISO 965-1 and ISO 965-2, and
— of any shape but with full loadability.
Stainless steel and nickel alloy fastener symbols can be used for sizes outside the diameter limits of this
document (i.e. for bolts, screws and studs with d < 3 mm or d > 39 mm and for nuts with D < 5 mm or
D > 39 mm), provided that all applicable chemical, mechanical and physical requirements are met.
Fasteners with reduced loadability (i.e. thin nuts and bolts, screws and studs with head or unthreaded
shank weaker than the threaded shank) are not dealt with in this document.
This document does not specify requirements for functional properties such as:
— torque/clamp force properties,
— shear strength,
— fatigue resistance,
— weldability,
© ISO 2021 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/FDIS 3506-5:2021(E)
or
— properties of bolted joints and fasteners in high temperature environment (see test methods for
fasteners in Clause 10).
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 3506-1, Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners — Part 1:
Bolts, screws and studs with specified grades and property classes
ISO 3506-2, Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners — Part 2:
Nuts with specified grades and property classes
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
EN 10319-2, Metallic materials — Tensile stress relaxation testing — Part 2: Procedure for bolted joint
models
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 https:// www .electropedia .org/
3.1
stainless steel
steel with at least 10,5 % (mass fraction) of chromium (Cr) and maximum 1,2 % (mass fraction) of
carbon (C)
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.5]
2 © ISO 2021 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/FDIS 3506-5:2021(E)
3.2
martensitic stainless steel
stainless steel (3.1) 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
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.7]
3.3
precipitation hardening austenitic stainless steel
austenitic stainless steel that can be hardened through precipitation of intermetallic phases from its
supersaturated metallic matrix
3.4
nickel alloy
alloy whose main constituent is nickel
3.5
soaking time
time that the entire part being heat-treated (throughout its cross-sections) remains at the specified set
temperature
3.6
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
s 2 s 2
load
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.1 modified]
3.7
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
[SOURCE: ISO 3506-1:2020, 3.2 modified]
3.8
stainless steel or nickel alloy nut with full loadability
regular nut or high nut fulfilling the requirements for proof load and with minimum height m ≥ 0,80D
min
or m ≥ 0,73D
th,design,min
Note 1 to entry: Note to entry The limits for the minimum height m ≥ 0,80D (for standard nuts) or
min
m ≥ 0,73D (for other nuts) are explained in 6.4.
th,design,min
3.9
resistance to high temperature environment
extent to which a fastener retains required functional properties (e.g. resistance against oxidation,
relaxation, creep) during exposure to a specified temperature for a specified duration and/or to
temperature cycles
3.10
creep
time-dependent strain that occurs after the application of a force which is thereafter maintained
constant
3.11
relaxation
time-dependent stress loss for a constant strain
© ISO 2021 – All rights reserved 3
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ISO/FDIS 3506-5:2021(E)
4 Symbols
For the purposes of this document, the following symbols apply.
A Total elongation after fracture, mm
A Total elongation after fracture for full-size fastener at high temperature, mm
T
2
A Nominal stress area in thread, mm
s,nom
b Thread length, mm
d, D Nominal thread diameter, mm
d Basic minor diameter of external thread, mm
1
d Basic pitch diameter of external thread, mm
2
D Basic pitch diameter of internal thread, mm
2
d Minor diameter of external thread (for nominal stress area calculation), mm
3
d Hole diameter in tensile testing device, mm
h
d Diameter of unthreaded shank, mm
s
F Ultimate tensile load, N
mf
F Ultimate tensile load at high temperature, N
mf,T
F Ultimate stripping load at high temperature for the nut, N
n,T
F Proof load for nut, N
P
F Load at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener, N
pf
F Load at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener at high temperature, N
pf,T
h Thickness of the nut grip in tensile testing device, mm
H Height of the fundamental triangle of the thread, mm
l Nominal length of fastener, mm
L Total length of fastener before tensile test, mm
0
L Total length of fastener after fracture, mm
1
L Clamping length before tensile test, mm
2
l Overall length of stud, mm
t
l Free threaded length of fastener in testing device, mm
th
m Height of the nut, mm
m Design thread height of the nut, mm
th,design
P Pitch of the thread, mm
R Tensile strength for full-size fastener, MPa
mf
4 © ISO 2021 – All rights reserved
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ISO/FDIS 3506-5:2021(E)
R Tensile strength for full-size fastener at high temperature, MPa
mf,T
R Ultimate nut strength at stripping load at high temperature, MPa
n,T
R Stress at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener, MPa
pf
R Stress at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener at high temperature, MPa
pf,T
S Stress under proof load for nuts, MPa
P
5 Designation system for fasteners made from stainless steels and nickel alloys
All stainless steels and nickel alloys specified in this document belong to one of the three following
categories:
— martensitic stainless steels (3.2): CH0, CH1, CH2, V, VH, VW,
— precipitation hardening austenitic stainless steels (3.3): SD,
— nickel alloys (3.4): SB and 718.
The chemical composition and heat treatment of fasteners for these three material categories are
specified in Clause 6.
The marking, labelling and design
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.