从工程角度出发，裂纹止裂是最重要的研究课题之一。因为绝大多数工程结构要经过焊接，在焊接区不可避免会存在许多缺陷，很容易引起裂纹起裂及快速扩展。构件在服役过程中，这种裂纹以很高的速度进入母材，就不能再用母材的起裂韧性K IC来评价结构的断裂风险。为了防止这种裂纹快速扩展引起灾难性破坏，要求母材必须能够阻止住快速扩展的裂纹。因此，对焊接结构材料，止裂性能是最重要的断裂韧性参数。
裂纹止裂在压力容器上应用最广。近20年，国外在裂纹止裂领域做了大量的研究工作，在裂纹止裂理论分析、实验测试方法及止裂应用等方面取得了很多成果。但国内在止裂领域的研究，尤其是在材料止裂特性方面的研究还很少，对材料止裂性这一概念还很不熟悉。2002年，笔者率先在国内准备止裂韧度方法的研究， 2003年至2004年，针对止裂韧度试样的设计、试验装置的建立、脆性焊接区的焊接方法、试验结果的分析及有效性判断等方面进行了深入研究，最终形成了一套成功率较高的试验方法，并于2003年通过了专家的审定， 2004年初上报为国家标准化管理委员会，即将批准发布。
舰船钢作为海军舰船装备的基础结构材料，受到世界各国的高度重视。舰船钢由于制造、施工等方面的原因，以及在后期服役过程中可能形成的腐蚀坑、应力腐蚀、腐蚀疲劳裂纹在承受浪涌、地震和海啸等动态负荷下以及第三方破坏等，大大增加了裂纹萌生的可能性。因此在研究舰船钢断裂韧性的时候，更应重视其阻止裂纹扩展的能力，即材料的止裂韧性。笔者针对几种典型的舰船钢进行了止裂韧性的研究。
1试验方法止裂韧度用来描述裂纹快速扩展然后止裂这一瞬间（ 1 2 ms）裂纹尖端的应力强度因子大小。为了确定材料的止裂韧度，一种是用动态试验方法测试的止裂韧度K IA值，另一种是用静态方法确定的符合止裂条件的K Ia值。前者测量方法较复杂，后者则相对较简单。试验结果表明，在确定止裂瞬时的应力强度因子时，应该考虑动态效应和进行动态测试，即K IA比K Ia更能代表材料的真实性质。在平面应变状态下，用CCA （Compact Crack Arrest）试样进行试验，动态效应相对较小，测定的K Ia值已经成功地用于预测结构的止裂问题。对于大尺寸实际结构，其动态效应比实验室小尺寸试样的要小，因而采用静态止裂韧度K Ia，对实际结构的止裂做静态分析，可以得到较保守的估计。
本试验采用压力容器常用的A533B钢、20HR钢、550 M Pa级Cu时效易焊接钢、80 kg级5NiCrMoV钢。试样形状和尺寸如所示。H = 0. 6W 0. 005W； S= （ B- B N） / 2 0. 01B；W N W/ 10； 0. 15W L 0. 25W ； 0. 30W a 0 0. 40W；0. 125W 0.005W D 0. 250W 0. 005W本试验依据国家标准铁素体钢平面应变止裂韧度K Ia试验方法（待发布）。该方法是修改采用ASTM E1221 1996标准。两种方法的主要技术内容相同。试验设备主要包括M T S 810 13万能材料试验机、自制加载装置、中低温环境箱以及低温夹式引伸计。需要指出的是，为了防止裂纹扩展止裂过程中多余的能量施加到试样上，加载用的楔子和开口销应相对试样较小。
试验时，首先标定试验机载荷及位移，将试样放置在加载装置的垫块上，调节SET POINT旋钮，使座动筒缓慢上升，注意使楔块和开口销准确进入试样的加载孔中。通过螺钉将压板与试样固紧。将引伸计加装到试样上，并放置好引伸计。将液氮通入中低温环境箱内，低温电偶放置在试样紧邻侧槽附近。打开环境箱的温度控制装置，调整设定温度，使环境箱内达到要求温度，并根据试样厚度保温30 60 min.通过Testware软件编写试验过程，完成对试样的循环加载和卸载过程。为减小卸载过程中的反向力，应选择适合试验温度的润滑剂。
在位移控制状态下操作试验机，加载速率为4 mm/ min.加载过程同时用X Y记录仪记录试验载荷裂纹张开位移（F V）曲线。在加载过程中，如果出现载荷突然下降的情况，同时伴随着啪的一声，表明已出现裂纹失稳扩展，此时应立即停止加载，按反向钮，拔出楔子立即降载至零，加载过程完毕。有些材料在一定的试验温度下需要多个加载卸载循环才能找到止裂点，这时要记录每一加载循环的裂纹张开位移的偏置量。
取下试样后，将其放入电阻炉中，在300左右温度下加热25 30 min，使断口氧化着色。自然冷却至室温，放置于液氮中浸泡，然后再在试验机上利用止裂试验的加载装置将试样压开，从氧化断口上测量止裂裂纹长度a a值。利用标准中的公式：K = EVf （ x ）（ B/ B N）0 5 / W 0. 5式中：f （ x） = （ 1- x）0. 5（ 0. 748- 2. 176x+ 3. 56x 2 - 2. 55x 3 + 0. 62x 4）x= a/ W计算可得K 0和K Q a值。通过平面应变有效性检验，满足要求的K Qa值即为材料的止裂韧度K Ia。
2试验结果及讨论试样典型的载荷裂纹嘴张开位移（ P V ）曲线如所示。试样的张开位移V可用下式求得：d 0 = V 0 - （ V p）n- 1 d a = V 0 - （ V p）1 - 0. 5< （V p）n- 1 - （ V p）1 > + 0 5 如果在第一加载循环，就发生了快速止裂，公式中的（ V p）n- 1和（ V p）1均取值为零。止裂裂纹长度a的测量方法如下：将氧化着色后的试样压断，在断面上3个不同位置测量a a值的大小，在热着色的断口试样厚度中心、中心和侧槽的1/ 2厚度处3个位置测量止裂裂纹长度，准确到1%以内。取3次测量的平均值为止裂裂纹长度a a。4种材料不同温度下的试验结果。典型的止裂断口照片如所示。 止裂韧度K Ia的大小反映了材料阻止裂纹扩展能力的大小。K Ia值越大，表明材料阻止裂纹扩展能力越强。在选择核电用钢和舰船用钢材料时，就应该优先选择具有较高止裂韧度的材料，从而提高构件工程服役条件下运行的可靠度。笔者针对550 M Pa a 0 = （ a c 1 + a c 2 + a c 3） / 3 级Cu时效易焊接钢进行了不同温度下的止裂韧度试验。由数据可以看出，随温度升高，材料的止裂韧度迅速增大， - 40时的K Ia值比- 80时高出近一倍。因此，对于在温度较低海域服役的舰船，更应重视所选用舰船钢的止裂韧度。 另外，通过比较A533B钢、20HR钢的K Ia试验结果发现， 20HR钢的止裂韧度明显低于A533B的止裂韧度。作为550 M Pa级的舰船钢的止裂韧度明显高于80 kg级的舰船钢的止裂韧度。因此，平面应变止裂韧度K Ia值为舰船不同部位的选材提供设计依据，是一项非常重要的试验数据，在舰船用钢、核电用钢、压力容器用钢及管线钢等领域具有非常广泛的应用前景。 裂纹止裂是工程结构上最重要的研究课题之一。钢的止裂韧性可为核压力容器、船体等大型工程结构设计对断裂风险做出更安全、更经济，更合理的估计，因此加强对材料止裂特性的研究，开发高止裂性能材料具有重要的工程意义。