蠕(ru)變是(shi)指鋼(gang)與合金在(zai)(zai)高溫下，即使承受的(de)(de)是(shi)低于該溫度(du)的(de)(de)屈(qu)服強度(du)的(de)(de)載荷，也會(hui)發生連續而(er)緩慢(man)的(de)(de)塑(su)性變形現象。鋼(gang)在(zai)(zai)室(shi)溫條件(jian)下，不存在(zai)(zai)蠕(ru)變。

 金屬在高溫(wen)下的(de)(de)蠕(ru)(ru)變行為，可(ke)以用典型的(de)(de)蠕(ru)(ru)變曲線來(lai)表示和(he)描(miao)述，如圖(tu)4-1所示。圖(tu)4-1中曲線表示在恒溫(wen)、恒應力下，隨著時間的(de)(de)延長，試樣發生(sheng)蠕(ru)(ru)變的(de)(de)情況(kuang)。從圖(tu)4-1可(ke)以看出，蠕(ru)(ru)變曲線可(ke)分為四段(duan)：

   ①. 初始形變(bian)（也(ye)稱瞬(shun)間形變(bian)）階段(duan)(duan)，即0～1段(duan)(duan)，在此階段(duan)(duan)內產生加載(zai)后瞬(shun)間的(de)彈(dan)性形變(bian)和(he)塑性形變(bian)；

   ②. 蠕變(bian)(bian)減速階(jie)段(duan)（也稱(cheng)第Ⅰ蠕變(bian)(bian)階(jie)段(duan)），即(ji)1～2段(duan)，在此階(jie)段(duan)蠕變(bian)(bian)速度逐漸(jian)減小；

   ③. 蠕變(bian)恒(heng)速(su)階段（第Ⅱ蠕變(bian)階段），即2～3段，在(zai)此階段蠕變(bian)速(su)度保持恒(heng)定，也就是(shi)說該(gai)階段蠕變(bian)速(su)度為(wei)常(chang)數；

   ④. 蠕變(bian)加(jia)速階(jie)段（第Ⅲ蠕變(bian)階(jie)段），即3～4段，在此階(jie)段蠕變(bian)速度逐漸加(jia)大，形變(bian)加(jia)快，到4點(dian)發生斷裂，蠕變(bian)過(guo)程結束。

 蠕(ru)變(bian)只能在高于一(yi)定的溫(wen)度時(shi)才(cai)會發(fa)生(sheng)，在低(di)(di)溫(wen)條(tiao)件下，若(ruo)載荷低(di)(di)于彈(dan)(dan)性極限(xian)，除了(le)加載的初始瞬間產生(sheng)一(yi)定的彈(dan)(dan)性形變(bian)外，隨時(shi)間延長，不再發(fa)生(sheng)塑性形變(bian)。

 不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)鋼與(yu)合(he)金(jin)，由(you)于(yu)組織結構的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)，發(fa)生蠕變(bian)的(de)(de)最低溫(wen)度(du)是不(bu)(bu)相同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)，這是因為不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)鋼與(yu)合(he)金(jin)，在溫(wen)度(du)和(he)應力的(de)(de)共同(tong)(tong)(tong)作用下，內部組織結構發(fa)生了不(bu)(bu)同(tong)(tong)(tong)變(bian)化的(de)(de)緣(yuan)故。

 許多(duo)壓力容器用鋼(gang)必須在蠕變條件下操作，設計(ji)的(de)(de)(de)(de)原理一般是以(yi)試樣的(de)(de)(de)(de)數據為基礎，包括確定(ding)構件在預計(ji)的(de)(de)(de)(de)壽命內不發生失效的(de)(de)(de)(de)應力。蠕變的(de)(de)(de)(de)現象很(hen)好理解(jie)，設計(ji)的(de)(de)(de)(de)原理也很(hen)清楚，不會遇到特殊的(de)(de)(de)(de)問題。然(ran)而，有(you)兩個值得注意的(de)(de)(de)(de)問題。

   ①. 如果設(she)計不良(liang)會(hui)產生難以預見(jian)的(de)(de)高的(de)(de)局(ju)部應(ying)力，從而使局(ju)部的(de)(de)蠕(ru)變(bian)變(bian)形超過蠕(ru)變(bian)韌性，導致過早地(di)失效。

   ②. 如(ru)果不能消除結構應力(li)，殘余應力(li)可能疊加在(zai)載荷引起的應力(li)上，從而(er)導致過早地蠕變失效。

 如管(guan)子的(de)焊接處易(yi)于發生這種情況(kuang)。因此，切記要(yao)在使用前對在蠕(ru)變條件下工(gong)作(zuo)的(de)容器，進行應力消(xiao)除處理。

 蠕(ru)變試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)：材料的(de)耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)通常分為三類(lei)，即高(gao)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)短期(qi)(qi)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)（拉伸、壓(ya)縮(suo)、彎(wan)曲(qu)、剪切、扭轉和(he)沖擊），高(gao)溫(wen)(wen)(wen)停留一定(ding)時(shi)間后在室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)短期(qi)(qi)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)和(he)室(shi)溫(wen)(wen)(wen)下的(de)長期(qi)(qi)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。長期(qi)(qi)強度試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)依此可以(yi)分為恒定(ding)載荷(he)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)（蠕(ru)變、應(ying)力-斷裂和(he)許多疲勞試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)）或恒定(ding)變形試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)（應(ying)力釋放和(he)某(mou)些疲勞試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)）。

 ①. 蠕(ru)變(bian)強度(du)（又稱(cheng)蠕(ru)變(bian)極限）

   在(zai)(zai)一定溫(wen)(wen)度(du)下(xia)，由于外力的(de)(de)作用，隨著時間(jian)(jian)的(de)(de)增加(jia)，應(ying)力使(shi)構件發(fa)生變(bian)形(xing)的(de)(de)現象稱為(wei)蠕(ru)變(bian)，蠕(ru)變(bian)強度(du)又稱蠕(ru)變(bian)極限。在(zai)(zai)一定溫(wen)(wen)度(du)下(xia)特別是在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)(wen)下(xia)，載(zai)荷越(yue)大(da)，發(fa)生蠕(ru)變(bian)的(de)(de)速(su)度(du)越(yue)快；在(zai)(zai)一定載(zai)荷下(xia)，溫(wen)(wen)度(du)越(yue)高(gao)、時間(jian)(jian)越(yue)長則發(fa)生蠕(ru)變(bian)的(de)(de)可(ke)能性就越(yue)大(da)。與此(ci)相(xiang)反，溫(wen)(wen)度(du)越(yue)低蠕(ru)變(bian)速(su)度(du)越(yue)慢(man)，當低至一定溫(wen)(wen)度(du)時蠕(ru)變(bian)就不(bu)成為(wei)問題了。這個(ge)最低溫(wen)(wen)度(du)依鋼種而異，例如(ru)，純鐵(tie)的(de)(de)蠕(ru)變(bian)溫(wen)(wen)度(du)在(zai)(zai)330℃左右，而不(bu)銹(xiu)鋼因采取各(ge)種措施(shi)進(jin)行強化，該溫(wen)(wen)度(du)可(ke)達(da)550℃以上。

   疲勞強度是指在某一(yi)(yi)(yi)溫度下，一(yi)(yi)(yi)定(ding)時間內(nei)，允許(xu)一(yi)(yi)(yi)定(ding)形(xing)變所能承受(shou)(shou)的(de)應(ying)力。例如，一(yi)(yi)(yi)般規定(ding)為(wei)(wei)在105h內(nei)允許(xu)形(xing)變0.1％所能承受(shou)(shou)的(de)最(zui)高(gao)應(ying)力，記作(zuo)σc0.1/100000，單位為(wei)(wei)MN／㎡；也可(ke)以(yi)表示為(wei)(wei)在一(yi)(yi)(yi)定(ding)溫度下，規定(ding)時間內(nei)，斷(duan)裂時所能承受(shou)(shou)的(de)最(zui)高(gao)應(ying)力，記作(zuo)στ，單位為(wei)(wei)MN／㎡。

   在設計某些要(yao)求尺(chi)寸極(ji)其精確，在使用過程中不允許有(you)稍大變形的零件時，常采用蠕變極(ji)限這個(ge)性(xing)能指(zhi)標。如蒸汽渦輪葉片，一般要(yao)運轉(zhuan)幾年(nian)以(yi)上才(cai)檢(jian)修，在工作期間要(yao)求其尺(chi)寸極(ji)其精確。通常規定蠕變極(ji)限為100000h允許變形0.1％所能承(cheng)受的最高應力，記作。c0.1／100000，單位為kgf／m㎡。

   從承受(shou)載荷開始到(dao)產生破壞為止，其全過程(cheng)分為轉移(yi)蠕(ru)變(bian)、正常蠕(ru)變(bian)和加速蠕(ru)變(bian)三個階(jie)段。

  當鋼(gang)和(he)合金處(chu)在高溫(wen)(wen)環境下使(shi)用(yong)時，就有必要考慮它(ta)的(de)(de)蠕變(bian)(bian)和(he)疲勞。如果鋼(gang)和(he)合金使(shi)用(yong)于鍋爐(lu)或(huo)壓(ya)力容器(qi)的(de)(de)場合，當溫(wen)(wen)度(du)超過500～550℃時，設計時就應該以鋼(gang)和(he)合金的(de)(de)蠕變(bian)(bian)強(qiang)度(du)和(he)蠕變(bian)(bian)破斷強(qiang)度(du)分別代替鋼(gang)和(he)合金的(de)(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)和(he)抗拉(la)強(qiang)度(du)的(de)(de)基準值計算它(ta)的(de)(de)許(xu)用(yong)應力。

  和其他鋼(gang)一樣，熔煉(lian)方式、脫氧方式、凝固方法、熱處理(li)和加工等對不銹鋼(gang)的(de)蠕(ru)變(bian)特性(xing)有很大的(de)影(ying)響。

②. 持久(jiu)強度

  持久(jiu)強度是指在(zai)一(yi)定溫度下，在(zai)規定時(shi)間斷裂(lie)(lie)所能承受的應力。持久(jiu)強度通常用在(zai)設計(ji)使(shi)用時(shi)間不(bu)太(tai)長（如(ru)100h到幾千(qian)小時(shi)）就可以更(geng)換的零件，或者用于不(bu)要求尺寸精確，但不(bu)允許(xu)斷裂(lie)(lie)的長期工(gong)作零件（如(ru)蒸(zheng)汽過熱管），通常用σt表示(shi)，單位(wei)為kgkgf/mrf／m㎡；t為時(shi)間，單位(wei)為h。如(ru)鋼在(zai)800℃，100h斷裂(lie)(lie)，

  其(qi)持久強(qiang)度用符號表示為σ800℃ 100。

 ③. 持久壽命

  持久壽(shou)命(ming)是指某溫度時，在規定應(ying)力的作用下，從開始直到到拉斷的時間，其單位(wei)為(wei)h。

  上述數據可在對應(ying)力取對數的(de)(de)坐標系中用曲線(xian)(xian)來表示持久(jiu)(jiu)壽(shou)命(ming)，如(ru)圖(tu)4-2所(suo)示。圖(tu)4-2中T1、T2、T3為試驗(yan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)，并且T1＜T2＜T3。在較低溫(wen)(wen)(wen)度(du)（如(ru)T1），應(ying)力和持久(jiu)(jiu)壽(shou)命(ming)呈直線(xian)(xian)關(guan)系；在較高溫(wen)(wen)(wen)度(du)（如(ru)T2、T3）應(ying)力和持久(jiu)(jiu)壽(shou)命(ming)的(de)(de)關(guan)系曲線(xian)(xian)出(chu)現折線(xian)(xian)。轉(zhuan)(zhuan)折點(dian)的(de)(de)出(chu)現是與鋼斷(duan)裂(lie)的(de)(de)性質變化有關(guan)。在發(fa)(fa)(fa)生轉(zhuan)(zhuan)折點(dian)前，斷(duan)裂(lie)形(xing)式是穿晶(jing)斷(duan)裂(lie)；在轉(zhuan)(zhuan)折點(dian)以(yi)后，斷(duan)裂(lie)形(xing)式是晶(jing)界斷(duan)裂(lie)。溫(wen)(wen)(wen)度(du)較高，轉(zhuan)(zhuan)折點(dian)發(fa)(fa)(fa)生在較短的(de)(de)持久(jiu)(jiu)壽(shou)命(ming)上。如(ru)在T3溫(wen)(wen)(wen)度(du)下(xia)，轉(zhuan)(zhuan)折點(dian)發(fa)(fa)(fa)生的(de)(de)時間在T2溫(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)折點(dian)之前。