Δοκιμή Κρούσης Charpy: Τιμές KV, Θερμοκρασία Μετάβασης και J0/J2/K2

Η δοκιμή

Ένα εκκρεμές σφυρί χτυπά ένα μικρό εγκοπτό δοκίμιο και η ενέργεια που απορροφάται κατά τη θραύση του καταγράφεται σε joules. Το τυπικό δοκίμιο είναι 10 × 10 × 55 mm με εγκοπή V βάθους 2 mm· το αποτέλεσμα γράφεται KV (K για τον τύπο δοκιμής, V για τη γεωμετρία εγκοπής V). Οι διέπουσες μέθοδοι είναι το EN ISO 148-1 στην Ευρώπη και το ASTM E23 στις ΗΠΑ. Παράλληλα με την ενέργεια, τα εργαστήρια μπορούν να αναφέρουν την πλευρική διαστολή και το ποσοστό όλκιμης (διατμητικής) θραύσης στις θραυσμένες όψεις.

Γιατί η θερμοκρασία αλλάζει τα πάντα

Οι φερριτικοί χάλυβες δεν απορροφούν σταθερή ποσότητα ενέργειας. Καθώς η θερμοκρασία πέφτει, η απορροφούμενη ενέργεια μειώνεται — μερικές φορές απότομα — από ένα υψηλό άνω πλατό (σκληρή, όλκιμη θραύση) σε ένα χαμηλό κάτω πλατό (επίπεδη, ψαθυρή θραύση). Το ενδιάμεσο εύρος είναι η μετάβαση από όλκιμο σε ψαθυρό. Μια κατασκευή είναι ασφαλής στο κρύο όταν η θερμοκρασία λειτουργίας της παραμένει πάνω από το εύρος μετάβασης του χάλυβά της, γι' αυτό ακριβώς τα πρότυπα καθορίζουν θερμοκρασία δοκιμής και ελάχιστη ενέργεια σε αυτήν τη θερμοκρασία αντί για τιμή σε θερμοκρασία δωματίου.

Οι ωστενιτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες, με την εδροκεντρωμένη κυβική δομή τους, δεν δείχνουν απότομη μετάβαση — ένας λόγος που κυριαρχούν σε κρυογονική υπηρεσία.

Ανάγνωση των J0, J2 και K2

Στους δομικούς χάλυβες EN 10025, το επίθημα της ονομασίας κωδικοποιεί την απαίτηση κρούσης:

Suffix	Minimum energy	Test temperature
JR	27 J	+20 °C (room temperature)
J0	27 J	0 °C
J2	27 J	−20 °C
K2	40 J	−20 °C

Το γράμμα δίνει το επίπεδο ενέργειας (J = 27 J, K = 40 J) και ο αριθμός δίνει τη θερμοκρασία (R = room, 0 = 0 °C, 2 = −20 °C). Έτσι τα S355J2 και S355K2 δοκιμάζονται στους ίδιους −20 °C, αλλά το K2 πρέπει να απορροφήσει 40 J αντί για 27 J. Άλλα πρότυπα προϊόντων επεκτείνουν την κλίμακα σε ψυχρότερη χρήση — οι εξομαλυμένες ποιότητες στο EN 10025 και οι ποιότητες δοχείων πίεσης στο EN 10028 δοκιμάζονται συνήθως στους −40 °C ή −50 °C.

Λεπτομέρειες που αποφασίζουν επιτυχία ή αποτυχία

• Προσανατολισμός. Τα πρότυπα προϊόντων δηλώνουν εάν τα δοκίμια κρούσης είναι διαμήκη ή εγκάρσια προς τη διεύθυνση έλασης· οι εγκάρσιες τιμές είναι συνήθως χαμηλότερες και ένα πιστοποιητικό που αναφέρει την ευκολότερη διεύθυνση δεν αποδεικνύει την απαιτούμενη.
• Σύνολο τριών. Η αποδοχή κρίνεται συνήθως στον μέσο όρο τριών δοκιμίων· οι μεμονωμένες τιμές συνήθως επιτρέπεται να πέσουν περίπου στο 70% του καθορισμένου ελάχιστου. Ισχύουν καθορισμένοι κανόνες επανάληψης δοκιμής όταν ένα σύνολο αποτύχει.
• Δοκίμια υπομεγέθους. Όπου το προϊόν είναι λεπτότερο από 10 mm, χρησιμοποιούνται δοκίμια πλάτους 7.5, 5 ή 2.5 mm. Η απαιτούμενη ελάχιστη μέση ενέργεια μειώνεται τότε κατ' αναλογία προς τη διατομή του δοκιμίου, όπως ορίζεται στο πρότυπο προϊόντος — τα αποτελέσματα υπομεγέθους δεν είναι άμεσα εναλλάξιμα με τιμές πλήρους μεγέθους.
• Η ποιότητα εγκοπής και η βαθμονόμηση μηχανής έχουν σημασία: μια αμβλεία εγκοπή ή ένας φθαρμένος κρουστήρας διογκώνει τα αποτελέσματα, γι' αυτό τα διαπιστευμένα εργαστήρια επαληθεύουν τις μηχανές τους με πιστοποιημένα δοκίμια αναφοράς.