ISO/DIS 3506-5

Fasteners -- Mechanical properties of corrosion-resistant stainless steel fasteners

Fixations -- Caractéristiques mécaniques des fixations en acier inoxydable résistant à la corrosion

Standards Content (sample)

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 3506-5
ISO/TC 2 Secretariat: DIN
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2019-10-10 2020-01-02
Fasteners — Mechanical properties of corrosion-resistant
stainless steel fasteners —
Part 5:
Special fasteners (also including fasteners from nickel
alloys) for high temperature applications

Caractéristiques mécaniques des fixations en acier inoxydable résistant à la corrosion —

Partie 5: Fixations spécifiques (incluant les fixations à partir d'alliages de nickel) résistant à la chaleur et

pour applications à températures élevées
ICS: 21.060.99
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FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
This document is circulated as received from the committee secretariat.
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
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ISO/DIS 3506-5:2019(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
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RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2019
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ISO/DIS 3506-5:2019(E)
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ISO/DIS 3506-5:2019(E)
Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

Introduction ................................................................................................................................................................................................................................vi

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 2

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 2

4 Symbols .......................................................................................................................................................................................................................... 3

5 Designation system for fasteners made from stainless steels and nickel alloys ...............................4

6 Materials and manufacture ....................................................................................................................................................................... 5

6.1 Chemical composition ...................................................................................................................................................................... 5

6.2 Heat treatment for fasteners ....................................................................................................................................................... 7

6.3 Finish ............................................................................................................................................................................................................... 7

6.4 Design of bolt/nut assemblies ................................................................................................................................................... 8

6.5 Resistance to high temperature environment ............................................................................................................. 9

6.6 Service temperatures for fasteners ....................................................................................................................................... 9

7 Mechanical and physical properties ................................................................................................................................................ 9

7.1 Mechanical properties of bolts, screws and studs .................................................................................................... 9

7.2 Mechanical properties of nuts ................................................................................................................................................12

8 Applicability of test methods and inspection ......................................................................................................................14

8.1 Applicability of test methods ...................................................................................................................................................14

8.2 Manufacturer’s inspections .......................................................................................................................................................15

8.3 Supplier’s inspections ....................................................................................................................................................................15

8.4 Purchaser’s inspections ................................................................................................................................................................15

8.5 Delivery of test results ...................................................................................................................................................................15

9 Test methods at ambient temperatures ....................................................................................................................................16

9.1 Tensile test for bolts, screws and studs at ambient temperature ............................................................16

9.1.1 General...................................................................................................................................................................................16

9.1.2 Test procedure for the simultaneous determination of Rmf, Rpf, and A ......................18

9.1.3 Reference test procedure for the determination of stress at 0,2 % non-

proportional elongation, R ..............................................................................................................................19

9.1.4 Alternative test procedure for the determination of elongation, A .................................20

9.1.5 Test results and requirements for tensile strength, R ............................................................21

9.1.6 Test results and requirements for stress at 0,2 % non-proportional

elongation, R ................................................................................................................................................................22

9.1.7 Test results and requirements for elongation after fracture, A ...........................................22

9.2 Hardness test for bolts, screws and studs ....................................................................................................................22

9.2.1 General...................................................................................................................................................................................22

9.2.2 Test procedure ................................................................................................................................................................22

9.2.3 Test results and requirements ..........................................................................................................................23

9.3 Proof load test for nuts..................................................................................................................................................................23

9.3.1 General...................................................................................................................................................................................23

9.3.2 Applicability ......................................................................................................................................................................23

9.3.3 Apparatus ............................................................................................................................................................................23

9.3.4 Testing device ..................................................................................................................................................................24

9.3.5 Test procedure ................................................................................................................................................................25

9.3.6 Test results and requirements ..........................................................................................................................26

9.4 Hardness test for nuts ....................................................................................................................................................................26

9.4.1 General...................................................................................................................................................................................26

9.4.2 Test procedure ................................................................................................................................................................26

10 Test methods at high temperature..................................................................................................................................................27

10.1 High temperature tensile test for bolts, screws, studs and nuts ...............................................................27

© ISO 2019 – All rights reserved iii
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ISO/DIS 3506-5:2019(E)

10.1.1 General...................................................................................................................................................................................27

10.1.2 Test apparatus .................................................................................................................................................................27

10.1.3 Test procedure ................................................................................................................................................................28

10.1.4 Test report ..........................................................................................................................................................................29

10.2 High temperature stress rupture test for bolts, screws, studs and nuts ............................................30

10.2.1 General...................................................................................................................................................................................30

10.2.2 Test apparatus and testing device..................................................................................................................30

10.2.3 Test procedure ................................................................................................................................................................30

10.2.4 Test report ..........................................................................................................................................................................31

10.3 Relaxation test for bolts, screws, studs and nuts ....................................................................................................32

10.3.1 General...................................................................................................................................................................................32

10.3.2 Bolted joint models .....................................................................................................................................................32

10.3.3 Test apparatus and measuring device ........................................................................................................32

10.3.4 Test procedure ................................................................................................................................................................32

10.3.5 Test results .........................................................................................................................................................................34

10.3.6 Test report ..........................................................................................................................................................................34

10.4 Creep test ..................................................................................................................................................................................................35

11 Fastener marking and labelling........................................................................................................................................................35

11.1 General requirements for marking .....................................................................................................................................35

11.2 Manufacturer's identification mark ...................................................................................................................................36

11.3 Marking on the fasteners ............................................................................................................................................................36

11.3.1 Hexagon head bolts and screws and hexagon nuts .........................................................................36

11.3.2 Hexagon socket and hexalobular socket bolts and screws .......................................................37

11.3.3 Other bolts, screws and nuts ..............................................................................................................................38

11.3.4 Studs (one-end and double-end studs) .....................................................................................................38

11.3.5 Left-hand thread marking .....................................................................................................................................38

11.4 Marking of the packages (labelling) ..................................................................................................................................39

Annex A (informative) Tempering of martensitic stainless steels ......................................................................................40

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................43

iv © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO/DIS 3506-5:2019(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 on 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 the following

URL: 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.
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ISO/DIS 3506-5:2019(E)
Introduction

The properties of stainless steel and nickel alloys 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 exhaustive 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 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 such tests, this document includes guidelines for test methods on finished fasteners.

These are useful to get results as representative as possible of the actual service conditions.

All grades included in this document are heat-treated. Heat treatment process is crucial to reach

mechanical properties and suitable microstructure that are essential to stand phenomena described

above and to get acceptable durability for the fasteners and the assembled joint.

________________

It is intended to revise ISO 3506-3 and ISO 3506-4 in the future in order to include reference to this

document.
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 3506-5:2019(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 and nickel alloys,

intended for use at high temperatures up to 800 °C.

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.

It specifies fastener properties in relation to three material categories: martensitic steels, precipitation

hardening austenitic steels and nickel alloys.

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 steels and Nickel alloys grades may be used for sizes outside the diameter limits of this

document (i.e. for d < 3 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 shank weaker

than the threaded shank) are not dealt with in this document.
It does not specify requirements for functional properties such as:
— Torque/clamp force properties
— Shear strength
— Fatigue resistance, or
— Weldability
© ISO 2019 – All rights reserved 1
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ISO/DIS 3506-5:2019(E)
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 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 —Coarse

pitch thread and fine pitch thread— 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 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:

— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http: //www .iso .org/obp

Detailed explanations for stainless steel and nickel alloys grades and properties are specified in

ISO 3506-6.
3.1
stainless steel

steel with at least 10,5 % (mass fraction) of chromium (Cr) and maximum 1,2 % (mass fraction) of

carbon (C)
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
3.3
precipitation hardening steel

steel that can be hardened through precipitation in the metallic matrix of a constituent from a

supersaturated solid solution
3.4
nickel alloy
alloy whose main constituent is nickel
2 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO/DIS 3506-5:2019(E)
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 and 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 load

s 2 s 2
3.7
stainless steel and 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
3.8
stainless steel and Nickel alloy nut with full loadability

regular nut or high nut fulfilling the requirements for proof load and minimum height above or equal to

0,80D, in accordance with ISO 3506-2
3.9
heat resistance

extent to which a fastener retains 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
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
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
d Basic pitch diameter of external thread, mm
D Basic pitch diameter of internal thread, mm
d Minor diameter of external thread (for nominal stress area calculation), mm

d Hole diameter for adaptor in tensile testing device for externally threaded fasteners, mm

h bolt
d Hole diameter of nut grip in tensile testing device, mm
h nut
d Diameter of unthreaded shank, mm
© ISO 2019 – All rights reserved 3
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ISO/DIS 3506-5:2019(E)
F Ultimate tensile load, N
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
F Load at 0,2 % non-proportional elongation for full-size fastener, N

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
L Total length of fastener after fracture, mm
L Clamping length before tensile test, mm
l Overall length of stud, mm
l Free threaded length of fastener in testing device, mm
m Height of the nut, mm
P Pitch of the thread, mm
R Tensile strength for full size fastener, MPa
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

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
5 Designation system for fasteners made from stainless steels and nickel alloys

All stainless steels and nickel alloys specified in this document belong to three different categories:

— martensitic stainless steels: CH0, CH1, CH2, V, VH, VW,
— precipitation hardening austenitic steels: SD,
— nickel alloys: 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 designation with the fasteners symbols of Clause 6 shall be as specified in

Clause 11.
4 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO/DIS 3506-5:2019(E)
6 Materials and manufacture
6.1 Chemical composition

Tables 1 to 3 specify the limits for chemical composition of the stainless steels and nickel alloys for

fasteners. The chemical composition shall be assessed in accordance with the relevant International

Standards.

Maximum values are specified, unless otherwise indicated. The final choice of the chemical composition

within the specified fastener symbol is at the discretion of the manufacturer, unless otherwise agreed

between the purchaser and the manufacturer.

General rules and information are specified in ISO 3506-6 for the choice of an appropriate stainless

steel or nickel alloy grade in relation to the application.
Table 1 — Chemical composition for martensitic stainless steel fasteners
Mat Fas Chemical composition
eri ten ISO name Material
mass fraction, %
al er for material reference
a b
cate sym
Other ele-
C Si Mn P S Cr Mo Ni Fe
gory bol
ments
4021-420- 0,16
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 3506-5
ISO/TC 2 Secrétariat: DIN
Début de vote: Vote clos le:
2019-10-10 2020-01-02
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

ICS: 21.060.99
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE

Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat du comité.

DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
ISO/DIS 3506-5:2019(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE. ISO 2019
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ISO/DIS 3506-5
ISO/DIS 3506-5:2019(F)
Sommaire

Avant-propos...............................................................................................................................................................................6

Introduction ................................................................................................................................................................................7

1 Domaine d'application....................................................................................................................................................8

2 Références normatives ...................................................................................................................................................8

3 Termes et définitions ...................................................................................................................................................... 9

4 Symboles ........................................................................................................................................................................... 10

5 Système de désignation des fixations en acier inoxydable et alliages de nickel .................................... 11

6 Matériaux et fabrication.............................................................................................................................................. 11

6.1 Composition chimique........................................................................................................................................................... 11

6.2 Traitement thermique des fixations ................................................................................................................................ 14

6.3 Finition ......................................................................................................................................................................................... 15

6.4 Conception des assemblages vissés ................................................................................................................................. 16

6.5 Résistance dans les environnements à haute température.................................................................................... 16

6.6 Températures d'utilisation des fixations ....................................................................................................................... 17

7 Caractéristiques mécaniques et physiques.......................................................................................................... 17

7.1 Caractéristiques mécaniques des vis, goujons et tiges filetées............................................................................. 17

7.2 Propriétés mécaniques des écrous................................................................................................................................... 22

8 Conditions d'application des méthodes d'essai et contrôles ......................................................................... 24

8.1 Conditions d'application des méthodes d'essai .......................................................................................................... 24

8.2 Contrôles effectués par le fabricant ................................................................................................................................. 25

8.3 Contrôles effectués par le fournisseur ............................................................................................................................ 25

8.4 Contrôles effectués par le client......................................................................................................................................... 25

8.5 Fourniture de résultats d'essai........................................................................................................................................... 26

9 Méthodes d’essai à température ambiante .......................................................................................................... 26

9.1 Essai de traction pour les vis, goujons et tiges filetées à température ambiante ......................................... 26

9.1.1 Généralités ........................................................................................................................................................................ 26

9.1.2 Mode opératoire pour la détermination simultanée de R , R , et A ........................................................ 28

mf pf

9.1.3 Mode opératoire de référence pour la détermination de la limite conventionnelle d'élasticité à

0,2 %, Rpf29

9.1.4 Mode opératoire alternatif pour la détermination de l'allongement, A................................................... 30

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT

9.1.5 Résultats d'essai et exigences pour la résistance à la traction, R ............................................................ 31

9.1.6 Résultats d’essai et exigences pour la limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 %, R ..................... 32

© ISO 2019 pf

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

9.1.7 Résultats d’essai et exigences pour l’allongement après rupture,A......................................................... 32

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

9.2 Essai de dureté des vis, goujons et tiges filetées......................................................................................................... 32

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.

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Publié en Suisse
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ISO/DIS 3506-5:2019(F)
Sommaire

Avant-propos ............................................................................................................................................................................... 6

Introduction ................................................................................................................................................................................ 7

1 Domaine d'application .................................................................................................................................................... 8

2 Références normatives ................................................................................................................................................... 8

3 Termes et définitions ...................................................................................................................................................... 9

4 Symboles ........................................................................................................................................................................... 10

5 Système de désignation des fixations en acier inoxydable et alliages de nickel .................................... 11

6 Matériaux et fabrication .............................................................................................................................................. 11

6.1 Composition chimique ........................................................................................................................................................... 11

6.2 Traitement thermique des fixations ................................................................................................................................ 14

6.3 Finition ......................................................................................................................................................................................... 15

6.4 Conception des assemblages vissés ................................................................................................................................. 16

6.5 Résistance dans les environnements à haute température.................................................................................... 16

6.6 Températures d'utilisation des fixations ....................................................................................................................... 17

7 Caractéristiques mécaniques et physiques .......................................................................................................... 17

7.1 Caractéristiques mécaniques des vis, goujons et tiges filetées ............................................................................. 17

7.2 Propriétés mécaniques des écrous ................................................................................................................................... 22

8 Conditions d'application des méthodes d'essai et contrôles ......................................................................... 24

8.1 Conditions d'application des méthodes d'essai .......................................................................................................... 24

8.2 Contrôles effectués par le fabricant ................................................................................................................................. 25

8.3 Contrôles effectués par le fournisseur ............................................................................................................................ 25

8.4 Contrôles effectués par le client ......................................................................................................................................... 25

8.5 Fourniture de résultats d'essai........................................................................................................................................... 26

9 Méthodes d’essai à température ambiante .......................................................................................................... 26

9.1 Essai de traction pour les vis, goujons et tiges filetées à température ambiante ......................................... 26

9.1.1 Généralités ........................................................................................................................................................................ 26

9.1.2 Mode opératoire pour la détermination simultanée de R , R , et A ........................................................ 28

mf pf

9.1.3 Mode opératoire de référence pour la détermination de la limite conventionnelle d'élasticité à

0,2 %, R 29

9.1.4 Mode opératoire alternatif pour la détermination de l'allongement, A ................................................... 30

9.1.5 Résultats d'essai et exigences pour la résistance à la traction, R ............................................................ 31

9.1.6 Résultats d’essai et exigences pour la limite conventionnelle d'élasticité à 0,2 %, R ..................... 32

9.1.7 Résultats d’essai et exigences pour l’allongement après rupture, A ......................................................... 32

9.2 Essai de dureté des vis, goujons et tiges filetées ......................................................................................................... 32

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ISO/DIS 3506-5:2019(F)

9.2.1 Généralités ........................................................................................................................................................................ 32

9.2.2 Mode opératoire ............................................................................................................................................................. 32

9.2.3 Résultats d'essai et exigences ................................................................................................................................... 33

9.3 Essai de charge d’épreuve pour les écrous.................................................................................................................... 33

9.3.1 Généralités ........................................................................................................................................................................ 33

9.3.2 Limites d'application .................................................................................................................................................... 33

9.3.3 Appareillage ...................................................................................................................................................................... 33

9.3.4 Dispositif d'essai ............................................................................................................................................................. 33

9.3.5 Mode opératoire ............................................................................................................................................................. 35

9.3.6 Résultats d'essai et exigences ................................................................................................................................... 35

9.4 Essai de dureté pour les écrous ......................................................................................................................................... 35

9.4.1 Généralités ........................................................................................................................................................................ 35

9.4.2 Mode opératoire ............................................................................................................................................................. 36

10 Méthodes d’essai à haute température .............................................................................................................. 36

10.1 Essai de traction à haute température pour les vis, goujons, tiges filetées et écrous ................................. 36

10.1.1 Généralités ........................................................................................................................................................................ 36

10.1.2 Appareillage d’essai ....................................................................................................................................................... 37

10.1.3 Mode opératoire ............................................................................................................................................................. 38

10.1.4 Rapport d'essai ................................................................................................................................................................ 39

10.2 Essai de rupture sous tension à haute température pour les vis, goujons, tiges filetées et écrous ....... 39

10.2.1 Généralités ........................................................................................................................................................................ 39

10.2.2 Appareillage et dispositif d’essai ............................................................................................................................. 40

10.2.3 Mode opératoire ............................................................................................................................................................. 40

10.2.4 Rapport d'essai ................................................................................................................................................................ 41

10.3 Essai de relaxation pour les vis, goujons, tiges filetées et écrous ........................................................................ 42

10.3.1 Généralités ........................................................................................................................................................................ 42

10.3.2 Modèles d’assemblage boulonné ............................................................................................................................. 42

10.3.3 Appareillage d’essai et dispositif de mesurage .................................................................................................. 42

10.3.4 Mode opératoire ............................................................................................................................................................. 42

10.3.5 Résultats d’essai .............................................................................................................................................................. 44

10.3.6 Rapport d'essai ................................................................................................................................................................ 44

10.4 Essai de fluage ........................................................................................................................................................................... 45

11 Marquage et étiquetage des fixations ................................................................................................................. 45

11.1 Exigences générales pour le marquage........................................................................................................................... 45

11.2 Marque d’identification du fabricant ............................................................................................................................... 46

11.3 Marquage des fixations .......................................................................................................................................................... 46

11.3.1 Vis à tête hexagonale et écrous hexagonaux ....................................................................................................... 46

11.3.2 Vis à six pans creux et vis à six lobes internes ................................................................................................... 47

11.3.3 Autres vis et écrous ....................................................................................................................................................... 47

11.3.4 Goujons (avec une ou deux parties filetées) ....................................................................................................... 48

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ISO/DIS 3506-5:2019(F)

11.3.5 Marquage du filetage à gauche ................................................................................................................................. 48

11.4 Marquage des conditionnements (étiquetage) ............................................................................................................ 48

Annex A (informative) Revenu des aciers inoxydables martensitiques ........................................................... 50

Bibliographie ........................................................................................................................................................................... 53

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ISO/DIS 3506-5:2019(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 confiné 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.html.
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.

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ISO/DIS 3506-5:2019(F)
Introduction

Les caractéristiques des fixations en acier inoxydable et alliages de nickel pour applications à hautes

températures dépendent 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 pas suffisantes pour bien

concevoir des fixations pour applications à hautes températures.

En fait, à haute température, comme au-delà de 300 °C, d’autres phénomènes se produisent, par exemple :

— diminution de caractéristiques mécaniques de traction et de dureté ;
— oxydation à chaud et calamine ;
— relaxation des contraintes ;
— fluage.

Tous ces phénomènes affectent significativement la durabilité et la durée de vie des fixations. Par conséquent :

— le choix approprié du grade du matériau est essentiel pour éviter toute oxydation à chaud importante ;

— il est recommandé que la qualification des fixations soit réalisée via des essais spéciaux.

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 donne des lignes directrices concernant les méthodes d’essai des

fixations finies. Elles sont très utiles pour obtenir des résultats aussi représentatifs que possibles des conditions

d'utilisation réelles.

Tous les grades inclus dans le présent document font l’objet d'un traitement thermique. Le procédé de

traitement thermique est crucial pour obtenir les caractéristiques mécaniques et la microstructure adéquates,

qui sont essentielles pour résister aux phénomènes décrits ci-dessus, ainsi que pour obtenir une durabilité

acceptable pour les fixations et l’assemblage.
________________

Des révisions de l’ISO 3506-3 et de l’ISO 3506-4 sont prévues pour inclure des références au présent

document.
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ISO/DIS 3506-5:2019(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 résistants à la corrosion et alliages de

nickel, destinés à une utilisation à hautes températures jusqu’à 800 °C.

NOTE Les fixations spécifiées dans le présent document conviennent également à une utilisation 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.

Il spécifie les caractéristiques des fixations pour trois catégories de matériaux : les aciers martensitiques, les

aciers austénitiques durcis par précipitation et les alliages de nickel.

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 l’ISO 262 ;

— de M3 à M39 pour les filetages à pas gros, et M8 × 1 à M39 × 3 pour les filetages à pas fins ;

— de tolérances de filetage conformes à l’ISO 965-1 et ISO 965-2 ; et
— de toutes formes mais avec capacité de charge intégrale.

Les grades d’aciers inoxydables et d’alliages de nickel peuvent être utilisés pour des dimensions en dehors des

limites de diamètres du présent document (c’est-à-dire pour d < 3 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.

Il ne spécifie pas d’exigence pour des caractéristiques fonctionnelles telles que :

— les caractéristiques de couple/tension ;
— la résistance au cisaillement ;
— la résistance à la fatigue ; ou
— la soudabilité.
2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur contenu,

des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les

références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels

amendements).
8 © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 3506-5:2019(F)

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 de 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 de 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 me

...