آزمون ضربه شارپی: مقادیر KV, دمای انتقال و J0/J2/K2

آزمون

یک چکش پاندولی به یک نمونه شیاردار کوچک ضربه می‌زند و انرژی جذب‌شده در شکستن آن بر حسب ژول ثبت می‌شود. نمونه استاندارد 10 × 10 × 55 mm با یک شیار V به عمق 2 mm است؛ نتیجه به‌صورت KV نوشته می‌شود (K برای نوع آزمون، V برای هندسه شیار V). روش‌های حاکم EN ISO 148-1 در اروپا و ASTM E23 در ایالات متحده هستند. در کنار انرژی، آزمایشگاه‌ها ممکن است انبساط جانبی و درصد شکست نرم (برشی) روی سطوح شکسته را گزارش کنند.

چرا دما همه چیز را تغییر می‌دهد

فولادهای فریتی مقدار ثابتی انرژی جذب نمی‌کنند. با کاهش دما، انرژی جذب‌شده — گاهی به‌صورت تند — از یک طبقه بالایی بالا (شکست چقرمه و نرم) به یک طبقه پایینی پایین (شکست تخت و ترد) افت می‌کند. محدوده بین آن‌ها انتقال نرم–ترد است. یک سازه زمانی در سرما ایمن است که دمای سرویس آن بالاتر از محدوده انتقال فولادش باقی بماند، و دقیقا به همین دلیل است که استانداردها یک دمای آزمون و یک حداقل انرژی در آن دما را مشخص می‌کنند، نه یک مقدار در دمای اتاق.

فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی، با ساختار مکعبی وجوه‌مرکزدار خود، هیچ انتقال تیزی نشان نمی‌دهند — یکی از دلایلی که آن‌ها بر سرویس برودتی غالب هستند.

خواندن J0, J2 و K2

در فولادهای سازه‌ای EN 10025, پسوند نام، الزام ضربه را کدگذاری می‌کند:

پسوند	حداقل انرژی	دمای آزمون
JR	27 J	+20 °C (دمای اتاق)
J0	27 J	0 °C
J2	27 J	−20 °C
K2	40 J	−20 °C

حرف سطح انرژی را می‌دهد (J = 27 J, K = 40 J) و عدد دما را می‌دهد (R = اتاق, 0 = 0 °C, 2 = −20 °C). بنابراین S355J2 و S355K2 در همان −20 °C آزمون می‌شوند، اما K2 باید 40 J به‌جای 27 J جذب کند. استانداردهای محصول دیگر این نردبان را به سرویس سردتر گسترش می‌دهند — گریدهای نرماله‌شده در EN 10025 و گریدهای مخازن تحت فشار در EN 10028 معمولا در −40 °C یا −50 °C آزمون می‌شوند.

جزئیاتی که قبولی یا رد را تعیین می‌کنند

• جهت. استانداردهای محصول بیان می‌کنند که نمونه‌های ضربه طولی هستند یا عرضی نسبت به جهت نورد؛ مقادیر عرضی معمولا پایین‌تر هستند و گواهی‌ای که جهت آسان‌تر را ذکر می‌کند، جهت لازم را ثابت نمی‌کند.
• مجموعه سه‌تایی. پذیرش معمولا بر اساس میانگین سه نمونه قضاوت می‌شود؛ مقادیر منفرد معمولا مجاز هستند تا حدود 70% حداقل مشخص‌شده افت کنند. هنگامی که یک مجموعه رد می‌شود، قواعد بازآزمایی تعریف‌شده اعمال می‌شوند.
• نمونه‌های زیراندازه. در جایی که محصول نازک‌تر از 10 mm است، نمونه‌هایی با عرض 7.5, 5 یا 2.5 mm استفاده می‌شوند. حداقل انرژی میانگین لازم آنگاه به نسبت سطح مقطع نمونه کاهش می‌یابد، همان‌طور که در استاندارد محصول مقرر شده است — نتایج زیراندازه مستقیما با مقادیر اندازه‌کامل قابل تعویض نیستند.
• کیفیت شیار و کالیبراسیون ماشین اهمیت دارد: یک شیار کند یا یک ضربه‌زن فرسوده نتایج را باد می‌کند، و به همین دلیل است که آزمایشگاه‌های معتبر ماشین‌های خود را با نمونه‌های مرجع گواهی‌شده راستی‌آزمایی می‌کنند.