蠕變是指鋼與合金在高溫下，即(ji)使承受的(de)是低于該溫度的(de)屈服強度的(de)載荷，也(ye)會發生連續(xu)而緩慢(man)的(de)塑性(xing)變形現象。鋼在室溫條件下，不存(cun)在蠕變。
金屬在高溫(wen)下的(de)(de)蠕(ru)(ru)變行為(wei)(wei)，可(ke)以用典型的(de)(de)蠕(ru)(ru)變曲(qu)(qu)線(xian)來表示(shi)和描述，如圖4-1所示(shi)。圖4-1中曲(qu)(qu)線(xian)表示(shi)在恒(heng)溫(wen)、恒(heng)應(ying)力下，隨著時(shi)間(jian)的(de)(de)延長，試(shi)樣(yang)發(fa)生蠕(ru)(ru)變的(de)(de)情(qing)況。從圖4-1可(ke)以看出，蠕(ru)(ru)變曲(qu)(qu)線(xian)可(ke)分為(wei)(wei)四段：
①. 初始形(xing)(xing)變(bian)(bian)（也稱瞬間形(xing)(xing)變(bian)(bian)）階(jie)段(duan)，即0～1段(duan)，在此(ci)階(jie)段(duan)內產生加(jia)載(zai)后瞬間的彈性(xing)形(xing)(xing)變(bian)(bian)和塑性(xing)形(xing)(xing)變(bian)(bian)；
②. 蠕(ru)變(bian)減速(su)階段(duan)(duan)（也稱第Ⅰ蠕(ru)變(bian)階段(duan)(duan)），即1～2段(duan)(duan)，在此階段(duan)(duan)蠕(ru)變(bian)速(su)度逐(zhu)漸(jian)減小；
③. 蠕(ru)變(bian)恒速階(jie)(jie)段（第Ⅱ蠕(ru)變(bian)階(jie)(jie)段），即(ji)2～3段，在此階(jie)(jie)段蠕(ru)變(bian)速度(du)(du)保持恒定(ding)，也就是說該階(jie)(jie)段蠕(ru)變(bian)速度(du)(du)為常(chang)數；
④. 蠕變(bian)(bian)加速(su)階段（第Ⅲ蠕變(bian)(bian)階段），即3～4段，在此(ci)階段蠕變(bian)(bian)速(su)度逐漸(jian)加大，形變(bian)(bian)加快，到4點發生(sheng)斷(duan)裂，蠕變(bian)(bian)過程結束。
蠕變(bian)只能在高于一(yi)定(ding)的(de)溫(wen)度時才會發生(sheng)，在低(di)溫(wen)條件下，若(ruo)載荷低(di)于彈性極限，除(chu)了(le)加載的(de)初始瞬間(jian)產生(sheng)一(yi)定(ding)的(de)彈性形(xing)變(bian)外，隨時間(jian)延長，不再發生(sheng)塑性形(xing)變(bian)。
不同(tong)(tong)的(de)鋼與(yu)合(he)金，由于組(zu)織(zhi)結(jie)構(gou)的(de)不同(tong)(tong)，發(fa)生(sheng)(sheng)蠕變的(de)最低(di)溫度(du)是不相同(tong)(tong)的(de)，這是因(yin)為不同(tong)(tong)的(de)鋼與(yu)合(he)金，在溫度(du)和應(ying)力(li)的(de)共同(tong)(tong)作(zuo)用下，內部組(zu)織(zhi)結(jie)構(gou)發(fa)生(sheng)(sheng)了不同(tong)(tong)變化的(de)緣故。
許多壓(ya)力(li)容器用鋼必須在(zai)(zai)蠕變條(tiao)件下(xia)操作(zuo)，設(she)計的原理一般是(shi)以試樣的數據為基礎，包括(kuo)確定(ding)構件在(zai)(zai)預計的壽命內不(bu)發生失效的應力(li)。蠕變的現象很(hen)好理解(jie)，設(she)計的原理也(ye)很(hen)清楚，不(bu)會(hui)遇到特殊的問題。然而，有兩個值得注意的問題。
①. 如果設計不良會產生(sheng)難以預見的(de)(de)高的(de)(de)局部應力，從(cong)而使局部的(de)(de)蠕(ru)變變形(xing)超過(guo)蠕(ru)變韌(ren)性，導(dao)致過(guo)早地失(shi)效。
②. 如果不能(neng)消除結構應(ying)(ying)力，殘余應(ying)(ying)力可能(neng)疊(die)加在載荷(he)引(yin)起(qi)的應(ying)(ying)力上，從(cong)而導(dao)致過早(zao)地(di)蠕(ru)變失效(xiao)。
如管(guan)子的(de)焊接處易于發生這種情況。因此，切記要(yao)在使(shi)用前對在蠕(ru)變條件(jian)下工作的(de)容器(qi)，進行應力消除處理。
蠕變(bian)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)：材料的(de)(de)耐高(gao)溫試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)通常分為(wei)三類，即高(gao)溫下的(de)(de)短期(qi)(qi)(qi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)（拉伸、壓縮(suo)、彎(wan)曲(qu)、剪(jian)切、扭轉和(he)沖擊），高(gao)溫停留一定時間后在室溫下的(de)(de)短期(qi)(qi)(qi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)和(he)室溫下的(de)(de)長(chang)期(qi)(qi)(qi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)。長(chang)期(qi)(qi)(qi)強度試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)依此可以分為(wei)恒定載荷試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)（蠕變(bian)、應(ying)力(li)-斷(duan)裂和(he)許多疲(pi)勞試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)）或(huo)恒定變(bian)形(xing)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)（應(ying)力(li)釋放和(he)某些疲(pi)勞試(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)）。
①. 蠕變(bian)強度（又稱(cheng)蠕變(bian)極(ji)限）
在(zai)一(yi)(yi)定(ding)溫度(du)(du)下，由于外力的作用，隨(sui)著時間(jian)的增加，應力使構件(jian)發(fa)生(sheng)變(bian)(bian)形(xing)的現(xian)象(xiang)稱為蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)，蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)強度(du)(du)又(you)稱蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)極(ji)限。在(zai)一(yi)(yi)定(ding)溫度(du)(du)下特別是(shi)在(zai)高(gao)溫下，載荷越(yue)(yue)(yue)大(da)，發(fa)生(sheng)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)的速度(du)(du)越(yue)(yue)(yue)快(kuai)；在(zai)一(yi)(yi)定(ding)載荷下，溫度(du)(du)越(yue)(yue)(yue)高(gao)、時間(jian)越(yue)(yue)(yue)長則發(fa)生(sheng)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)的可能性就越(yue)(yue)(yue)大(da)。與此相反(fan)，溫度(du)(du)越(yue)(yue)(yue)低蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)速度(du)(du)越(yue)(yue)(yue)慢，當(dang)低至一(yi)(yi)定(ding)溫度(du)(du)時蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)就不(bu)成為問題了。這(zhe)個最低溫度(du)(du)依鋼(gang)種而異，例如，純(chun)鐵的蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)溫度(du)(du)在(zai)330℃左右，而不(bu)銹鋼(gang)因采取各種措施進行強化，該(gai)溫度(du)(du)可達550℃以(yi)上。
疲勞強度(du)是(shi)指在某(mou)一(yi)(yi)(yi)溫(wen)度(du)下，一(yi)(yi)(yi)定(ding)時(shi)(shi)間(jian)內，允(yun)許一(yi)(yi)(yi)定(ding)形變所能(neng)(neng)承(cheng)受的(de)應(ying)(ying)力(li)。例如，一(yi)(yi)(yi)般(ban)規(gui)定(ding)為(wei)在105h內允(yun)許形變0.1％所能(neng)(neng)承(cheng)受的(de)最(zui)(zui)高應(ying)(ying)力(li)，記作(zuo)σc0.1/100000，單位為(wei)MN／㎡；也可以(yi)表示為(wei)在一(yi)(yi)(yi)定(ding)溫(wen)度(du)下，規(gui)定(ding)時(shi)(shi)間(jian)內，斷裂時(shi)(shi)所能(neng)(neng)承(cheng)受的(de)最(zui)(zui)高應(ying)(ying)力(li)，記作(zuo)στ，單位為(wei)MN／㎡。
在(zai)設(she)計某些要求尺寸(cun)極(ji)(ji)其(qi)(qi)精確，在(zai)使用(yong)過(guo)程中不允(yun)許(xu)有稍大變(bian)形(xing)的零件時，常(chang)采(cai)用(yong)蠕變(bian)極(ji)(ji)限這個(ge)性能(neng)指標。如蒸(zheng)汽渦輪葉片，一般要運(yun)轉幾(ji)年(nian)以上才檢修，在(zai)工作期間要求其(qi)(qi)尺寸(cun)極(ji)(ji)其(qi)(qi)精確。通常(chang)規定蠕變(bian)極(ji)(ji)限為100000h允(yun)許(xu)變(bian)形(xing)0.1％所能(neng)承(cheng)受(shou)的最高應(ying)力(li)，記作。c0.1／100000，單位為kgf／m㎡。
從承受載荷開始到產(chan)生(sheng)破(po)壞(huai)為止，其全(quan)過程分為轉移蠕變、正(zheng)常(chang)蠕變和(he)加速(su)蠕變三(san)個階段。
當鋼(gang)和(he)(he)合(he)金(jin)處在(zai)高溫環境下使(shi)用時，就(jiu)有(you)必要考慮(lv)它的蠕(ru)變(bian)和(he)(he)疲勞。如果鋼(gang)和(he)(he)合(he)金(jin)使(shi)用于鍋爐或(huo)壓力(li)容器的場合(he)，當溫度超過500～550℃時，設計時就(jiu)應該以鋼(gang)和(he)(he)合(he)金(jin)的蠕(ru)變(bian)強度和(he)(he)蠕(ru)變(bian)破斷強度分別代替鋼(gang)和(he)(he)合(he)金(jin)的屈服強度和(he)(he)抗拉(la)強度的基(ji)準(zhun)值計算它的許(xu)用應力(li)。
和其他鋼一樣，熔(rong)煉方(fang)式、脫氧方(fang)式、凝固方(fang)法、熱處(chu)理和加工等(deng)對不銹(xiu)鋼的(de)蠕變特性有很大的(de)影響。
②. 持久強度
持久強度(du)是指在(zai)一定溫度(du)下，在(zai)規定時(shi)(shi)間斷(duan)(duan)裂所能承受的(de)應力。持久強度(du)通常用在(zai)設(she)計(ji)使(shi)用時(shi)(shi)間不太(tai)長(chang)（如100h到幾(ji)千小(xiao)時(shi)(shi)）就(jiu)可(ke)以更換(huan)的(de)零件，或者用于不要(yao)求尺寸(cun)精確，但不允許斷(duan)(duan)裂的(de)長(chang)期(qi)工作零件（如蒸(zheng)汽過熱管），通常用σt表示，單(dan)(dan)位為(wei)kgkgf/mrf／m㎡；t為(wei)時(shi)(shi)間，單(dan)(dan)位為(wei)h。如鋼在(zai)800℃，100h斷(duan)(duan)裂，
其持久(jiu)強(qiang)度用符號表(biao)示為σ800℃ 100。
③. 持久壽命
持久壽命是指某溫度時(shi)，在規定(ding)應力的作用(yong)下，從開始直到到拉斷的時(shi)間，其單位為h。
上(shang)述數(shu)據可在對(dui)應力(li)取對(dui)數(shu)的(de)坐(zuo)標系中用曲(qu)線(xian)(xian)來表(biao)示持久(jiu)壽(shou)命，如圖4-2所(suo)示。圖4-2中T1、T2、T3為試驗溫(wen)(wen)度，并且T1＜T2＜T3。在較(jiao)低溫(wen)(wen)度（如T1），應力(li)和(he)持久(jiu)壽(shou)命呈(cheng)直線(xian)(xian)關(guan)系；在較(jiao)高(gao)溫(wen)(wen)度（如T2、T3）應力(li)和(he)持久(jiu)壽(shou)命的(de)關(guan)系曲(qu)線(xian)(xian)出(chu)現(xian)折(zhe)(zhe)線(xian)(xian)。轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)的(de)出(chu)現(xian)是(shi)與鋼(gang)斷裂(lie)(lie)的(de)性質變化有(you)關(guan)。在發(fa)生轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)前(qian)，斷裂(lie)(lie)形式(shi)是(shi)穿晶斷裂(lie)(lie)；在轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)以后，斷裂(lie)(lie)形式(shi)是(shi)晶界斷裂(lie)(lie)。溫(wen)(wen)度較(jiao)高(gao)，轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)發(fa)生在較(jiao)短的(de)持久(jiu)壽(shou)命上(shang)。如在T3溫(wen)(wen)度下，轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)發(fa)生的(de)時間(jian)在T2溫(wen)(wen)度的(de)轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)之前(qian)。
