Bei der Konstruktion mit duktilen, hochfesten Metallen für sicherheitskritische Fälle ist es wichtig, das Verhalten rund um Defekte und Risse zu verstehen, da andernfalls nur die grundlegenden Zugeigenschaften ausreichen würden. Der Widerstand gegen örtliches Versagen (im Gegensatz zur Gesamtzugfestigkeit) wird im Allgemeinen mit dem Oberbegriff Bruchzähigkeit beschrieben. Wenn dieser Ausfall eher schleichend erfolgt als ein plötzlicher kritischer Bruch, ist JIc eine Zähigkeitsmetrik, die den Punkt beschreibt, an dem der Riss beginnt.

Der JIc-Bruchzähigkeitstest gemäß ASTM E1820 bietet eine materialeffiziente Methode zur Bewertung neuer Materialien und zur Überwachung der Verschlechterung von Referenzproben oder außer Betrieb genommenen Teilen.

Testen

Es werden Probestücke bearbeitet, die praktisch aus einem steifen Materialblock mit einer scharfen Kerbe auf einer Seite bestehen. Verschiedene standardisierte Geometrien werden je nach praktischem Testaufbau oder zur optimalen Anpassung an die verfügbare Materialdicke bei der Entnahme aus einer Produktionslinie verwendet. Es ist wichtig, die Zähigkeit eines Metalls in verschiedenen Richtungen im Verhältnis zu den bei der Herstellung verwendeten Bearbeitungsprozessen (z. B. Walzen) zu testen, da die Leistung je nach Mikrostruktur unterschiedlich ist.

Die bevorzugte Methode zur Bestimmung von JIc gemäß E1820 ist die Verwendung einer einzelnen Probe unter langsamer Belastung, aber mit häufigen Pausen, um festzustellen, ob und wie weit sich der Riss ausgedehnt hat. Das bedeutet, dass der Haupttest selbst aus einer langen Folge wiederholter Rampen besteht, auf die jeweils eine kleine Entlastung und dann eine erneute Belastung folgt, wodurch der Riss allmählich geöffnet wird und die Probe auseinandergerissen wird. Am Ende der mechanischen Prüfung muss die Probe vollständig auseinandergebrochen sein und die genaue Länge und Form der Rissfronten gemessen werden. Es ist wichtig, dass die endgültige Rissfront markiert wird (normalerweise durch Wärmebehandlung oder Farbeindringmittel), bevor die Probe getrennt wird; Oft wird flüssiger Stickstoff verwendet, um das Material so weit abzukühlen, dass dieser endgültige Bruch spröde wird und eine weitere Verformung verhindert wird.