ISO 18203 — 表面硬化層厚度的測定

適用範圍 —— 以及不涵蓋的部分

ISO 18203 把鋼件硬化層深度的定義集中在同一個標準號之下：滲碳與碳氮共滲後的有效硬化層深度 (CHD)、氮化與氮碳共滲後的氮化硬化層深度 (NHD)、感應或火焰淬火後的表面硬化層深度 (SHD)。對每一種，它規定界限硬度取什麼值、如何在備妥的橫截面上做顯微硬度梯度量測、以及如何從結果讀出深度。它不決定你的零件需要多深，不在預設值不適合該材料時替你選界限硬度，不涵蓋以金相方法而非硬度測厚的層，也不能取代圖面 — 圖面仍必須寫明代號、深度範圍、界限硬度、試驗力與量測位置。

標準是受著作權保護的文件。我們以自己的文字說明其範圍、意圖與實務應用；請向 ISO、ASTM、DIN 或貴國標準機構取得現行版本。

生產現場真正會卡住的條款

• 1硬化層深度的定義如今歸在這個標準號下。圖面為滲碳層引用 ISO 2639、為感應淬火層引用 ISO 3754，引用的都是被本標準取代的文件。換號之後量測原理並未改變，舊標註仍可執行，但新圖面應寫現行標準號；至於 CHD 梯度量測本身的細節，本標準庫中的 ISO 2639 頁面談得更深。
• 2三種製程，三套界限硬度規則，其中只有一套是固定數值。550 HV 是針對滲碳層約定俗成的取值，不是物理邊界；NHD 取到芯部硬度加 50 HV；SHD 取到圖面所要求最低表面硬度的 80 %。因此在氮化件或感應淬火件上寫「550 HV1」，等於要求一個標準並未定義的量測值。
• 3三者之中有兩者的界限隨零件而動。把感應淬火件的最低表面硬度提高，SHD 的界限硬度隨之升高，同一層實際厚度會被報得更淺；把氮化件回火得更軟，芯部硬度下降，NHD 的界限硬度也跟著下降，同一層就讀得更深。兩者都不是量測失誤，而是規則照字面在運作。
• 4深度是內插出來的，不是挑出來的。壓痕位置受硬度標準的間距規則約束，幾乎不會正好落在界限硬度上，所以深度取自跨越該值的相鄰兩點之間。直接取最近一個壓痕，是淺層件上常見的、讓報告深度少掉 0.02–0.05 mm 的做法。
• 5梯度量測有一套幾何規則，決定這個數字有沒有意義：截面須垂直於表面切取，壓痕須落在規定的窄帶內而非散布整個斷面，拋光時不得把稜邊磨圓，且深度自「最終表面」起算 — 淬硬後還要研磨或搓牙的零件，按出廠時的表面算，而不是進爐時的表面。
• 6三者之中只有一者由我們自己量測，另外兩者是隨圖面進來的。我們對小型扣件批量做滲碳與碳氮共滲，因此 CHD 是本廠實驗室對自家工件所做的量測。氮化、感應淬火與火焰淬火都不是我們做的製程 — NHD 與 SHD 寫在這裡，是因為它們出現在客戶圖面上，報價之前總得先把定義讀對。氮化件的化合物層（白層）厚度屬於金相量測，與 NHD 是兩個量，重要時須另行規定。

圖面或訂單上必須寫明

• 一行寫全：代號、界限硬度、試驗力、深度範圍，例如「CHD 550 HV1 = 0.15–0.30 mm」。是四個量，不是一個數；旁邊寫標準號，若貴司品質系統要求註明版本，就把現行版本一併寫上。
• 量測位置與切取平面：牙側、牙底、牙頂、桿部、頭下圓角，或隨爐試片；當幾何形狀會給出不止一個誠實答案時，附一張示意圖。
• 表面硬度與芯部硬度各自作為獨立要求，因為 NHD 與 SHD 的界限由它們推出。在感應淬火件上，最低表面硬度身兼兩職 — 它同時也在設定深度判據。
• 寫明哪一層算「表面」：淬硬態、研磨後，還是搓牙後。深度自成品表面起算，淬硬後去除的任何餘量都會改變這個數字。
• 抽樣與報告：每批件數、是否接受破壞性試片或隨爐試片，以及是否必須隨批提交硬度梯度曲線本身 — 即每一點的實測值，而不只是算出來的深度。

標準引用不嚴謹時會出的問題

• 只寫「依 ISO 18203 硬化層深度 = 0.3 mm」就收筆。該標準定義了三種深度、三套界限，在這個標準號下寫一個光禿禿的數字，規定性反而更弱而不是更強。
• 因為 550 HV1 大家最眼熟，就把它挪用到氮化件或感應淬火件上。它屬於滲碳層；另兩個代號各有規則，照標準做的供應商不會用它。
• 按最近的壓痕報深度，而不在跨越界限硬度的兩點之間內插。深層件上這點差別淹沒在雜訊裡，淺層件上它卻主導整個結果。
• 提高感應淬火件的最低表面硬度，卻當作 SHD 要求原封不動。提高表面要求就抬高界限硬度，報告深度隨之變短：昨天兩項都合格的零件，今天可能有一項不合格，而爐子裡什麼都沒變。
• 給一個根本不以硬度定義厚度的層套上硬化層深度代號 — 化合物層、塗層、電鍍層。它們用別的方法量測，應另起一行寫。