Ensayo de impacto Charpy: valores KV, temperatura de transición y J0/J2/K2

El ensayo

Un martillo pendular golpea una pequeña probeta entallada y se registra en julios la energía absorbida al romperla. La probeta normalizada mide 10 × 10 × 55 mm con una entalla en V de 2 mm de profundidad; el resultado se escribe KV (K por el tipo de ensayo, V por la geometría de entalla en V). Los métodos aplicables son EN ISO 148-1 en Europa y ASTM E23 en EE. UU. Junto con la energía, los laboratorios pueden informar de la expansión lateral y del porcentaje de fractura dúctil (por cizalladura) en las caras rotas.

Por qué la temperatura lo cambia todo

Los aceros ferríticos no absorben una cantidad constante de energía. A medida que baja la temperatura, la energía absorbida desciende — a veces de forma pronunciada — desde un nivel superior alto (fractura tenaz y dúctil) hasta un nivel inferior bajo (fractura plana y frágil). El intervalo intermedio es la transición dúctil-frágil. Una estructura es segura en frío cuando su temperatura de servicio se mantiene por encima del intervalo de transición de su acero, que es exactamente la razón por la que las normas especifican una temperatura de ensayo y una energía mínima a esa temperatura en lugar de un valor a temperatura ambiente.

Los aceros inoxidables austeníticos, con su estructura cúbica centrada en las caras, no muestran una transición brusca — una de las razones por las que dominan el servicio criogénico.

Cómo interpretar J0, J2 y K2

En los aceros estructurales EN 10025, el sufijo de la designación codifica el requisito de impacto:

Sufijo	Energía mínima	Temperatura de ensayo
JR	27 J	+20 °C (temperatura ambiente)
J0	27 J	0 °C
J2	27 J	−20 °C
K2	40 J	−20 °C

La letra indica el nivel de energía (J = 27 J, K = 40 J) y el número indica la temperatura (R = ambiente, 0 = 0 °C, 2 = −20 °C). Así, S355J2 y S355K2 se ensayan a la misma temperatura de −20 °C, pero K2 debe absorber 40 J en lugar de 27 J. Otras normas de producto amplían la escala a servicios más fríos — los grados normalizados de EN 10025 y los grados para recipientes a presión de EN 10028 se ensayan habitualmente a −40 °C o −50 °C.

Detalles que deciden la aprobación o el rechazo

• Orientación. Las normas de producto indican si las probetas de impacto son longitudinales o transversales a la dirección de laminación; los valores transversales suelen ser menores, y un certificado que cite la dirección más favorable no demuestra la exigida.
• Serie de tres. La aceptación se juzga normalmente sobre la media de tres probetas; los valores individuales suelen poder descender hasta aproximadamente el 70% del mínimo especificado. Cuando una serie no supera el ensayo, se aplican reglas de reensayo definidas.
• Probetas de tamaño reducido. Cuando el producto tiene menos de 10 mm de espesor, se utilizan probetas de 7.5, 5 o 2.5 mm de anchura. La energía media mínima exigida se reduce entonces en proporción a la sección transversal de la probeta, según lo establecido en la norma de producto — los resultados con probetas reducidas no son directamente intercambiables con los valores de tamaño completo.
• La calidad de la entalla y la calibración de la máquina importan: una entalla roma o un percutor desgastado inflan los resultados, razón por la cual los laboratorios acreditados verifican sus máquinas con probetas de referencia certificadas.