Thử nghiệm va đập Charpy: Giá trị KV, nhiệt độ chuyển tiếp và J0/J2/K2

Thử nghiệm

Một búa con lắc đập vào một mẫu thử nhỏ có khía và năng lượng hấp thụ khi làm gãy nó được ghi lại bằng joules. Mẫu thử tiêu chuẩn là 10 × 10 × 55 mm với khía chữ V sâu 2 mm; kết quả được viết là KV (K cho loại thử nghiệm, V cho hình học khía chữ V). Các phương pháp áp dụng là EN ISO 148-1 ở châu Âu và ASTM E23 ở Mỹ. Bên cạnh năng lượng, các phòng thí nghiệm có thể báo cáo độ giãn nở ngang và phần trăm phá hủy dẻo (xé) trên các mặt gãy.

Tại sao nhiệt độ thay đổi mọi thứ

Thép ferritic không hấp thụ một lượng năng lượng không đổi. Khi nhiệt độ giảm, năng lượng hấp thụ giảm — đôi khi giảm mạnh — từ thềm trên cao (phá hủy dai, dẻo) xuống thềm dưới thấp (phá hủy phẳng, giòn). Khoảng ở giữa là chuyển tiếp dẻo–giòn. Một kết cấu an toàn trong điều kiện lạnh khi nhiệt độ làm việc của nó vẫn cao hơn khoảng chuyển tiếp của thép của nó, đó chính là lý do tại sao các tiêu chuẩn quy định một nhiệt độ thử nghiệm và một năng lượng tối thiểu ở nhiệt độ đó thay vì một giá trị ở nhiệt độ phòng.

Thép không gỉ austenitic, với cấu trúc lập phương tâm mặt của chúng, không thể hiện chuyển tiếp sắc nét — một lý do khiến chúng chiếm ưu thế trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ cryogenic.

Đọc J0, J2 và K2

Trong thép kết cấu EN 10025, hậu tố trong ký hiệu mã hóa yêu cầu va đập:

Suffix	Minimum energy	Test temperature
JR	27 J	+20 °C (nhiệt độ phòng)
J0	27 J	0 °C
J2	27 J	−20 °C
K2	40 J	−20 °C

Chữ cái cho mức năng lượng (J = 27 J, K = 40 J) và chữ số cho nhiệt độ (R = phòng, 0 = 0 °C, 2 = −20 °C). Vì vậy S355J2 và S355K2 được thử nghiệm ở cùng −20 °C, nhưng K2 phải hấp thụ 40 J thay vì 27 J. Các tiêu chuẩn sản phẩm khác mở rộng thang đến điều kiện làm việc lạnh hơn — các mác thường hóa trong EN 10025 và các mác bình chịu áp lực trong EN 10028 thường được thử nghiệm ở −40 °C hoặc −50 °C.

Các chi tiết quyết định đạt hoặc không đạt

• Hướng. Các tiêu chuẩn sản phẩm nêu rõ mẫu thử va đập là dọc hay ngang so với hướng cán; các giá trị ngang thường thấp hơn, và một chứng chỉ trích dẫn hướng dễ hơn không chứng minh được hướng bắt buộc.
• Bộ ba mẫu. Việc chấp nhận thường được đánh giá trên giá trị trung bình của ba mẫu thử; các giá trị riêng lẻ thường được phép giảm xuống khoảng 70% của mức tối thiểu quy định. Các quy tắc thử lại xác định được áp dụng khi một bộ không đạt.
• Mẫu thử kích thước nhỏ hơn. Khi sản phẩm mỏng hơn 10 mm, các mẫu thử có chiều rộng 7.5, 5 hoặc 2.5 mm được sử dụng. Năng lượng trung bình tối thiểu bắt buộc sau đó được giảm theo tỷ lệ với tiết diện mẫu thử, như được nêu trong tiêu chuẩn sản phẩm — các kết quả kích thước nhỏ hơn không thể hoán đổi trực tiếp với các giá trị kích thước đầy đủ.
• Chất lượng khía và hiệu chuẩn máy rất quan trọng: một khía cùn hoặc một đầu đập mòn làm tăng kết quả, đó là lý do tại sao các phòng thí nghiệm được công nhận kiểm chứng máy của họ bằng các mẫu thử tham chiếu đã được chứng nhận.