การทดสอบการกระแทกแบบชาร์ปี: ค่า KV อุณหภูมิเปลี่ยนผ่าน และ J0/J2/K2

การทดสอบ

ค้อนลูกตุ้มเหวี่ยงมากระแทกชิ้นทดสอบขนาดเล็กที่มีรอยบาก และพลังงานที่ดูดซับในการทำให้ชิ้นทดสอบแตกหักจะถูกบันทึกเป็นจูล ชิ้นทดสอบมาตรฐานมีขนาด 10 × 10 × 55 mm มีรอยบากตัว V ลึก 2 mm; ผลเขียนเป็น KV (K คือประเภทการทดสอบ V คือรูปทรงรอยบากตัว V) วิธีที่กำกับ ได้แก่ EN ISO 148-1 ในยุโรป และ ASTM E23 ในสหรัฐอเมริกา นอกเหนือจากพลังงาน ห้องปฏิบัติการอาจรายงานการขยายตัวด้านข้างและร้อยละของการแตกหักแบบเหนียว (แบบเฉือน) บนผิวแตกหักด้วย

เหตุใดอุณหภูมิจึงเปลี่ยนทุกอย่าง

เหล็กเฟอร์ริติกไม่ได้ดูดซับพลังงานในปริมาณคงที่ เมื่ออุณหภูมิลดลง พลังงานที่ดูดซับจะลดลง — บางครั้งลดลงอย่างชัน — จาก ชั้นบน ที่สูง (การแตกหักแบบเหนียวและทนทาน) ไปสู่ ชั้นล่าง ที่ต่ำ (การแตกหักแบบแบนและเปราะ) ช่วงระหว่างนั้นคือ การเปลี่ยนผ่านจากเหนียวเป็นเปราะ โครงสร้างจะปลอดภัยในสภาพอากาศหนาวเมื่ออุณหภูมิใช้งานยังคงอยู่เหนือช่วงเปลี่ยนผ่านของเหล็กที่ใช้ ซึ่งเป็นเหตุผลที่มาตรฐานกำหนดอุณหภูมิทดสอบและพลังงานขั้นต่ำที่อุณหภูมินั้น แทนที่จะใช้ค่าที่อุณหภูมิห้อง

สเตนเลสออสเทนิติก ซึ่งมีโครงสร้างลูกบาศก์แบบศูนย์กลางหน้า จะไม่แสดงการเปลี่ยนผ่านที่คมชัด — เป็นเหตุผลหนึ่งที่เหล็กกลุ่มนี้ครองงานด้านอุณหภูมิต่ำยิ่งยวด

การอ่าน J0, J2 และ K2

ในเหล็กโครงสร้าง EN 10025 ส่วนต่อท้ายของชื่อจะเข้ารหัสข้อกำหนดด้านการกระแทก:

ส่วนต่อท้าย	พลังงานขั้นต่ำ	อุณหภูมิทดสอบ
JR	27 J	+20 °C (อุณหภูมิห้อง)
J0	27 J	0 °C
J2	27 J	−20 °C
K2	40 J	−20 °C

ตัวอักษร บอกระดับพลังงาน (J = 27 J, K = 40 J) และ ตัวเลข บอกอุณหภูมิ (R = อุณหภูมิห้อง, 0 = 0 °C, 2 = −20 °C) ดังนั้น S355J2 และ S355K2 ทดสอบที่ −20 °C เดียวกัน แต่ K2 ต้องดูดซับ 40 J แทนที่จะเป็น 27 J มาตรฐานผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ขยายบันไดไปสู่งานที่หนาวกว่า — เกรดอบปกติใน EN 10025 และเกรดภาชนะรับแรงดันใน EN 10028 โดยทั่วไปทดสอบที่ −40 °C หรือ −50 °C

รายละเอียดที่ตัดสินผ่านหรือไม่ผ่าน

• ทิศทาง มาตรฐานผลิตภัณฑ์ระบุว่าชิ้นทดสอบการกระแทกเป็นแบบตามยาวหรือตามขวางต่อทิศทางการรีด; ค่าตามขวางมักต่ำกว่า และใบรับรองที่อ้างทิศทางที่ง่ายกว่าไม่ได้พิสูจน์ทิศทางที่กำหนด
• ชุดละสามชิ้น การยอมรับโดยทั่วไปตัดสินจากค่าเฉลี่ยของชิ้นทดสอบสามชิ้น; ค่ารายชิ้นโดยปกติอนุญาตให้ลดลงเหลือประมาณ 70% ของค่าต่ำสุดที่กำหนด กฎการทดสอบซ้ำที่กำหนดไว้จะใช้เมื่อชุดหนึ่งไม่ผ่าน
• ชิ้นทดสอบขนาดย่อย ในกรณีที่ผลิตภัณฑ์บางกว่า 10 mm จะใช้ชิ้นทดสอบที่มีความกว้าง 7.5, 5 หรือ 2.5 mm พลังงานเฉลี่ยขั้นต่ำที่กำหนดจะลดลงตามสัดส่วนของหน้าตัดชิ้นทดสอบ ตามที่ระบุในมาตรฐานผลิตภัณฑ์ — ผลจากชิ้นทดสอบขนาดย่อยไม่สามารถใช้แทนค่าขนาดเต็มได้โดยตรง
• คุณภาพรอยบากและการสอบเทียบเครื่อง มีความสำคัญ: รอยบากทื่อหรือหัวกระแทกที่สึกหรอทำให้ผลสูงเกินจริง ซึ่งเป็นเหตุผลที่ห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองต้องตรวจสอบเครื่องของตนด้วยชิ้นทดสอบอ้างอิงที่ได้รับการรับรอง