Spécifier la dureté et les propriétés mécaniques dans les demandes de prix d’acier

Valeurs de conception, réception du produit et contrôles informatifs

Avant de fixer une valeur, déterminez la décision qu’elle doit éclairer. Un minimum de conception peut provenir du calcul de la pièce ; une plage définie par une norme de produit peut servir à accepter une barre livrée ; un contrôle à réception peut protéger l’usinage ; une mesure informative peut contribuer à une investigation sans entraîner le rejet du matériau. Identifiez le rôle de chaque exigence afin qu’un résultat valide réponde à la question d’acceptation visée par l’acheteur.

Commencez par l’identification et l’état du matériau : nuance et norme de produit, édition, forme du produit, section commandée et section déterminante, état de traitement thermique, gamme de surface et opérations ultérieures. La dureté dépend de la composition, de la microstructure, de la réponse de la section, de la préparation et de la méthode d’essai. Les propriétés en traction dépendent du matériau représenté, de l’éprouvette, de son orientation et des conditions d’essai. Aucune ne doit être copiée d’une fiche de nuance générique puis appliquée à tous les diamètres ou états de livraison.

Respectez la hiérarchie des sources d’exigences de propriétés. Le plan ou le tableau des exigences de matériaux du projet fixe les exigences du composant ; la norme de produit peut fixer des valeurs pour une nuance, un état et une section déterminés ; la norme de méthode d’essai explique comment le résultat est obtenu ; le plan de contrôle définit l’échantillonnage et la libération ; et le bon de commande accepté résout les conflits et les écarts. ISO 6506-1, ISO 6507-1, ISO 6508-1 et ISO 6892-1 sont des normes de méthodes d’essai. Elles ne choisissent pas la plage d’acceptation de la commande d’acier.

Sources :[1][2][3][4]

La méthode d’essai dépend du matériau, de la section et de l’objectif

L’essai Brinell utilise une empreinte assez grande pour fournir une moyenne sur une zone locale plus étendue que celle des mesures courantes de microdureté. Il est souvent utile pour contrôler la dureté dans la masse des barres d’acier, sous réserve des règles de la méthode relatives aux éprouvettes et à l’épaisseur. Vickers couvre une large plage de forces et permet des mesures localisées ou des profils de dureté lorsque la procédure, la force, l’espacement des empreintes, la surface et la mesure sont correctement définis. Rockwell fournit une échelle directe fondée sur la profondeur, mais exige une échelle, un pénétrateur, une force, une surface, une épaisseur, un appui et un espacement adaptés. Le service achats n’a pas à reprendre chaque clause de méthode ; il doit nommer la méthode applicable et les choix propres au produit laissés à la commande.

N’écrivez pas HB, HV ou HRC comme de simples mentions décoratives. Un résultat Brinell complet comprend la base de désignation HBW acceptée ; une exigence Vickers précise la force d’essai HV et toute variation du temps de maintien requise par la procédure ; une exigence Rockwell précise l’échelle, par exemple HRC uniquement lorsque c’est approprié. Le laboratoire doit appliquer la méthode en vigueur sous contrôle documentaire, tandis que la RFQ définit l’état du matériau, l’emplacement, la cible, l’étendue de l’échantillonnage et le compte rendu.

L’essai de traction détermine des propriétés que la dureté ne peut pas remplacer directement : limite d’élasticité ou limite conventionnelle d’élasticité, résistance à la traction, allongement et, souvent, striction lorsque les exigences applicables au produit le demandent. ISO 6892-1 définit l’essai de traction à température ambiante. ASTM A370 fournit des méthodes et des définitions pour les essais mécaniques des produits sidérurgiques relevant de spécifications ASTM. Choisissez la méthode exigée par la spécification produit qui fait foi ; ne demandez pas au fournisseur de certifier simultanément la conformité aux deux méthodes simplement parce qu’elles sont toutes deux connues.

Utilisez la matrice ci-dessous pour rendre les offres comparables. Elle ne fournit ni plage générique de dureté de l’acier ni tableau de conversion. Les valeurs d’acceptation doivent provenir de l’exigence applicable à la nuance/à l’état/à la section ou du tableau approuvé par l’acheteur.

Sources :[1][2][3][4][5][6]

Sources :[1][2][3][4][5][6]

Préparation de la surface, emplacement, courbure et section

Une mesure de dureté est locale. La calamine, la décarburation, les dommages dus à la rectification, la rugosité de surface, la courbure, une épaisseur insuffisante, un mauvais appui, des empreintes voisines, la température et la préparation peuvent la biaiser ou l’invalider. La norme de la méthode d’essai régit l’aptitude technique, tandis que la spécification d’achat doit définir la surface d’acceptation et sa préparation. Précisez si la calamine est éliminée, quelle quantité de matière peut être enlevée, si une correction pour surface courbe ou un montage approuvé est nécessaire, et si la surface testée subsiste sur le produit final.

Pour les barres, définissez les positions axiale et radiale. Les contrôles courants de production peuvent être réalisés à une distance de l’extrémité et avec une préparation de surface convenues, tandis que la qualification peut nécessiter une coupe transversale avec des points en surface, à mi-rayon et au centre. Si un profil de dureté contrôle la profondeur de couche durcie ou la réponse à une trempe à cœur, fournissez un croquis, l’origine, l’espacement, la force/l’échelle, les zones de bord exclues, le nombre de profils, la courbe ou les points cibles et le traitement d’une valeur aberrante isolée. Ne laissez pas le fournisseur choisir l’emplacement le plus facile après avoir vu le résultat.

La représentativité des éprouvettes de traction exige la même rigueur. Reliez chaque éprouvette à la coulée, au produit, au diamètre, au lot de traitement thermique, à la barre ou au prolongement destiné au prélèvement, à l’orientation et à la position radiale/axiale. Précisez si l’éprouvette est de section entière ou usinée et quelle clause de norme/produit fait foi. Si une grande section de production est critique, l’ingénierie doit définir les preuves requises à cœur ou dans la section, plutôt que les déduire d’une conversion de dureté superficielle en résistance à la traction.

Pour l’essai Rockwell, le NIST traite expressément du support de l’éprouvette et de la préparation de surface comme sources d’erreur de mesure. Vérifiez le montage et la zone préparée pour interpréter une valeur HRC inattendue sur une barre. Conservez avec cette valeur la méthode, l’emplacement et l’état du produit, puis utilisez la norme d’essai exigée par la commande pour déterminer sa validité. ^[8]

Sources :[1][2][3][4][5]

Lot, fréquence, arrondi, contre-essais et compte rendu

La formulation du plan d’échantillonnage doit relier la fréquence d’essai au procédé susceptible de varier. Définissez le lot par coulée, diamètre ou section, état de livraison et charge de traitement thermique ou campagne de four continu, selon le procédé applicable au produit. « Un essai par expédition » peut masquer plusieurs coulées et lots thermiques. À l’inverse, tester chaque barre peut augmenter le coût sans améliorer la décision lorsque la propriété a été qualifiée sur un lot correctement maîtrisé. Demandez aux services qualité et ingénierie de choisir l’unité de lot avant de consulter les fournisseurs.

Précisez comment les résultats sont évalués. Indiquez si chaque relevé doit se situer dans la plage, si une moyenne est autorisée, comment les résultats sont arrondis selon la méthode ou la norme de produit qui fait foi et ce qui suit un résultat non conforme. Contre-essai, nouvel échantillonnage, nouveau traitement thermique, tri, acceptation par dérogation, rejet et compte rendu sont des dispositions différentes. Ne laissez pas le fournisseur inventer la règle après l’essai. Toute dérogation doit identifier la coulée, le lot ou la barre concernés et recevoir l’approbation requise de l’acheteur ou du client.

ISO 10474 définit les types de documents de contrôle, mais la commande doit en énumérer le contenu. Lorsque le résultat compte, exigez des valeurs réelles plutôt qu’une simple mention « conforme » : méthode et échelle ; position de l’éprouvette ou de l’empreinte ; état du matériau ; identification de la coulée et du lot ; relevés individuels lorsque requis ; moyennes uniquement si autorisées ; données et résultats des éprouvettes de traction ; justificatifs relatifs à l’équipement ou au laboratoire lorsque spécifiés ; écarts et contre-essais ; liens vers les rapports distincts. Faites concorder le marquage des fardeaux ou des pièces avec le certificat et la liste de colisage.

L’exemple de MTC de 42CrMoA publié par JOTAIN, dont certaines données ont été masquées, indique 288, 288 et 289 dans la colonne HB. Transcrivez ces valeurs comme des relevés individuels et conservez le libellé HB. Les plages d’acceptation proviennent du tableau approuvé des exigences de propriétés ; un profil de la surface au cœur nécessite des emplacements d’essai définis. Demandez la désignation complète de l’essai, les emplacements d’échantillonnage et l’identification du lot dans le rapport complet avant de comparer les résultats à l’exigence de la commande.

La revue documentaire préalable ne vaut pas nécessairement libération. Si l’acheteur exige un point d’arrêt, précisez la date limite de remise, le responsable de la revue, le délai de réponse autorisé, la clôture des observations et non-conformités et la personne habilitée à autoriser l’expédition par écrit. Pour un contrôle par un tiers, définissez les points de présence et le préavis. Ces dispositions évitent qu’un certificat techniquement détaillé n’arrive qu’une fois le matériau déjà en transit.

Sources :[1][2][3][4][5][6][7]

Un poste complet de demande de prix

Utilisez un tableau unique et obligatoire des exigences de propriétés et demandez aux fournisseurs d’indiquer, pour chaque ligne, « conforme », « écart » ou « sans objet ». L’offre doit préciser l’édition exacte de la méthode d’essai, le plan d’échantillonnage proposé, l’état du matériau, l’emplacement, les rapports inclus, les essais sous-traités, les exclusions et tout effet sur le prix ou le délai de livraison. Si un fournisseur propose une autre échelle de dureté, une autre fréquence d’échantillonnage ou un autre dispositif documentaire, exigez une comparaison technique et l’approbation écrite de l’acheteur avant fabrication.

L’exemple ci-dessous laisse les valeurs cibles entre crochets, car les valeurs correctes doivent provenir de la norme de produit, du plan ou du tableau des exigences du projet approuvés. Pendant la préparation de la demande de prix, mieux vaut signaler clairement une donnée technique restant à définir que copier une valeur typique trouvée sur internet dans une commande. Après approbation, retirez les crochets et figez la révision ainsi que le statut des écarts.

Lors de l’examen des offres, rejetez les expressions ambiguës telles que « dureté standard », « haute résistance », « selon les pratiques de l’aciérie » ou « MTC inclus », sauf si l’offre les relie à la méthode, à la valeur, au lot, à l’échantillonnage et aux preuves demandés. Vérifiez que le certificat identifiera la même coulée, le même état et la même section que le matériau expédié.

Article : Barres rondes en acier allié traitées thermiquement pour [pièce / indice du plan], Ø[diamètre] × [longueur], [quantité]
Matériau : [nuance] selon [norme de produit/matériau et édition] ; aucune désignation équivalente non approuvée ni substitution de propriétés entre normes
État de livraison : [état thermique] et [surface laminée à chaud / écroûtée / rectifiée / usinée] ; section déterminante [définition] ; le fournisseur doit déclarer la séquence de traitement thermique et de dressage
Dureté : [HBW / force d’essai HV / échelle HR] [plage approuvée], méthode [ISO 6506-1:2014 / ISO 6507-1:2023 / ISO 6508-1:2023], préparation [préciser], emplacements [croquis], [relevés] par [lot de traitement thermique], règle d’acceptation individuelle/moyenne et de contre-essai [préciser]
Traction : [Rp0.2, Rm, A, Z selon le cas] selon [ISO 6892-1:2019 ou ASTM A370-26 uniquement si la spécification produit applicable l’exige] ; géométrie, orientation et position radiale/axiale de l’éprouvette, section représentée et lot selon le tableau des exigences joint
Échantillonnage : Lot = [coulée + diamètre + état + charge de four] ; [fréquence] ; aucun regroupement de coulées ou de lots thermiques sans lien traçable ; traitement des non-conformités et contre-essais selon [clause]
Contrôle : Dimensions, rectitude, surface et marquage, en plus des essais de dureté/propriétés mécaniques commandés ; points de présence d’un tiers ou points d’arrêt [préciser si requis]
Certificat : Type ISO 10474 [préciser le type], avec résultats individuels réels/moyennes autorisées, méthodes, positions des éprouvettes/empreintes, traçabilité coulée, lot de fabrication et barre/fardeau, contre-essais, écarts et rapports associés
Réponse du fournisseur : Préciser les méthodes, emplacements et fréquences proposés, travaux inclus/sous-traités, exclusions, effets sur le prix et le délai, et tous les écarts
Emballage / destination : [protection, supports, masse des fardeaux, port, Incoterm]

Sources :[1][2][3][4][5][6]