Charpy-slagprovning: KV-värden, övergångstemperatur och J0/J2/K2

Provningen

En pendelhammare slår mot en liten skårad provstav och den energi som absorberas när den bryts registreras i joule. Standardprovstaven är 10 × 10 × 55 mm med en 2 mm djup V-skåra; resultatet skrivs KV (K för provningstypen, V för V-skårans geometri). De styrande metoderna är EN ISO 148-1 i Europa och ASTM E23 i USA. Vid sidan av energin kan laboratorier redovisa lateral expansion och andelen duktilt (skjuv-) brott på brottytorna.

Varför temperaturen förändrar allt

Ferritiska stål absorberar inte en konstant mängd energi. När temperaturen sjunker minskar den absorberade energin — ibland brant — från en hög övre platå (segt, duktilt brott) till en låg nedre platå (plant, sprött brott). Intervallet däremellan är duktil–spröd övergången. En konstruktion är säker i kyla när dess användningstemperatur ligger över övergångsintervallet för dess stål, vilket är exakt varför standarder specificerar en provningstemperatur och en minimienergi vid den temperaturen i stället för ett värde vid rumstemperatur.

Austenitiska rostfria stål, med sin ytcentrerade kubiska struktur, uppvisar ingen skarp övergång — en anledning till att de dominerar kryogen användning.

Att tolka J0, J2 och K2

I EN 10025 konstruktionsstål kodar beteckningssuffixet slagprovskravet:

Suffix	Minimienergi	Provningstemperatur
JR	27 J	+20 °C (rumstemperatur)
J0	27 J	0 °C
J2	27 J	−20 °C
K2	40 J	−20 °C

Bokstaven anger energinivån (J = 27 J, K = 40 J) och siffran anger temperaturen (R = rum, 0 = 0 °C, 2 = −20 °C). Så S355J2 och S355K2 provas båda vid samma −20 °C, men K2 måste absorbera 40 J i stället för 27 J. Andra produktstandarder utökar skalan till kallare användning — normaliserade kvaliteter i EN 10025 och tryckkärlskvaliteter i EN 10028 provas vanligtvis vid −40 °C eller −50 °C.

Detaljer som avgör godkänt eller underkänt

• Orientering. Produktstandarder anger om slagprovstavar är längsgående eller tvärgående mot valsningsriktningen; tvärgående värden är vanligtvis lägre, och ett intyg som redovisar den lättare riktningen bevisar inte den krävda.
• Serie om tre. Acceptans bedöms normalt på medelvärdet av tre provstavar; individuella värden tillåts vanligtvis falla till cirka 70% av det specificerade minimumet. Definierade regler för omprovning gäller när en serie underkänns.
• Provstavar i reducerad storlek. Där produkten är tunnare än 10 mm används provstavar med 7.5, 5 eller 2.5 mm bredd. Den krävda minsta medelenergin reduceras då i proportion till provstavens tvärsnitt, enligt vad som anges i produktstandarden — resultat med reducerad storlek är inte direkt utbytbara mot värden i full storlek.
• Skårkvalitet och maskinkalibrering spelar roll: en trubbig skåra eller en sliten slagkropp blåser upp resultaten, vilket är varför ackrediterade laboratorier verifierar sina maskiner med certifierade referensprovstavar.