Ensaio de Impacto Charpy: Valores KV, Temperatura de Transição e J0/J2/K2

O ensaio

Um martelo pendular atinge um pequeno corpo de prova entalhado e a energia absorvida na sua ruptura é registrada em joules. O corpo de prova padrão mede 10 × 10 × 55 mm, com um entalhe em V de 2 mm de profundidade; o resultado é escrito como KV (K para o tipo de ensaio, V para a geometria do entalhe em V). Os métodos aplicáveis são a EN ISO 148-1 na Europa e a ASTM E23 nos EUA. Além da energia, os laboratórios podem informar a expansão lateral e a porcentagem de fratura dúctil (por cisalhamento) nas faces rompidas.

Por que a temperatura muda tudo

Os aços ferríticos não absorvem uma quantidade constante de energia. À medida que a temperatura cai, a energia absorvida diminui — às vezes de forma acentuada — de um patamar superior alto (fratura tenaz e dúctil) para um patamar inferior baixo (fratura plana e frágil). A faixa intermediária é a transição dúctil–frágil. Uma estrutura é segura no frio quando a sua temperatura de serviço permanece acima da faixa de transição do seu aço, e é exatamente por isso que as normas especificam uma temperatura de ensaio e uma energia mínima nessa temperatura, em vez de um valor à temperatura ambiente.

Os aços inoxidáveis austeníticos, com a sua estrutura cúbica de faces centradas, não apresentam transição acentuada — uma das razões pelas quais dominam o serviço criogênico.

Como ler J0, J2 e K2

Nos aços estruturais da EN 10025, o sufixo da designação codifica o requisito de impacto:

Sufixo	Energia mínima	Temperatura de ensaio
JR	27 J	+20 °C (temperatura ambiente)
J0	27 J	0 °C
J2	27 J	−20 °C
K2	40 J	−20 °C

A letra indica o nível de energia (J = 27 J, K = 40 J) e o número indica a temperatura (R = ambiente, 0 = 0 °C, 2 = −20 °C). Assim, S355J2 e S355K2 são ensaiados à mesma temperatura de −20 °C, mas o K2 deve absorver 40 J em vez de 27 J. Outras normas de produto estendem a escala para serviços mais frios — classes normalizadas da EN 10025 e classes para vasos de pressão da EN 10028 são comumente ensaiadas a −40 °C ou −50 °C.

Detalhes que decidem a aprovação ou a reprovação

• Orientação. As normas de produto indicam se os corpos de prova de impacto são longitudinais ou transversais à direção de laminação; os valores transversais são normalmente menores, e um certificado que indica a direção mais fácil não comprova a direção exigida.
• Conjunto de três. A aceitação é normalmente julgada pela média de três corpos de prova; os valores individuais geralmente podem cair para cerca de 70% do mínimo especificado. Regras definidas de reensaio se aplicam quando um conjunto é reprovado.
• Corpos de prova de tamanho reduzido. Quando o produto é mais fino do que 10 mm, são usados corpos de prova com largura de 7.5, 5 ou 2.5 mm. A energia média mínima exigida é então reduzida em proporção à seção transversal do corpo de prova, conforme estabelecido na norma do produto — resultados de tamanho reduzido não são diretamente intercambiáveis com valores de tamanho integral.
• A qualidade do entalhe e a calibração da máquina importam: um entalhe sem fio ou um cutelo desgastado infla os resultados, e é por isso que laboratórios acreditados verificam as suas máquinas com corpos de prova de referência certificados.