L’écrou n’a qu’un seul chiffre, et ce n’est pas sa résistance

Ce que dit réellement chaque chiffre

Sur une vis, l’ISO 898-1 construit la désignation à partir de deux propriétés du matériau. Le chiffre de gauche multiplié par 100 donne la résistance à la traction nominale en MPa ; celui de droite divisé par 10 donne le rapport nominal entre limite d’élasticité et résistance à la traction. 8.8 signifie donc 800 MPa de résistance nominale avec un rapport d’élasticité nominal de 0,8, soit 640 MPa de limite d’élasticité nominale.

Voilà pourquoi les chiffres semblent concorder. Ils concordent parce que l’un a été défini en fonction de l’autre.

Les classes à pleine capacité de charge sont 5, 6, 8, 10 et 12. Il n’existe pas de classe 4 dans l’édition actuelle. Les écrous bas ont leurs propres classes, 04 et 05, et ce zéro initial signifie la même chose que sur une vis à tête bombée — voir marquée 08.8.

Les écrous inoxydables relèvent encore d’un autre système, selon l’ISO 3506-2:2020, avec des marquages comme A2-70. Ces désignations ne reprennent pas la signification de classe 8 / classe 10.

La norme dit quelle pièce doit céder

L’ISO 898-2:2022, annexe B.1, présente trois charges en concurrence pour être la plus faible :

1. la charge à laquelle le filetage intérieur de l’écrou est arraché ;
2. la charge de rupture en traction de la vis ;
3. la charge à laquelle le filetage extérieur de la vis est arraché.

L’assemblage cède à la plus faible des trois. Et la norme énonce clairement l’intention : la rupture de la vis après allongement dans la partie filetée libre est le mode de rupture attendu lorsqu’un assemblage vis-écrou est surchargé. L’ISO 16224:2026 — qui a remplacé l’ISO/TR 16224:2012, annulé — conserve le même principe à l’article 5.1.

Pourquoi préférer une vis rompue ? L’article 5.1 de l’ISO 16224 le formule avec prudence : une rupture après allongement montre que l’assemblage a atteint sa pleine capacité de charge, alors qu’un arrachement du filet survenu localement pendant le serrage peut être difficile à détecter et peut laisser l’assemblage avec un effort de serrage réduit ou une capacité en service réduite. L’ancienne ISO 898-2:2012, annexe A.1, le disait plus crûment — la rupture de la partie filetée chargée lors d’un serrage excessif indique clairement que le serrage a échoué.

L’argument équivalent pour un filetage taraudé dans le matériau de la pièce plutôt que dans un écrou se trouve dans l’objectif de conception : placer le maillon faible sur la vis.

Le mécanisme n’est pas celui que nous imaginions

L’hypothèse évidente est que la norme fixe simplement la charge d’épreuve de l’écrou au-dessus de la charge de rupture de la vis, si bien que la vis cède toujours la première. Nous allions l’écrire. C’est faux.

Si cela fonctionne malgré tout, c’est que la charge d’épreuve n’est pas la charge d’arrachement. C’est un seuil de réception non destructif : l’écrou est monté sur un mandrin trempé — 45 à 50 HRC, filetage 5h6g —, chargé axialement, maintenu 15 secondes, et doit ensuite se dévisser à la main, un demi-tour au plus à la clé étant admis pour l’amorcer. Pas de déformation plastique significative, pas d’arrachement, pas de fissure ni de rupture. La charge à laquelle le filet serait réellement arraché est normalement supérieure à ce seuil.

Ce qui gouverne réellement le mode de rupture, c’est la combinaison autour de laquelle la norme est conçue : hauteur de l’écrou, engagement effectif, dureté, pas, diamètre et tolérances — évalués au moyen du modèle d’Alexander de l’annexe B. La charge d’épreuve sert à contrôler un écrou livré, pas à concevoir le résultat.

Une note de bas de page que la norme ajoute elle-même

Divisez ces charges d’épreuve par la section résistante nominale et vous obtenez environ 856 à 871 MPa pour la classe 8, environ 1 040 pour la classe 10 et 1 149 à 1 161 pour la classe 12. Mais l’annexe C de la même norme donne d’autres valeurs pour le calcul : 860 / 1 040 / 1 150 MPa de M5 à M7, et 885 / 1 040 / 1 180 MPa de M8 à M10.

La hauteur, et le troisième type

L’ISO 898-2 classe les écrous selon leur hauteur rapportée au diamètre du filetage D :

• Type 0, écrous bas : 0,45D ≤ m_min < 0,80D
• Type 1, écrous normaux : 0,80D ≤ m_min < 0,89D
• Type 2, écrous hauts : m_min ≥ 0,89D

Un écrou de type 2 n’obtient pas une charge d’épreuve plus élevée pour la même classe — la charge d’épreuve provient du même tableau 5. La hauteur supplémentaire apporte de l’engagement effectif et de la section de cisaillement du filet, ce qui permet à certaines combinaisons de classe élevée et de grande dimension d’éviter l’arrachement avec une dureté plus faible ou un autre traitement thermique. La conséquence se voit dans le domaine couvert : en pas gros, la classe 12 en type 1 n’est listée que jusqu’à M16, alors que le type 2 va jusqu’à M39.

Les écrous bas, ISO 4035:2023 type 0, portent les classes 04 et 05 — capacité de charge réduite, signalée par ce zéro initial. Un écrou bas n’est ni un écrou de blocage ni un écrou normal meilleur marché.

La substitution, et l’exception

L’article 6 de l’ISO 898-2 autorise à utiliser un écrou de classe supérieure à la place d’une classe inférieure. C’est le sens sûr, et il est écrit dans la norme au lieu d’être une simple pratique d’atelier.

Dans l’autre sens — un écrou de classe inférieure sur une vis de classe supérieure —, ce n’est pas une combinaison spécifiée au tableau 2. La norme ne dit pas que le filet sera arraché ; elle dit que vous avez quitté l’association sur laquelle repose l’hypothèse de conception, ce qui augmente le risque qu’un filetage, plutôt que la vis, devienne la plus faible des trois charges.

Et monter les deux d’une classe ne fait pas croître l’assemblage dans les mêmes proportions. Cela augmente la contrainte d’épreuve, la limite d’élasticité et la résistance à la traction de la vis, ce qui peut permettre une précharge plus élevée — mais que l’assemblage devienne plus résistant dépend des filets dans le matériau de la pièce, de la pression d’appui, du glissement, de la fatigue, de la géométrie et de la maîtrise du serrage. Le domaine d’application de l’ISO 898-1 elle-même exclut le cisaillement, le comportement couple-tension et la fatigue. Ce qu’apporte la méthode de serrage est traité dans à quel point votre méthode de serrage maîtrise mal la précharge.

Encore une limite à connaître avant que cette page serve de règle générale sur les écrous. Tout ce qui précède suppose que l’écrou relève de l’ISO 898-2, et un écrou destiné à être soudé n’en relève pas : le domaine d’application exclut la soudabilité, et la norme des écrous à souder indique une charge d’épreuve plutôt qu’une classe. Un écrou à souder n’a pas de classe de qualité examine ce qui la remplace. L’édition 2022 a par ailleurs supprimé purement et simplement la classe 9 et désigné la classe 10 pour la remplacer.

Ce qu’il faut porter sur le plan

1. La classe d’écrou, et pas seulement « écrou adapté ». La classe 8, 10 ou 12 détermine l’association.
2. Le type, s’il compte. Le type 1 et le type 2 sont des pièces différentes de hauteurs différentes, et en classe 12 en pas gros, la gamme de dimensions diffère.
3. Si un écrou à couple de freinage est requis — en rappelant que la substitution par une classe supérieure n’est pas admise pour ces écrous.
4. Pour l’inox, la désignation ISO 3506-2 — pas un numéro de classe pour acier au carbone.
5. Si quelqu’un calcule à partir de la contrainte d’épreuve plutôt que de la charge d’épreuve : laquelle des deux séries de chiffres de la norme il a utilisée.

Liens avec d’autres sujets

La même intention de conception pour un trou taraudé au lieu d’un écrou figure dans longueur d’engagement du filetage, et l’aspect réel d’un arrachement de filet dans trois défaillances, un seul mot. Ce que signifient les deux chiffres d’une vis est expliqué dans les chiffres de la classe de qualité. Pourquoi, dans un assemblage à double écrou, c’est l’écrou bas qui finit par ne pas porter la charge de service — et pourquoi l’ISO a jadis spécifié l’ordre de serrage et ne le fait plus —, voir quel écrou en premier.

Références

• ISO 898-2:2022, quatrième édition — article 1 (domaine d’application, M5–M39 pas gros, types 0/1/2, s ≥ 1,45D), 5.1 (types selon la hauteur), 5.2.1 (signification du chiffre de classe), article 6 et tableau 2 (association et substitution, exclusion des écrous à couple de freinage), 8.2 et tableau 5 (charges d’épreuve), 10.1.3–10.1.6 (essai de charge d’épreuve), tableau 3 (types et dimensions couvertes), annexe B.1 (trois charges en concurrence, mode de rupture attendu), annexe C et tableau C.1 (contraintes de calcul et incohérence déclarée)
• ISO 898-1:2013, cinquième édition — article 5 et tableau 1 (désignation), tableau 3 (résistances à la traction), tableau 4 (sections résistantes et F_m,min) ; l’article 1 exclut le cisaillement, le comportement couple-tension et la fatigue
• ISO 16224:2026 article 5.1 — a remplacé l’ISO/TR 16224:2012, annulé ; ISO 898-2:2012 annexe A.1 pour la formulation antérieure
• ISO 4032:2023 (écrous hexagonaux normaux, type 1) ; ISO 4033:2023 (écrous hexagonaux hauts, type 2) ; ISO 4035:2023 (écrous hexagonaux bas, type 0)
• ISO 3506-2:2020 (écrous inoxydables) ; ISO 2320:2015 (écrous à couple de freinage, propriétés fonctionnelles)
• ISO 898-3:2018 + Amd 1:2020 (rondelles) ; ISO 898-5:2012 (vis sans tête) ; ISO 898-7:1992 (essai de torsion). L’ISO 898-6:1994 a été annulée et intégrée à l’ISO 898-2 en 2012.

La réception de tout assemblage particulier relève de votre plan et de votre propre calcul.

Cet article traite de l’étape 2 : filetage. L’ordre complet est support, filetage, tête, empreinte, finition et documentation. L’article anglais Specifying a screw explique pourquoi le modifier entraîne une reprise.

Questions fréquentes

Pourquoi une vis a-t-elle deux chiffres et un écrou un seul ?

Sur une vis, les deux chiffres décrivent le matériau : celui de gauche multiplié par 100 donne la résistance à la traction nominale en mégapascals, et celui de droite divisé par 10 le rapport nominal entre limite d’élasticité et résistance à la traction. Le chiffre unique de l’écrou n’est pas du tout sa propre résistance. L’ISO 898-2 le définit comme le chiffre de gauche de la classe de vis la plus élevée avec laquelle l’écrou peut être associé : un écrou de classe 8 va avec des vis jusqu’à 8.8 et un écrou de classe 10 avec des vis jusqu’à 10.9.

Quelle pièce doit céder en premier, la vis ou le filet ?

La vis. L’annexe B de l’ISO 898-2:2022 présente trois charges en concurrence — arrachement du filet de l’écrou, rupture en traction de la vis et arrachement du filet de la vis — et indique que la rupture de la vis après allongement dans la partie filetée libre est le mode de rupture attendu en cas de surcharge de l’assemblage. L’ISO 16224:2026 conserve le même principe. L’annexe est toutefois informative et décrit des assemblages correctement appariés et conformes, pas une garantie pour chaque assemblage réel.

La charge d’épreuve de l’écrou est-elle supérieure à la résistance à la traction de la vis ?

Pas toujours, et c’est là que l’explication courante s’effondre. Pour la classe 8 avec des vis 8.8, le rapport est d’environ 1,07 à 1,09 ; pour la classe 10 avec 10.9, il vaut exactement 1,000 en M6, M8 et M10 ; et pour la classe 12 avec 12.9, il est d’environ 0,94 à 0,95, ce qui signifie que la charge d’épreuve de l’écrou est inférieure. La charge d’épreuve est un seuil de réception non destructif et non la charge d’arrachement ; le mode de rupture est gouverné par la hauteur, l’engagement, la dureté, le pas, le diamètre et les tolérances.

Que fait réellement l’essai de charge d’épreuve ?

L’écrou est vissé sur un mandrin d’essai trempé de 45 à 50 HRC à filetage 5h6g, chargé axialement à la valeur du tableau 5 de l’ISO 898-2 et maintenu 15 secondes. Après déchargement, il doit pouvoir se dévisser à la main, un demi-tour au plus à la clé étant admis pour l’amorcer, et ne doit présenter ni déformation plastique significative, ni arrachement du filet, ni fissure, ni rupture. L’essai vérifie que l’écrou reste utilisable sous cette charge, pas la charge à laquelle il finirait par être arraché.

Peut-on utiliser un écrou de classe supérieure à la place d’une classe inférieure ?

Oui pour les écrous ordinaires. L’article 6 de l’ISO 898-2 autorise la substitution vers le haut. L’exception concerne les écrous à couple de freinage, que le même article exclut explicitement : ils doivent être de la classe correspondante. Leurs propriétés mécaniques et le marquage de leur classe relèvent toujours de l’ISO 898-2, l’ISO 2320 couvrant les exigences fonctionnelles de couple de freinage ; ce n’est donc pas le système de marquage qui diffère, seulement la règle de substitution.

Quelle est la différence entre un écrou de type 1 et un écrou de type 2 ?

La hauteur. L’ISO 898-2 définit le type 1 par une hauteur minimale comprise entre 0,80 et 0,89 fois le diamètre du filetage, et le type 2 par au moins 0,89 fois. En M6, M8 et M10, les hauteurs minimales sont de 4,90, 6,44 et 8,04 millimètres pour l’ISO 4032 type 1, contre 5,40, 7,14 et 8,94 pour l’ISO 4033 type 2. La charge d’épreuve d’une classe donnée est la même pour les deux ; la hauteur supplémentaire apporte de l’engagement et de la section de cisaillement du filet, ce qui explique que la classe 12 en pas gros ne soit listée que jusqu’à M16 en type 1, mais aille jusqu’à M39 en type 2.

Les écrous bas sont-ils simplement des écrous normaux meilleur marché ?

Non. Les écrous bas sont de type 0 selon l’ISO 898-2, couverts par l’ISO 4035:2023, et portent les classes 04 et 05. Le zéro initial indique une capacité de charge réduite, selon la même convention que pour les vis à tête bombée. Ce ne sont pas non plus des écrous de blocage, ni un substitut à un écrou normal de même dimension nominale.