🔩 Głębokość odwęglenia stali — metoda metalograficzna (najgorsze pole albo średnia z czterech pomiarów), profil mikrotwardości Vickersa albo Knoopa, metody zawartości węgla; PN-EN ISO 3887:2024-04 (ISO 3887:2023)

Materiały i NDT PN-EN ISO 3887

Przegląd

CO TA NORMA OPISUJE. Zakres z karty PKN PN-EN ISO 3887:2024-04, w całości: „W niniejszym dokumencie opisano odwęglanie i określono trzy metody pomiaru głębokości odwęglania wyrobów stalowych.” Karta wycofanego wydania polskojęzycznego PN-EN ISO 3887:2005 była szczegółowsza i węższa: „Zdefiniowano odwęglenie i określono trzy metody pomiaru głębokości odwęglenia stali niestopowych i niskostopowych (metoda metalograficzna, metoda pomiaru mikrotwardości i metoda określania zawartości węgla)” (na karcie bez kropki). Treść metody czytamy we fragmencie próbnym ISO 3887:2023 od okładki do punktu 5.3.3, ze spisem treści; nie mamy punktu 5.4 (metody oznaczania zawartości węgla), rozdziału 6 (sprawozdanie) ani załącznika A (przykładowe mikrostruktury).

WEDŁUG TEKSTU ISO 3887:2023 (przedmowa, rozdziały 1–5.3). Normę przygotował ISO/TC 17 „Steel”, podkomitet SC 7 „Methods of testing (other than mechanical tests and chemical analysis)”, razem z CEN/TC 459 ECISS (porozumienie wiedeńskie); wydanie czwarte (2023-09) zastąpiło trzecie (ISO 3887:2017), a jedyną wymienioną zmianą jest uwaga w 5.2.1 o automatycznej analizie obrazu. Zakres (1): definicja odwęglenia i trzy metody pomiaru jego głębokości w wyrobach stalowych. Powołania (2): ISO 4545-1 (twardość Knoopa), ISO 6507-1 (twardość Vickersa), ISO 9556 i ISO 15349-2 (węgiel całkowity i niska zawartość węgla — absorpcja w podczerwieni po spaleniu), ISO 14594 (mikroanaliza rentgenowska EPMA) i ISO 14707 (GD-OES). Definicje (3): odwęglenie — zmniejszenie zawartości węgla w strefie przypowierzchniowej stali; odwęglenie częściowe d3 — od miejsca, w którym zawartość węgla przekracza rozpuszczalność w ferrycie (widać np. perlit), do miejsca, gdzie nie ma już widocznej różnicy wobec rdzenia; odwęglenie całkowite (ferrytyczne) d1 — od powierzchni do miejsca, do którego występuje tylko ferryt, określane z mikrostruktury; głębokość odwęglenia funkcjonalnego d2 — do miejsca, w którym zawartość węgla albo twardość osiąga poziom, przy którym właściwości wyrobu nie są naruszone (minimum z normy wyrobu); głębokość odwęglenia ogólnego d4 = d3 + d1, oznaczana DD, w milimetrach (np. DD = 0,08 mm); profil zawartości węgla i profil twardości — w funkcji odległości od powierzchni. Pobieranie (4): próbki reprezentatywne, miejsce i liczbę uzgadniają strony; do metod metalograficznej, mikrotwardości i EPMA — przekrój prostopadły do osi wyrobu, co pozwala ocenić zmienność na obwodzie; bez naroży, które mogą dawać nienormalne odwęglenie, chyba że ustalono inaczej; przekroje do około 2,5 cm średnicy poleruje się w całości, większe — jedna lub więcej próbek według uzgodnienia; do analizy chemicznej — wióry albo frezowana powierzchnia. Wybór metody (5.1): zależy od stopnia odwęglenia, mikrostruktury, zawartości węgla i kształtu; metody stosowane dla wyrobów gotowych to metalograficzna (5.2), mikrotwardość Vickersa albo Knoopa dla stali hartowanych lub ulepszonych cieplnie (5.3) oraz oznaczanie zawartości węgla analizą chemiczną, spektrograficzną, EPMA albo GDOES (5.4); próbkę bada się w stanie dostawy, a dodatkową obróbkę cieplną wolno zastosować tylko za porozumieniem stron, chroniąc rozkład węgla (mała próbka, krótka austenityzacja, atmosfera obojętna); metodę strony uzgadniają na piśmie, jeżeli nie określa jej norma wyrobu — bez uzgodnienia należy stosować metodę metalograficzną. Metoda metalograficzna (5.2): tylko tam, gdzie zmiany zawartości węgla widać w mikrostrukturze — zwłaszcza w stanie wyżarzonym, normalizowanym, po walcowaniu albo kuciu, z zastrzeżeniami dla struktur hartowanych i odpuszczonych; automatyczna analiza obrazu jest dopuszczalna, najlepiej po potwierdzeniu dokładności szeroką korelacją; polerowanie nie może zaokrąglać krawędzi (zatopienie próbki, zacisk albo ochronna powłoka metaliczna nakładana bezprądowo lub elektrolitycznie; zalecana preparatyka automatyczna albo półautomatyczna); trawienie nitalem (1,5–4 % kwasu azotowego w etanolu) albo pikralem (2–5 % kwasu pikrynowego w etanolu). Ubytek węgla ocenia się po zmniejszeniu ilości perlitu (ferryt z perlitem), węglików nadeutektoidalnych i/lub perlitu albo węglików rozproszonych w osnowie ferrytycznej; mierzy się odległość od powierzchni do miejsca, gdzie struktura nie różni się od rdzenia (odwęglenie ogólne), sprzętem odpowiednio wzorcowanym; powiększenie dobiera oceniający — największe, przy którym widać całą strefę, a zalecane w większości przypadków ×100; najpierw przegląda się cały obwód przy małym powiększeniu i wybiera najgłębszą jednorodną strefę odwęglenia. Pomiar jedną z dwóch metod, wybraną według uzgodnienia: metodą najgorszego pola (jeden pomiar w najgłębszej jednorodnej strefie) albo metodą średniej (od najgłębszej strefy obwód dzieli się na równe części i mierzy na ich końcach — jeżeli nie uzgodniono inaczej, cztery pomiary, a wynik to ich średnia; punkty z wadami powierzchni się pomija). Przy wyrobach nawęglanych definicję „rdzenia” trzeba uzgodnić; dopuszczalną głębokość odwęglenia określa norma wyrobu albo porozumienie stron. Metoda mikrotwardości (5.3): profil twardości Vickersa (ISO 6507-1) albo Knoopa (ISO 4545-1) wzdłuż linii prostopadłej do powierzchni (głębokości duże i średnie; linia zygzakowata daje gęstsze punkty) albo ukośnej (głębokości średnie i małe); tylko stale podeutektoidalne w stanie hartowanym, odpuszczonym albo obrobionym cieplnie i strefy odwęglenia leżące w warstwie zahartowanej; przy stalach niskowęglowych metoda staje się niedokładna; próbkę przygotowuje się jak do metalografii, ale zwykle bez trawienia; obciążenie możliwie duże, odstęp punktów pomiarowych najwyżej 0,1 mm, odległości między odciskami według ISO 6507-1 albo ISO 4545-1.

STATUS (stan na 08.10.2026). Karta PN-EN ISO 3887:2024-04 (wersja angielska) bez etykiety wycofania: tytuł „Stale -- Określanie głębokości odwęglenia”, publikacja 10-04-2024, 24 strony, grupa cenowa M, Sektor Hutnictwa, KT 123 Badań Własności Metali, „Wprowadza: EN ISO 3887:2023 [IDT], ISO 3887:2023 [IDT]”, „Zastępuje: PN-EN ISO 3887:2018-03 – wersja angielska”, ICS 77.040.99. Karta PN-EN ISO 3887:2018-03 (wersja angielska): „Wycofana i zastąpiona przez PN-EN ISO 3887:2024-04 – wersja angielska”, publikacja 15-03-2018, wycofanie 10-04-2024, wprowadzała ISO 3887:2017. Ostatnie wydanie polskojęzyczne, PN-EN ISO 3887:2005 (wprowadzało ISO 3887:2003; KT 262 Obróbki Cieplnej Metali, 12 stron), wycofano 15-03-2018. Wyszukiwarka PKN, hasło „ISO 3887” (08.10.2026): 7 pozycji — pięć wydań normy o odwęglaniu (od PN-ISO 3887:1999 „Stal niestopowa i niskostopowa -- Określanie głębokości odwęglenia”, wprowadzającej ISO 3887:1976, do aktualnej PN-EN ISO 3887:2024-04) i dwa wydania PN-EN 3887 (2002 i 2004) „Lotnictwo i kosmonautyka -- Stop żaroodporny CO-WH4101 (CoCr20W15Ni) -- Spoiwo do spawania”, czyli normy o innym przedmiocie. Katalog evs.ee: ISO 3887:2023 obowiązuje od 22.09.2023, w historii ISO 3887:2017 (od 17.11.2017).

ILE LABORATORIÓW I W JAKIEJ POSTACI (kopia bazy zakresów akredytacji i aktualne dokumenty PCA, odczyt 08.10.2026). W aktualnych dokumentach PCA (wydania od 23.04.2025 do 22.09.2026) norma stoi w 9 pozycjach u 8 laboratoriów; w kopii bazy w 12 rekordach (pozycja AB 053 jest tam podzielona na cztery rekordy — polskie i angielskie wiersze); żadna pozycja nie jest zawieszona. Zapis „PN-EN ISO 3887:2024-04” — AB 053 (z dopiskiem „z wyłączeniem punktu 5.4”), AB 099 (dwie pozycje), AB 193, AB 342, AB 490; „PN-EN ISO 3887:2024:04” obok PN-EN 13674-1+A1:2017-07 (szyny kolejowe) — AB 1449; bez roku — AB 128 i AB 608. Pozycje AB 053 i AB 342 mają gwiazdkę (badania, na podstawie których laboratorium formułuje opinie i interpretacje). Zakładka „Laboratoria” (hasło „PN-EN ISO 3887”) pokazuje wszystkie 8 laboratoriów i 12 rekordów; hasło nie wciąga norm o innym numerze. Poza tymi 8 laboratoriami AB 369 (wyd. 29 z 17.12.2025) przy pozycji „Głębokość odwęglenia, mm”, metoda metalograficzna, dla wyrobów i materiałów konstrukcyjnych metalowych zapisuje „PN-EN 3887” obok „PN-EN 13674” (pozycja niezawieszona) — pod oznaczeniem PN-EN 3887 katalog PKN ma normę lotniczą o spoiwie do spawania; tej pozycji nie wliczamy, a w zakładce widać ją dopiero pod hasłem „PN-EN 3887”.

CO BADAJĄ LABORATORIA (dokumenty PCA). Wielkość: głębokość odwęglenia. Metoda: metalograficzna, czyli mikroskopia optyczna — wszystkie laboratoria; mikrotwardość Vickersa (AB 099: HV0,5 i HV1), Vickersa i Knoopa (AB 053) albo „metoda rozkładu twardości” (AB 128). AB 053 wyłącza punkt 5.4, czyli wszystkie metody oznaczania zawartości węgla. Przedmiot: wyroby i materiały stalowe (AB 053), wyroby hutnicze i odlewnicze (AB 099), wyroby ze stopów żelaza (AB 128), stale niestopowe i niskostopowe (AB 193, AB 342), stalowe wyroby hutnicze i konstrukcyjne (AB 490), stale (AB 608), wyroby stalowe — obok normy dla szyn (AB 1449). Zakresów liczbowych głębokości laboratoria nie podają.

GDZIE ŁATWO O WYNIK POZORNIE POPRAWNY. Pierwsze — którą głębokość podano: norma rozróżnia odwęglenie częściowe d3, całkowite (ferrytyczne) d1, funkcjonalne d2 i ogólne d4 = DD; metoda metalograficzna mierzy głębokość do miejsca, gdzie struktura nie różni się od rdzenia, a d1 określa się z mikrostruktury — wynik bez oznaczenia rodzaju odwęglenia jest niejednoznaczny. Drugie — metoda pomiaru: najgorsze pole i średnia z czterech pomiarów dają różne liczby; wyboru dokonuje się według uzgodnienia stron. Trzecie — metoda badania: metalograficzna, mikrotwardość i metody węgla to różne metody; strony uzgadniają ją na piśmie, a bez uzgodnienia stosuje się metalograficzną. Czwarte — granice mikrotwardości: tylko stale podeutektoidalne w stanie hartowanym, odpuszczonym albo obrobionym cieplnie i strefy w warstwie zahartowanej; przy stalach niskowęglowych pomiar jest niedokładny — przy stalach niestopowych i niskostopowych laboratoria deklarują metodę metalograficzną. Piąte — próbka: badanie w stanie dostawy, przekrój poprzeczny, bez naroży (mogą dawać nienormalne odwęglenie), z krawędzią, której polerowanie nie może zaokrąglić. Szóste — wyłączenia i zapis: AB 053 wyłącza metody zawartości węgla (5.4), AB 1449 zapisuje wydanie jako „2024:04”, AB 128 i AB 608 piszą numer bez roku, a AB 369 powołuje „PN-EN 3887”, czyli oznaczenie innej normy — sprawozdanie z takim powołaniem nie wskazuje normy o odwęglaniu.

CZEGO NIE PODAJEMY. Nie mamy punktu 5.4 — oznaczania zawartości węgla analizą chemiczną, spektrograficzną, EPMA i GDOES oraz interpretacji ich wyników — rozdziału 6 (sprawozdanie) ani załącznika A (przykładowe mikrostruktury odwęglenia). Wartości obciążeń przy mikrotwardości norma pozostawia do wyboru („możliwie duże”) — konkretnych NIE PODAJEMY.

Zasada metody

Odwęglenie to zmniejszenie zawartości węgla w strefie przypowierzchniowej stali. Jego głębokość mierzy się na przekroju poprzecznym wyrobu jedną z trzech metod: metalograficzną — po trawieniu nitalem albo pikralem, jako odległość od powierzchni do miejsca, gdzie struktura nie różni się od rdzenia (pomiar w najgorszym polu albo średnia z czterech punktów na obwodzie); mikrotwardościową — z profilu twardości Vickersa albo Knoopa wzdłuż linii prostopadłej lub ukośnej do powierzchni, z odstępem punktów do 0,1 mm, tylko dla stali podeutektoidalnych hartowanych, odpuszczonych albo obrobionych cieplnie; albo z profilu zawartości węgla (analiza chemiczna, spektrograficzna, EPMA, GDOES) (ISO 3887:2023, rozdziały 3–5).

Zastosowania

• Wyroby stalowe — głębokość odwęglenia metodą metalograficzną; w aktualnych zakresach akredytacji 8 laboratoriów
• Stale hartowane i ulepszone cieplnie — profil mikrotwardości Vickersa albo Knoopa (AB 053, AB 099, AB 128)
• Stale niestopowe i niskostopowe, wyroby hutnicze, konstrukcyjne i odlewnicze, szyny kolejowe (AB 1449, obok PN-EN 13674-1)
• Odbiór wyrobów, dla których dopuszczalną głębokość odwęglenia określa norma wyrobu albo porozumienie stron

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN ISO 3887:2024-04 (wersja angielska; wprowadza EN ISO 3887:2023 [IDT] i ISO 3887:2023 [IDT])

Tytuł (PL)

Stale — Określanie głębokości odwęglenia

Title (EN)

Steels — Determination of the depth of decarburization

Procedura krok po kroku

1. Uzgodnienie

   Strony uzgadniają na piśmie metodę (jeżeli nie określa jej norma wyrobu), miejsce i liczbę próbek oraz sposób pomiaru (najgorsze pole albo średnia); bez uzgodnienia — metoda metalograficzna (4, 5.1, 5.2.3).

2. Pobranie próbki

   Przekrój prostopadły do osi wyrobu, w stanie dostawy, bez naroży; do około 2,5 cm średnicy — cały przekrój, większe — jedna lub więcej próbek według uzgodnienia (4, 5.1).

3. Przygotowanie zgładu

   Polerowanie bez zaokrąglania krawędzi (zatapianie, zacisk albo powłoka metaliczna), trawienie nitalem albo pikralem; do mikrotwardości zwykle bez trawienia (5.2.2, 5.3.2).

4. Pomiar metalograficzny

   Przegląd obwodu przy małym powiększeniu, wybór najgłębszej jednorodnej strefy, pomiar przy około ×100 od powierzchni do miejsca, gdzie struktura nie różni się od rdzenia — jeden pomiar (najgorsze pole) albo cztery i średnia (5.2.3).

5. Pomiar mikrotwardościowy

   Profil Vickersa albo Knoopa wzdłuż linii prostopadłej albo ukośnej, punkty co najwyżej co 0,1 mm, odstępy odcisków według ISO 6507-1 albo ISO 4545-1; tylko dla stali podeutektoidalnych hartowanych, odpuszczonych lub obrobionych cieplnie (5.3).

6. Wynik i sprawozdanie

   Podać rodzaj odwęglenia (d1, d3 albo DD), metodę i sposób pomiaru, w milimetrach; zawartości sprawozdania z rozdziału 6 NIE PODAJEMY.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Odczynniki trawiące zawierają kwas azotowy (nital) albo kwas pikrynowy (pikral) w etanolu — postępowanie według kart charakterystyki tych substancji
• UWAGA MERYTORYCZNA: wynik bez rodzaju odwęglenia (d1, d3, DD), metody i sposobu pomiaru (najgorsze pole albo średnia) jest niejednoznaczny; mikrotwardość tylko dla stali podeutektoidalnych hartowanych lub ulepszonych

Najczęstsze pytania