在针对安全关键情况使用延性高强度金属进行设计时,了解缺陷和裂纹周围的行为非常重要,否则只需基本的拉伸性能就足够了。抗局部失效能力(相对于整体拉伸强度)通常用断裂韧性这一总括术语来描述。当这种失效比突然的严重断裂更为缓慢时,JIc 是一种韧性指标,用于描述撕裂开始的点。
根据 ASTM E1820 的 JIc 断裂韧性测试提供了一种材料有效的方法来评估新材料并监测参考样品或退役零件的退化。
测试
经过加工的测试件实际上由一块坚硬的材料组成,在一个面上有一个尖锐的凹口。根据方便的测试设置或最适合从生产线取出的材料的可用厚度,使用不同的标准化几何形状。在相对于制造中使用的加工工艺(例如轧制)的不同方向上测试金属的韧性非常重要,因为性能会根据微观结构而有所不同。
根据 E1820 测定 JIc 的首选方法是使用单个样本,缓慢加载,但经常暂停,以确定裂纹是否延伸以及延伸多远。这意味着主要测试本身是一长串重复的斜坡,每次都进行小幅卸载然后重新加载,逐渐打开裂缝并开始撕裂样本。机械测试结束时,必须将样品完全拆开,并测量裂纹前沿的准确长度和形状。重要的是,在分离试样之前,必须标记最终裂纹前沿(通常通过热处理或着色渗透剂);通常使用液氮将材料冷却到最终断裂的程度,使其变脆并避免进一步变形。