1.4 Seghet – sprödhet

Tidigt har man observerat att material, som man tyckte var lika, ändå hade olika seghet. Ett enkelt sätt att prova detta var att slå på materialet med en hammare och se vad som hände. Sprack det var det sprött, böjde det sig var det segt.

Seghet för ett material anger förmågan att inte brista vid deformation.

Sprödhet är då motsatsen till seghet, innebärande att sprickor snabbt kan växa utan att nämnvärd plastisk deformation inträffat.

Deformationshastigheten påverkar segheten. Samma material kan brista segt vid långsam deformation och sprött vid, till exempel ett slag. Man talar därför om brottseghet respektive slagseghet. I fortsättningen behandlas slagseghet.

Det vanligaste sättet att mäta slagseghet är att i en pendelhejare slå av ett särskilt preparerat provstycke och mäta den energi som krävs för att provet ska brista. Maskinen kallas även Charpy-hejare.

Man använder normalt en provstav som är 55 mm lång och 10 x 10 mm i tvärsnitt. Mitt på gör man en brottanvisning, som kan ha tre olika former, se Figur 24. Även mindre prov får användas om man inte kan få ut normalprovet ur provmaterialet. V-anvisning är nu vanligast.

Tre provstavar slås normalt av och medelvärdet ges som resultat. Detta anges, till exempel som ”KV 76 J vid -20ºC”, vilket betyder att V-anvisning använts, att energiupptagningen var 76 joule samt att provets temperatur var -20º ± 2ºC.

Temperatur
Temperaturen har en stor inverkan på slagsegheten. De flesta stål är spröda vid låga temperaturer och sega vid högre. Den temperatur som ger ett till hälften segt och till hälften sprött brott kallasomslagstemperaturen.

Ofta anger man omslagstemperaturen till den del av kurvan, där energiupptagningen varit 27 J för mjuka stål och 40 J för stål med högre hållfasthet. Vill man bestämma omslagstemperaturenför ett material, måste man först utföra ett antal slagseghetsprov vid olika temperaturer och sedanrita upp samma typ av kurva, som den i figuren ovan.

Att känna till omslagstemperaturen är viktigt när man väljer stål för en rad ändamål, där låga temperaturer kan förekomma. Dit hör till exempel skogmaskiner, tankar för flytande, nedkyld gas, svetsade konstruktioner i kalla världsdelar, och så vidare.

Kornstorlek
Stål med en finkornig struktur är generellt segare än de med grovkornig. I diagrammet nedan visas sambandet mellan omslagstemperaturen och kornstorleken för ett lågkolhaltigt stål.

För att förbättra ett ståls slagseghet brukar man ofta utföra en normalisering. Därvid minskas kornstorleken och följaktligen ökar segheten och omslagstemperaturen sänks.

Ett annat sätt att ge stål en bättre slagseghet respektive omslagstemperatur är att metallurgiskt finkornbehandla stålet, se kapitel 2.2.3.

Bearbetningsriktning
Provets riktning i förhållande till bearbetningsriktningen påverkar ju resultatet vid dragprovning, och detta är ännu mer tydligt vid slagseghetsprovning.

Figuren ovan visar två olika provriktningar i en grovplåt, och i diagrammet kan man se att ”segheten” i valsningsriktningen (B) är klart bäst både med tanke på energiupptagning och omslagstemperatur. Prov ska normalt tas ut enligt (A).

Anvisningar
Förekomsten av ytliga sprickor eller större inneslutningar och hålrum i stålprodukten sänker slagsegheten på grund av att spricktillväxten underlättas. Andra anvisningar kan vara en olämpligt utformad hålkäl eller en dåligt lagd svets.

Såväl svetsning som kallformning har negativ effekt på slagseghet och särskilt i grövre konstruktioner måste detta uppmärksammas.