De nombreuses normes traitent directement ou indirectement du choix des aciers pour la boulonnerie, et il appartient au fabricant de sélectionner l’acier. Plusieurs paramètres sont à prendre en compte tels que le diamètre de l’élément fileté, le traitement thermique et la capacité de l’acier à obtenir les propriétés mécaniques souhaitées au travers de ce traitement thermique.

FABRICATION DES TIGES FILETEES : DEUX PROCEDES POUR DURCIR L’ACIER

1. Dans le premier cas, le durcissement s’obtient au travers d’un refroidissement lent, au cours duquel l’acier se décompose en ferrite et en perlite. L’obtention de la perlite est un facteur majeur de l’augmentation de la limite élastique dans les aciers ferrito-perlitiques. Une seconde opération d’écrouissage à froid permet d’élever les caractéristiques mécaniques et d’obtenir une structure duplex ferrite-perlite écrouie. Cependant, ce processus d’élaboration ne permet pas l’utilisation en température des pièces mécaniques.
2. Dans le second cas, le durcissement s’obtient par un refroidissement rapide au travers de la transformation martensitique. Cette transformation est cependant brutale et exige d’effectuer un revenu afin de relaxer les contraintes internes générées par l’opération de trempe et de restaurer une certaine ductilité à l’élément fileté. Ces conditions d’élaborations permettent d’obtenir des capacités mécaniques jusqu’à la classe de qualité 12.9 et également un emploi à chaud de la boulonnerie. La température de revenu détermine la température maximale d’utilisation de l’élément fileté. La température maximale d’utilisation augmente avec la température de revenu de l’acier. Elle est de 425 °C pour les classes 8.8, 10.9 et 12.9 et de minimum 600 °C pour les grades B7 et B7M. De ce fait, les grades B7 et B7M peuvent être sollicité à des températures plus élevées comparé aux classes 8.8, 10.9 et 12.9.

Ces deux modes de fabrication sont utilisés pour réaliser les tiges filetées. Cependant, les conditions d’utilisation varient en fonction du mode d’élaboration. Ainsi, il est nécessaire de pouvoir différencier les éléments filetés fabriqués par transformation à froid et par traitement thermique.

AVANTAGES – INCONVENIENTS

	cl. x K x	cl. x.x
Classe de résistance	8K8	8.8 / 10.9 / 12.9
Soudabilité	Inapte au soudage	Précautions nécessaires
Tenue en °C haute	120 °C	300 °C
Résilience à -20 °C	Inapte	27 Joules mini (12.9 à l’étude)
Dimensions dispo	M3 à M30	M4 à M64

Le choix des matières se base sur la classe de qualité

Classe de qualité inférieure à 8.8 : le fabricant a l’initiative du choix de l’acier
Classe de qualité supérieure ou égale à 8.8 : la nuance de l’acier est choisie parmi une liste spécifiée dans le norme NF A 35-557. Cependant, si l’acier n’est pas normalisé mais a des caractéristiques au moins égales, celui-ci peut être retenu.

Procédé de fabrication à l’initiative du fabricant

Les aciers pour boulonnerie traitée : dans le cas où les caractéristiques mécaniques sont obtenues à la suite d’une trempe et d’un revenu
Les aciers pour boulonnerie non traitée : dans le cas où les caractéristiques mécaniques s’obtiennent par écrouissage au travers des opérations de frappe à froid, tréfilage et filage.

Aciers de qualité supérieure ou égale à 8.8

Un traitement thermique de trempe et revenu est imposé. La trempabilité de l’acier doit être suffisamment élevée pour générer à minima 90 % de martensite à cœur dans la tige filetée avant l’opération de revenu. C’est cette martensite qui va permettre de durcir l’élément fileté. Les nuances d’acier recommandées sont données à titre indicatif dans le tableau ci-dessous :

Nuances d’acier recommandées pour la fabrication d’élément filetés à partir de la classe 8.8, en fonction du diamètre et de la classe de la qualité (Norme NF A 35-557)

Classe de qualité	Dimension des éléments filetés
	d ≤ 16 mm	16 < d ≤ 25 mm	25 < d < 40 mm
8.8	38 C 2 – 20 MB 5 – 18 CD 4	32 C 4 – 38 B 3 – 25 CD 4	38 C 4 – 30 CD 4 – 35 CD 4
10.9	38 C 4 – 38 MB 5 – 35 CD 4	35 CD 4 – 38 MB 5 – 42 CD 4	42 CD 4 – 35 NCD 6 – 30 CD 12
12.9	30 CND 8 – 35 NCD 16	30 CND 8 – 35 NCD 16	30 CND 8 – 35 NCD 16

La trempabilité d’un acier dépend donc de la teneur en éléments d’alliage et de la teneur en carbone. De ce fait, on remarque sur le précédent tableau l’augmentation de la teneur en éléments d’alliage avec la classe de qualité souhaitée et le diamètre nominal des éléments filetés. Par ailleurs, les conditions de trempe à réaliser industriellement sont également à prendre en compte. Plus le pouvoir refroidissant des installations sera élevé et plus l’acier se transformera en martensite. On distingue trois types de trempe, dont la sévérité augmente avec le milieu de trempe :

• trempe à l’eau
• trempe à l’huile
• trempe au gaz (généralement sous vide)

8K8

Une récente révision de la norme NF E25-136, qui traite des tiges et des bouts filetés de grades A et B, a autorisé l’utilisation d’aciers spéciaux pour obtenir des propriétés mécaniques conformes à la NF EN ISO 898-1, mais obtenues par écrouissage, i.e. sans procédé de trempe et revenu. La limite élastique et la résistance mécanique alors obtenues sont équivalentes à la classe de qualité 8.8. Mais la résilience minimale de 27 J à -20 °C ne peut s’appliquer et l’emploi à des températures maximales de 300 °C n’est pas évoqué. Les tiges filetées fabriquées selon ce mode de fabrication portent le marquage de classe de qualité 8K8. La structure métallurgique des éléments filetés est alors ferrito-perlitique et non martensitique, et la composition chimique de l’acier doit respecter le tableau ci-dessous, extrait de la norme NF E25-136 :

Classe de qualité	Fixations non trempées et revenues (NQT)
8K8	5 ≤ d   ≤ 30	Limites de composition chimique (analyse coulées, %)
		C	P	S	B	Mn	Al	Si	Cr	V
		0.15 à 0.35	max 0.025	max 0.025	non spécifié	0.7 à 1.9	0.010 à 0.06	0.2 à 0.7	0.1 à 0.3	max 0.15

On peut relever que la composition chimique capable de générer par écrouissage la classe de qualité 8K8 est nettement moins alliée comparée aux aciers qui, par trempe et revenu, peuvent être sélectionnés pour générer la classe 8.8. Comme l’emploi et l’utilisation des tiges et bouts filetés différent pour la classe de qualité 8K8 et 8.8, leur repérage doit permettre de les différencier. Ainsi, la norme NF E25-136 spécifie une couleur pour chaque classe de qualité de tiges filetées (VOIR TABLEAU HAUT DE PAGE).

A RETENIR

La classe 8K8 peut être économique par rapport à une tige filetée ou bout fileté élaborés par traitement thermique. Cependant, son utilisation n’est possible que pour des diamètres inférieurs à 30 mm et non recommandée en températures basses ou élevées car les caractéristiques mécaniques des fixations peuvent alors évoluer et diminuer. Dans ce cas, il est conseillé d’utiliser des fixations trempées et revenues, de classes 8.8 ou 10.9, ou ayant subi un détensionnement, pour les classes 4.6 et 5.6.