Steel — Determination of the thickness of surface-hardened layers

ISO 18203:2016 specifies a method of measuring the case hardening depth, surface hardening depth, nitriding hardness depth and total thickness of surface hardening depth obtained, e.g. thermal (flame and induction hardening, electron beam hardening, laser beam hardening, etc.) or thermochemical (carbonitriding, carburizing and hardening, hardening and nitriding, etc.) treatment.

Acier — Détermination de l'épaisseur des couches durcies superficielles

ISO 18203:2016 spécifie une méthode de mesure de la profondeur de cémentation, la profondeur de durcissement de la surface, la profondeur de la dureté de nitruration et l'épaisseur totale de la profondeur de durcissement de la surface obtenue par exemple, par des traitements thermiques (durcissement par flamme et par induction, durcissement par faisceau d'électrons et par faisceau laser etc.) ou thermochimiques (carbonitruration, cémentation et durcissement, durcissement et nitruration, etc.).

General Information

Status
Published
Publication Date
04-Dec-2016
Current Stage
9020 - International Standard under periodical review
Start Date
15-Oct-2021
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ISO 18203:2016 - Steel -- Determination of the thickness of surface-hardened layers
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ISO 18203:2016 - Acier -- Détermination de l'épaisseur des couches durcies superficielles
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18203
First edition
2016-12-01
Steel — Determination of the
thickness of surface-hardened layers
Acier — Détermination de l’épaisseur des couches durcies
superficielles
Reference number
ISO 18203:2016(E)
ISO 2016
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ISO 18203:2016(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2016, Published in Switzerland

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form

or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior

written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of

the requester.
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www.iso.org
ii © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 18203:2016(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative reference ......................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Symbols, abbreviations and designations .................................................................................................................................. 3

5 Principle ........................................................................................................................................................................................................................ 3

6 Apparatus ..................................................................................................................................................................................................................... 3

7 Test specimen .......................................................................................................................................................................................................... 4

7.1 Selection and preparation of samples ................................................................................................................................. 4

7.2 Preparation of the surface to be examined ..................................................................................................................... 5

8 Method of measurement .............................................................................................................................................................................. 5

8.1 Hardness testing method ............................................................................................................................................................... 5

8.2 Microscopic methods......................................................................................................................................................................... 6

8.2.1 Total thickness of surface hardening depth (THD) ............................................................................ 6

8.2.2 Compound layer thickness (CLT) ....................................................................................................................... 6

9 Evaluation of the results ............................................................................................................................................................................... 7

9.1 Case hardening depth (CHD), surface hardening depth (SHD) and nitriding

hardness depth (NHD) ..................................................................................................................................................................... 7

9.2 Total thickness of surface hardening depth (THD).................................................................................................. 7

9.3 Compound layer thickness (CLT) ............................................................................................................................................ 7

10 Test report ................................................................................................................................................................................................................... 8

Annex A (normative) Interpolation method for determining the case hardening depth .............................9

Annex B (informative) Examples of CLT measurements ...............................................................................................................11

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................12

© ISO 2016 – All rights reserved iii
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ISO 18203:2016(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.

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 documents 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).

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. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation on 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 the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.

The committee responsible for this document is ISO/TC 17, Steel, Subcommittee SC 7, Methods of testing

(other than mechanical tests and chemical analysis).

This first edition of ISO 18203 cancels and replaces ISO 2639:2002, ISO 3754:1976 and ISO 4970:1979,

which have been technically revised.
iv © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 18203:2016(E)
Introduction

In the past, there are three ISO standards for measuring surface-hardened layer. Because those

standards employed almost the same principle of measuring, it is intended to make it easy for

maintenance of the standards and application of test by integrating these three standards.

The method of estimating uncertainty of measurement is not included in this document. In future

revision, uncertainty of measurement may be reflected based on real applications to this test.

© ISO 2016 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18203:2016(E)
Steel — Determination of the thickness of surface-
hardened layers
1 Scope

This document specifies a method of measuring the case hardening depth, surface hardening depth,

nitriding hardness depth and total thickness of surface hardening depth obtained, e.g. thermal (flame

and induction hardening, electron beam hardening, laser beam hardening, etc.) or thermochemical

(carbonitriding, carburizing and hardening, hardening and nitriding, etc.) treatment.

NOTE Surface-hardened layer can be produced by mechanical method (shot blasting, shot peening, etc.). The

depth of these layers is generally shallow. Measuring a profile of hardened depth may require lower test force of

hardness test.
2 Normative reference

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 4545-2, Metallic materials — Knoop hardness test — Part 2: Verification and calibration of testing

machines
ISO 6507-1, Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method

ISO 6507-2, Metallic materials — Vickers hardness test — Part 2: Verification and calibration of testing

machines
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
case hardening depth
CHD

perpendicular distance between the surface and the layer having a hardness of 550 HV in accordance

with ISO 6507-1 or equivalent Knoop hardness in accordance with ISO 4545-1

Note 1 to entry: For steels which present a hardness greater than 450 HV at a distance of three times the case

hardening depth (determined with a limiting hardness value of 550 HV) from the surface, a limiting hardness

value greater than 550 HV, in steps of 25 units, can be selected for the determination of the case hardening depth

by agreement between interested parties.

Note 2 to entry: In general, case hardening consists of carburizing or carbonitriding followed by quench

hardening (see ISO 4885).
© ISO 2016 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 18203:2016(E)
3.2
surface hardening depth
SHD

distance between the surface and the layer where HV is equal to the value specified by the term

“hardness limit”

Note 1 to entry: Hardness limit is a function of the minimum surface hardness required for the part, given by the

following formula:
hardness limit (HV) = A × minimum surface hardness (HV)
Note 2 to entry: 0,80 is usually used for A. Other values can be applied.

Note 3 to entry: SHD measurement should be applied for parts which, in the surface hardened condition, have a

hardness less than (hardness limit – 100 HV) at a distance 3 × SHD from the surface. Where these conditions are

not satisfied, the definition of SHD should be agreed between interested parties.

Note 4 to entry: Recommended hardness limit values are listed in Table 1.
Table 1 — Recommended hardness limit values of SHD
Minimum surface hardness Hardness limit
HV HV
300 to 330 250
335 to 355 275
360 to 385 300
390 to 420 325
425 to 455 350
460 to 480 375
485 to 515 400
520 to 545 425
550 to 575 450
580 to 605 475
610 to 635 500
640 to 665 525
670 to 705 550
710 to 730 575
735 to 765 600
770 to 795 625
800 to 835 650
840 to 865 675
3.3
compound layer thickness
CLT

thickness of the surface layer formed during the thermochemical treatment and made up of the chemical

compounds formed by the elements introduced during the treatment and certain elements from the

base metal
2 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 18203:2016(E)
3.4
nitriding hardness depth
NHD

distance from the surface of nitride layer to the point where the material hardness limit is 50 HV above

core hardness

Note 1 to entry: The core hardness is determined by at least three hardness measurements and rounded to the

nearest multiple of 10 HV.
3.5
total thickness of surface hardening depth
THD

distance from the examined surface to the limit that shows the same hardness as the matrix hardness

Note 1 to entry: The distance is often measured by the microstructural method, which is the distance from the

surface examined to the limit beyond which no visible structure variation is detected, as compared with the

structure of the unaffected metal. The microstructural method does not measure as deep as the hardness method.

4 Symbols, abbreviations and designations

The symbols and abbreviations used in this document and their corresponding designations are given

in Table 2.
Table 2 — Symbols, abbreviations and designations
Symbol/
Unit Designation
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 18203
Première édition
2016-12-01
Acier — Détermination de l’épaisseur
des couches durcies superficielles
Steel — Determination of the thickness of surface-hardened layers
Numéro de référence
ISO 18203:2016(F)
ISO 2016
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ISO 18203:2016(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2016, Publié en Suisse

Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, 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, l’affichage sur

l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. +41 22 749 01 11
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ii © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 18203:2016(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Symboles, abréviations et désignations ....................................................................................................................................... 3

5 Principe .......................................................................................................................................................................................................................... 3

6 Appareillage .............................................................................................................................................................................................................. 3

7 Éprouvette ................................................................................................................................................................................................................... 4

7.1 Prélèvement et préparation des échantillons .............................................................................................................. 4

7.2 Préparation de la surface à examiner .................................................................................................................................. 5

8 Méthode de mesure ........................................................................................................................................................................................... 5

8.1 Méthode d’essai de dureté ........................................................................................................................................................... 5

8.2 Méthode par coupe micrographique .................................................................................................................................... 6

8.2.1 Épaisseur totale de la couche durcie superficiellement (THD) ............................................... 6

8.2.2 Épaisseur de la couche composite (CLT)..................................................................................................... 6

9 Évaluation des résultats ................................................................................................................................................................................ 7

9.1 Profondeur de cémentation (CHD), profondeur de durcissement superficiel (SHD)

et profondeur de nitruration (NHD) .................................................................................................................................... 7

9.2 Épaisseur totale de la couche superficielle durcie (THD) .................................................................................. 7

9.3 Épaisseur de la couche composite (CLT) .......................................................................................................................... 7

10 Rapport d’essai ....................................................................................................................................................................................................... 8

Annexe A (normative) Vérification de la profondeur de cémentation .............................................................................. 9

Annexe B (informative) Exemples de mesure de la CLT .................................................................................................................11

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................12

© ISO 2016 – Tous droits réservés iii
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ISO 18203:2016(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 (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’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. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).

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 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 le lien

suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.

Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 17, Acier, sous-comité SC 7, Méthodes

d’essai (autres que les essais mécaniques et l’analyse chimique).

Cette première édition de l’ISO 18203 annule et remplace ISO 2639:2002, ISO 3754:1976 et

ISO 4970:1979, qui fait l’objet d’une révision technique.
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 18203:2016(F)
Introduction

Dans le passé, il existait trois normes ISO pour la mesure des couches superficielles durcies. Ces normes

employant presque le même principe de mesure, l’objectif est de rendre plus facile la maintenance des

normes et l’application de l’essai en fusionnant les trois normes.

La méthode d’estimation de l’incertitude de mesure n’est pas incluse dans la présente norme ISO. Pour

une future révision, l’incertitude de mesure pourra être indiquée sur la base d’applications réelles de

cet essai.
© ISO 2016 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 18203:2016(F)
Acier — Détermination de l’épaisseur des couches durcies
superficielles
1 Domaine d’application

Ce document spécifie une méthode de mesure de la profondeur de cémentation, la profondeur de

durcissement de la surface, la profondeur de la dureté de nitruration et l’épaisseur totale de la profondeur

de durcissement de la surface obtenue par exemple, par des traitements thermiques (durcissement

par flamme et par induction, durcissement par faisceau d’électrons et par faisceau laser etc.) ou

thermochimiques (carbonitruration, cémentation et durcissement, durcissement et nitruration, etc.).

NOTE Les couches superficielles durcies, peuvent être obtenues par traitement mécanique (nettoyage par

projection d’abrasif, grenaillage de précontrainte, etc.). L’épaisseur de ces couches est généralement faible. Pour

mesurer le profil de profondeur durcie on peut exiger la force d’essai inférieure du test de dureté.

2 Références normatives

Les documents suivants cités dans le texte 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 4545-2, Matériaux métalliques — Essai de dureté Knoop — Partie 2: Vérification et étalonnage des

machines d’essai

ISO 6507-1, Matériaux métalliques — Essai de dureté Vickers — Partie 1: Méthode d’essai

ISO 6507-2, Matériaux métalliques — Essai de dureté Vickers — Partie 2: Vérification et étalonnage des

machines d’essai
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:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http://www.iso.org/obp
3.1
profondeur de cémentation
CHD

distance selon l’axe normal entre la surface et la couche ayant une dureté de 550 HV conformément à

l’ISO 6507-1 ou une dureté équivalente Knoop conformément à l’ISO 4545-1

Note 1 à l’article: Pour les aciers qui présentent une dureté supérieure à 450 HV à une distance à la surface égale

à trois fois la profondeur de cémentation (déterminée avec une valeur limite de dureté de 550HV), une valeur

limite de dureté supérieure à 550 HV – par palier de 25 unités – peut être choisie pour la détermination de la

profondeur de cémentation par accord entre les parties intéressées.
© ISO 2016 – Tous droits réservés 1
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ISO 18203:2016(F)

Note 2 à l’article: En général, l’opération de cémentation consiste en une cémentation ou carbonitruration suivie

d’un traitement de durcissement par trempe (voir ISO 4885)
3.2
profondeur de durcissement superficiel
SHD

distance entre la surface du produit et la couche pour laquelle HV est égale à la valeur spécifiée par le

terme «dureté limite»

Note 1 à l’article: La dureté limite est une fonction de la dureté superficielle minimale requise pour la pièce,

donnée par la formule suivante:
dureté limite (HV) = A x dureté superficielle minimale (HV)

Note 2 à l’article: A en général est égal à 0.80. D’autres valeurs peuvent être utilisées

Note 3 à l’article: La mesure de la SHD doit être appliquée pour les pièces qui, dans l’état de surface durcie, ont

une dureté inférieure (dureté limite - 100 HV) à une distance 3x SHD de la surface. Lorsque ces conditions ne sont

pas remplies, la définition de SHD doit être convenue entre les parties intéressées.

Note 4 à l’article: Des valeurs limites de dureté recommandées sont données dans le Tableau 1

Tableau 1 — Valeurs limites recommandées de dureté de SHD
Dureté de surface
Limite de dureté
minimum
300 à 330 250
335 à 355 275
360 à 385 300
390 à 420 325
425 à 455 350
460 à 480 375
485 à 515 400
520 à 545 425
550 à 575 450
580 à 605 475
610 à 635 500
640 à 665 525
670 à 705 550
710 à 730 575
735 à 765 600
770 à 795 625
800 à 835 650
840 à 865 675
3.3
épaisseur de la couche composite
CLT

épaisseur de la couche de surface formée pendant le traitement thermochimique et constituée des

composés chimiques issus des éléments introduits pendant le traitement et de certains éléments

provenant du métal de base.
2 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 18203:2016(F)
3.4
profondeur de nitruration
NHD

distance de la surface de la couche nitrurée jusqu’au point où la limite de dureté du matériau est

supérieure de 50 HV de la dureté à cœur.

Note 1 à l’article: La dureté de base est déterminée par au moins 3 mesures de dureté et arrondie au multiple le

plus proche de 10 HV
3.5
épaisseur totale de la couche durcie superficiellement
THD

distance de la surface examinée à la limite qui indique une dureté identique à celle de la matrice

Note 1 à l’article: La distance est souvent par la méthode par microstructure, qui est la distance de la surface

examinée au-delà de laquelle aucune variation visible de la structure n’est détectée, par comparaison à la

structure du métal non affecté. La méthode par microstructure n’indique pas une valeur aussi profonde que la

méthode par la dureté.
4 Symboles, abréviations et désignations

Les symboles et abréviations utilisés dans ce document et les désignations correspondantes sont

donnés dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Symboles, abréviations et désignations
Symbole/
Unité Désignation
abréviation
di mm distance entre le centre de chaque empreinte individuelle et la surface
Δd mm distance entre les centres de deux empreintes adjacentes
CHD mm profondeur de cémentation
SHD mm profondeur de durcissement superficiel
CLT μm épaisseur de la couche composite
NHD mm profondeur de nitruration
THD mm épaisseur totale de la couche durcie superficiellement
H HV Limite de dureté
limit
5 Principe
La prof
...

Questions, Comments and Discussion

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