シャルピー衝撃試験

シャルピー衝撃試験機

シャルピー衝撃試験（ -しょうげきしけん、Charpy impact test）とは、切り欠きのはいった角柱状の試験片に対して高速で衝撃を与えることで試験片を破壊し、破壊するのに要したエネルギーと試験片の靭性を評価するための衝撃試験である。フランスの技術者ジョルジュ・シャルピー（Georges Charpy；1865-1945）が考案した。

試験片の破壊に要したエネルギーを試験片の元の断面積で割って求める値をシャルピー衝撃値といい、靭性を表すのに用いられている。

粉末冶金材料には、気孔が存在するために衝撃試験を実施する場合、内部欠陥として気孔が作用するために試験片には切り欠きを加工せずに測定を行うのを基本としている。但し、高密度材の場合は切り欠きを加工を行って測定してもよい。（日本粉末冶金工業会　「焼結金属材料衝撃試験片」を参照。）

シャルピー試験は、原子炉圧力容器で用いる鋼の健全性評価などに用いられる。

概要

シャルピー試験機略図

シャルピー試験機は、重量のあるハンマーをある高さh'振り下ろすと、右図のように、ハンマーは切り込みをつけた試験片を破壊して再び高さhまで振り上がる。この時の位置エネルギーの差

$E = m \cdot g \cdot l \cdot \cos \beta - m \cdot g \cdot l \cdot \cos \alpha - L$

または

$E = m\cdot g\cdot h - m\cdot g\cdot h' - L$

が、試験片を破壊する際の吸収エネルギーということになる。ここで、

• m：ハンマーの質量
• g：重力加速度
• l：ハンマー回転中心からハンマー重心までの距離
• L：回転する際の損失エネルギー

である。ただし通常の場合であれば、LはEに比べ十分に小さい（L<<E）ので、L＝0で計算する。

シャルピー衝撃値は、破壊する際の吸収エネルギーE（ジュール）を、試験片の断面積A（平方センチメートル）で割るので、J/cm²の単位を持つ。

試験片

Vノッチ試験片の図（左）と取り付け・破壊時の図（右）

シャルピー衝撃試験には、長さ55mmの10mm角棒の中央に、深さ2mmの45度V字溝を入れたもの（Vノッチ）が使われる。

取り付ける際は、55mmの両端を同じように保持し、40mmの梁状に設置する。

そしてハンマーで切り欠きのある部分を反対方向からハンマーで衝撃を加え、試験片を破壊する。

関連項目

• 靭性 - 脆性
• アイゾット衝撃試験