ISO 3887:2023
(Main)Steels — Determination of the depth of decarburization
Steels — Determination of the depth of decarburization
This document defines the decarburization and specifies three methods of measuring the depth of decarburization of steel products.
Aciers — Détermination de la profondeur de décarburation
Le présent document définit la décarburation et spécifie trois méthodes de mesure de la profondeur de décarburation des produits acier.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 3887
Fourth edition
2023-09
Steels — Determination of the depth
of decarburization
Aciers — Détermination de la profondeur de décarburation
Reference number
© ISO 2023
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or ISO’s member body in the country of the requester.
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CH-1214 Vernier, Geneva
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Sampling . 2
5 Measuring methods . 2
5.1 General . 2
5.2 Metallographic method . 3
5.2.1 General . 3
5.2.2 Selection and preparation of the sample . 3
5.2.3 Measurement . 3
5.3 Methods for measuring the micro-indentation hardness . 5
5.3.1 General . 5
5.3.2 Selection and preparation of the sample . 6
5.3.3 Measurement . 6
5.4 Methods of determination of the carbon content . 7
5.4.1 General . 7
5.4.2 Chemical analysis . 8
5.4.3 Spectrographic analysis. 8
5.4.4 Interpretation of the results (chemical and spectrographic methods) . 8
5.4.5 Electron probe microanalysis (EPMA) . 8
5.4.6 Glow discharge optical emission spectrometry (GDOES) . 9
6 Test report . 9
Annex A (informative) Examples of typical decarburization microstructure .11
iii
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 document 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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use
of (a) patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed
patent rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received
notice of (a) patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are
cautioned that this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent
database available at www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all
such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of 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
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 17, Steel, Subcommittee SC 7, Methods
of testing (other than mechanical tests and chemical analysis), in collaboration with the European
Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 459, ECISS - European Committee
for Iron and Steel Standardization, in accordance with the Agreement on technical cooperation between
ISO and CEN (Vienna Agreement).
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 3887:2017), which has been revised.
The main change is as follows:
— in 5.2.1 a NOTE was added concerning the use of automatic image analysis.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
INTERNATIONAL STANDARD ISO 3887:2023(E)
Steels — Determination of the depth of decarburization
1 Scope
This document defines the decarburization and specifies three methods of measuring the depth of
decarburization of steel products.
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 4545-1, Metallic materials — Knoop hardness test — Part 1: Test method
ISO 6507-1, Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method
ISO 9556, Steel and iron — Determination of total carbon content — Infrared absorption method after
combustion in an induction furnace
ISO 14594, Microbeam analysis — Electron probe microanalysis — Guidelines for the determination of
experimental parameters for wavelength dispersive spectroscopy
ISO 14707, Surface chemical analysis — Glow discharge optical emission spectrometry (GD-OES) —
Introduction to use
ISO 15349-2, Unalloyed steel — Determination of low carbon content — Part 2: Infrared absorption method
after combustion in an induction furnace (with preheating)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminology 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
decarburization
reduction of carbon content from the surface zone of the steel
Note 1 to entry: A distinction is made between
a) partial decarburization, d , measured as the distance from the point at which the carbon content exceeds
the solubility limit in ferrite, becoming visible as, e.g. pearlite, to the point at which there is no more visible
difference to the core carbon concentration, and
b) complete decarburization, also called ferrite decarburization, d , measured as the distance between the
surface of the product and the point up to which the carbon content is below the solubility limit of carbon in
ferrite so that only ferrite is present.
Note 2 to entry: The depth of complete decarburization as described in b) is determined by examination of the
microstructure.
3.2
depth of functional decarburization
d
distance between the surface of the product and the point at which the carbon content or hardness is at
the level where the performance of the product would be unaffected by a reduction in carbon content
(i.e. at the minimum level specified in the product standard)
3.3
depth of total decarburization
d
distance between the surface of the product and the point at which the carbon content is that of the
unaffected core, the sum of the partial and the complete decarburization (3.1) d + d being designated
3 1
by the letters DD
EXAMPLE DD = 0,08 mm.
Note 1 to entry: Expressed in millimetres.
3.4
depth profile of carbon content
curve indicating the relationship between the perpendicular distance from the surface of steel material
and the carbon content
3.5
depth profile of hardness
curve indicating the relationship between the perpendicular distance from the surface of steel material
and the hardness
4 Sampling
Samples should be taken at locations that are representative of the bulk specimen. The location
and number of samples taken depend on the nature of the material to be tested and are defined by
agreement between the parties concerned.
Specimens for the metallographic methods or micro-indentation hardness tests or electron probe
microanalysis should be cut from the bulk specimen perpendicular to the longitudinal axis of the product
so that measurements are made on a transverse plane. This procedure permits the determination of
the variation of decarburization around the periphery of the specimen. Unless otherwise specified, the
corner parts which can generate abnormal decarburization shall not be included. For specimens up to
about 2,5 cm diameter, the entire cross-section is polished and examined. For larger cross-sections,
one or more specimens shall be prepared to assess variations in surface decarburization. The sampling
scheme for large sections should be determined by agreement between the parties concerned.
Specimens for chemical analytical methods shall be of sufficient length so that the weight of incremental
turnings is adequate for chemical analysis or the size of milled surfaces is large enough for sparking yet
small enough to fit in the specimen holder.
5 Measuring methods
5.1 General
The choice of the method and its accuracy depend on the degree of decarburization, the microstructure,
the carbon content of the product examined and the shape of the component.
The usual methods employed on finished products are as follows:
— metallographic method (see 5.2);
— method for measuring the micro-indentation hardness (Vickers or Knoop) for steels in the hardened
or quenched and tempered condition (see 5.3);
— method for the determination of the carbon content by chemical analysis (see 5.4.2), spectrographic
analysis (see 5.4.3), electron probe microanalysis (EPMA) (see 5.4.5), or glow discharge optical
emission spectrometry (GDOES) (see 5.4.6).
The sample shall be examined in the as-delivered condition. Nevertheless if, by agreement between
the parties concerned, a supplementary heat treatment is applied, every precaution shall be taken to
prevent changes in mass percentage and/or in the distribution of carbon, e.g. a small sample, a short
austenitization time, a neutral atmosphere.
The measuring method shall be agreed upon in writing by the parties concerned, unless it is defined
in the product standard. In the absence of any agreement or requirement in a product standard, the
metallographic method should be used.
5.2 Metallographic method
5.2.1 General
Unless otherwise specified, this method shall only be applied in situations where changes in the carbon
content are reflected by resulting variations in microstructure.
This method is especially valid for steels showing an annealed, normalized, as-rolled or as-forged
structure. It may apply, with reservations, for products showing a hardened or tempered structure
where the interpretation of the structural variations becomes difficult.
NOTE Automatic image analysis can be used to measure the depth of decarburization. Preferably, the
accuracy of the methods is previously proven by an extensive cross correlation.
5.2.2 Selection and preparation of the sample
The metallographic polishing, carried out by applying the usual methods, shall not round the edges.
In order to achieve this, the sample may be mounted or held in a clamp, and the surface of the product
may, if necessary, be protected by a metallic deposit obtained by electroless or electrolytic plating.
Automatic/semi-automatic preparation techniques should be used, where possible.
Etching in a solution of 1,5 % to 4 % nitric acid in ethanol (nital) or 2 % to 5 % picric acid in
ethanol(picral) will reveal the structure of the steel.
5.2.3 Measurement
As a rule, the reduction in the carbon content can be determined for the following:
a) ferrite and pearlite: from the decrease in the amount of pearlite;
b) pearlite and hypereutectoidally
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 3887
Quatrième édition
2023-09
Aciers — Détermination de la
profondeur de décarburation
Steels — Determination of the depth of decarburization
Numéro de référence
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© ISO 2023
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Prélèvement d’échantillons . 2
5 Méthodes de mesure .2
5.1 Généralités . 2
5.2 Méthode métallographique . 3
5.2.1 Généralités . 3
5.2.2 Prélèvement et préparation de l'échantillon . 3
5.2.3 Mesurage . 3
5.3 Méthode de mesurage de la microdureté . 5
5.3.1 Généralités . 5
5.3.2 Prélèvement et préparation de l'échantillon . 6
5.3.3 Mesurage . 6
5.4 Méthodes de détermination de la teneur en carbone . 8
5.4.1 Généralités . 8
5.4.2 Analyse chimique . 8
5.4.3 Analyse spectrographique . 8
5.4.4 Interprétation des résultats (méthodes chimiques et spectrographiques). 8
5.4.5 Analyse par microsonde électronique (EPMA) . 8
5.4.6 Analyse par spectrométrie d'émission optique à décharge luminescente
(GDOES) . 9
6 Rapport d’essais . .10
Annexe A (informative) Exemples de microstructure typique de décarburation .11
iii
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 (IEC) 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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner
l’utilisation d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité
et à l’applicabilité de tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent
document, l’ISO n'avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa
mise en application. Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent
document que des informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de
brevets, disponible à l'adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié tout ou partie de tels droits de propriété.
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 www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique [ISO/TC 17, Acier, sous-comité SC 7, Méthodes
d'essais (autres que les essais mécaniques et les analyses chimiques), en collaboration avec le comité
technique CEN/TC 459, ECISS - Comité européen de normalisation du fer et de l'acier, du Comité européen
de normalisation (CEN) conformément à l’Accord de coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord
de Vienne).
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 3887:2017), qui a fait l’objet d’une
révision.
La principale modification est la suivante:
— en 5.2.1 une NOTE a été ajoutée concernant l'utilisation de l'analyse d'image automatique.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
NORME INTERNATIONALE ISO 3887:2023(F)
Aciers — Détermination de la profondeur de
décarburation
1 Domaine d’application
Le présent document définit la décarburation et spécifie trois méthodes de mesure de la profondeur de
décarburation des produits acier.
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 4545-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop — Partie 1: Méthode d’essai
ISO 6507-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Vickers — Partie 1: Méthode d’essai
ISO 9556, Aciers et fontes — Dosage du carbone total — Méthode par absorption dans l'infrarouge après
combustion dans un four à induction
ISO 14594, Analyse par microfaisceaux — Analyse par microsonde électronique (Microsonde de Castaing) —
Lignes directrices pour la détermination des paramètres expérimentaux pour la spectrométrie à dispersion
de longueur d’onde
ISO 14707, Analyse chimique des surfaces — Spectrométrie d'émission optique à décharge luminescente —
Introduction à son emploi
ISO 15349-2, Aciers non alliés — Détermination des faibles teneurs en carbone — Partie 2: Méthode par
absorption dans l'infrarouge après combustion dans un four à induction (avec préchauffage)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, 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/
3.1
décarburation
réduction de la teneur en carbone de la zone superficielle de l'acier
Note 1 à l'article: Une distinction est faite entre
a) la décarburation partielle, d , mesurée comme la distance du point à partir duquel la teneur en carbone
dépasse la limite de solubilité dans la ferrite, devenant visible sous forme par exemple de perlite, au point où
il n'y a plus de différence visible par rapport à la concentration de carbone du métal de base, et
b) la décarburation totale, aussi appelée décarburation ferrite, d , mesurée comme la distance entre la surface
du produit et la limite à partir de laquelle la teneur en carbone est sous la limite de solubilité du carbone
dans la ferrite ainsi seule la ferrite est présente.
Note 2 à l'article: La profondeur de la décarburation totale telle que décrite en b) est déterminée par l’examen de
la microstructure.
3.2
profondeur de la décarburation fonctionnelle
d
distance entre la surface du produit et le point où la teneur en carbone ou la dureté est au niveau auquel
la fonction du produit ne serait pas affectée par une réduction de la teneur en carbone (c’est-à-dire, au
niveau minimal spécifié dans la norme produit)
3.3
profondeur de la décarburation globale
d
distance entre la surface du produit et la limite à partir de laquelle la teneur en carbone est celle du
métal de base non affecté; la somme de la décarburation (3.1) partielle et totale d + d , étant désigné
3 1
par les lettres DD
EXEMPLE DD = 0,08 mm.
Note 1 à l'article: Elle est exprimée en millimètres.
3.4
profil de profondeur de la teneur en carbone
courbe indiquant la relation entre la distance perpendiculaire à la surface du matériau acier et la teneur
en carbone
3.5
profil de la profondeur de la dureté
courbe indiquant la relation entre la distance perpendiculaire à la surface du matériau en acier et la
dureté
4 Prélèvement d’échantillons
Les échantillons doivent être prélevés aux endroits qui sont représentatifs de l’éprouvette en vrac.
L’emplacement et le nombre d’échantillons prélevés dépendent de la nature du matériau à soumettre à
essai et sont définis par accord entre les parties concernées.
Les éprouvettes pour les méthodes métallographiques, les essais de microdureté ou les analyses par
microsonde électronique doivent être coupés de l’éprouvette en vrac perpendiculairement à l’axe
longitudinal du produit afin que des mesures soient effectuées sur un plan transversal. Cette procédure
permet la détermination de la variation de décarburation sur le pourtour de l’éprouvette. Sauf accord
contraire spécifié, la partie d’angle qui peut provoquer une décarburation anormale ne doit pas être
incluse. Pour les éprouvettes jusqu'à environ 2,5 cm de diamètre, la section entière est polie et examinée.
Pour les plus grandes sections transversales, une ou plusieurs éprouvettes doivent être préparées afin
de pouvoir évaluer les variations de surface de décarburation. Le plan d’échantillonnage pour de larges
fractions doit être déterminé par accord entre les parties concernées.
Les éprouvettes pour les méthodes d’analyse chimique doivent être d’une longueur suffisante pour que
le poids des tournures incrémentielles soit adéquat pour l’analyse chimique ou la taille des surfaces
blanchies soit assez grande pour des étincelages mais assez petits pour tenir dans le porte-échantillon.
5 Méthodes de mesure
5.1 Généralités
Le choix de la méthode et son exactitude dépendent du degré de décarburation, de la microstructure, de
la teneur en carbone du produit examiné et de la forme du produit.
Les méthodes habituelles utilisées sur des produits finis sont les suivantes:
— méthode métallographique (voir 5.2);
— méthode pour mesurage de la microdureté (Vickers ou Knoop) pour des aciers à l’état durci ou à
l’état trempé et revenu (voir 5.3);
— méthode pour la détermination de la teneur en carbone par analyse chimique (voir 5.4.2), analyse
spectrographique (voir 5.4.3), analyse par microsonde électronique (EPMA) (voir 5.4.5), analyse
par spectrométrie d’émission optique par décharge luminescente (GDOES) (voir 5.4.6).
L'échantillon devrait être examiné à l’état de livraison. Néanmoins, si par accord entre les parties
concernées, un traitement thermique supplémentaire est appliqué, des précautions doivent être prises
pour empêcher des modifications de pourcentage massique et/ou de la distribution du carbone, par
exemple, un petit échantillon, une austénitisation brève, une atmosphère neutre.
La méthode de mesure doit faire l’objet d’un accord écrit entre les parties concernées, à moins qu’elle
ne soit définie dans la norme produit. En l'absence d’accord ou d'une exigence dans la norme produit, il
convient d’utiliser la méthode métallographique.
5.2 Méthode métallographique
5.2.1 Généralités
Sauf spécifications contraires, cette méthode doit être appliquée uniquement dans les cas où les
modifications de la teneur en carbone se traduisent par des variations de la microstructure.
Cette méthode est valable principalement pour des aciers présentant une structure recuite, normalisée,
laminée, ou forgée. Elle peut s'appliquer, avec réserves, aux produits présentant une structure de
trempe ou de revenu pour lesquelles l’interprétation des variations de structures devient difficile.
NOTE L'analyse d'image automatique peut être utilisée pour mesurer la profondeur de décarburation.
De préférence, la précision des méthodes est préalablement démontrée par une corrélation croisée approfondie.
5.2.2 Prélèvement et préparation de l'échantillon
Le polissage métallographique, effectué selon les méthodes habituelles, doit être conduit de façon à ne
pas arrondir les bords. Pour ceci, l'échantillon peut être monté ou tenu dans un étau, et la surface du
produit peut, si nécessaire, être protégée par un dépôt métallique obtenu par réduction chimique ou
revêtement électrolytique. Il convient d’utiliser les techniques de préparation automatiques et semi-
automatiques dans la mesure du possible.
Une attaque par une solution à 1,5 % à 4 % d'acide nitrique dans de l'éthanol (nital) ou à 2 % à 5 %
d'acide picrique dans de l'éthanol (picral) mettra en évidence la structure de l'acier.
5.2.3 Mesurage
En règle générale, la diminution de la teneur en carbone peut être déterminée pour les cas suivants:
a) ferrite et perlite: à partir de la diminution de la quantité de perlite;
b) perlite et carbures se développant de façon hypereutectoïde: à partir d
...
Questions, Comments and Discussion
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