ISO 643:2024
(Main)Steels — Micrographic determination of the apparent grain size
Steels — Micrographic determination of the apparent grain size
This document specifies micrographic methods of determining apparent ferritic or austenitic grain size in steels. It describes the methods of revealing grain boundaries and of estimating the mean grain size of specimens with unimodal size distribution. Although grains are three-dimensional in shape, the metallographic sectioning plane can cut through a grain at any point from a grain corner, to the maximum diameter of the grain, thus producing a range of apparent grain sizes on the two-dimensional plane, even in a sample with a perfectly consistent grain size.
Aciers — Détermination micrographique de la grosseur de grain apparente
Le présent document spécifie des méthodes de détermination micrographique de la grosseur apparente du grain ferritique ou austénitique des aciers. Il décrit les méthodes de mise en évidence des joints de grains et d'estimation de la grosseur moyenne de grain d'un échantillon ayant une distribution granulométrique unimodale. Bien que les grains soient de forme tridimensionnelle, le plan de la préparation métallographique peut couper un grain en tout point, passant par un coin du grain ou au travers du diamètre maximal du grain ou entre les deux, produisant de ce fait une gamme de grosseurs de grain apparentes sur le plan bidimensionnel, même dans le cas d'un échantillon présentant une grosseur de grain parfaitement homogène.
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International
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ISO 643
Fifth edition
Steels — Micrographic determination
2024-08
of the apparent grain size
Aciers — Détermination micrographique de la grosseur de grain
apparente
Reference number
© ISO 2024
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 Grains .1
3.2 General .2
4 Symbols . 2
5 Principle . 3
6 Selection and preparation of the specimen. 5
6.1 Test location .5
6.2 Revealing ferritic grain boundaries .5
6.3 Revealing austenitic and prior-austenitic grain boundaries .5
6.3.1 General .5
7 Characterization of grain size . 6
7.1 General .6
7.1.1 Characterization methods .6
7.1.2 Formulae .6
7.1.3 Accuracy of the methods .6
7.2 Comparison method .6
7.3 Planimetric method .9
7.4 Intercept method . 13
7.4.1 General . 13
7.4.2 Linear intercept method .14
7.4.3 Circular intercept method . 15
7.4.4 Assessment of results . 15
7.5 Other methods .16
8 Test report . 17
Annex A (informative) Methods for revealing austenitic or prior-austenitic grain boundaries in
steels .18
Annex B (normative) Determination of grain size with standard comparison charts .23
Annex C (informative) Evaluation method .35
Annex D (informative) Calculation of grain size and confidence interval .37
Annex E (informative) Grains of different size indices .40
Bibliography .46
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 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 fifth edition cancels and replaces the fourth edition (ISO 643:2019), which has been technically revised.
The main changes are as follows:
— the test temperature of McQuaid-Ehn method has been modified for case hardening steels to 950 °C (see A.4);
— subclause 7.2 has been modified with reference to new Annex B and amended Table 2;
— Annex B from the third edition (ISO 643:2012) has been reinstated, now with new ISO grain size charts
instead of ASTM charts;
— parts of the old Annex B (evaluation method) have been revised and moved to the main body of the
standard (subclause 7.3) and the remainder of the annex has been renumbered as Annex C;
— new Annexes D and E have been added.
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 643:2024(en)
Steels — Micrographic determination of the apparent grain size
WARNING — This document calls for the use of substances and/or procedures that may be injurious
to health if adequate safety measures are not taken. This document does not address any health
hazards, safety or environmental matters associated with its use. It is the responsibility of the user
of this document to establish appropriate health, safety and environmentally acceptable practices.
1 Scope
This document specifies micrographic methods of determining apparent ferritic or austenitic grain
size in steels. It describes the methods of revealing grain boundaries and of estimating the mean grain
size of specimens with unimodal size distribution. Although grains are three-dimensional in shape, the
metallographic sectioning plane can cut through a grain at any point from a grain corner, to the maximum
diameter of the grain, thus producing a range of apparent grain sizes on the two-dimensional plane, even in
a sample with a perfectly consistent grain size.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
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 Grains
3.1.1
grain
closed polygonal shape with more or less curved sides, which can be revealed on a flat section through the
sample, polished and prepared for micrographic examination
[1]
Note 1 to entry: In ISO 4885 grain is defined as “space lattice formed by atoms with regular interstices".
Note 2 to entry: If any other constituent (e.g. pearlite) of similar dimensions to the grains of interest is present, that
constituent can be counted as grains of interest.
3.1.2
austenitic grain
crystal with a face-centred cubic crystal structure which may, or may not, contain annealing twins
3.1.3
ferritic grain
crystal with a body-centred cubic crystal structure which never contains annealing twins
3.2 General
3.2.1
index
positive, zero or possibly negative number G which is derived from the mean number m of grains (3.1.1)
counted in an area of 1 mm of the section of the specimen
Note 1 to entry: By definition, G = 1 where m = 16; the other indices are obtained by Formula (1).
3.2.2
intercept
N
number of grains (3.1.1) intercepted by a test line, either straight or curved
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: Straight test lines will normally end within a grain. These end segments are counted as 1/2 an
intercept. N is the average of a number of counts of the number of grains intercepted by the test line applied randomly
at various locations. N is divided by the true line length, L usually measured in millimetres, in order to obtain the
T
number of grains intercepted per unit length, N .
L
3.2.3
intersection
P
number of intersection points between grain (3.1.1) boundaries and a test line, either straight or curved
Note 1 to entry: See Figure 2.
Note 2 to entry: P is the average of a number
...
Norme
internationale
ISO 643
Cinquième édition
Aciers — Détermination
2024-08
micrographique de la grosseur de
grain apparente
Steels — Micrographic determination of the apparent grain size
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2024
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Tél.: +41 22 749 01 11
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Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
3.1 Grains .1
3.2 Généralités .2
4 Symboles . 2
5 Principe. 3
6 Sélection et préparation de l'échantillon. 5
6.1 Prélèvement .5
6.2 Mise en évidence des joints de grains ferritiques .5
6.3 Mise en évidence des joints de grains austénitiques et d'anciens joints de grains
austénitiques .5
6.3.1 Généralités .5
7 Caractérisation de la grosseur de grain . . 6
7.1 Généralités .6
7.1.1 Méthodes de caractérisation .6
7.1.2 Formules .6
7.1.3 Exactitude des méthodes .6
7.2 Méthode par comparaison .6
7.3 Méthode planimétrique .9
7.4 Méthode du segment intercepté . 15
7.4.1 Généralités . 15
7.4.2 Méthode d'interception linéaire .16
7.4.3 Méthode d'interception circulaire .17
7.4.4 Évaluation des résultats .17
7.5 D'autres méthodes . .18
8 Rapport d'essai . 19
Annexe A (informative) Méthodes de mise en évidence des joints de grains austénitiques et
d'anciens joints de grains austénitiques dans les aciers .20
Annexe B (normative) Détermination de la grosseur de grain par comparaison avec des images
types .25
Annexe C (informative) Méthode d'évaluation .37
Annexe D (informative) Calcul de la grosseur de grain et de l'intervalle de confiance .39
Annexe E (informative) Grains de différents indices de grosseur .42
Bibliographie .48
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 propriété 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 pour la 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 cinquième édition annule et remplace la quatrième édition (ISO 643:2019), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— la température d'essai de la méthode de McQuaid-Ehn a été modifiée pour les aciers pour cémentation à
950 °C (voir A.4);
— le 7.2 a été modifié avec la création de la nouvelle Annexe B et le déplacement du Tableau 2 modifié;
— l'Annexe B de la troisième édition (ISO 643:2012) a été rétablie, et de nouvelles images types ISO
remplacent les images types ASTM;
— les parties de l’ancienne Annexe B (méthode d’évaluation) ont été révisées et déplacées dans le corps
principal de la norme (7.3) et le reste de l’annexe a été renuméroté en Annexe C;
— de nouvelles Annexes D et E ont été ajoutées.
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/members.html.
iv
Norme internationale ISO 643:2024(fr)
Aciers — Détermination micrographique de la grosseur de
grain apparente
AVERTISSEMENT — Le présent document fait appel à l'utilisation de substances et/ou de modes
opératoires qui peuvent s'avérer préjudiciables pour la santé si des mesures de sécurité adéquates
ne sont pas prises. Le présent document ne traite pas des dangers pour la santé, des questions de
sécurité ou d'environnement associés à son utilisation. Il incombe à l'utilisateur du présent document
d'établir des pratiques appropriées acceptables en termes de santé, de sécurité et d'environnement.
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie des méthodes de détermination micrographique de la grosseur apparente du
grain ferritique ou austénitique des aciers. Il décrit les méthodes de mise en évidence des joints de grains
et d'estimation de la grosseur moyenne de grain d'un échantillon ayant une distribution granulométrique
unimodale. Bien que les grains soient de forme tridimensionnelle, le plan de la préparation métallographique
peut couper un grain en tout point, passant par un coin du grain ou au travers du diamètre maximal du
grain ou entre les deux, produisant de ce fait une gamme de grosseurs de grain apparentes sur le plan
bidimensionnel, même dans le cas d'un échantillon présentant une grosseur de grain parfaitement homogène.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
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 Grains
3.1.1
grain
forme polygonale fermée aux côtés plus ou moins courbes, qui peuvent être révélés sur une coupe plane de
l'échantillon, polie et préparée pour l'examen micrographique
[1]
Note 1 à l'article: Dans l'ISO 4885, le grain est défini comme un «cristal élémentaire formé d'atomes avec des espaces
interstitiels réguliers».
Note 2 à l'article: Si tout autre constituant (par exemple perlite) de dimensions similaires aux grains d’intérêt est
présent, ce constituant peut être considéré comme des grains d’intérêt.
3.1.2
grain austénitique
cristal avec une structure cubique à faces centrées qui peut, ou peut ne pas, contenir des macles de recuit
3.1.3
grain fe
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.