ISO 20431

Heat treatment — Control of quality

Traitement thermique — Maîtrise de la qualité

General Information

• Status: Not Published
• ICS: 25.200 - Heat treatment
• Technical Committee: ISO/TC 244 - Industrial furnaces and associated processing equipment
• Drafting Committee: ISO/TC 244/WG 8 - Heat treatment -- Control of quality
• Current Stage: 6000 - International Standard under publication
• Completion Date: 19-May-2023

Relations

• Consolidated By: ISO 3262-16 - Extenders — Specifications and methods of test — Part 16: Aluminium hydroxides
• Effective Date: 06-Jun-2022

Standards Content (Sample)

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 20431
ISO/TC 244 Secretariat: JISC
Voting begins on: Voting terminates on:
2022-06-06 2022-08-29
Heat treatment — Control of quality
ICS: 25.200
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ISO/DIS 20431:2022(E)
Contents Page

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

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

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

2 Normative references ..................................................................................................................................................................................... 1

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

4 System for assessment and scoring of requirements and recommendations ....................................3

4.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 3

4.2 General requirements ...................................................................................................................................................................... 4

4.3 Scoring of requirements and recommendations ...................................................................................................... 4

4.3.1 General ........................................................................................................................................................................................ 4

4.3.2 Scoring of requirements .............................................................................................................................................. 4

4.3.3 Scoring of recommendations ................................................................................................................................... 4

4.4 Assessment of the heat treatment facility ..................................................................................................................... 5

5 Requirements and recommendations .......................................................................................................................................... 6

5.1 General organisation of a heat treatment facility ................................................................................................... 6

5.1.1 Documentation (references GO1 to GO3) ..................................................................................................... 6

5.1.2 Management responsibility (references GO4 and GO5) .................................................................. 6

5.1.3 Human resources management (references GO6 to GO10) .......................................................... 6

5.1.4 Infrastructure and equipment management (references GO11 to GO25) ....................... 7

5.1.5 Internal audit (reference GO26 and GO27) ................................................................................................. 8

5.1.6 Control of nonconforming product (references GO28 to GO36) .............................................. 8

5.1.7 Continuous improvement (references GO37 and GO38) ................................................................. 9

5.1.8 Failure Mode, Effect and Criticality Analysis (FMECA) (references GO39 to

GO41) ............................................................................................................................................................................................ 9

5.1.9 Monitoring plan (references GO42 to GO44) ............................................................................................. 9

5.1.10 Preproduction Quality Planning (reference GO45 and GO46) .................................................. 9

5.1.11 Statistics: (references GO47 to GO49) ............................................................................................................. 9

5.1.12 Controlling monitoring and recording (references GO50 to GO62) ................................... 10

5.2 Contract review and heat treatment conception .................................................................................................. 11

5.2.1 Contract review ................................................................................................................................................................ 11

5.2.2 Heat treatment conception ..................................................................................................................................... 11

5.3 Carrying out heat treatments: preparation ............................................................................................................... 11

5.3.1 General ..................................................................................................................................................................................... 11

5.3.2 Load preparation ............................................................................................................................................................12

5.4 Carrying out heat treatment: Control of the thermal cycle .........................................................................13

5.4.1 Temperature drift and heat treatment temperature error (references T1 to

T10) .............................................................................................................................................................................................13

5.4.2 Measuring equipment error SAT (System Accuracy Test) (references T11

to T17) ...................................................................................................................................................................................... 15

5.4.3 Survey of furnace Temperature Uniformity (TUS) (references T18 to T31) ............. 17

5.4.4 Drift of the soak times of the various heat treatment phases (references

HTT1 to HTT2) .................................................................................................................................................................. 20

5.5 Mastering of the heat treatment medium ................................................................................................................... 21

5.5.1 General ..................................................................................................................................................................................... 21

5.5.2 Control of carbon-containing atmosphere ............................................................................................... 21

5.5.3 Control of nitriding, nitrocarburising and derived heat treatment

atmospheres ........................................................................................................................................................................22

5.5.4 Control of salt bath and drift of treatment medium ........................................................................22

5.5.5 Control of operational conditions of surface hardening after induction

superficial heating ......................................................................................................................................................... 22

5.5.6 Laser hardening (references L1 to L4)......................................................................................................... 23

5.5.7 Vacuum or low pressure heat treatment (references V1 to V7) ............................................ 24

iii
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ISO/DIS 20431:2022(E)

5.6 Control of cooling .............................................................................................................................................................................. 24

5.6.1 Equipment control and heat treatment reproducibility (references CEQ1 to

CEQ3) ......................................................................................................................................................................................... 24

5.6.2 Control of cooling parameters (references CPM1 to CPM12) .................................................. 24

5.7 Control of product ......... ............................................................. ....................................................................................................... 25

5.7.1 Drift of testing means (references CP1 and CP2) ............................................................................... 25

5.7.2 Non-conforming product (references CP3 to CP5) ........................................................................... 25

5.8 Finishing process ........................................................................................................................................... .................................... 25

Annex A (normative) Equipment calibration and frequency control ............................................................................27

Annex B (informative) Example of scoring table for requirements and recommendations .................29

Annex C (informative) Example of heat treatment facility assessment ......................................................................35

Annex D (normative) Measuring chain testing methods (SAT - System Accuracy Test) ...........................36

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................41

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ISO/DIS 20431:2022(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 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 244 Industrial furnaces and associated

processing equipment.
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ISO/DIS 20431:2022(E)
Introduction

This document draws a list of best practices in order to ensure quality control in the application of

heat treatment. This document is for use with equipment constructed in accordance with international

standards for thermoprocessing equipment. These concepts are also suitable for application with other

heat treatment processes.

This document is a reference for assessment and continuous improvement which is part of the quality

management system of a heat treatment facility.

The Figure 1 shows the typical flowchart for a heat treatment process. The main steps are subject to

requirements and recommendations in this document.
Key

A General organisation of a heat treatment facility (see 5.1)F Control of the heat treatment medium (see 5.5)

B Contract review and heat treatment conception (see 5.2) G Control of cooling (see 5.6)

C Carrying out the heat treatment H Control of product testing (see 5.7)
D Preparation (see 5.3) I Finishing (see 5.8)
E Control of the thermal cycle (see 5.4)
Figure 1 — Heat treatment process
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 20431:2022(E)
Heat treatment — Control of quality
1 Scope

This document defines the quality requirements and recommendations applicable to heat treatment

on mechanical parts intended to be used in the industry (e.g. car manufacturing, aerospace, pipeline

systems, civil engineering equipment, earth moving machinery, agricultural equipment, naval industry,

energy equipment, tooling, fasteners, etc.).

This document provides a reference for quality audit and for the inspection of heat treatment facilities,

whether these are integrated or belonging to subprime contractors. This document can also be used as

a basis for discussion and development of specifications.

A desciption of the equipment calibration and the frequency of the controls is given in Annex A. An

example of scoring table is given in Annex B. An example of audit report is given in Annex C. The

different measuring chain testing methods (SAT) are presented in Annex D.
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 4885, Ferrous materials — Heat treatments — Vocabulary
ISO 6506 (all parts), Metallic materials - Brinell hardness test
ISO 6507 (all parts), Metallic materials — Vickers hardness test
ISO 6508 (all parts), Metallic materials - Rockwell hardness test

ISO 10012, Measurement management systems — Requirements for measurement processes and measuring

equipment

ISO 22514-6, Statistical methods in process management — Capability and performance — Part 6: Process

capability statistics for characteristics following a multivariate normal distribution

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4885 and the following terms

and definitions shall 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
heat treatment facility

set of equipment implementing processes associated with each other used to modify, through a thermal

cycle, the physical, mechanical and/or chemical properties of a metallic material

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ISO/DIS 20431:2022(E)
3.2
recommendation

preferred advice and criterion (criteria) providing guidance, but not required to be in accordance with

this document
3.3
requirement

criterion (criteria) to be complied with in order to achieve conformity with this document

Note 1 to entry: A requirement not fulfilled can have an impact on the special characteristic(s) (3.5) of the final

product.
3.4
contract review

systematic procedure carried out in order to identify the requirements and expectations for the process

outputs as expressed in documents and that they may be carried out

Note 1 to entry: to entry Requirements and expectations for the process can be internal (inhouse heat treatment)

or external (from customer).
3.5
special characteristic

feature or propertie of a final product which impacts, contributes, or affects safety or compliance with

regulations, fit, function, performance or subsequent processing of product
3.6
preproduction quality planning

process which defines the rules for planning of all the manufacturing steps of a product, from offer

review to delivery, in order to meet the customer’s requirements

Note 1 to entry: to entry Preproduction Quality Planning is well known as Advanced Production Quality Planning

(APQP) in the automotive industry.

Note 2 to entry: to entry Requirements can be internal (inhouse heat treatment) or external (from customer).

3.7
verification
provision of objective evidence that a given item fulfils specified requirements
[SOURCE: ISO/CEI GUIDE 99, 2.44]
3.8
calibration

set of operations that establishes, under specified conditions, the relationship between values of

quantities indicated by a measuring instrument or measuring system, or values represented by a

material measure or a reference material, and the corresponding values realised by standards

[SOURCE: ISO 12179:2000, 3.1]
3.9
measuring chain

series of elements of a measuring system constituting a single path of the signal from a sensor to an

output element
EXAMPLE a display or recording system.

Note 1 to entry: to entry Each element of the measuring chain is characterised by its metrological properties

which are, mainly, the measuring range, the freedom from bias, the reproducibility, the resolution, the drift

depending on influence quantities, the drift over time depending on the conditions of use and, as a consequence,

the measurement uncertainty.
[SOURCE: ISO/IEC GUIDE 99, 3.10]
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ISO/DIS 20431:2022(E)
3.10
regulation system

device(s) composed of sensor(s) which measure (s) a physical characteristic to be monitored and

supplying control signals for action to the control system to respect the tolerance threshold

3.11
monitoring chain

system composed of monitoring element(s) which transmits a signal (e.g. voltage, current) to a recording

system
3.12
major modification

any modification of the process parameters referenced in the validation file (qualification parts) and

which has an impact on the special characteristic(s) (3.5) of the final product
3.13
minor modification

any modification of the process parameters referenced or not in the validation file (qualification parts)

and which does not impact the special characteristic(s) (3.5) of the final product

3.14
soak time
hold time

time increment of the thermal cycle during which the temperature is held constant

Note 1 to entry: to entry The soak time begins when the load TC reaches the minimum temperature of the

tolerance. The soak time finishes when the load TC leaves the minimum temperature of the tolerance.

3.15
responsibilities matrix

detailed description of designated personnel for key heat treatment management and supervisory

functions including their back-up
3.16
heat treatment conception

phase during which the organization analyses the customer’s requirements, assesses whether they are

technically feasible and identifies the conditions necessary for a smooth running of its process

Note 1 to entry: to entry This phase includes in particular the results of the feasibility confirmation tests, the

tests results under industrial conditions, the development of a recipe, the verification of capability and any

limitations or warnings to be brought to the attention to the customer.
3.17
heat treatment plan

procedure or specification which describes at least the parameters and tolerances of the heat treatment

process, the controls, the equipment verifications and frequencies
3.18
electronic record

any combination of text, graphics, data, audio, pictorial, or other information representation in digital

form that is created, modified, maintained, archived, retrieved, or distributed by a computer system

4 System for assessment and scoring of requirements and recommendations
4.1 General

The assessment shall focus on the requirements and recommendations listed in Clause 5 and identified

according to their nature, in accordance with Table 1.
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ISO/DIS 20431:2022(E)
Table 1 — Identification of requirements and recommendations
Requirement or recom- Subclause in the doc-
Nature of the requirement or recommendation
mendation identifier ument
GO General Organisation 5.1
CR Contract Review 5.2.1
HTP Heat Treatment Conception 5.2.2
PR Preparation 5.3
T heat treatment Temperature 5.4.1 to 5.4.3
HTT Heat Treatment Time 5.4.4
C atmospheres containing Carbon 5.5.2
Nitriding and nitrocarburising atmospheres and derived 5.5.3
treatments
SB Salt Baths 5.5.4
SH Surface Hardening (quenching after surface heating) 5.5.5
L Laser hardening 5.5.6
V Vacuum or low pressure heat treatment 5.5.7
CEQ Cooling EQuipment 5.6.1
CPM Cooling ParaMeters 5.6.2
CP Control of Product testing 5.7
F Finishing 5.8
4.2 General requirements

To declare the heat treatment facility in accordance with this standard, a quality management system

shall exist which meets the requirements of its customers.
Any subcontracted process shall be assessed in accordance with this document.
NOTE 1 Customers can be internal and external.

NOTE 2 The basic repository used is often completed with other certifications and accreditations, where

necessary (e.g. ISO 9001).
4.3 Scoring of requirements and recommendations
4.3.1 General

Determination of acceptable scores are tipycally part of the contractor agreement.

4.3.2 Scoring of requirements
The requirements shall be scored in accordance with the following criteria:
— a satisfied requirement scores 100;
— a non-satisfied requirement scores 0.
A non-satisfied requirement shall give rise to a systematic action plan.
4.3.3 Scoring of recommendations

Recommendations shall be scored according to the criticalities listed in Table 2:

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ISO/DIS 20431:2022(E)
Table 2 — Scoring of recommendations according to their criticality
Recommendation criticality Score
Satisfied recommendation 100
Recommendation partially fulfilled without new corrective action proposed 80
Recommendation partially fulfilled with corrective action proposed 50
No conformity with corrective action proposed 20

All the requirements and recommendations listed in Clause 5 shall be scored in accordance with criteria

in 4.3.2 and 4.3.3. If a requirement or recommendation is not relevant for the heat treatment facility

under assessment, it shall be scored as “N/A” (Not Applicable).

If the audit is not completed, the customer and the supplier shall agree to use the final scores according

to this standard. In this case the requirements and recommendations not seen during the audit shall be

scored as "N/A" and shall be documented in the audit report.
The scoring table given in Table B.1, should be used.

All corrective actions and non-satisfied requirements identified should be recorded in a report intended

to monitor the continuous improvement of the quality program of the heat treatment facility.

4.4 Assessment of the heat treatment facility

The final assessment of the heat treatment facility shall be carried out in accordance with the four

following criteria:

— Final score: ratio between the weighted sum of the scores of the requirements and recommendations

and the number of the applicable scored requirements and recommendations (A).

— Final requirements only score: ratio between the weighted sum of the scores of the requirements

and the number of the applicable scored requirements.

— Score depending on the nature of the requirements and recommendations: For each nature of

requirements and recommendations, this is the ratio between the sum of the scores of requirements

and recommendations and the number of the applicable scored requirements and recommendations

(N , N , N , N and N ). The calculation of scores by requirement is performed using Formula 1

0 20 50 80 100
line by line.
20×+NN50×+80×+NN100×
20 50 80 100
Score= (1)
— Number of non-satisfied requirements (N )
— Number of recommendations scoring x (N )
NOTE 1 The scores are proportional to the level of quality.
The heat treatment facility should be assessed using Table 3.
Table 3 — Heat treatment facility assessment
Requirements Recommendations
Reference Audit section A Score
N N N N N N
0 100 20 50 80 100
General organisation of the
5.1
heat treatment facility
Contract review and heat treat-
5.2
ment preparation
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ISO/DIS 20431:2022(E)
Table 3 (continued)
Requirements Recommendations
Reference Audit section A Score
N N N N N N
0 100 20 50 80 100
5.3 Preparation
Control of ther-
5.4
mal cycle
Carrying out
Control of heat
the heat treat-
5.5 treatment
ments:
medium
Control of
5.6
cooling
5.7 Control of product testing
5.8 Finishing
Final result (for the entire audit)

Where a minimum score is to be obtained, and/or recommendations are to be fulfilled as requirements,

the customer shall inform the supplier with a delay agreed between the two parties or by default two

weeks before the audit.
NOTE 2 Annex C gives an example of assessment and score calculation.
5 Requirements and recommendations
5.1 General organisation of a heat treatment facility
5.1.1 Documentation (references GO1 to GO3)

Requirement GO1: For each heat treatment, preparation or testing process, a heat treatment plan shall

be available for all personnel involved in the use of the heat treatment equipment. All the steps of the

process and the main operating parameters, with their tolerances, shall be specified in this document.

Requirement GO2: The heat treatment plan shall specify responses in case of incident and/or

emergency situation for the process (e.g. power failure which lead to start or restart an equipment after

shutdown, batch allocation and management of suspicious or non-compliant products, cyber-attacks,

etc.).

Requirement GO3: Any major modification shall be documented and shall be validated by the customer

in the context of formal approval of a production (e.g. type of oil, heat treatment devices, key process

parameters).
5.1.2 Management responsibility (references GO4 and GO5)

Requirement GO4: In order to provide proof of their commitment to develop and implement the quality

management system, the managers shall carry out, at least once per year, a review of the performance

or managing indicators related to the heat treatment process. This review shall be documented.

Requirement GO5: The management review shall lead to the implementation of corrective and

preventive actions if the objectives have not been reached.
5.1.3 Human resources management (references GO6 to GO10)

Requirement GO6: A skill qualification matrix shall exist for the personnel allowed to carry out heat

treatment process operations. This matrix shall be up-to-date or its revision shall be planned.

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...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 20431
ISO/TC 244 Secrétariat: JISC
Début de vote: Vote clos le:
2022-06-06 2022-08-29
Traitement thermique — Maîtrise de la qualité
Heat treatment — Control of quality
ICS: 25.200
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.

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

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
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 20431:2022(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
© ISO 2022
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
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ISO/TC 244
Date : 30/05/2022
ISO/DIS 20431:2022(F)
ISO/DIS 20431:2022(F)
ISO/TC 244
Secrétariat : JISC
Heat treatment — Control of quality
Traitement thermique — Maitrise de la qualité
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

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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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Type de document : Norme Internationale
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Sous-type de document :
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Stade du document : (40) Enquête
E-mail: [e-mail]
Langue du document : F
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Publié en Suisse
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ISO/DIS 20431:2022 (F)
Sommaire
Page

Avant‐propos ................................................................................................................................................................... 5

Introduction ..................................................................................................................................................................... 6

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

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

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

4 Système d’évaluation et de cotation des exigences et des recommandations .......................... 4

4.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 4

4.2 Exigences générales ........................................................................................................................................ 4

4.3 Cotation des exigences et recommandations ........................................................................................ 5

4.3.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 5

4.3.2 Cotation des exigences ................................................................................................................................... 5

4.3.3 Cotation des recommandations .................................................................................................................. 5

4.4 Évaluation de l’installation de traitement thermique ........................................................................ 5

5 Exigences et recommandations .................................................................................................................. 7

5.1 Organisation générale d’une installation de traitement thermique ............................................. 7

5.1.1 Documentation (références GO1 à GO3) ................................................................................................. 7

5.1.2 Responsabilité de gestion (références GO4 et GO5) ........................................................................... 7

5.1.3 Gestion des ressources humaines (références GO6 à GO10) ........................................................... 7

5.1.4 Gestion de l’infrastructure et des équipements (références GO11 à GO25) .............................. 7

5.1.5 Audit interne (références GO26 et GO27) .............................................................................................. 8

5.1.6 Maitrise du produit non‐conforme (références GO28 à GO36) ...................................................... 8

5.1.7 Amélioration continue (références GO37 et GO38) ............................................................................ 9

5.1.8 Analyse des Modes de Défaillance, de leurs Effets et de leur Criticité

(AMDEC) (références GO39 et GO41) ....................................................................................................... 9

5.1.9 Plan de surveillance (références GO42 à GO44) .................................................................................. 9

5.1.10 Planification de la Qualité de la Préproduction (références GO45 et GO46) .......................... 10

5.1.11 Statistiques : (références GO47 à GO49) .............................................................................................. 10

5.1.12 Maîtrise, surveillance et enregistrement (références GO50 à GO62) ....................................... 10

5.2 Revue de contrat et conception du traitement .................................................................................. 11

5.2.1 Revue de contrat ........................................................................................................................................... 11

5.2.2 Conception du traitement .......................................................................................................................... 12

5.3 Préparation à la réalisation des traitements ..................................................................................... 12

5.3.1 Généralités ...................................................................................................................................................... 12

5.3.2 Préparation de la charge ............................................................................................................................ 12

5.4 Réalisation du traitement : Maîtrise du cycle thermique .............................................................. 13

5.4.1 Dérive de la température et erreur sur la température de traitement (références T1

à T10) ................................................................................................................................................................ 13

5.4.2 Ecart des équipements de mesure SAT (contrôle des chaines de mesurage)

(références T11 à T17) ............................................................................................................................... 17

5.4.3 Contrôle de l’Uniformité de la Température du four (TUS) (références T18 à T31) ........... 19

5.4.4 Dérive des temps des différentes phases du traitement (références HTT1 à HTT2) .......... 23

5.5 Maîtrise du milieu de traitement ............................................................................................................ 23

5.5.1 Généralités ...................................................................................................................................................... 23

5.5.2 Maitrise de l’atmosphère contenant du carbone .............................................................................. 24

5.5.3 Maitrise des atmosphères de nitruration, nitrocarburation et traitements dérivés .......... 25

5.5.4 Maitrise des bains de sels et de la dérive du milieu de traitement ............................................ 25

5.5.5 Maitrise des conditions opératoires de trempe après chauffage superficiel par

induction .......................................................................................................................................................... 25

iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/DIS 20431:2022 (F)

5.5.6 Trempe laser (références L1 à L4) ......................................................................................................... 26

5.5.7 Traitement thermique basse pression ou sous vide (références V1 à V7) ............................. 26

5.6 Maitrise du refroidissement .................................................................................................................... 27

5.6.1 Maitrise du matériel et reproductibilité du traitement (références CEQ1 à CEQ3) ............ 27

5.6.2 Maîtrise des paramètres de refroidissement (références CPM1 à CPM12) ............................ 27

5.7 Contrôle du produit ..................................................................................................................................... 28

5.7.1 Dérive des moyens de contrôle (références CP1 et CP2) ............................................................... 28

5.7.2 Produit non conforme (références CP3 à CP5) .................................................................................. 28

5.8 Parachèvements ........................................................................................................................................... 28

Annex A (normative) Fréquences de contrôle et d’étalonnage des équipements ............................. 30

Annex B (informative) Exemple de grille de cotation des exigences et recommandations ........... 32

Annex C (informative) Exemple d’évaluation d’une installation de traitement thermique .......... 39

Annex D (normative) Méthodes de contrôle des chaines de mesurage (SAT) .................................... 40

D.1 Généralités ...................................................................................................................................................... 40

D.2 Méthode 1 ....................................................................................................................................................... 40

D.3 Méthode 2 ....................................................................................................................................................... 41

D.4 Méthode 3 ....................................................................................................................................................... 43

Bibliographie ............................................................................................................................................................... 45

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ISO/DIS 20431:2022 (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 (CEI) 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/patents).

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 l’URL : www.iso.org/iso/foreword.html.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 244 Fours industriels et équipements

associés.
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ISO/DIS 20431:2022 (F)
Introduction

Le présent document énumère les bonnes pratiques en vue de maîtriser la qualité dans l’application du

traitement thermique. Le présent document est destiné à être utilisé avec des équipements construits

conformément aux normes internationales pour les équipements de traitement thermique. Ces concepts

peuvent également être appliqués à d’autres procédés de traitement thermique.

Le présent document constitue un référentiel d’évaluation et d’amélioration continue qui s’intègre dans

le système de gestion de la qualité d’une installation de traitement thermique.

La Figure 1 illustre le synoptique classique d’un processus de traitement thermique. Les étapes

principales font l’objet de prescriptions et de recommandations dans le présent document.

Légende

A Organisation générale d’une installation de traitement F Maîtrise du milieu de traitement (voir 5.5)

thermique (voir 5.1)

B Revue de contrat et conception du traitement (voir 5.2) G Maitrise du refroidissement (voir 5.6)

C Réalisation du traitement H Maitrise du contrôle du produit (voir 5.7)
D Préparation (voir 5.3) I Parachèvements (voir 5.8)
E Maîtrise du cycle thermique (voir 5.4)
Figure 1 — Processus de traitement thermique
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ISO/DIS 20431:2022 (F)
PROJET DE NORME INTERNATIONALE
Traitement thermique — Maîtrise de la qualité
1 Domaine d’application

Le présent document définit les exigences et recommandations de qualité applicables au traitement

thermique des pièces mécaniques destinées à être utilisées dans l’industrie (p. ex., construction

automobile, aérospatiale, systèmes de pipeline, équipement de génie civil, engins de terrassement,

équipement agricole, industrie navale, équipement énergétique, outillage, fixations, etc.).

Il donne un référentiel d’audit de la qualité et de vérification des installations de traitement thermique

intégrés ou de sous-traitance. Il peut également servir de base de discussion et de mise au point de cahiers

des charges.

Une description de l’étalonnage de l’équipement et de la fréquence des commandes est donnée dans

l’Annexe A. Un exemple de tableau de notation est donné dans l’Annexe B. Un exemple de rapport d’audit

est donné dans l’Annexe C. Les différentes méthodes d’essai en chaîne de mesure (SAT) sont présentées

dans l’Annexe D.
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 4885, Matériaux ferreux — Traitements thermiques — Vocabulaire
ISO 6506 (toutes les parties), Matériaux métalliques — Essai de dureté Brinell
ISO 6507 (toutes les parties), Matériaux métalliques — Essai de dureté Vickers
ISO 6508 (toutes les parties), Matériaux métalliques — Essai de dureté Rockwell

ISO 10012, Systèmes de management de la mesure — Exigences pour les processus et les équipements de

mesure

ISO 22514-6, Méthodes statistiques dans la gestion de processus — Capabilité et performance — Partie 6 :

Statistiques de capabilité pour un processus caractérisé par une distribution normale multivariée

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 4885, ainsi que 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/
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/DIS 20431:2022 (F)
3.1
installation de traitement thermique

ensemble des équipements mettant en œuvre des procédés associés entre eux permettant de modifier,

par un cycle thermique, les propriétés physiques, mécaniques et/ou chimiques d'un matériau

3.2
recommandation

conseils et critère (critères) préférés fournissant une orientation, mais non exigés pour se conformer au

présent document
3.3
exigence
critère (critères) à respecter afin d’obtenir la conformité au présent document

Note 1 à l’article: Une exigence non remplie peut avoir un impact sur la (les) caractéristique(s) spéciale(s) (3.5) du

produit final.
3.4
revue de contrat

action systématique effectuée afin d’identifier les exigences et attentes pour les sorties de processus

exprimées dans des documents, et qui peuvent être réalisées

Note 1 à l’article: Les exigences et les attentes pour le processus peuvent être internes (traitement thermique en

interne) ou externes (émanant du client).
3.5
caractéristique spéciale

caractéristique ou propriété d'un produit final qui peut impacter, contribuer à, ou affecter la sécurité, ou

la conformité aux réglementations, l'aptitude à l'emploi, la fonction, les performances du produit ou les

opérations de finition ultérieures sur ce produit
3.6
planification de la qualité de la pré‐production

processus définissant les règles pour la planification de toutes les étapes de la réalisation du produit, de

la revue d’offre jusqu’à la livraison, afin de satisfaire aux exigences du client

Note 1 à l’article: La planification de la qualité de la pré-production est bien connue sous le nom de planification

avancée de la qualité de production (APQP) dans l’industrie automobile.

Note 2 à l’article: Les exigences peuvent être internes (traitement thermique en interne) ou externes (émanant du

client).
3.7
vérification

fourniture de preuves tangibles qu'une entité donnée satisfait à des exigences spécifiées

[SOURCE: GUIDE ISO/CEI 99, 2.44]
3.8
étalonnage

ensemble des opérations établissant, dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs de la

grandeur indiquée par un appareil de mesure ou un système de mesure, ou les valeurs représentées par

une mesure matérialisée ou par un matériau de référence, et les valeurs correspondantes de la grandeur

réalisées par des étalons
[SOURCE: ISO 12179:2000, 3.1]
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ISO/DIS 20431:2022 (F)
3.9
chaîne de mesure

suite d'éléments d'un système de mesure qui constitue un seul chemin du signal depuis le capteur jusqu'à

l'élément de sortie
EXEMPLE : un système d’affichage ou d’enregistrement.

Note 1 à l’article : Chaque élément de la chaîne est caractérisé par ses propriétés métrologiques qui sont

principalement l’étendue de mesure, la justesse, la reproductibilité, la résolution, la dérive en fonction des

grandeurs d’influence, la dérive dans le temps selon les conditions d’utilisation et en conséquence l’incertitude de

mesure.
[SOURCE : ISO/IEC GUIDE 99, 3.10]
3.10
système de régulation

dispositif(s) composé(s) de capteur(s) qui mesure(nt) une caractéristique physique à surveiller et fournit

des signaux de commande au système de commande pour respecter le seuil de tolérance

3.11
chaîne de surveillance

système composé d’élément(s) de surveillance qui transmet un signal (p. ex., tension, courant) à un

système d’enregistrement
3.12
modification majeure

toute modification des paramètres de processus référencée dans le dossier de validation (pièces de

qualification) et qui impacte les caractéristique(s) spéciale(s) (3.5) du produit final

3.13
modification mineure

toute modification des paramètres de processus référencée ou non dans le dossier de validation (pièces

de qualification) qui n’impacte pas les caractéristique(s) spéciale(s) (3.5) du produit final

3.14
temps de traitement
temps de maintien

incrément de temps du cycle thermique au cours duquel la température est maintenue constante

Note 1 à l’article : Le temps de traitement commence lorsque le capteur de température de charge atteint la

température minimale de la tolérance. Le temps de traitement se termine lorsque le capteur de température de

charge quitte la température minimale de la tolérance.
3.15
matrice des responsabilités

description détaillée du personnel désigné pour les principales fonctions de gestion et de supervision du

traitement thermique, y compris le personnel de relève
3.16
conception de traitement thermique

phase au cours de laquelle l’organisation analyse les exigences du client, évalue si elles sont

techniquement réalisables et identifie les conditions nécessaires au bon déroulement de son processus

Note 1 à l’article : Cette phase comprend notamment les résultats des tests de confirmation de faisabilité, les

résultats des tests dans des conditions industrielles, le développement d’une recette, la vérification de la capabilité

et les éventuelles limitations ou avertissements à porter à l’attention du client.

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ISO/DIS 20431:2022 (F)
3.17
plan de traitement thermique

procédure ou spécification qui décrit au moins les paramètres et tolérances du processus de traitement

thermique, les commandes, les vérifications de l’équipement et les fréquences
3.18
document électronique

toute combinaison de texte, de graphiques, de données, d’audio, d’images ou de toute autre

représentation d’information sous forme numérique qui est créée, modifiée, maintenue, archivée,

récupérée, ou distribuée par un système informatique
4 Système d’évaluation et de cotation des exigences et des recommandations
4.1 Généralités

L’évaluation doit porter sur les exigences et recommandations énumérées à l’Article 5 et identifiées selon

leur nature conformément au Tableau 1.
Tableau 1 — Identification des exigences et recommandations
Identifiant de
Paragraphe dans le
l’exigence ou de la Nature de l’exigence ou de la recommandation
document
recommandation
GO Organisation générale 5.1
CR Revue de contrat 5.2.1
HTP Conception du traitement 5.2.2
PR Préparation 5.3
T Température de traitement 5.4.1 à 5.4.3
HTT Temps de traitement 5.4.4
C Atmosphères contenant du carbone 5.5.2
Atmosphères de nitruration, nitrocarburation et 5.5.3
traitements dérivés
SB Bains de sels 5.5.4
SH Trempe après chauffage superficiel 5.5.5
L Trempe laser 5.5.6
V Traitement basse pression ou sous vide 5.5.7
CEQ Matériel de refroidissement 5.6.1
CPM Paramètres de refroidissement 5.6.2
CP Contrôle du produit 5.7
F Parachèvements 5.8
4.2 Exigences générales

Pour déclarer sa conformité à la présente norme, l’installation de traitement thermique doit disposer d’un

système de gestion de la qualité en conformité avec les exigences de ses clients.

Toute opération sous-traitée doit faire l’objet d’une évaluation conformément au présent document.

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ISO/DIS 20431:2022 (F)
NOTE 1 Les clients peuvent être internes et externes.

NOTE 2 Le référentiel de base utilisé est souvent complété par d’autres certifications et accréditations, si cela se

révèle nécessaire (p. ex., ISO 9001).
4.3 Cotation des exigences et recommandations
4.3.1 Généralités

La détermination des notes acceptables fait partie intégrante du contrat de l’entrepreneur.

4.3.2 Cotation des exigences
Les exigences doivent être cotées selon les critères suivants :
— une exigence satisfaite est cotée 100 ;
— une exigence non satisfaite est cotée 0.
Une exigence non satisfaite doit donner lieu à un plan d’action systématique.
4.3.3 Cotation des recommandations

Les recommandations doivent être cotées selon les criticités énumérées au Tableau 2 :

Tableau 2 — Cotations des recommandations en fonction de leur criticité
Criticité de la recommandation Cotation
Recommandation satisfaite 100
Recommandation partiellement remplie sans nouvelle mesure corrective
proposée
Recommandation partiellement remplie avec mesure corrective proposée 50
Pas de conformité avec la mesure corrective proposée 20

Toutes les exigences et recommandations énumérées dans l’Article 5 doivent être cotées conformément

aux critères de 4.3.2 et 4.3.3. Si une exigence ou une recommandation n’est pas pertinente pour

l’installation de traitement thermique en cours d’évaluation, elle doit être cotée “N/A” (sans objet).

Si l’audit n’est pas terminé, le client et le fournisseur doivent convenir d’utiliser les cotes finales

conformément à la présente norme. Dans ce cas, les exigences et recommandations qui n’ont pas été vues

au cours de l’audit doivent être cotées “N/A” et doivent être documentées dans le rapport d’audit.

Il convient d’utiliser le tableau de cotation donné dans le Tableau B.1.

Il convient de consigner toutes les mesures correctives et les exigences non satisfaites identifiées dans

un rapport destiné à surveiller l’amélioration continue du programme qualité de l’installation de

traitement thermique.
4.4 Évaluation de l’installation de traitement thermique

L’évaluation finale de l’installation de traitement thermique doit être établie selon les quatre critères

suivants :

— Score final : rapport entre la somme pondérée des cotes des exigences et recommandations et le

nombre d’exigences et recommandations cotées applicables (A).

— Score pour les exigences finales seulement : rapport entre la somme pondérée des cotes des

exigences et le nombre des exigences cotées applicables.
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ISO/DIS 20431:2022 (F)

— Score par nature des exigences et recommandations : Pour chaque nature des exigences et

recommandations, rapport entre la somme des cotes des exigences et recommandations et le nombre

d’exigences et recommandations cotées applicables (N , N , N , N et N ). Le calcul des scores par

0 20 50 80 100
exigence se fait en utilisant la Formule 1(1) ligne par ligne.
20NN50  80N100N
20 50 80 100
Score
(1)
— Nombre d’exigences non satisfaites (N )
— Nombre de cotation de recommandations x (N )
NOTE 1 Les scores sont proportionnels au niveau de qualité.

Il est recommandé d’établir l’évaluation de l’installation de traitement thermique à l’aide du Tableau 3

Tableau 3 — Évaluation de l’installation de traitement thermique
Exigences Recommandations
Référence Section de l’audit A Score
N0 N100 N20 N50 N80 N100
Organisation générale de
5.1 l’atelierde traitement
thermique
Revue de contrat et préparation
5.2
du traitement
5.3 Préparation
Maîtrise du
5.4 cycle
thermique
Réalisation
des
Maîtrise du
traitements :
5.5 milieu de
traitement
Maitrise du
5.6
refroidissement
5.7 Maitrise du contrôle du produit
5.8 Parachèvements
Résultat final (sur la totalité de l’audit)

Si un score minimum doit être obtenu et/ou si des recommandations doivent être satisfaites comme

exigences, le client doit informer le fournisseur dans un délai convenu entre les deux parties ou par défaut

deux semaines avant l’audit.
NOTE 2 Un exemple d’évaluation et de calcul de scores est donné à l’Annexe C.
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ISO/DIS 20431:2022 (F)
5 Exigences et recommandations
5.1 Organisation générale d’une installation de traitement thermique
5.1.1 Documentation (références GO1 à GO3)

Exigence GO1 : Pour chaque processus de traitement thermique, de préparation ou d’essai, un plan de

traitement thermique doit être disponible pour le personnel impliqué dans l’utilisation de l’équipement

de traitement thermique. Les étapes du processus et les principaux paramètres d'exploitation avec l

...