🔩 钢的脱碳层深度——金相法（最严重视场或四次测量的平均值）、维氏或努氏显微硬度分布、碳含量测定法；PN-EN ISO 3887:2024-04（ISO 3887:2023）

材料与无损检测 PN-EN ISO 3887

概述

标准内容。PN-EN ISO 3887:2024-04的PKN目录卡范围全文（我方译文）：“本文件描述了脱碳，并规定了测量钢制品脱碳层深度的三种方法。”已撤销的波兰语版PN-EN ISO 3887:2005的目录卡更为详细，范围也更窄：“定义了脱碳，并规定了测量非合金钢和低合金钢脱碳层深度的三种方法（金相法、显微硬度测量法和碳含量测定法）”（目录卡末尾无句号）。方法内容我们参阅ISO 3887:2023的试读片段，从封面至第5.3.3条，含目次；第5.4条（碳含量测定方法）、第6章（报告）和附录A（显微组织示例）我们没有。

依据ISO 3887:2023文本（前言、第1章至第5.3条）。本标准由ISO/TC 17“钢”的SC 7分委员会“试验方法（力学试验和化学分析除外）”与CEN/TC 459 ECISS共同编制（维也纳协议）；第四版（2023-09）取代第三版（ISO 3887:2017），列出的唯一变化是5.2.1中关于自动图像分析的注。范围（1）：脱碳的定义以及测量钢制品脱碳层深度的三种方法。引用文件（2）：ISO 4545-1（努氏硬度）、ISO 6507-1（维氏硬度）、ISO 9556和ISO 15349-2（总碳和低碳含量——燃烧后红外吸收法）、ISO 14594（电子探针显微分析EPMA）和ISO 14707（GD-OES）。定义（3）：脱碳——钢表层区域碳含量的降低；部分脱碳d3——从碳含量超过其在铁素体中溶解度的位置（例如可见珠光体）到与心部不再有可见差别的位置；完全（铁素体）脱碳d1——从表面到只有铁素体出现的位置，由显微组织确定；功能脱碳深度d2——到碳含量或硬度达到不损害制品性能的水平的位置（产品标准中的最小值）；总脱碳深度d4 = d3 + d1，记为DD，以毫米表示（例如DD = 0.08 mm）；碳含量分布和硬度分布——为距表面距离的函数。取样（4）：有代表性的试样，位置和数量由各方约定；金相法、显微硬度法和EPMA法——取垂直于制品轴线的横截面，以便评定沿周边的变化；除非另有约定，不取棱角处，因为那里可能出现异常脱碳；直径约2.5 cm以下的横截面整体抛光，较大的——按约定取一个或多个试样；化学分析用——切屑或铣削表面。方法的选择（5.1）：取决于脱碳程度、显微组织、碳含量和形状；用于成品的方法有金相法（5.2）、用于淬火或调质钢的维氏或努氏显微硬度法（5.3），以及用化学、光谱、EPMA或GDOES分析测定碳含量（5.4）；试样以交货状态试验，只有经各方约定才可进行附加热处理，并须保护碳的分布（小试样、短时奥氏体化、惰性气氛）；若产品标准未规定方法，由各方书面约定——未约定时应采用金相法。金相法（5.2）：仅适用于碳含量变化可在显微组织中看出的情况——尤其是退火、正火、轧制或锻造状态，对于淬火和回火组织则有保留；允许采用自动图像分析，最好在通过广泛相关性确认其准确度之后；抛光不得使边缘倒圆（镶嵌试样、夹持或化学镀或电镀保护金属层；建议采用自动或半自动制样）；用硝酸酒精溶液（乙醇中含1.5–4 %硝酸）或苦味酸酒精溶液（乙醇中含2–5 %苦味酸）浸蚀。碳的损失根据珠光体量的减少（铁素体加珠光体）、过共析碳化物和/或珠光体或分散在铁素体基体中的碳化物的减少来评定；用经适当校准的设备测量从表面到组织与心部无差别处的距离（总脱碳）；放大倍数由评定者选择——能看到整个区域的最高倍数，大多数情况下建议×100；先在低倍下观察整个周边，选出最深的均匀脱碳区。按约定选用两种方法之一测量：最严重视场法（在最深的均匀区测量一次）或平均值法（从最深区开始将周边等分，在各分点测量——除非另有约定，测量四次，结果取其平均值；有表面缺陷的点不计）。对于渗碳制品，“心部”的定义须经约定；允许的脱碳层深度由产品标准或各方约定规定。显微硬度法（5.3）：沿垂直于表面的直线（大和中等深度；折线可得更密的点）或斜线（中等和小深度）测定维氏（ISO 6507-1）或努氏（ISO 4545-1）硬度分布；仅适用于淬火、回火或热处理状态的亚共析钢以及位于淬硬层内的脱碳区；对于低碳钢，该方法变得不准确；试样按金相要求制备，但通常不浸蚀；载荷尽可能大，测点间距不超过0.1 mm，压痕之间的距离按ISO 6507-1或ISO 4545-1。

状态（截至2026年10月8日）。PN-EN ISO 3887:2024-04（英语版）目录卡无撤销标记：标题“钢——脱碳层深度的测定”（我方译文），发布2024年4月10日，24页，价格组M，冶金部门，KT 123金属性能试验技术委员会，“引入：EN ISO 3887:2023 [IDT]，ISO 3887:2023 [IDT]”，“取代：PN-EN ISO 3887:2018-03——英语版”，ICS 77.040.99。PN-EN ISO 3887:2018-03（英语版）目录卡：“已撤销，被PN-EN ISO 3887:2024-04——英语版取代”，发布2018年3月15日，撤销2024年4月10日，曾引入ISO 3887:2017。最后的波兰语版PN-EN ISO 3887:2005（曾引入ISO 3887:2003；KT 262金属热处理技术委员会，12页）于2018年3月15日撤销。PKN检索，检索词“ISO 3887”（2026年10月8日）：7条——脱碳标准的五个版本（从转化ISO 3887:1976的PN-ISO 3887:1999“非合金钢和低合金钢——脱碳层深度的测定”（我方译文），到现行的PN-EN ISO 3887:2024-04），以及PN-EN 3887的两个版本（2002和2004）“航空航天系列——耐热合金CO-WH4101（CoCr20W15Ni）——焊接填充金属”（我方译文），即主题不同的标准。evs.ee目录：ISO 3887:2023自2023年9月22日起生效，历史版本为ISO 3887:2017（自2017年11月17日起）。

实验室数量及引用形式（认可范围数据库副本和现行PCA文件，2026年10月8日读取）。在现行PCA文件中（版本日期2025年4月23日至2026年9月22日），本标准出现在8家实验室的9个条目中；在数据库副本中有12条记录（AB 053的条目在其中被拆分为四条记录——波兰语和英语行）；没有条目被暂停。写法“PN-EN ISO 3887:2024-04”——AB 053（附注“不含第5.4条”）、AB 099（两个条目）、AB 193、AB 342、AB 490；“PN-EN ISO 3887:2024:04”与PN-EN 13674-1+A1:2017-07（钢轨）并列——AB 1449；不带年份——AB 128和AB 608。AB 053和AB 342的条目带星号（实验室据以提出意见和解释的检测）。“实验室”标签页（检索词“PN-EN ISO 3887”）显示全部8家实验室和12条记录；该检索词不会带出其他编号的标准。除这8家实验室外，AB 369（2025年12月17日第29版）在“脱碳层深度，mm”金相法条目中，针对金属结构制品与材料，将“PN-EN 3887”与“PN-EN 13674”并列（该条目未被暂停）——在PKN目录中，PN-EN 3887这一代号对应的是关于焊接填充金属的航空航天标准；我们不将该条目计入，在标签页中只有在检索词“PN-EN 3887”下才能看到它。

实验室检测内容（PCA文件）。量值：脱碳层深度。方法：金相法，即光学显微镜法——全部实验室；维氏显微硬度（AB 099：HV0.5和HV1）、维氏和努氏（AB 053）或“硬度分布法”（AB 128）。AB 053排除了第5.4条，即全部碳含量测定方法。对象：钢制品和钢材（AB 053）、冶金产品和铸件（AB 099）、铁合金制品（AB 128）、非合金钢和低合金钢（AB 193、AB 342）、钢制冶金产品和结构产品（AB 490）、钢（AB 608）、钢制品——与钢轨标准并列（AB 1449）。实验室未给出深度的数值范围。

容易得到表面正确结果之处。第一——给出的是哪种深度：标准区分部分脱碳d3、完全（铁素体）脱碳d1、功能脱碳d2和总脱碳d4 = DD；金相法测量的是到组织与心部无差别处的深度，而d1由显微组织确定——不注明脱碳类型的结果是含糊的。第二——测量方法：最严重视场法和四次测量的平均值给出的数字不同；按各方约定选择。第三——试验方法：金相法、显微硬度法和碳含量法是不同的方法；由各方书面约定，未约定时采用金相法。第四——显微硬度法的限制：仅适用于淬火、回火或热处理状态的亚共析钢以及淬硬层内的区域；对于低碳钢测量不准确——对于非合金钢和低合金钢，实验室声明采用金相法。第五——试样：以交货状态试验，取横截面，不取棱角处（可能出现异常脱碳），抛光时不得使边缘倒圆。第六——排除项和写法：AB 053排除了碳含量方法（5.4），AB 1449将版本写作“2024:04”，AB 128和AB 608书写编号时不带年份，而AB 369引用“PN-EN 3887”，即另一项标准的代号——引用这一代号的报告并未指明脱碳标准。

我们不提供的内容。我们没有第5.4条——用化学、光谱、EPMA和GDOES分析测定碳含量及其结果的解释——第6章（报告）和附录A（脱碳显微组织示例）。标准将显微硬度的载荷值交由选择（“尽可能大”）——具体数值我们不提供。

方法原理

脱碳是钢表层区域碳含量的降低。其深度在制品横截面上用三种方法之一测量：金相法——经硝酸酒精溶液或苦味酸酒精溶液浸蚀后，测量从表面到组织与心部无差别处的距离（在最严重视场测量，或取周边四个点的平均值）；显微硬度法——由沿垂直或倾斜于表面的线测得的维氏或努氏硬度分布确定，测点间距不超过0.1 mm，仅适用于淬火、回火或热处理的亚共析钢；或由碳含量分布确定（化学、光谱、EPMA、GDOES分析）（ISO 3887:2023，第3–5章）。

应用领域

• 钢制品——用金相法测定脱碳层深度；现行认可范围中有8家实验室
• 淬火和调质钢——维氏或努氏显微硬度分布（AB 053、AB 099、AB 128）
• 非合金钢和低合金钢，冶金、结构和铸造产品，钢轨（AB 1449，与PN-EN 13674-1并列）
• 验收产品标准或各方约定规定了允许脱碳层深度的产品

关键参数

标准

标准编号

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

标准名称（波兰语）

Stale — Określanie głębokości odwęglenia

标准名称（英语）

Steels — Determination of the depth of decarburization

分步操作程序

1. 约定

   各方书面约定方法（若产品标准未作规定）、试样的位置和数量以及测量方式（最严重视场或平均值）；未约定时——采用金相法（4，5.1，5.2.3）。

2. 取样

   取垂直于制品轴线的横截面，交货状态，不取棱角处；直径约2.5 cm以下——取整个横截面，较大的——按约定取一个或多个试样（4，5.1）。

3. 磨面制备

   抛光时不使边缘倒圆（镶嵌、夹持或金属镀层），用硝酸酒精溶液或苦味酸酒精溶液浸蚀；显微硬度法通常不浸蚀（5.2.2，5.3.2）。

4. 金相测量

   在低倍下观察周边，选出最深的均匀区，在约×100下测量从表面到组织与心部无差别处的距离——测量一次（最严重视场）或测量四次取平均值（5.2.3）。

5. 显微硬度测量

   沿垂直线或斜线测定维氏或努氏硬度分布，测点间距不超过0.1 mm，压痕间距按ISO 6507-1或ISO 4545-1；仅适用于淬火、回火或热处理的亚共析钢（5.3）。

6. 结果和报告

   注明脱碳类型（d1、d3或DD）、方法和测量方式，以毫米表示；第6章的报告内容我们不提供。

所需设备与仪器

试剂、培养基与耗材

职业健康与安全

• 浸蚀试剂含乙醇中的硝酸（硝酸酒精溶液）或苦味酸（苦味酸酒精溶液）——按这些物质的安全数据单处理
• 技术提示：不注明脱碳类型（d1、d3、DD）、方法和测量方式（最严重视场或平均值）的结果是含糊的；显微硬度法仅适用于淬火或调质的亚共析钢

常见问题