蠕變(bian)(bian)是指鋼(gang)與合金在高溫(wen)下，即使承(cheng)受的是低于該溫(wen)度的屈(qu)服(fu)強度的載荷，也(ye)會發生連續(xu)而緩(huan)慢的塑性變(bian)(bian)形現象。鋼(gang)在室溫(wen)條件下，不存在蠕變(bian)(bian)。

 金屬在高溫(wen)(wen)下(xia)的蠕變(bian)行為，可(ke)以(yi)用典(dian)型(xing)的蠕變(bian)曲(qu)線來表(biao)示和(he)描(miao)述，如圖4-1所示。圖4-1中曲(qu)線表(biao)示在恒溫(wen)(wen)、恒應力下(xia)，隨著時(shi)間的延(yan)長，試(shi)樣發生蠕變(bian)的情況(kuang)。從圖4-1可(ke)以(yi)看出，蠕變(bian)曲(qu)線可(ke)分為四段：

   ①. 初始形(xing)(xing)變（也稱瞬間形(xing)(xing)變）階(jie)段(duan)，即0～1段(duan)，在此階(jie)段(duan)內產生加(jia)載后瞬間的(de)彈性(xing)形(xing)(xing)變和塑性(xing)形(xing)(xing)變；

   ②. 蠕變(bian)減速階(jie)段(duan)（也(ye)稱(cheng)第Ⅰ蠕變(bian)階(jie)段(duan)），即(ji)1～2段(duan)，在此階(jie)段(duan)蠕變(bian)速度逐(zhu)漸減小；

   ③. 蠕(ru)變(bian)(bian)恒速階段(duan)（第(di)Ⅱ蠕(ru)變(bian)(bian)階段(duan)），即2～3段(duan)，在(zai)此階段(duan)蠕(ru)變(bian)(bian)速度(du)保持恒定(ding)，也就是說(shuo)該(gai)階段(duan)蠕(ru)變(bian)(bian)速度(du)為常數(shu)；

   ④. 蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)加速階(jie)段（第Ⅲ蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)階(jie)段），即3～4段，在(zai)此(ci)階(jie)段蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)速度逐漸加大，形變(bian)(bian)(bian)加快，到4點發生斷裂，蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)過(guo)程結(jie)束。

 蠕變只(zhi)能在高于一(yi)(yi)定(ding)的溫(wen)度時(shi)才會發生(sheng)，在低溫(wen)條(tiao)件下，若載荷低于彈性(xing)極限，除了加載的初(chu)始瞬間產(chan)生(sheng)一(yi)(yi)定(ding)的彈性(xing)形(xing)變外，隨時(shi)間延長，不(bu)再發生(sheng)塑性(xing)形(xing)變。

 不(bu)同(tong)的鋼(gang)與合金，由(you)于組織結(jie)構(gou)的不(bu)同(tong)，發生蠕變的最低溫度是不(bu)相同(tong)的，這是因為不(bu)同(tong)的鋼(gang)與合金，在溫度和應力的共同(tong)作(zuo)用下，內部組織結(jie)構(gou)發生了不(bu)同(tong)變化(hua)的緣故。

 許多壓力容器用鋼必須在蠕變(bian)條件(jian)下操作(zuo)，設計的(de)原(yuan)理一般是以試樣(yang)的(de)數(shu)據為基礎(chu)，包括確定構件(jian)在預(yu)計的(de)壽命內不(bu)發生失效的(de)應力。蠕變(bian)的(de)現(xian)象很好(hao)理解，設計的(de)原(yuan)理也很清楚(chu)，不(bu)會遇(yu)到特殊的(de)問題。然而，有(you)兩個值得注意(yi)的(de)問題。

   ①. 如(ru)果設計不良會產生難(nan)以(yi)預見的高的局(ju)部應力，從而使局(ju)部的蠕(ru)變變形超過(guo)蠕(ru)變韌性，導致過(guo)早地失效。

   ②. 如果不能消除結構(gou)應(ying)力(li)，殘余應(ying)力(li)可能疊加在載荷引起的應(ying)力(li)上，從而導致(zhi)過早地(di)蠕變失效(xiao)。

 如管子的焊接(jie)處易于發生這種情況。因此(ci)，切記要在使用前對在蠕變(bian)條件(jian)下(xia)工作的容(rong)器，進行(xing)應力消除處理。

 蠕變試(shi)(shi)驗(yan)(yan)：材料的耐高(gao)(gao)溫(wen)(wen)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)通常分為三(san)類，即高(gao)(gao)溫(wen)(wen)下的短期試(shi)(shi)驗(yan)(yan)（拉(la)伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉和沖擊），高(gao)(gao)溫(wen)(wen)停留一(yi)定時間后在室溫(wen)(wen)下的短期試(shi)(shi)驗(yan)(yan)和室溫(wen)(wen)下的長期試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。長期強度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)依此可以分為恒定載荷試(shi)(shi)驗(yan)(yan)（蠕變、應(ying)力-斷裂(lie)和許多疲勞(lao)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)）或(huo)恒定變形試(shi)(shi)驗(yan)(yan)（應(ying)力釋(shi)放和某(mou)些疲勞(lao)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)）。

 ①. 蠕(ru)變(bian)強度（又(you)稱蠕(ru)變(bian)極限(xian)）

   在(zai)(zai)一定(ding)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)下，由于外力的(de)(de)作用，隨著時間的(de)(de)增加，應力使構件發(fa)(fa)生(sheng)變(bian)(bian)(bian)形的(de)(de)現象稱為蠕變(bian)(bian)(bian)，蠕變(bian)(bian)(bian)強(qiang)度(du)(du)又稱蠕變(bian)(bian)(bian)極限。在(zai)(zai)一定(ding)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)下特別是(shi)在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下，載(zai)荷越大，發(fa)(fa)生(sheng)蠕變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)速度(du)(du)越快；在(zai)(zai)一定(ding)載(zai)荷下，溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)越高(gao)、時間越長(chang)則發(fa)(fa)生(sheng)蠕變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)可(ke)能性就越大。與此相反，溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)越低(di)蠕變(bian)(bian)(bian)速度(du)(du)越慢，當(dang)低(di)至一定(ding)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)時蠕變(bian)(bian)(bian)就不成為問(wen)題了。這個(ge)最(zui)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)依(yi)鋼(gang)種(zhong)而(er)異，例(li)如，純鐵(tie)的(de)(de)蠕變(bian)(bian)(bian)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)330℃左右，而(er)不銹鋼(gang)因采取各種(zhong)措(cuo)施進行(xing)強(qiang)化，該溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)可(ke)達(da)550℃以(yi)上(shang)。

   疲勞(lao)強度(du)是指在(zai)(zai)某(mou)一(yi)溫度(du)下，一(yi)定時(shi)(shi)(shi)間內(nei)(nei)，允(yun)許(xu)(xu)一(yi)定形(xing)變(bian)(bian)所(suo)能承(cheng)受(shou)的應力。例如，一(yi)般規定為在(zai)(zai)105h內(nei)(nei)允(yun)許(xu)(xu)形(xing)變(bian)(bian)0.1％所(suo)能承(cheng)受(shou)的最高應力，記作σc0.1/100000，單位(wei)(wei)為MN／㎡；也可以(yi)表示為在(zai)(zai)一(yi)定溫度(du)下，規定時(shi)(shi)(shi)間內(nei)(nei)，斷裂時(shi)(shi)(shi)所(suo)能承(cheng)受(shou)的最高應力，記作στ，單位(wei)(wei)為MN／㎡。

   在設計某些要(yao)求尺寸極(ji)(ji)其(qi)精(jing)(jing)確，在使用過程中(zhong)不(bu)允許(xu)有稍大變(bian)形的(de)零件時，常(chang)采用蠕變(bian)極(ji)(ji)限(xian)這(zhe)個(ge)性能(neng)(neng)指標(biao)。如(ru)蒸(zheng)汽渦輪(lun)葉(xie)片，一般要(yao)運轉幾年(nian)以上才檢修，在工作期間(jian)要(yao)求其(qi)尺寸極(ji)(ji)其(qi)精(jing)(jing)確。通常(chang)規(gui)定蠕變(bian)極(ji)(ji)限(xian)為100000h允許(xu)變(bian)形0.1％所能(neng)(neng)承(cheng)受的(de)最高應力(li)，記作。c0.1／100000，單位為kgf／m㎡。

   從(cong)承受載荷開(kai)始到產(chan)生破壞為(wei)(wei)止，其全過程分為(wei)(wei)轉移蠕(ru)變、正(zheng)常蠕(ru)變和加速蠕(ru)變三個階(jie)段。

  當鋼和合(he)金(jin)處(chu)在高(gao)溫(wen)環境下使用時，就(jiu)有必要(yao)考慮它的(de)(de)蠕變(bian)和疲勞。如(ru)果(guo)鋼和合(he)金(jin)使用于鍋爐或壓力(li)容器(qi)的(de)(de)場合(he)，當溫(wen)度(du)(du)(du)超(chao)過500～550℃時，設計時就(jiu)應該以鋼和合(he)金(jin)的(de)(de)蠕變(bian)強(qiang)度(du)(du)(du)和蠕變(bian)破斷強(qiang)度(du)(du)(du)分(fen)別代(dai)替(ti)鋼和合(he)金(jin)的(de)(de)屈服強(qiang)度(du)(du)(du)和抗拉強(qiang)度(du)(du)(du)的(de)(de)基(ji)準值計算它的(de)(de)許用應力(li)。

  和其他鋼一樣，熔煉方(fang)式(shi)、脫氧方(fang)式(shi)、凝固方(fang)法、熱處(chu)理和加(jia)工等對不銹(xiu)鋼的蠕變(bian)特性有很大的影響(xiang)。

②. 持久強度

  持久強度(du)(du)是(shi)指在一定溫度(du)(du)下，在規(gui)定時間斷裂所能承受的應力。持久強度(du)(du)通常用在設(she)計(ji)使用時間不(bu)太(tai)長(chang)（如(ru)(ru)(ru)100h到幾千(qian)小時）就可以(yi)更換(huan)的零件，或者(zhe)用于(yu)不(bu)要求尺(chi)寸精(jing)確，但(dan)不(bu)允許斷裂的長(chang)期(qi)工作零件（如(ru)(ru)(ru)蒸汽過熱管），通常用σt表示，單位為kgkgf/mrf／m㎡；t為時間，單位為h。如(ru)(ru)(ru)鋼在800℃，100h斷裂，

  其持(chi)久強度用符號(hao)表(biao)示為σ800℃ 100。

 ③. 持(chi)久(jiu)壽命

  持久(jiu)壽命是(shi)指某溫度時，在規定應力的作(zuo)用(yong)下(xia)，從開始直(zhi)到到拉斷的時間，其單(dan)位(wei)為(wei)h。

  上(shang)述(shu)數(shu)(shu)據可在對(dui)應力取(qu)對(dui)數(shu)(shu)的(de)(de)坐標系中(zhong)用曲(qu)線來表示(shi)持(chi)(chi)久(jiu)(jiu)壽命(ming)(ming)，如圖4-2所(suo)示(shi)。圖4-2中(zhong)T1、T2、T3為試驗(yan)溫(wen)度(du)(du)，并且T1＜T2＜T3。在較(jiao)低(di)溫(wen)度(du)(du)（如T1），應力和持(chi)(chi)久(jiu)(jiu)壽命(ming)(ming)呈直(zhi)線關(guan)系；在較(jiao)高溫(wen)度(du)(du)（如T2、T3）應力和持(chi)(chi)久(jiu)(jiu)壽命(ming)(ming)的(de)(de)關(guan)系曲(qu)線出現(xian)折(zhe)(zhe)線。轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)出現(xian)是與鋼(gang)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)性質(zhi)變(bian)化有(you)關(guan)。在發生(sheng)(sheng)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)(dian)前(qian)，斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)形式是穿晶斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)；在轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)(dian)以后，斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)形式是晶界斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)。溫(wen)度(du)(du)較(jiao)高，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)(dian)發生(sheng)(sheng)在較(jiao)短的(de)(de)持(chi)(chi)久(jiu)(jiu)壽命(ming)(ming)上(shang)。如在T3溫(wen)度(du)(du)下，轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)(dian)發生(sheng)(sheng)的(de)(de)時間(jian)在T2溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)折(zhe)(zhe)點(dian)(dian)(dian)之前(qian)。