Quando si progetta con metalli duttili ad alta resistenza per casi critici per la sicurezza, è importante comprendere il comportamento in presenza di difetti e crepe, quando altrimenti sarebbero sufficienti solo le proprietà di trazione di base. La resistenza al cedimento localizzato (in contrapposizione alla resistenza alla trazione complessiva) è generalmente descritta con il termine generico di tenacità alla frattura. Quando il cedimento è più graduale di una rottura critica improvvisa, JIc è una metrica di tenacità utilizzata per descrivere il punto in cui inizia lo strappo.

Il test di tenacità alla frattura JIc secondo ASTM E1820 fornisce un metodo efficiente per valutare nuovi materiali e monitorare il degrado dei campioni di riferimento o delle parti rimosse dal servizio.

Test

Vengono lavorati pezzi di prova che comprendono effettivamente un blocco rigido di materiale, con una tacca netta su una faccia. Vengono utilizzate diverse geometrie standardizzate in base alla conveniente configurazione del test o per adattarsi al meglio allo spessore disponibile del materiale quando prelevato da una linea di produzione. È importante testare la tenacità di un metallo in diverse direzioni rispetto ai processi di lavorazione (ad esempio laminazione) utilizzati nella produzione, poiché le prestazioni saranno diverse a seconda della microstruttura.

Il metodo preferito per la determinazione di JIc secondo E1820 è l'uso di un singolo campione, caricandolo lentamente, ma con pause frequenti per determinare se e quanto si è estesa la fessura. Ciò significa che il test principale stesso è una lunga sequenza di rampe ripetute, ciascuna seguita da un piccolo scarico e poi ricaricamento, aprendo gradualmente la fessura e iniziando a lacerare il provino. Al termine della prova meccanica, il provino deve essere completamente frantumato e si misurano l'esatta lunghezza e forma dei fronti delle fessure. È importante che il fronte finale della fessura venga marcato (solitamente mediante trattamento termico o colorante penetrante) prima che il provino venga separato; spesso l'azoto liquido viene utilizzato per raffreddare il materiale a tal punto che questa rottura finale è fragile ed evita ulteriori deformazioni.