샤르피 충격 시험: KV 값, 천이 온도 및 J0/J2/K2

시험

진자 해머가 작은 노치 시험편을 타격하고, 이를 파단시키는 데 흡수된 에너지가 줄(joule) 단위로 기록됩니다. 표준 시험편은 10 × 10 × 55 mm에 2 mm 깊이의 V-노치가 있는 것이며, 결과는 KV로 표기됩니다(K는 시험 유형, V는 V-노치 형상을 나타냄). 적용 방법은 유럽의 EN ISO 148-1과 미국의 ASTM E23입니다. 에너지와 함께, 시험실에서는 측면 팽창과 파단면상의 연성(전단) 파면율도 보고할 수 있습니다.

온도가 모든 것을 바꾸는 이유

페라이트계 강재는 일정한 양의 에너지를 흡수하지 않습니다. 온도가 낮아지면 흡수 에너지는 — 때로는 급격히 — 높은 상부 선반(인성이 높고 연성인 파단)에서 낮은 하부 선반(평탄하고 취성인 파단)으로 떨어집니다. 그 사이의 범위가 연성–취성 천이입니다. 구조물은 사용 온도가 그 강재의 천이 범위 위에 머무를 때 저온에서 안전하며, 바로 이 때문에 표준은 상온값이 아닌 시험 온도와 그 온도에서의 최소 에너지를 규정합니다.

면심입방 구조를 가진 오스테나이트계 스테인리스강은 뚜렷한 천이를 보이지 않습니다 — 극저온 용도를 주도하는 한 가지 이유입니다.

J0, J2 및 K2 읽기

EN 10025 구조용 강재에서 명칭 접미사는 충격 요구사항을 부호화합니다:

접미사	최소 에너지	시험 온도
JR	27 J	+20 °C (상온)
J0	27 J	0 °C
J2	27 J	−20 °C
K2	40 J	−20 °C

문자는 에너지 수준을 나타내고(J = 27 J, K = 40 J), 숫자는 온도를 나타냅니다(R = 상온, 0 = 0 °C, 2 = −20 °C). 따라서 S355J2와 S355K2는 동일한 −20 °C에서 시험하지만, K2는 27 J가 아닌 40 J를 흡수해야 합니다. 다른 제품 표준은 이 단계를 더 추운 용도로 확장합니다 — EN 10025의 노멀라이징 강종과 EN 10028의 압력용기 강종은 일반적으로 −40 °C 또는 −50 °C에서 시험합니다.

합격을 좌우하는 세부 사항

• 방향. 제품 표준은 충격 시험편이 압연 방향에 대해 길이 방향인지 가로 방향인지를 규정합니다; 가로 방향 값이 일반적으로 더 낮으며, 더 쉬운 방향을 인용한 인증서는 요구되는 방향을 증명하지 못합니다.
• 세 개 한 세트. 합격 판정은 일반적으로 세 개 시험편의 평균을 기준으로 판단합니다; 개별 값은 일반적으로 명시된 최소값의 약 70%까지 떨어지는 것이 허용됩니다. 한 세트가 불합격일 경우 정의된 재시험 규칙이 적용됩니다.
• 소형 시험편. 제품이 10 mm보다 얇은 경우, 폭 7.5, 5 또는 2.5 mm의 시험편이 사용됩니다. 이때 요구되는 최소 평균 에너지는 제품 표준에 명시된 대로 시험편 단면적에 비례하여 감소합니다 — 소형 시험편 결과는 정규 크기 값과 직접 호환되지 않습니다.
• 노치 품질과 기계 교정이 중요합니다: 무딘 노치나 마모된 타격자는 결과를 부풀리며, 이 때문에 공인 시험실은 인증된 기준 시험편으로 기계를 검증합니다.