Kerfslagproef volgens Charpy: KV-waarden, overgangstemperatuur en J0/J2/K2

De proef

Een slingerhamer slaat op een klein gekerfd proefstuk en de energie die wordt geabsorbeerd bij het breken ervan wordt geregistreerd in joules. Het standaardproefstuk is 10 × 10 × 55 mm met een 2 mm diepe V-kerf; het resultaat wordt geschreven als KV (K voor het proeftype, V voor de V-kerfgeometrie). De geldende methoden zijn EN ISO 148-1 in Europa en ASTM E23 in de VS. Naast de energie kunnen laboratoria de laterale expansie en het percentage taaie (afschuif)breuk op de gebroken vlakken rapporteren.

Waarom temperatuur alles verandert

Ferritische staalsoorten absorberen geen constante hoeveelheid energie. Naarmate de temperatuur daalt, daalt de geabsorbeerde energie — soms steil — van een hoog bovenste plateau (taaie, ductiele breuk) naar een laag onderste plateau (vlakke, brosse breuk). Het bereik daartussen is de taai-bros overgang. Een constructie is veilig in de kou wanneer de gebruikstemperatuur boven het overgangsbereik van het staal blijft, en dat is precies waarom normen een testtemperatuur en een minimale energie bij die temperatuur specificeren in plaats van een waarde bij kamertemperatuur.

Austenitische roestvaste staalsoorten, met hun kubisch vlakgecentreerde structuur, vertonen geen scherpe overgang — een reden waarom zij cryogene toepassingen domineren.

J0, J2 en K2 lezen

Bij constructiestaal volgens EN 10025 codeert het achtervoegsel in de aanduiding de kerfslageis:

Achtervoegsel	Minimale energie	Testtemperatuur
JR	27 J	+20 °C (kamertemperatuur)
J0	27 J	0 °C
J2	27 J	−20 °C
K2	40 J	−20 °C

De letter geeft het energieniveau aan (J = 27 J, K = 40 J) en het cijfer geeft de temperatuur aan (R = kamer, 0 = 0 °C, 2 = −20 °C). Dus S355J2 en S355K2 worden beide getest bij dezelfde −20 °C, maar K2 moet 40 J absorberen in plaats van 27 J. Andere productnormen breiden de ladder uit naar koudere toepassingen — genormaliseerde kwaliteiten in EN 10025 en drukvatkwaliteiten in EN 10028 worden gewoonlijk getest bij −40 °C of −50 °C.

Details die slagen of falen bepalen

• Oriëntatie. Productnormen vermelden of kerfslagproefstukken langs of dwars op de walsrichting zijn; dwarse waarden zijn doorgaans lager, en een certificaat dat de gemakkelijkere richting vermeldt, bewijst niet de vereiste.
• Set van drie. Acceptatie wordt normaal beoordeeld op het gemiddelde van drie proefstukken; individuele waarden mogen meestal dalen tot ongeveer 70% van het gespecificeerde minimum. Gedefinieerde herbeproevingsregels zijn van toepassing wanneer een set faalt.
• Verkleinde proefstukken. Waar het product dunner is dan 10 mm, worden proefstukken van 7.5, 5 of 2.5 mm breedte gebruikt. De vereiste minimale gemiddelde energie wordt dan verminderd in verhouding tot de doorsnede van het proefstuk, zoals uiteengezet in de productnorm — resultaten met verkleinde proefstukken zijn niet rechtstreeks uitwisselbaar met waarden op volledige grootte.
• Kerfkwaliteit en machinekalibratie zijn belangrijk: een botte kerf of een versleten slagmes blaast resultaten op, en daarom verifiëren geaccrediteerde laboratoria hun machines met gecertificeerde referentieproefstukken.