ISO 13520:2002

Determination of ferrite content in austenitic stainless steel castings

In ISO 13520 procedures are covered for estimating ferrite content in certain grades of austenitic iron-chromium-nickel alloy castings that have compositions balanced to create the formation of ferrite as a second phase in amounts controlled within specified limits. Methods are described for estimating ferrite content by chemical, magnetic and metallographic means.

Détermination de la teneur en ferrite dans les pièces moulées en acier inoxydable austénitique

Dans l'ISO 13520 sont donnés des modes opératoires pour l'estimation de la teneur en ferrite dans certaines nuances de pièces moulées en alliage fer-nickel-chrome austénitique dont la composition est équilibrée pour provoquer la formation de ferrite en phase secondaire, en quantité maintenue dans des limites spécifiées. Les méthodes décrites permettent l'estimation de la teneur en ferrite par des procédés chimique, magnétique et métallographiques.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 02-Oct-2002
• Withdrawal Date: 02-Oct-2002
• ICS: 77.140.80 - Iron and steel castings
• Technical Committee: ISO/TC 17/SC 11 - Steel castings
• Drafting Committee: ISO/TC 17/SC 11 - Steel castings
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 01-Oct-2015

Relations

• Revised: ISO 13520:2015 - Determination of ferrite content in austenitic stainless steel castings
• Effective Date: 12-Feb-2011

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13520
First edition
2002-09-15


Determination of ferrite content in
austenitic stainless steel castings
Détermination de la teneur en ferrite dans les pièces moulées en acier
inoxydable austénitique





Reference number
ISO 13520:2002(E)
©
 ISO 2002

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13520:2002(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but shall not
be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In downloading this
file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat accepts no liability in this
area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation parameters
were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In the unlikely event
that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.


©  ISO 2002
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic
or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or ISO's member body
in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.ch
Printed in Switzerland

ii © ISO 2002 – All rights reserved

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13520:2002(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 3.
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 International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 13520 was prepared by Technical Committee ISO/TC 17, Steel, Subcommittee SC 11, Steel castings.
Annex A forms a normative part of this International Standard. Annex B is for information only.
© ISO 2002 – All rights reserved iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 13520:2002(E)

Determination of ferrite content in austenitic stainless steel
castings
1 Scope
Procedures are covered for estimating ferrite content in certain grades of austenitic iron-chromium-nickel alloy
castings that have compositions balanced to create the formation of ferrite as a second phase in amounts
controlled within specified limits. Methods are described for estimating ferrite content by chemical, magnetic and
metallographic means.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
1)
ISO 4990:— , Steel castings — General technical delivery requirements
ISO 9042:1988, Steels — Manual point counting method for statistically estimating the volume fraction of a
constituent with a point grid
ASTM A799, Standard Practice for Steel Castings, Stainless, Instrument Calibration, for Estimating Ferrite Content
BNIF 345, Evaluation de la teneur en ferrite dans les aciers inoxydables moulés austénitiques
3 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the following terms and definitions apply.
3.1
ferrite
ferromagnetic, body-centered cubic microstructural constituent of variable chemical composition in iron-chromium-
nickel alloys
NOTE Ferrite includes both delta and alpha species.
3.2
ferrite content
proportion of total volume of an iron-chromium-nickel alloy present as the ferrite phase

1) To be published. (Revision of ISO 4990:1986)
© ISO 2002 – All rights reserved 1

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13520:2002(E)
3.3
ferrite percentage
ferrite content expressed as a volume percent
4 Significance effects of ferrite content
The tensile and impact properties, the weldability, and the corrosion resistance of iron-chromium-nickel alloy
castings may be influenced beneficially or detrimentally by the ratio of the amount of ferrite to the amount of
austenite in the microstructure. The ferrite content may be limited by purchase order requirements or by the design
construction codes governing the equipment in which castings will be used. The quantity of ferrite in the structure is
fundamentally a function of the chemical composition of the alloy and its thermal history. Because of segregation,
the chemical composition and, therefore, the ferrite content, may differ from point to point on a casting.
Determination of the ferrite content by any of the procedures described in clause 5 is subject to varying degrees of
imprecision which shall be recognized in setting realistic limits on the range of ferrite content specified. Sources of
error are described in 5.1 to 5.3.
5 Methods of determination of ferrite content
5.1 Chemical composition method
Deviations from the actual quantity of each element present in an alloy because of chemical analysis variance,
although possibly minor in each case, can result in substantial difference in the ratio of total ferrite-promoting to
total austenite-promoting elements. Therefore the precision of the ferrite content estimated from chemical
composition depends on the accuracy of the chemical analysis procedure.
The estimation of ferrite percent by means of the chemical composition offers the most useful and most common
method of ferrite control during melting of the metal.
5.2 Magnetic response method
Phases other than ferrite and austenite may be formed at certain temperatures and persist at room temperature.
Contamination from other ferromagnetic materials may also occur. These may so alter the magnetic response of
the alloy that the indicated ferrite content is quite different from that of the same chemical composition that has
undergone different thermal treatment. Also, because the magnets or probes of the various measuring instruments
are small, different degrees of surface roughness or surface curvature will vary the magnetic linkage with the
material being measured.
5.3 Metallographic examination
Metallographic point count estimates of ferrite percentage may vary with the etching technique used for the
identification of the ferrite phase and with the number of grid points chosen for examination, see A2.
For most accurate local estimate of ferrite percent, a quantitative metallographic method shall be used.
6 Ordering information
Orders for material to this practice shall include the following as required.
a) Applicable ISO product specification or other document covering product requirements.
b) Alloy grade.
c) Required ferrite range, in volume percent, of the casting after final heat treatment.
2 © ISO 2002 – All rights reserved

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 13520:2002(E)
d) Supplementary requirements, if any, desired.
e) The method to be used for the determination of the ferrite content and the location of measurements; whether
on test blocks or on the castings shall be agreed between the customer and supplier.
f) If measurements are to be carried out on the castings, the location of the measurements shall be agreed
between the purchaser and the supplier. In the absence of specification by the purchaser, the location may be
chosen by the supplier.
7 General caution
7.1 In specifying ferrite content as required in 6 c) the purchaser shall not set limits that are in conflict with
material specification requirements.
7.2 When setting ferrite content limits the purchaser shall ensure that the limits are compatible with the
measurement method being used.
8 Estimation of ferrite
8.1 The ferrite content of the base metal of the casting can be estimated from the chemical composition in
accordance with the Schoefer diagram (Figure B.1). For further information see annex B.
If agreed at the time of ordering the estimation can be carried out using an equivalent diagram as described in
2)
BNIF 345 which allows ferrite evaluation (from 0 % to 30 %) in austenitic steel castings.
8.1.1 The chemical analysis of the heat from which the castings are poured shall include the following elements
whether or not required by the chemical requirements of the product specification: carbon, manganese, silicon,
chromium, nickel, molybdenum, niobium and nitrogen.
8.1.2 The ferrite content of the casting shall be estimated from the central line of the diagram at the composition
ratio of "chromium equivalent" (Cr ) to "nickel equivalent" (Ni ) determined from the following formula:
e e

Cr %++1,5 Si % 1,4 Mo %+ Nb %− 4,99
() ()() ( )
Cr

e
=
Ni
Ni()%++30C()% 0,5 Mn()%+ 26(N %− 0,02 %)+ 2,77
e

8.1.3 When a product analysis is made by the purchaser, it shall include the elements listed in 8.1.1. If a
comparison is made of ferrite estimated from a product analysis performed by the purchaser, with that estimated
from the heat analysis (see 8.1.1), reference shall be made to check analyses in ISO 4990.
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 13520
Première édition
2002-09-15


Détermination de la teneur en ferrite dans
les pièces moulées en acier inoxydable
austénitique
Determination of ferrite content in austenitic stainless steel castings





Numéro de référence
ISO 13520:2002(F)
©
 ISO 2002

---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13520:2002(F)
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier peut
être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence autorisant
l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées acceptent de fait la
responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute responsabilité en la
matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info du
fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir l'exploitation de
ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation, veuillez en informer le
Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.


©  ISO 2002
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, 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 et les microfilms, sans l'accord écrit de l’ISO à
l’adresse ci-après ou du comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax. + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
Web www.iso.ch
Imprimé en Suisse

ii © ISO 2002 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13520:2002(F)
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 3.
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 de la présente Norme internationale 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 13520 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 17, Acier, sous-comité SC 11, Acier moulé.
L’annexe A constitue un élément normatif de la présente Norme internationale. L’annexe B est donnée uniquement
à titre d’information.

© ISO 2002 – Tous droits réservés iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 13520:2002(F)

Détermination de la teneur en ferrite dans les pièces moulées en
acier inoxydable austénitique
1 Domaine d'application
Des modes opératoires sont donnés pour l'estimation de la teneur en ferrite dans certaines nuances de pièces
moulées en alliage fer-nickel-chrome austénitique dont la composition est équilibrée pour provoquer la formation
de ferrite en phase secondaire, en quantité maintenue dans des limites spécifiées. Les méthodes décrites
permettent l'estimation de la teneur en ferrite par des procédés chimique, magnétique et métallographiques.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s'appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s'applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
1)
ISO 4990:— , Pièces en acier moulées — Conditions générales techniques de livraison
ISO 9042:1988, Aciers — Méthode manuelle d'estimation statistique de la fraction volumique d'un constituant à
l'aide de grilles de points
ASTM A799, Standard Practice for Steel Castings, Stainless, Instrument Calibration, for Estimating Ferrite Content
BNIF 345, Évaluation de la teneur en ferrite dans les aciers inoxydables moulés austénitiques
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
ferrite
constituant ferromagnétique, à microstructure en réseau cubique centré de composition chimique variable dans les
alliages fer-nickel-chrome
NOTE La ferrite comprend les deux espèces delta et alpha.
3.2
teneur en ferrite
proportion du volume total d'un alliage fer-chrome-nickel présent sous forme de phase ferritique

1) À publier. (Révision de l’ISO 4990:1986)
© ISO 2002 – Tous droits réservés 1

---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13520:2002(F)
3.3
pourcentage de ferrite
teneur en ferrite exprimée en pourcentage du volume
4 Effets significatifs de la teneur en ferrite
Les propriétés de résistance à la traction et au choc, la soudabilité et la résistance à la corrosion des pièces
moulées en alliage fer-chrome-nickel peuvent être avantagées ou défavorisées par le rapport de la quantité de
ferrite à la quantité d'austénite dans la microstructure. La teneur en ferrite peut être limitée par des exigences de
commande d'achat ou par des codes de construction-types régissant l'équipement dans lequel les pièces moulées
seront utilisées. La quantité de ferrite dans la structure est fondamentalement fonction de la composition chimique
de l'alliage et de son historique thermique. Du fait de la ségrégation, la composition chimique, et par conséquent la
teneur en ferrite, peuvent différer d'un point à l'autre d'une pièce moulée. La détermination de la teneur en ferrite
par tout mode opératoire décrit dans l’article 5 est sujette à divers degrés d'imprécision qui doivent être reconnus
lors de la mise en place de limites réalistes pour la plage de teneur en ferrite spécifiée. Les sources d'erreur sont
décrites en 5.1 à 5.3.
5 Méthodes de détermination de la teneur en ferrite
5.1 Détermination à partir de la composition chimique
Des écarts par rapport à la quantité réelle de chaque élément présent dans un alliage, du fait de la variation de
l'analyse chimique, bien qu'éventuellement mineurs dans chaque cas, peuvent entraîner une différence
substantielle du rapport de la quantité totale d'éléments alphagènes à la quantité totale d'éléments gammagènes.
Par conséquent, la précision de la teneur en ferrite estimée à partir de la composition chimique dépend de la
précision de la méthode d'analyse chimique.
L'estimation du pourcentage de ferrite au moyen de la composition chimique constitue la méthode de contrôle de la
ferrite la plus utile et la plus commune pendant la fusion du métal.
5.2 Détermination par examen magnétique
Des phases autres que la ferrite et l’austénite peuvent se former à certaines températures et persister à
température ambiante. Il peut aussi y avoir contamination à partir d'autres matériaux ferromagnétiques. Ceux-ci
peuvent altérer la réponse magnétique de l'alliage de manière que la teneur en ferrite indiquée soit tout à fait
différente de celle de la même composition chimique ayant été soumise à un traitement thermique différent. Dans
le même ordre d'idée, du fait de la petite taille des aimants ou sondes des divers instruments de mesure, les
différents degrés de rugosité ou de courbure de surface feront varier la liaison magnétique avec le matériau sur
lequel est effectuée la mesure.
5.3 Détermination par examen métallographique
Les estimations métallographiques par comptage de points du pourcentage de ferrite peuvent varier selon la
technique d'attaque utilisée pour l'identification de la phase ferritique, et en fonction du nombre de points dans la
grille choisis pour l'examen, voir A.2.
Pour une estimation locale plus précise de la teneur en ferrite, une méthode métallographique quantitative doit être
utilisée.
2 © ISO 2002 – Tous droits réservés

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 13520:2002(F)
6 Informations à la commande
Les commandes de matériaux soumis à la présente méthode doivent inclure les informations suivantes:
a) Spécification de produit ISO applicable ou autre document couvrant les prescriptions du produit.
b) Nuance d'alliage.
c) Limites de teneur en ferrite exigées, en pourcentage volumique, de la pièce moulée après traitement
thermique final.
d) Prescriptions supplémentaires éventuelles désirées.
e) Méthode à utiliser pour la détermination de la teneur en ferrite, ainsi que points de mesure, soit sur le lingot
échantillon, soit sur la pièce moulée, doivent être convenus entre l’acheteur et le fournisseur.
f) Si les mesures doivent être effectuées sur la pièce moulée, les emplacements des mesures doivent être
convenus entre l’acheteur et le fournisseur. En l’absence de spécification de la part de l’acheteur, ces
emplacements peuvent être choisis par le fournisseur.
7 Avertissement général
7.1 En spécifiant la teneur en ferrite conformément à 6 c), l'acheteur ne doit pas établir des limites en divergence
avec les prescriptions de spécification du matériau.
7.2 Lors de l’établissement des limites de la teneur en ferrite, l'acheteur doit s'assurer que ces limites sont
compatibles avec la méthode de mesure utilisée.
8 Estimation de la ferrite
8.1 L’estimation de la ferrite dans le métal de base de la pièce moulée peut se faire à partir de la composition
chimique, conformément au diagramme de Schoefer (Figure B.1). Pour plus d'informations, se reporter à
l’annexe B.
Par accord à la commande, l’estimation peut être faite en utilisant un diagramme équivalent décrit dans
2)
BNIF 345 , qui permet l’évaluation du taux de ferrite (de 0 % à 30 %) dans les aciers austénitiques moulés.
8.1.1 L'analyse chimique de la coulée d'où proviennent les pièces moulées doit comprendre les éléments
suivants, qu'ils soient ou non exigés par les prescriptions chimiques de la spécification du produit: carbone,
manganèse, silicium, chrome, nickel, molybdène, niobium et azote.
8.1.2 La teneur en ferrite des pièces moulées doit être estimée à partir de la ligne centrale du diagramme pour
une composition dont le rapport «chrome équivalent» (Cr ) à «nickel équivalent» (Ni ) est déterminé selon la
e e
formule suivante:
Cr %++1,5 Si % 1,4 Mo %+ Nb %− 4,99
() ()() ( )
Cr

e
=
Ni
Ni %++30C % 0,5 Mn %+ 26 N %− 0,02 %+ 2,77
() () () ( )
e

8.1.3 Lorsqu'une analyse de produit est effectuée par l'acheteur, elle doit comprendre les éléme
...