ISO 148-3:2008
(Main)Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 3: Preparation and characterization of Charpy V-notch test pieces for indirect verification of pendulum impact machines
Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 3: Preparation and characterization of Charpy V-notch test pieces for indirect verification of pendulum impact machines
ISO 148-3:2008 covers the requirements, preparation and methods for qualifying test pieces used for the indirect verification of pendulum impact testing machines in accordance with ISO 148-2. ISO 148-3:2008 specifies notched test pieces with nominal dimensions identical to those specified in ISO 148-1; however, the tolerances are more stringent.
Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 3: Préparation et caractérisation des éprouvettes Charpy à entaille en V pour la vérification indirecte des machines d'essai mouton-pendule
L'ISO 148-3:2008 couvre les exigences, la préparation et les méthodes de qualification des éprouvettes utilisées pour la vérification indirecte des machines d'essai de flexion par choc (moutons‑pendules) conformément à l'ISO 148-2. L'ISO 148-3:2008 décrit les éprouvettes à entaille, de dimensions nominales identiques à celles spécifiées dans l'ISO 148-1.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 148-3
Second edition
2008-12-15
Metallic materials — Charpy pendulum
impact test —
Part 3:
Preparation and characterization of
Charpy V-notch test pieces for indirect
verification of pendulum impact
machines
Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette
Charpy —
Partie 3: Préparation et caractérisation des éprouvettes Charpy à
entaille en V pour la vérification indirecte des machines d'essai mouton-
pendule
Reference number
ISO 148-3:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 148-3:2008(E)
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ISO 148-3:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
3.1 Definitions pertaining to the machine . 1
3.2 Definitions pertaining to energy. 2
3.3 Definitions related to groups of test pieces. 2
3.4 Definitions pertaining to test pieces. 2
4 Symbols and abbreviated terms . 3
5 Reference testing machine . 4
5.1 Characteristics . 4
5.2 Verification of reference testing machine . 6
5.3 Use of reference testing machine . 6
6 Reference test pieces. 7
6.1 General. 7
6.2 Material . 7
6.3 Dimensions. 7
6.4 Marking . 8
6.5 Qualification of a batch of reference test pieces.8
6.6 Reference test piece sets. 8
7 Certificates for reference test pieces. 9
8 Notes for using sets of reference test pieces. 9
Annex A (informative) Uncertainty of the certified KV value of Charpy reference materials . 12
Bibliography . 19
© ISO 2008 – All rights reserved iii
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ISO 148-3:2008(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 148-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 164, Mechanical testing of metals, Subcommittee
SC 4, Toughness testing — Fracture (F), Pendulum (P), Tear (T).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 148-3:1998) which has been technically revised.
ISO 148 consists of the following parts, under the general title Metallic materials — Charpy pendulum impact
test:
⎯ Part 1: Test method
⎯ Part 2: Verification of testing machines
⎯ Part 3: Preparation and characterization of Charpy V-notch test pieces for indirect verification of
pendulum impact machines
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ISO 148-3:2008(E)
Introduction
The suitability of a pendulum impact testing machine for acceptance testing of metallic materials has usually
been based on a calibration of its scale and verification of compliance with specified dimensions, such as the
shape and spacing of the anvils supporting the specimen. The scale calibration is commonly verified by
measuring the mass of the pendulum and its elevation at various scale readings. This procedure for
evaluation of machines had the distinct advantage of requiring only measurements of quantities that could be
traced to national standards. The objective nature of these traceable measurements minimized the necessity
for arbitration regarding the suitability of the machines for material acceptance tests.
However, sometimes two machines that had been evaluated by the direct-verification procedures described
above, and which met all dimensional requirements, were found to give significantly different impact values
when testing test pieces of the same material. This difference was commercially important when values
obtained using one machine met the material specification, while the values obtained using the other machine
did not. To avoid such disagreements, some purchasers of materials added the requirement that all pendulum
impact testing machines used for acceptance testing of material sold to them must be indirectly verified by
testing reference test pieces supplied by them. A machine was considered acceptable only if the values
obtained using the machine agreed, within specified limits, with the value furnished with the reference test
pieces.
Successful experience in the use of reference test pieces led to the requirement in ISO 148-2 that indirect
verification must be performed using reference test pieces in addition to direct verification. National standards
and codes also require indirect verification using reference test pieces; for example, EN 10045-2 and
ASTM E 23 require the use of reference test pieces. The purpose of this part of ISO 148 is to specify the
requirements, preparation and methods for qualifying test pieces used for the indirect verification of pendulum
impact testing machines.
© ISO 2008 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 148-3:2008(E)
Metallic materials — Charpy pendulum impact test —
Part 3:
Preparation and characterization of Charpy V-notch test pieces
for indirect verification of pendulum impact machines
1 Scope
This part of ISO 148 covers the requirements, preparation and methods for qualifying test pieces used for the
indirect verification of pendulum impact testing machines in accordance with ISO 148-2.
It specifies notched test pieces with nominal dimensions identical to those specified in ISO 148-1; however,
the tolerances are more stringent.
NOTE 1 The chemical composition or heat treatment or both are varied according to the energy level desired.
NOTE 2 Reference test pieces are qualified on reference pendulum impact testing machines which are also described
in this part of ISO 148.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 148-1, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 1: Test method
ISO 148-2, Metallic materials — Charpy pendulum impact test — Part 2: Verification of testing machines
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1 Definitions pertaining to the machine
3.1.1
industrial machine
pendulum impact testing machine used for industrial, general or most research-laboratory testing of metallic
materials
NOTE These machines are not used to establish reference values.
3.1.2
reference machine
pendulum impact testing machine used to determine certified values for batches of reference test pieces
© ISO 2008 – All rights reserved 1
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ISO 148-3:2008(E)
3.2 Definitions pertaining to energy
3.2.1
total absorbed energy
K
T
total absorbed energy required to break a test piece with a pendulum impact testing machine, which is not
corrected for any losses of energy
NOTE It is equal to the difference in the potential energy from the starting position of the pendulum to the end of the
first half swing during which the test piece is broken.
3.2.2
absorbed energy
K
energy required to break a test piece with a pendulum impact testing machine, after correction for friction
NOTE The letter V or U is used to indicate the notch geometry, that is KV or KU. The number 2 or 8 is used as a
subscript to indicate striker radius, for example KV .
2
3.2.3
reference absorbed energy
K
R
certified value of absorbed energy assigned to the test pieces used to verify the performance of pendulum
impact testing machines
3.3 Definitions related to groups of test pieces
3.3.1
batch
definite quantity of reference test pieces manufactured under identical conditions of production, with a
common certified absorbed energy
3.3.2
set
group of test pieces chosen at random from a batch
3.3.2.1
characterization set
set of test pieces taken from a batch in accordance with Clause 6 and used to determine the reference energy
of the batch
3.3.2.2
reference set
set of test pieces chosen in accordance with Clauses 6 and 8 and used to verify a pendulum impact testing
machine
3.4 Definitions pertaining to test pieces
3.4.1
height
distance between the notched face and the opposite face
3.4.2
width
dimension perpendicular to the height that is parallel to the notch
3.4.3
length
largest dimension perpendicular to the notch
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ISO 148-3:2008(E)
3.4.4
reference test piece
impact test piece used to verify the suitability of pendulum impact testing machines by comparing the
indicated absorbed energy measured by that machine to the reference absorbed energy associated with the
test pieces
3.4.5
certified reference test piece
impact test piece accompanied by a certificate the certified absorbed energy value, K , accompanied by an
R
uncertainty at a stated level of confidence
NOTE The certified reference value is the value determined by a certified national or international body.
4 Symbols and abbreviated terms
For the purposes of this document, the symbols and abbreviated terms given in Table 1 are applicable.
Table 1 — Symbols/abbreviated terms and their designations and units
Symbol/
abbreviated Unit Designation
term
CRM — Certified reference material
GUM — Guide to the expression of uncertainty in measurement
ISO — International Organization for Standardization
k — Coverage factor
K J Absorbed energy
K J Total absorbed energy
T
K J Reference absorbed energy of a set of Charpy reference test pieces
R
KV J Absorbed energy as measured in accordance with ISO 148-1 on a V-notched sample
KV value as determined for a batch of V-notched Charpy reference materials in a batch
KV J
char
certification characterization exercise
KV J Certified KV value of a PB reference material
PB
KV J Certified KV value of a Charpy reference material
R
KV J Certified KV value of an SB reference material
SB
n — Number of samples tested for the homogeneity assessment
hom
n — Number of PB specimens used to compare SB with PB
PB
n — Number of SB specimens used to compare SB with PB
SB
Number of reference samples tested for the indirect verification of a pendulum impact
n —
V
testing machine
p — Number of laboratories/instruments participating in a laboratory comparison
PB — Primary batch
REMCO — ISO Committee on reference materials
RM — Reference material
SB — Secondary batch
s J Standard deviation of the mean KV values obtained at p laboratories
p
Standard deviation of results obtained on n PB samples when comparing them with n
PB SB
s J
PB
SB samples
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ISO 148-3:2008(E)
Table 1 (continued)
Symbol/
abbreviated Unit Designation
term
Standard deviation of the KV values obtained on n samples in the homogeneity
hom
s J
RM
assessment of the batch of reference material
u J Standard uncertainty of KV
char
char
u J Standard uncertainty of KV for a PB
char,PB char
u J Standard uncertainty of KV for an SB
char,SB
char
u J Standard uncertainty of the homogeneity assessment of the reference material
hom
u J Standard uncertainty of the long-term-stability assessment of the reference material
lts
Standard uncertainty of the certified value of a reference material used for indirect
u J
RM
verification
Expanded uncertainty of the certified value of a reference material at a confidence level of
U J
RM
about 95 %
u J Standard uncertainty of the short-term-stability assessment of a reference material
sts
u J Standard uncertainty of X
PB
XPB
u J Standard uncertainty of X
SB
XSB
X J Mean of n specimens used to compare SB with PB
PB
PB
X J Mean of n specimens used to compare SB with PB
SB SB
δ KV J Part of the error of the measured KV value due to batch heterogeneity
hom
δ KV J Part of the error of the measured KV value due to long-term instability
lts
δ KV J Part of the error of the measured KV value due to short-term instability
sts
ν — Degrees of freedom corresponding to u
char char
ν — Degrees of freedom corresponding to u
hom hom
ν — Degrees of freedom corresponding to u
RM RM
5 Reference testing machine
5.1 Characteristics
5.1.1 General
The characteristics of reference machines used to determine the reference energy of reference test pieces shall
comply with the requirements of ISO 148-2 except as modified below.
5.1.2 Geometrical characteristics (see Table 2 and Figures 1 and 2)
The following geometrical characteristics apply:
+ 0,10
a) the radius of the anvils shall be
1 mm.
( )
0,00
+ 0,10
b) the distance between the anvils shall be 40 mm.
( )
0,00
c) the striking edge shall remain within ± 0,25 mm of the plane of symmetry of the anvils.
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ISO 148-3:2008(E)
Table 2 — Geometrical characteristics
a
Reference number Designation Value Tolerance Units
+0,00
1 Length of test piece 55,00 mm
*
−0,30
2 Half-length of test piece 27,5 ± 0,2 mm
*
3 Height of test piece 10,00 ± 0,06 mm
4 Width of test piece 10,00 ± 0,07 mm
*
5 Ligament length 8,00 ± 0,06 mm
6 Angle of notch 45,0 ± 1,0 degree
*
7 Radius of curvature at base of notch 0,250 ± 0,025 mm
8 Angle between adjacent faces 90,00 ± 0,15 degree
*
Angle between plane of symmetry of notch
9 90 ± 2 degree
and longitudinal axis
+0,10
10 Radius of anvils 1,00 mm
*
−0,00
11 Angle of taper of anvils 11 ± 1,0 degree
+0,10
12 Distance between anvils 40,00 mm
*
−0,00
Distance of striking edge from plane of
13 — ± 0,25 mm
*
symmetry of anvils
14 Angle of striker 30 ± 1 degree
+0,20
15A Radius of striking edge of 2 mm striker 2,00 mm
*
−0,00
15B Radius of striking edge of 8 mm striker 8,00 ± 0,05 mm
15C Radius of shoulder of 8 mm striker 0,25 ± 0,05 mm
15D Width of striking edge of 8 mm striker 4,00 ± 0,05 mm
NOTE 1 Tolerances followed by an asterisk (*) are tighter than those in ISO 148-1 or ISO 148-2.
NOTE 2 Subsize specimens may be used, but the tolerance should change proportionally.
NOTE 3 See Figures 1 and 2.
a
See Figure 1.
5.1.3 Capacity
The capacity of a reference machine (nominal initial potential energy) shall be 300 J or greater.
5.1.4 Hardness
The portions of the striker and the anvils (see Figure 1) that contact the specimen and apply or react to the
impacting force shall have a minimum hardness of 56 HRC.
5.1.5 Vibration
Ensure that the reference machine is not subjected to external vibrations induced by other equipment in close
proximity, such as forging hammers, presses, moving vehicles.
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ISO 148-3:2008(E)
NOTE Such vibrations can be detected by placing a small container of water at any convenient location on the
machine framework; the absence of ripples on the water surface indicates that this requirement has been met. Excessive
vibration in a machine firmly fastened to the floor indicates the need for a separate foundation and/or the use of vibration
isolators.
5.1.6 Energy-indicating mechanism
The resolution shall be at least 1/400th of the nominal energy.
5.2 Verification of reference testing machine
Direct verification shall be carried out in accordance with ISO 148-2 and with the additional requirements of 5.1.
Indirect verification shall be carried out using certified reference test pieces. The repeatability and the bias shall be
as specified in Table 3.
All equipment used for inspection and verification of a reference testing machine shall be calibrated and shall
have a certified traceability to the SI System (the international system of units) through the national standards
Bodies. The body performing the verification shall maintain calibration records for all inspection, measurement
and test equipment.
The dates and details of all inspections and repairs shall be documented and maintained for each reference
machine by the owner of the machine.
Table 3 — Repeatability and bias of reference pendulum impact testing machines
Values in joules
Absorbed energy
Repeatability Bias
K
u 3 u 2
< 40
W 40
u 7,5 % of KV u 5 % of KV
R R
Repeatability is the standard deviation of the KV values measured on a least 10 reference test pieces.
V
Bias is given by KVK− V
R
where
KVK++V KV+ .+KV
12 3 n
KV =
n
where
nW10
5.3 Use of reference testing machine
5.3.1 The procedure for the operation of the reference machine shall conform to the requirements of
ISO 148-1 and to the following additional requirements.
5.3.2 The angular position of the pendulum at the extremes of its swing or the impact energy calculated
therefrom shall be automatically recorded in digital or graphical form. These records shall be in permanent
form, available for evaluation at any time until one year after the entire batch of reference test pieces has been
distributed.
5.3.3 The combined air resistance and friction loss resulting from 11 successive half swings shall be
measured and the values recorded before and after testing each characterization set.
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ISO 148-3:2008(E)
5.3.4 The anvils and striker shall be inspected and measured for compliance annually. If any parts are
found to be damaged, they shall be replaced and the machine shall be re-qualified (see 5.1 and 5.2).
During the annual inspection of the reference machine, the flatness of the anvil surfaces (which absorb the
force transmitted through the test piece) and the adjacent radii shall be examined for wear or damage. The
results of this examination shall be retained until the anvils are replaced or re-machined.
NOTE This examination can be done, for example, by making a replica of the surfaces in silicone rubber or another
low-shrinkage material, or by holographic methods.
The radius (radii) of the striking edge of the striker and the radii of the anvil surfaces which are contacted by
the test piece shall be measured and documented in the same manner.
If it becomes necessary to repair the recording system, it shall be recalibrated before additional tests are
made (see 5.2).
6 Reference test pieces
6.1 General
Guidelines for the preparation, certification, and use of (certified) reference materials have been drawn up by
ISO REMCO, the ISO Committee on reference materials (see References [1] to [5]). The procedures
described below provide more details, specific to the case of Charpy reference test pieces.
6.2 Material
All the test pieces from a batch shall come from a single ingot or melt.
All test pieces shall be made of steel. The composition of the test pieces is not specified. Batches with
different energy levels may have different compositions.
All test pieces from a batch shall receive the same heat treatment.
For each batch, the level for the reference absorbed energy is characterized by using one the following
ranges:
⎯ Low: < 30 J
⎯ Medium: W 30 J to 110 J
⎯ High: W 110 J to 200 J
⎯ Ultra-high: W 200 J
6.3 Dimensions
The reference test pieces shall meet the dimensional requirements given in Table 2.
NOTE These dimensions are identical with those in ISO 148-1 except that some of the tolerances are tighter.
The radius at the base of the notch shall be tangential to the notch angle.
The surface finish, Ra, shall not exceed 1,6 µm on the notched surface and 3,2 µm on the other surfaces.
© ISO 2008 – All rights reserved 7
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ISO 148-3:2008(E)
6.4 Marking
All test pieces shall be permanently marked so that each test piece can be distinguished from all the others.
The test piece may be marked on any face not in contact with supports, anvils or striker and at a position that
avoids the effects of plastic deformation and surface discontinuities on the absorbed energy measured in the test.
6.5 Qualification of a batch of reference test pieces
6.5.1 Any group of test pieces meeting the requirements of 6.2, 6.3 and 6.4 may be used as the batch from
which reference test pieces are randomly selected.
6.5.2 To determine the reference energy of a batch, draw one or more sets of at least 25 test pieces at
random from the batch and test them on one or more reference machine(s). Take the reference absorbed
energy of the batch as the grand average of the values obtained for the 25 or more test pieces, or as the
average of the mean values obtained on the different reference machines.
NOTE The certified values can be determined using other methods, providing the method used conforms to
ISO Guides 34 and 35.
6.5.3 Also calculate the standard deviation. The standard deviation shall be as specified in Table 4.
Table 4 — Standard deviation permitted for reference test pieces
Values in joules
Energy
Standard deviation
KV
R
< 40 u 2,0
W 40 u 5 % of KV
R
6.5.4 The report on the impact tests on the reference test pieces shall include the following information:
a) the striker geometry;
b) the temperature at which the tests were performed;
c) all details necessary for the identification of each test piece;
d) the energy value, KV, of each test piece, corrected for air resistance and friction, with the striker radius
indicated (KV or KV );
2 8
e) the value of the reference absorbed energy and the associated standard deviation;
f) the uncertainty associated with the reference absorbed energy value measured for the set.
NOTE Information on calculating uncertainty is given in Annex A.
6.6 Reference test piece sets
After the characterization set(s) to be tested by the reference machine(s) have been drawn from the batch,
draw the remaining test pieces in sets of five. These are the test piece sets. Each test piece set shall remain
intact with no substitution permitted.
8 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 148-3:2008(E)
7 Certificates for reference test pieces
Each set of reference test pieces shall be accompanied by a certificate which gives the following information:
a) a reference to this part of ISO 148, i.e. ISO 148-3:2008;
b) the name, trademark or reference number of the producer;
c) the reference absorbed energy value of the set and its uncertainty at the stated level of confidence;
d) the striker geometry;
e) the temperature at which the reference absorbed energy was determined;
f) all details necessary for the identification of the reference machine(s) used to determine the reference
energy (and necessary information concerning the use of the reference test pieces);
g) name and general description of the material;
h) producer's code for the batch;
i) intended use (making reference to ISO 148-2);
j) description of the (metrologically valid) procedure used to determine the certified value;
k) statement on the metrological traceability of the certified value;
l) storage conditions and shelf-life (period of validity).
8 Notes for using sets of reference test pieces
8.1 Indirect verification of an industrial machine shall be performed in accordance with ISO 148-2 using the
reference test pieces, the striker and the temperature specified by the producer of the test pieces.
8.2 All the reference test pieces in each set shall be used for a single, indirect verification of the pendulum
impact testing machine, testing the test pieces in random order and including all the results in the average.
Substitution or replacement of individual test pieces by test pieces from another reference set is not permitted.
a) 2 mm striker
Figure 1 (continued)
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ISO 148-3:2008(E)
b) 8 mm striker
c) Overview
NOTE See Table 2 for geometrical characteristics.
a
Line of strike.
Figure 1 — Dimensions of test pieces, anvils and strikers
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ISO 148-3:2008(E)
Key
1 anvil
2 height of test piece
3 width of test piece
4 length of test piece
5 reference test piece
6 centre of strike
7 recess
8 test-piece supports
Figure 2 — Configuration of test-piece supports and anvils
in a reference pendulum impact testing machine
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...
NORME ISO
INTERNATIONALE 148-3
Deuxième édition
2008-12-15
Matériaux métalliques — Essai de flexion
par choc sur éprouvette Charpy —
Partie 3:
Préparation et caractérisation des
éprouvettes Charpy à entaille en V pour
la vérification indirecte des machines
d'essai mouton-pendule
Metallic materials — Charpy pendulum impact test —
Part 3: Preparation and characterization of Charpy V-notch test pieces
for indirect verification of pendulum impact machines
Numéro de référence
ISO 148-3:2008(F)
©
ISO 2008
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ISO 148-3:2008(F)
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ISO 148-3:2008(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 1
3.1 Définitions relatives à la machine . 1
3.2 Définitions relatives à l'énergie. 2
3.3 Définitions relatives aux groupes d'éprouvettes. 2
3.4 Définitions relatives aux éprouvettes. 2
4 Symboles et termes abrégés . 3
5 Machine d'essai de référence. 4
5.1 Caractéristiques. 4
5.2 Vérification de la machine d'essai de référence. 6
5.3 Utilisation de la machine d'essai de référence .6
6 Éprouvettes de référence. 7
6.1 Généralités . 7
6.2 Matériau . 7
6.3 Dimensions. 7
6.4 Marquage . 8
6.5 Qualification d'un lot d'éprouvettes de référence . 8
6.6 Jeux d'éprouvettes de référence. 9
7 Certificat des éprouvettes de référence . 9
8 Remarques sur l'emploi des jeux d'éprouvettes de référence. 9
Annexe A (informative) Incertitude de la valeur de KV certifiée d'un matériau de référence Charpy . 12
Bibliographie . 20
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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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée 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.
L'ISO 148-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 164, Essais mécaniques des métaux, sous-comité
SC 4, Essais de ténacité — Fracture (F), Pendulum (P), Déchirage (T).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 148-3:1998), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 148 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Matériaux métalliques — Essai de
flexion par choc sur éprouvette Charpy:
⎯ Partie 1: Méthode d'essai
⎯ Partie 2: Vérification des machines d'essai (mouton-pendule)
⎯ Partie 3: Préparation et caractérisation des éprouvettes Charpy à entaille en V pour la vérification
indirecte des machines d'essai mouton-pendule
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Introduction
La conformité d'un mouton-pendule pour l'essai de réception de matériaux métalliques était habituellement
basée sur l'étalonnage de son échelle et la vérification de la conformité des dimensions spécifiées, telles que la
forme et la distance entre les appuis supportant l'éprouvette. L'étalonnage de l'échelle était communément
vérifié par le mesurage de la masse du pendule et de sa position pour différentes lectures sur l'échelle. Ce mode
opératoire d'évaluation de la machine offrait le net avantage de requérir seulement des mesurages de quantités
qui peuvent présenter une traçabilité à des normes nationales. La nature objective de tels mesurages traçables
réduit la nécessité d'arbitrage concernant la conformité des machines pour les essais de réception d'un matériau.
Cependant, deux machines qui ont été évaluées par le mode opératoire de vérification directe décrit ci-dessus,
et qui ont satisfait toutes deux aux exigences dimensionnelles, peuvent donner quelquefois des valeurs
d'énergie de rupture significativement différentes lors d'essais sur des éprouvettes d'un même matériau. Cette
différence est importante commercialement lorsque les valeurs obtenues sur une machine répondent à la
spécification de matériau alors que celles obtenues sur l'autre machine ne sont pas satisfaisantes. Afin d'éviter
de tels désaccords, certains acheteurs de matériaux ajoutent l'exigence que toutes les machines d'essai de
flexion utilisées pour l'essai de réception du matériau qui leur est vendu soient vérifiées de façon indirecte par
l'utilisation d'éprouvettes de référence fournies par leurs soins. Une machine est considérée comme acceptable
uniquement si les valeurs obtenues avec la machine satisfont, dans les limites spécifiées, à la valeur fournie
avec les éprouvettes de référence.
Le succès de l'expérience menée avec des éprouvettes référence amène à l'exigence de l'ISO 148-2 selon
laquelle une vérification indirecte doit être effectuée à l'aide d'éprouvettes de référence, en complément à la
vérification directe. Les normes nationales et les codes exigent également la vérification indirecte à l'aide
d'éprouvettes de référence; par exemple, l'EN 10045-2 et l'ASTM E 23, exigent l'utilisation d'éprouvettes de
référence. L'objet de la présente partie de l'ISO 148 est de spécifier les exigences, la préparation et les
méthodes de qualification de ces éprouvettes utilisées pour la vérification indirecte des machines d'essai de
flexion par choc.
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NORME INTERNATIONALE ISO 148-3:2008(F)
Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur
éprouvette Charpy —
Partie 3:
Préparation et caractérisation des éprouvettes Charpy à entaille
en V pour la vérification indirecte des machines d'essai
mouton-pendule
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 148 couvre les exigences, la préparation et les méthodes de qualification des
éprouvettes utilisées pour la vérification indirecte des machines d'essai de flexion par choc
(moutons-pendules) conformément à l'ISO 148-2.
Elle décrit les éprouvettes à entaille, de dimensions nominales identiques à celles spécifiées dans
l'ISO 148-1; cependant, les tolérances sont plus serrées.
NOTE 1 La composition chimique ou le traitement thermique, ou les deux, sont variables selon le niveau d'énergie de
rupture choisi.
NOTE 2 Les éprouvettes de référence sont qualifiées sur des moutons-pendules de référence qui sont également
décrits dans la présente partie de l'ISO 148.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application 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 148-1, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 1: Méthode
d'essai
ISO 148-2, Matériaux métalliques — Essai de flexion par choc sur éprouvette Charpy — Partie 2: Vérification
des machines d'essai (mouton-pendule)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1 Définitions relatives à la machine
3.1.1
machine industrielle
mouton-pendule utilisé pour des essais industriels, généraux ou la plupart des essais de laboratoire effectués
sur des matériaux métalliques
NOTE Ces machines ne sont pas utilisées pour la détermination de valeurs de référence.
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3.1.2
machine de référence
mouton-pendule utilisé pour la détermination des valeurs certifiées de lots d'éprouvettes de référence
3.2 Définitions relatives à l'énergie
3.2.1
énergie totale absorbée
K
T
énergie totale absorbée requise pour rompre une éprouvette avec un mouton-pendule qui n'est pas corrigé
pour de quelconques pertes d'énergie
NOTE Elle est égale à la différence d'énergie potentielle entre la position initiale du pendule et la position de celui-ci
à la fin de la première demi-oscillation pendant laquelle l'éprouvette est rompue.
3.2.2
énergie absorbée
K
énergie requise pour rompre une éprouvette avec un mouton-pendule, après correction du frottement
NOTE La lettre V ou U est utilisée pour indiquer la géométrie de l'entaille, soit KV ou KU. Le chiffre 2 ou 8 est utilisé
comme indice pour indiquer le rayon du couteau, par exemple KV .
2
3.2.3
énergie absorbée de référence
K
R
valeur certifiée de l'énergie absorbée associée aux éprouvettes de référence utilisées pour vérifier les
performances des moutons-pendules
3.3 Définitions relatives aux groupes d'éprouvettes
3.3.1
lot
quantité définie d'éprouvettes de référence fabriquées dans des conditions identiques de production et
présentant la même valeur certifiée d'énergie absorbée
3.3.2
jeu
groupe d'éprouvettes choisies au hasard dans un lot
3.3.2.1
jeu de caractérisation
jeu d'éprouvettes prélevées dans un lot conformément à l'Article 6 et utilisées pour déterminer l'énergie de
référence du lot
3.3.2.2
jeu de référence
jeu d'éprouvettes choisies conformément aux Articles 6 et 8 et utilisées pour vérifier le mouton-pendule
3.4 Définitions relatives aux éprouvettes
3.4.1
hauteur
distance entre la face entaillée et la face opposée
3.4.2
largeur
dimension perpendiculaire à la hauteur et parallèle à l'entaille
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3.4.3
longueur
dimension la plus grande, perpendiculaire à l'entaille
3.4.4
éprouvette de référence
éprouvette de flexion par choc utilisée pour vérifier la conformité des moutons-pendules par comparaison de
l'énergie absorbée indiquée par la machine avec l'énergie absorbée de référence associée aux éprouvettes
3.4.5
éprouvette de référence certifiée
éprouvette accompagnée d'un certificat mentionnant la valeur certifiée d'énergie absorbée de référence, K ,
R
et l'incertitude associée, exprimée pour un niveau de confiance
NOTE La valeur de référence certifiée est la valeur déterminée par un organisme national ou international.
4 Symboles et termes abrégés
Pour les besoins du présent document, les symboles et termes abrégés donnés dans le Tableau 1
s'appliquent.
Table 1 — Symboles, abréviations et leur désignation et unité
Symbole/abréviation Unité Désignation
MRC — Matériau de référence certifié
GUM — Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure
ISO — Organisation internationale de normalisation
k — Facteur de couverture
K J Énergie absorbée
K J Énergie absorbée de référence
R
K J Énergie totale absorbée
T
Énergie absorbée telle que mesurée sur des éprouvettes à entaille en V
KV J
conformément à l'ISO 148-1
Valeur de KV telle que déterminée pour un lot d'éprouvettes de référence Charpy à
KV J
char
entaille en V dans la campagne de caractérisation pour la certification d'un lot
KV J Valeur de KV certifiée d'un matériau de référence PB
PB
KV J Valeur de KV certifiée d'un matériau de référence Charpy
R
KV J Valeur de KV certifiée d'un matériau de référence SB
SB
n — Nombre d'éprouvettes soumises à essai pour l'évaluation de l'homogénéité
hom
n — Nombre d'éprouvettes PB utilisées pour comparer le SB et le PB
PB
n — Nombre d'éprouvettes SB utilisées pour comparer le SB et le PB
SB
Nombre d'éprouvettes de référence soumises à essai pour la vérification indirecte
n —
V
d'un mouton-pendule
p — Nombre de laboratoires/instruments participant à une comparaison de laboratoires
PB — Lot primaire
REMCO — Comité ISO pour les matériaux de référence
RM — Matériau de référence
SB — Lot secondaire
s J Écart-type des valeurs moyennes de KV obtenues par p laboratoires
p
Écart-type des résultats obtenus sur n éprouvettes du PB lors de leur
PB
s J
PB
comparaison avec n éprouvettes du SB
SB
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Tableau 1 (suite)
Symbole/abréviation Unité Désignation
Écart-type des valeurs de KV obtenues sur n éprouvettes dans les évaluations
hom
s J
MR
d'homogénéité du lot du matériau de référence
u J Incertitude-type de KV
char char
u J Incertitude-type de KV pour un PB
char,PB char
u J Incertitude-type de KV pour un SB
char,SB char
u J Incertitude-type de l'évaluation d'homogénéité du matériau de référence
hom
u J Incertitude-type de l'évaluation de stabilité à long terme du matériau de référence
lts
Incertitude-type de la valeur certifiée d'un matériau de référence utilisé pour la
u J
RM
vérification indirecte
Incertitude étendue de la valeur certifiée d'un matériau de référence avec un niveau
U J
RM
de confiance d'environ 95 %
u J Incertitude-type de l'évaluation de stabilité à court terme d'un matériau de référence
sts
u J Incertitude-type de X
PB
XPB
u J Incertitude-type de
X
SB
XSB
X J Moyenne de n éprouvettes utilisées pour comparer le SB au PB
PB PB
J Moyenne de n éprouvettes utilisées pour comparer le SB au PB
X
SB
SB
δKV J Partie de l'erreur de la valeur de KV mesurée due à l'hétérogénéité du lot
hom
δKV J Partie de l'erreur de la valeur de KV mesurée due à l'instabilité à long terme
lts
δKV J Partie de l'erreur de la valeur de KV mesurée due à l'instabilité à court terme
sts
v — Degrés de liberté correspondant à u
char char
v — Degrés de liberté correspondant à u
hom hom
v — Degrés de liberté correspondant à u
RM MR
5 Machine d'essai de référence
5.1 Caractéristiques
5.1.1 Généralités
Les machines de référence utilisées pour la détermination de l'énergie de référence des éprouvettes de
référence doivent satisfaire aux exigences de l'ISO 148-2, à l'exception des modifications suivantes.
5.1.2 Caractéristiques géométriques (voir Tableau 2 et Figures 1 et 2)
Les caractéristiques géométriques suivantes s'appliquent:
+ 0,10
a) le rayon de courbure des appuis doit être de 1mm ;
( )
0,00
+ 0,10
b) la distance entre les appuis doit être de 40 mm ;
( )
0,00
c) l'arête du couteau doit demeurer à moins de ± 0,25 mm du plan de symétrie des appuis.
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Table 2 — Caractéristiques géométriques
Numéro de
Désignation
Valeur Tolérance Unité
a
référence
+0,00
1 Longueur de l'éprouvette 55,00 mm
*
−0,30
2 Demi-longueur de l'éprouvette 27,5 ± 0,2 mm
*
3 Hauteur de l'éprouvette 10,00 ± 0,06 mm
4 10,00 ± 0,07 mm
Largeur de l'éprouvette
*
5 Hauteur restant à fond d'entaille 8,00 ± 0,06 mm
6 Angle de l'entaille 45,0 ± 1,0 degrés
*
7 Rayon de courbure à fond d'entaille 0,250 ± 0,025 mm
8 90,00 ± 0,15 degrés
Angle entre faces adjacentes
*
Angle entre le plan de symétrie de l'entaille
9 90 ± 2 degrés
et l'axe longitudinal
+0,10
10 Rayon des appuis 1,00 mm
*
−0,00
11 Angle de dépouille des appuis 11 ± 1,0 degrés
+0,10
12 Distance entre appuis 40,00 mm
*
−0,00
Distance entre l'arête du couteau et le plan
13 — ± 0,25 mm
*
de symétrie des appuis
14 Angle du couteau 30 ± 1 degrés
+0,20
15A Rayon de l'arête du couteau de 2 mm 2,00 mm
*
−0,00
15B Rayon de l'arête du couteau de 8 mm 8,00 ± 0,05 mm
15C Rayon de raccordement du couteau de 8 mm 0,25 ± 0,05 mm
15D 4,00 ± 0,05 mm
Largeur de l'arête du couteau de 8 mm
NOTE 1 Les tolérances suivies d'un astérisque (*) sont plus serrées que celles de l'ISO 148-1 ou de l'ISO 148-2.
NOTE 2 Des éprouvettes de plus petite taille peuvent être utilisées, mais il convient alors de modifier la tolérance en proportion.
NOTE 3 Voir les Figures 1 et 2.
a
Voir la Figure 1.
5.1.3 Capacité
La capacité de la machine de référence (énergie potentielle initiale nominale) doit être de 300 J ou plus.
5.1.4 Dureté
Les parties du couteau et des appuis (voir Figure 1) qui sont en contact avec l'éprouvette et qui appliquent la
force d'impact ou y réagissent doivent avoir une dureté minimale de 56 HRC.
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5.1.5 Vibration
La machine de référence ne doit pas être soumise à des vibrations extérieures induites par d'autres
équipements situés à proximité immédiate, telles que marteaux-pilons, presses, véhicules en mouvement.
NOTE De telles vibrations peuvent être détectées en plaçant un petit récipient rempli d'eau sur le bâti de la machine,
en tout emplacement convenable; l'absence de rides à la surface de l'eau indique que cette exigence est satisfaite. Une
vibration excessive d'une machine fixée solidement au sol indique la nécessité d'avoir des fondations séparées et/ou
d'utiliser des isolateurs de vibration.
5.1.6 Mécanisme d'indication d'énergie
La résolution doit être d'au moins 1/400 de l'énergie nominale.
5.2 Vérification de la machine d'essai de référence
Effectuer la vérification directe conformément à l'ISO 148-2, avec les exigences supplémentaires de 5.1.
Effectuer la vérification indirecte à l'aide d'éprouvettes de référence certifiées. La répétabilité et l'erreur
systématique doivent être telles que spécifiées dans le Tableau 3.
Tous les équipements utilisés pour le contrôle et la vérification d'une machine d'essai de référence doivent
être étalonnés et doivent avoir une traçabilité certifiée au Système international d'unités (SI) par les
organismes nationaux de normalisation. L'organisme effectuant la vérification doit conserver les
enregistrements d'étalonnage de tous les équipements de contrôle, de mesure et d'essai.
Les dates et les détails de tous les contrôles et réparations doivent être notés par le propriétaire de la
machine dans un journal de bord pour chaque machine de référence.
Table 3 — Répétabilité et erreur systématique des moutons-pendules de référence
Valeurs en joules
Énergie absorbée
Répétabilité Erreur systématique
K
< 40 u 3 u 2
W 40 u 7,5 % de KV u 5 % de KV
R R
La répétabilité est l'écart-type des valeurs de KV mesurées sur au moins 10 éprouvettes de référence.
V
L'erreur est donnée par KVK− V
R
où
KVK++V KV+ .+KV
12 3 n
KV =
n
où n W 10
5.3 Utilisation de la machine d'essai de référence
5.3.1 Le mode opératoire d'emploi d'une machine de référence doit être conforme aux exigences de
l'ISO 148-1 et aux exigences complémentaires suivantes.
5.3.2 Enregistrer automatiquement, sous forme numérique ou graphique, la position angulaire du pendule
aux extrémités de son oscillation ou les énergies de rupture calculées à partir de ces positions. Ces
enregistrements doivent être disponibles, de façon permanente et à tout moment, pour l'évaluation, cela
jusqu'à un an après la distribution du lot complet d'éprouvettes de référence.
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5.3.3 Mesurer les pertes combinées dues à la résistance de l'air et au frottement durant
11 demi-oscillations successives, avant et après chaque essai des jeux de caractérisation, et noter leurs
valeurs.
5.3.4 Démonter les appuis et le couteau de la machine une fois par an pour un contrôle complet. Dès
qu'une pièce se révèle endommagée, elle doit être remplacée et la machine doit être requalifiée (voir 5.1
et 5.2).
Lors du contrôle annuel de la machine de référence, examiner la planéité des surfaces des appuis (qui
absorbent la force transmise à l'éprouvette) et les rayons adjacents, pour détecter toute usure localisée ou
tout endommagement. Conserver les résultats de ce contrôle jusqu'à ce que les appuis aient été remplacés
ou réusinés.
NOTE Cet examen peut être fait, par exemple, à l'aide d'empreintes des surfaces avec un caoutchouc à la silicone
ou d'autres matériaux à faible rétrécissement, ou par méthode holographique.
Mesurer et noter de la même façon le ou les rayon(s) de l'arête du couteau et les rayons des surfaces des
appuis en contact avec l'éprouvette.
S'il est nécessaire de réparer le système d'enregistrement, celui-ci doit être réétalonné avant d'effectuer des
essais complémentaires (voir 5.2).
6 Éprouvettes de référence
6.1 Généralités
Des lignes directrices pour la préparation, la certification et l'utilisation des matériaux de référence (certifiés)
ont été établies par l'ISO REMCO, le Comité ISO pour les matériaux de référence (voir Références [1] à [5]).
Les modes opératoires décrits ci-dessous fournissent de plus amples détails, spécifiques au cas
d'éprouvettes Charpy de référence.
6.2 Matériau
Toutes les éprouvettes d'un même lot doivent provenir d'un même lingot ou d'une même coulée.
Toutes les éprouvettes doivent être en acier. La composition des éprouvettes n'est pas spécifiée. Des lots de
différents niveaux d'énergie peuvent avoir des compositions différentes.
Toutes les éprouvettes d'un même lot doivent subir le même traitement thermique.
Pour chaque lot, l'énergie absorbée de référence doit se situer dans l'une des fourchettes suivantes:
⎯ basse énergie: < 30 J;
⎯ énergie moyenne: W 30 J et < 110 J;
⎯ haute énergie: W 110 J et < 200 J;
⎯ très haute énergie: W 200 J.
6.3 Dimensions
Les éprouvettes de référence doivent satisfaire aux exigences dimensionnelles données dans le Tableau 2.
NOTE Ces dimensions sont identiques à celles de l'ISO 148-1 sauf que certaines tolérances sont plus strictes.
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Le rayon à fond d'entaille doit être tangent à l'angle de l'entaille.
La rugosité de surface, Ra, doit être inférieure à 1,6 µm sur la surface entaillée et à 3,2 µm sur les autres
surfaces.
6.4 Marquage
Toutes les éprouvettes doivent être marquées de façon permanente afin que chaque éprouvette puisse être
distinguée de toutes les autres.
L'éprouvette peut être marquée sur toute face qui n'est pas en contact avec les supports, les appuis ou le
couteau et à un endroit qui évite les effets d'une déformation plastique et des discontinuités de surface sur
l'énergie absorbée mesurée lors de l'essai.
6.5 Qualification d'un lot d'éprouvettes de référence
6.5.1 Tout groupe d'éprouvettes ayant satisfait aux exigences de 6.2, 6.3 et 6.4 peut être utilisé comme un
lot dans lequel les éprouvettes de référence sont choisies au hasard.
6.5.2 Pour déterminer l'énergie de référence d'un lot, choisir un ou plusieurs jeux d'au moins 25 éprouvettes
au hasard dans le lot et les soumettre à essai sur une ou plusieurs machines de référence. Prendre l'énergie
absorbée de référence du lot comme la moyenne des valeurs obtenues pour les 25 ou plus éprouvettes ou
obtenues sur des machines de référence différentes.
NOTE Les valeurs certifiées peuvent être déterminées à l'aide d'autres méthodes, pourvu que la méthode utilisée
soit conforme aux Guides ISO 34 et 35.
6.5.3 Calculer également l'écart-type. Celui-ci doit être tel que spécifié dans le Tableau 4.
Table 4 — Écart-type admissible pour les éprouvettes de référence
Valeurs en joules
Énergie
Écart-type
KV
R
< 40 u 2,0
W 40 u 5 % de KV
R
6.5.4 Le rapport d'essai de flexion par choc sur les éprouvettes doit inclure les informations suivantes:
a) la géométrie du couteau;
b) la température à laquelle les essais ont été réalisés;
c) tous les détails nécessaires pour l'identification de chaque éprouvette;
d) la valeur de l'énergie, KV, corrigée des pertes dues à la résistance de l'air et au frottement, pour chaque
éprouvette, avec indication du rayon de l'éprouvette (KV ou KV );
2 8
e) la valeur de l'énergie absorbée de référence du jeu d'éprouvettes, et l'écart-type;
f) l'incertitude associée à la valeur d'énergie absorbée de référence mesurée pour le jeu d'éprouvettes.
NOTE Les informations concernant le calcul de l'incertitude sont fournies dans l'Annexe A.
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6.6 Jeux d'éprouvettes de référence
Après avoir retiré du lot le ou les jeux soumis à essai sur la ou les machines de référence, grouper les
éprouvettes restantes en jeux de cinq éprouvettes. Ces jeux constituent les jeux d'éprouvettes. Chaque jeu
d'éprouvettes doit rester intact, aucune substitution d'éprouvette n'étant permise.
7 Certificat des éprouvettes de référence
Chaque jeu d'éprouvettes de référence doit être accompagné d'un certificat donnant les inform
...
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