ISO 18203 — 表面硬化层厚度的测定

适用范围 —— 以及不覆盖的内容

ISO 18203 把钢件硬化层深度的定义集中到一个标准号之下：渗碳与碳氮共渗后的有效硬化层深度 (CHD)、氮化与氮碳共渗后的氮化硬化层深度 (NHD)、感应或火焰淬火后的表面硬化层深度 (SHD)。对每一种，它规定界限硬度取什么值、如何在制备好的横截面上做显微硬度梯度测量、以及如何从结果读出深度。它不决定你的零件需要多深，不在默认值不适合该材料时替你选界限硬度，不涵盖那些用金相方法而非硬度测厚的层，也不能代替图纸 — 图纸仍必须写明代号、深度范围、界限硬度、试验力与测量位置。

标准是受版权保护的文件。我们用自己的语言说明其范围、意图与实际应用；请从 ISO、ASTM、DIN 或贵国标准机构获取现行版本。

生产中真正会卡住的条款

• 1硬化层深度的定义如今归在这个标准号下。图纸为渗碳层引用 ISO 2639、为感应淬火层引用 ISO 3754，引用的都是被本标准取代的文件。改号之后测量原理并未改变，旧标注仍然可执行，但新图纸应当写现行标准号；至于 CHD 梯度测量本身的细节，本标准库中的 ISO 2639 页面讲得更透。
• 2三种工艺，三套界限硬度规则，其中只有一套是固定数值。550 HV 是针对渗碳层约定俗成的取值，不是物理边界；NHD 取到芯部硬度加 50 HV；SHD 取到图纸所要求最低表面硬度的 80 %。因此在氮化件或感应淬火件上写 "550 HV1"，等于要求一个标准并未定义的测量值。
• 3三者中有两者的界限随零件而动。把感应淬火件的最低表面硬度提高，SHD 的界限硬度随之升高，同一层实际厚度会被报成更浅；把氮化件回火得更软，芯部硬度下降，NHD 的界限硬度也跟着下降，同一层就读得更深。这两者都不是测量失误，而是规则按字面在起作用。
• 4深度是内插出来的，不是挑出来的。压痕位置受硬度标准的间距规则约束，几乎不会正好落在界限硬度上，所以深度取自跨越该值的相邻两点之间。直接取最近一个压痕，是浅层件上常见的丢失 0.02–0.05 mm 报告深度的做法。
• 5梯度测量有一套几何规则，决定这个数字是否有意义：截面须垂直于表面切取，压痕须落在规定的窄带内而不是散布整个断面，抛光时不得把棱边磨圆，并且深度从"最终表面"起算 — 淬硬后还要磨削或搓丝的零件，按出厂时的表面算，而不是进炉时的表面。
• 6三者之中只有一者由我们自己测，另外两者是随图纸进来的。我们对小型紧固件批量做渗碳与碳氮共渗，因此 CHD 是本厂实验室对自家工件所做的测量。氮化、感应淬火与火焰淬火都不是我们做的工艺 — NHD 与 SHD 写在这里，是因为它们出现在客户图纸上，报价之前总得先把定义读对。氮化件的化合物层（白层）厚度属于金相测量，与 NHD 是两个量，重要时须另行规定。

图纸或订单上必须写明

• 一行写全：代号、界限硬度、试验力、深度范围，例如 "CHD 550 HV1 = 0.15–0.30 mm"。是四个量，不是一个数；旁边写标准号，若贵司质量体系要求注明版本，就把现行版本一并写上。
• 测量位置与切取平面：牙侧、牙底、牙顶、杆部、头下圆角，或随炉试样；当几何形状会给出不止一个诚实答案时，附一张示意图。
• 表面硬度与芯部硬度各自作为独立要求，因为 NHD 与 SHD 的界限由它们推出。在感应淬火件上，最低表面硬度身兼两职 — 它同时也在设定深度判据。
• 写明哪一层算"表面"：淬硬态、磨削后，还是搓丝后。深度从成品表面起算，淬硬后去除的任何余量都会改变这个数字。
• 抽样与报告：每批件数、是否接受破坏性试件或随炉试样，以及是否必须随批提交硬度梯度曲线本身 — 即每一点的实测值，而不只是算出来的深度。

标准引用不严谨时会出的问题

• 只写"按 ISO 18203 硬化层深度 = 0.3 mm"就收笔。该标准定义了三种深度、三套界限，在这个标准号下写一个光秃秃的数字，规定性反而更弱而不是更强。
• 因为 550 HV1 大家最眼熟，就把它挪用到氮化件或感应淬火件上。它属于渗碳层；另两个代号各有规则，照标准做的供应商不会用它。
• 按最近的压痕报深度，而不在跨越界限硬度的两点之间内插。深层件上这点差别淹没在噪声里，浅层件上它却主导整个结果。
• 提高感应淬火件的最低表面硬度，却当作 SHD 要求原封不动。提高表面要求就抬高界限硬度，报告深度随之变短：昨天两项都合格的零件，今天可能有一项不合格，而炉子里什么都没变。
• 给一个根本不用硬度定义厚度的层套上硬化层深度代号 — 化合物层、涂层、电镀层。它们用别的方法测量，应另起一行写。