Încercarea de încovoiere prin șoc Charpy: valori KV, temperatură de tranziție și J0/J2/K2

Încercarea

Un ciocan pendular lovește o epruvetă mică, crestată, iar energia absorbită la ruperea acesteia este înregistrată în jouli. Epruveta standard măsoară 10 × 10 × 55 mm, cu o crestătură în V adâncă de 2 mm; rezultatul se scrie KV (K pentru tipul încercării, V pentru geometria crestăturii în V). Metodele aplicabile sunt EN ISO 148-1 în Europa și ASTM E23 în US. Pe lângă energie, laboratoarele pot raporta expansiunea laterală și procentul de rupere ductilă (prin forfecare) pe fețele rupte.

De ce temperatura schimbă totul

Oțelurile feritice nu absorb o cantitate constantă de energie. Pe măsură ce temperatura scade, energia absorbită scade — uneori brusc — de la un palier superior ridicat (rupere tenace, ductilă) la un palier inferior scăzut (rupere plană, casantă). Intervalul dintre acestea este tranziția ductil–casant. O structură este sigură la frig atunci când temperatura sa de serviciu rămâne deasupra intervalului de tranziție al oțelului său, motiv pentru care standardele specifică o temperatură de încercare și o energie minimă la acea temperatură, mai degrabă decât o valoare la temperatura camerei.

Oțelurile inoxidabile austenitice, cu structura lor cubică cu fețe centrate, nu prezintă o tranziție bruscă — unul dintre motivele pentru care domină aplicațiile criogenice.

Citirea J0, J2 și K2

În oțelurile de construcții EN 10025, sufixul desemnării codifică cerința privind încovoierea prin șoc:

Sufix	Energie minimă	Temperatură de încercare
JR	27 J	+20 °C (temperatura camerei)
J0	27 J	0 °C
J2	27 J	−20 °C
K2	40 J	−20 °C

Litera indică nivelul de energie (J = 27 J, K = 40 J), iar cifra indică temperatura (R = camera, 0 = 0 °C, 2 = −20 °C). Astfel, S355J2 și S355K2 sunt încercate la aceeași temperatură de −20 °C, dar K2 trebuie să absoarbă 40 J în loc de 27 J. Alte standarde de produs extind scara către utilizări mai reci — mărcile normalizate din EN 10025 și mărcile pentru recipiente sub presiune din EN 10028 sunt încercate frecvent la −40 °C sau −50 °C.

Detalii care decid admiterea sau respingerea

• Orientarea. Standardele de produs precizează dacă epruvetele de încovoiere prin șoc sunt longitudinale sau transversale față de direcția de laminare; valorile transversale sunt, de obicei, mai mici, iar un certificat care citează direcția mai ușoară nu dovedește direcția impusă.
• Set de trei. Acceptarea se evaluează, în mod normal, pe media a trei epruvete; valorile individuale pot, de obicei, să scadă până la aproximativ 70% din minimul specificat. Atunci când un set este respins, se aplică reguli definite de reîncercare.
• Epruvete subdimensionate. Atunci când produsul este mai subțire de 10 mm, se folosesc epruvete cu lățimea de 7.5, 5 sau 2.5 mm. Energia medie minimă impusă este redusă atunci proporțional cu secțiunea transversală a epruvetei, conform standardului de produs — rezultatele subdimensionate nu sunt direct interschimbabile cu valorile la dimensiune completă.
• Calitatea crestăturii și calibrarea mașinii contează: o crestătură tocită sau un percutor uzat umflă rezultatele, motiv pentru care laboratoarele acreditate își verifică mașinile cu epruvete de referință certificate.