Ударная вязкость металла: KCU, KCV и KCT — что это и в чём разница

Ударная вязкость — отношение работы удара к начальной площади рабочего сечения образца, в Дж/см² (ГОСТ 9454-2025, п. 3.13). Работа удара — энергия, затраченная на разрушение образца с концентратором одним ударом маятника (п. 3.12). Метод испытания на ударный изгиб устанавливает ГОСТ 9454-2025 для чёрных и цветных металлов, сплавов и изделий из них при температурах от −100 до +1200 °C (раздел 1); ниже −100 °C, до −269 °C, испытывают по ГОСТ 22848 (примечание к разделу 1). ГОСТ 9454-2025 действует в России с 1 мая 2026 года и заменил ГОСТ 9454-78.

KCU, KCV и KCT: в чём разница

Буква K обозначает работу удара, KC — ударную вязкость, а последняя буква — вид концентратора, то есть надреза на образце, в котором он разрушается (пп. 3.2, 3.12–3.13). Поэтому KCU, KCV и KCT — не три шкалы одной величины, а результаты испытаний образцов с разными надрезами. Какой из них нужен, указывает нормативная документация на металлопродукцию (п. 4.2.2).

Размеры — по таблице 1 ГОСТ 9454-2025. У образцов с концентратором T трещину выращивают на дне надреза циклическим изгибом, не менее чем за 3000 циклов (п. 4.1.3), а результатом испытания считают только ударную вязкость KCT; для U и V — работу удара или ударную вязкость (п. 8.1).

Если в документации на продукцию тип образца не указан или его можно выбрать, стандарт рекомендует образец с U-образным надрезом наибольшего размера, какой позволяет изготовить металлопродукция, а ориентацию, если она не задана, — продольную (п. 4.2.2). Критическую температуру хрупкости, наоборот, определяют на образцах типа 11 с V-образным надрезом (приложение Д, п. Д.2).

Как расшифровать обозначение: KCV−40, KCU и другие

Обозначение складывается из букв и чисел (ГОСТ 9454-2025, п. 8.2):

• буквы KU, KV — работа удара; KCU, KCV, KCT — ударная вязкость;
• числовой индекс вверху после букв — температура испытания, если она пониженная или повышенная;
• первое число после букв — номинальная энергия маятника в джоулях, второе — глубина концентратора в миллиметрах, третье — толщина образца в миллиметрах.

Числа не пишут, если копёр имеет энергию 300 Дж и более, глубина концентратора 2 мм для U и V или 3 мм для T, а толщина образца 10 мм — это образцы типов 1, 11 и 15 (п. 8.2). Примеры из стандарта:

• KV⁻⁴⁰ 50/2/2 — работа удара на образце с V-образным надрезом при −40 °C, энергия маятника 50 Дж, глубина концентратора 2 мм, толщина образца 2 мм;
• KCU (KCV) — ударная вязкость на образце с U (V) при комнатной температуре, энергия маятника не менее 300 Дж, глубина концентратора 2 мм, толщина 10 мм;
• a₁₁⁻⁶⁰ — ударная вязкость на образце типа 11 при −60 °C: стандарт допускает и такое обозначение, по номеру типа образца.

Комнатная температура в смысле стандарта — от +10 до +35 °C (п. 3.1). Если температура испытания в документации не указана, испытывают при комнатной (п. 6.4).

Как проводят испытание на ударный изгиб

1. Отбор и изготовление образцов. От каждой отобранной единицы продукции — не менее двух образцов на каждый вид концентратора и каждую температуру, если документация не требует иного (п. 4.1.1). Места вырезки — по ГОСТ 7564 для проката, ГОСТ 8479 для поковок, ГОСТ 30432 для труб; при вырезке металл предохраняют от наклёпа и нагрева (п. 4.1.2). Править образцы для выпрямления нельзя (п. 4.3). Надрезы выполняют на станках для пробоподготовки образцов.
2. Замер сечения. Толщину образца и высоту рабочего сечения измеряют в месте концентратора с погрешностью не более ±0,10 мм (п. 6.3).
3. Охлаждение или нагрев. Образец выдерживают при заданной температуре с учётом переохлаждения или перегрева не менее 15 минут (п. 6.5, приложение Б) и испытывают не позднее чем через 5 секунд после извлечения из среды; если он не успел — возвращают на повторную выдержку не менее 15 минут (п. 6.7).
4. Удар. Используют маятниковые копры по ГОСТ 10708; для копров энергией от 50 до 2500 Дж скорость маятника в момент удара — 5,0 ± 0,5 м/с (п. 5.1). Бьют со стороны, противоположной концентратору, в плоскости его симметрии (п. 7.2). Рекомендуется, чтобы работа удара не превышала 80 % энергии маятника (п. 5.1).
5. Оценка испытания. Испытание состоялось, если образец разрушился на две части или прошёл между частями копра, а маятник не остановился (п. 7.3). Образец заменяют, если он разрушился по металлургическому дефекту, застрял в копре, удар пришёлся не по центру или на надрезе в месте разрушения есть риски (п. 7.5).

Как считают ударную вязкость

Ударная вязкость KC = K / S₀, где K — работа удара, Дж, а S₀ — начальная площадь рабочего сечения под надрезом, см²: произведение высоты рабочего сечения на толщину образца (пп. 3.11, 8.3). Для образцов типов 1 и 11 номинальная площадь — 0,8 см² (приложение Ж, п. Ж.4).

Пример из приложения Ж (таблица Ж.2): образец типа 11 толщиной 9,95 мм с высотой рабочего сечения 8,01 мм поглотил 56 Дж — ударная вязкость KCV составила 70 Дж/см². Значения больше 10 Дж/см² записывают в протокол с округлением до 1 Дж/см² (п. 8.5).

Что ещё определяют при испытании

Кроме работы удара и ударной вязкости, по требованию документации на продукцию или заказчика определяют (раздел 1, п. 8.6.1):

• долю вязкой составляющей в изломе, % — какая часть сечения разрушилась вязко, с матовой волокнистой поверхностью, а не хрупко, с блестящей кристаллической (пп. 3.15–3.19). Определяют на образцах типа 1 или 11 анализом изображения, измерением или визуально по шкале эталонов с шагом 10 % (приложение Г);
• боковое расширение, мм — наибольшее увеличение толщины образца у надреза со стороны удара (п. 3.22, приложение Е);
• критическую температуру хрупкости — минимальную температуру из ряда испытаний, при которой выполнено заданное условие: например, работа удара или ударная вязкость не ниже заданной или доля вязкой составляющей не меньше 50 % (п. 3.21). Испытывают образцы типа 11 в интервале температур, заданном документацией на продукцию (приложение Д, п. Д.2), и строят кривую зависимости работы удара от температуры; в примере приложения — не менее трёх образцов при каждой температуре (п. Д.4).

Где провести испытание на ударный изгиб

Испытательная лаборатория SPECTR-LAB выполняет испытание на ударный изгиб: образцы Шарпи, испытания при пониженных и комнатной температурах, испытания металла, труб и сварных соединений. Стоимость — от 2 690 ₽ за испытание, срок — 1–3 рабочих дня, результат — протокол испытаний установленной формы. Если нужен полный комплекс испытаний шва — растяжение, изгиб, ударный изгиб, твёрдость, — он собран в разделе «Механические испытания сварных соединений».

Читайте также: Испытание на растяжение по ГОСТ 1497-2023: σв, σ0,2, δ и ψ — что определяют и как, Твёрдость металла: методы Бринелля, Роквелла и Виккерса и как читать HB, HRC, HV и Испытания сварных соединений по ГОСТ 6996-66: виды, образцы, обозначения.

Нормативные документы

• ГОСТ 9454-2025 «Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах» — введён в действие с 1 мая 2026 года взамен ГОСТ 9454-78
• ГОСТ 22848 «Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при температурах от минус 100 до минус 269 °C»
• ГОСТ 10708 «Копры маятниковые. Технические условия»
• ГОСТ 7564 «Прокат. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний»
• ГОСТ 8479 «Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия»
• ГОСТ 30432 «Трубы металлические. Методы отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний»