在針對安全關鍵情況使用延性高強度金屬進行設計時,了解缺陷和裂紋周圍的行為非常重要,否則只需基本的拉伸性能就足夠了。抗局部失效能力(相對於整體拉伸強度)通常用斷裂韌性這一總括術語來描述。當這種失效比突然的嚴重斷裂更為緩慢時,JIc 是一種韌性指標,用於描述撕裂開始的點。
根據 ASTM E1820 的 JIc 斷裂韌性測試提供了一種材料有效的方法來評估新材料並監測參考樣品或退役零件的退化。
測試
經過加工的測試件實際上由一塊堅硬的材料組成,在一個面上有一個尖銳的凹口。根據方便的測試設置或最適合從生產線取出的材料的可用厚度,使用不同的標準化幾何形狀。在相對於製造中使用的加工工藝(例如軋製)的不同方向上測試金屬的韌性非常重要,因為性能會根據微觀結構而有所不同。
根據 E1820 測定 JIc 的首選方法是使用單個樣本,緩慢加載,但經常暫停,以確定裂紋是否延伸以及延伸多遠。這意味著主要測試本身是一長串重複的斜坡,每次都進行小幅卸載然後重新加載,逐漸打開裂縫並開始撕裂樣本。機械測試結束時,必須將樣品完全拆開,並測量裂紋前沿的準確長度和形狀。重要的是,在分離試樣之前,必須標記最終裂紋前沿(通常通過熱處理或著色滲透劑);通常使用液氮將材料冷卻到最終斷裂的程度,使其變脆並避免進一步變形。