蠕變(bian)是指鋼與合(he)金在(zai)高溫(wen)下(xia)，即使承受的是低于該溫(wen)度的屈服(fu)強(qiang)度的載(zai)荷，也會發生連續而緩慢(man)的塑性變(bian)形現象。鋼在(zai)室溫(wen)條件(jian)下(xia)，不存(cun)在(zai)蠕變(bian)。
金屬在(zai)高溫(wen)下的(de)(de)(de)蠕(ru)(ru)變(bian)行(xing)為，可(ke)(ke)以用典(dian)型的(de)(de)(de)蠕(ru)(ru)變(bian)曲(qu)線來表(biao)示和描述，如圖(tu)(tu)4-1所(suo)示。圖(tu)(tu)4-1中(zhong)曲(qu)線表(biao)示在(zai)恒溫(wen)、恒應力下，隨著時間(jian)的(de)(de)(de)延長，試樣發生蠕(ru)(ru)變(bian)的(de)(de)(de)情(qing)況。從(cong)圖(tu)(tu)4-1可(ke)(ke)以看出(chu)，蠕(ru)(ru)變(bian)曲(qu)線可(ke)(ke)分為四(si)段(duan)：
①. 初始形(xing)(xing)變（也稱瞬間形(xing)(xing)變）階段(duan)(duan)，即0～1段(duan)(duan)，在此階段(duan)(duan)內產生加載后瞬間的彈性形(xing)(xing)變和塑(su)性形(xing)(xing)變；
②. 蠕變減速階(jie)段(duan)(duan)（也稱第Ⅰ蠕變階(jie)段(duan)(duan)），即(ji)1～2段(duan)(duan)，在此(ci)階(jie)段(duan)(duan)蠕變速度逐(zhu)漸減小(xiao)；
③. 蠕(ru)(ru)(ru)(ru)變(bian)恒速階段(duan)（第Ⅱ蠕(ru)(ru)(ru)(ru)變(bian)階段(duan)），即(ji)2～3段(duan)，在此階段(duan)蠕(ru)(ru)(ru)(ru)變(bian)速度保(bao)持恒定，也就是說該(gai)階段(duan)蠕(ru)(ru)(ru)(ru)變(bian)速度為常數；
④. 蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)加(jia)(jia)速(su)階(jie)段(duan)(duan)（第Ⅲ蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)階(jie)段(duan)(duan)），即3～4段(duan)(duan)，在(zai)此(ci)階(jie)段(duan)(duan)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)速(su)度逐漸加(jia)(jia)大，形變(bian)(bian)加(jia)(jia)快，到4點發生斷裂(lie)，蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)過程結束。
蠕變只能在高于一(yi)定(ding)的溫度時才會發(fa)生，在低(di)溫條件下(xia)，若載荷低(di)于彈性(xing)極(ji)限，除了加載的初始(shi)瞬間(jian)產生一(yi)定(ding)的彈性(xing)形變外，隨時間(jian)延(yan)長(chang)，不再(zai)發(fa)生塑性(xing)形變。
不同(tong)的鋼(gang)與(yu)合金(jin)(jin)，由(you)于(yu)組織結構的不同(tong)，發生蠕變的最低溫度是不相同(tong)的，這是因為不同(tong)的鋼(gang)與(yu)合金(jin)(jin)，在溫度和應力的共同(tong)作用下，內(nei)部組織結構發生了不同(tong)變化(hua)的緣故。
許多壓力容(rong)器用(yong)鋼必須在蠕變(bian)條件(jian)下操作，設計的(de)(de)原(yuan)理一般是以試樣的(de)(de)數(shu)據(ju)為基礎，包括確定構件(jian)在預計的(de)(de)壽命內不發生失效的(de)(de)應力。蠕變(bian)的(de)(de)現象很好理解，設計的(de)(de)原(yuan)理也很清楚，不會遇到特殊(shu)的(de)(de)問題。然而(er)，有兩個值得注(zhu)意的(de)(de)問題。
①. 如果設計不良會產生難以預(yu)見的(de)高的(de)局(ju)部應力，從而使(shi)局(ju)部的(de)蠕變(bian)變(bian)形超過(guo)蠕變(bian)韌性，導致過(guo)早地失(shi)效(xiao)。
②. 如果不能消(xiao)除結構應力(li)，殘余應力(li)可能疊加在載荷(he)引起的應力(li)上(shang)，從而導致過(guo)早地蠕變失效。
如(ru)管子(zi)的焊接處易于(yu)發生這(zhe)種情況(kuang)。因此，切記要在使用前(qian)對在蠕變條件下(xia)工(gong)作的容器，進(jin)行應(ying)力消(xiao)除(chu)處理。
蠕(ru)(ru)變試(shi)(shi)(shi)(shi)驗：材(cai)料的(de)耐高(gao)溫試(shi)(shi)(shi)(shi)驗通(tong)常分為(wei)三(san)類(lei)，即高(gao)溫下(xia)的(de)短(duan)期試(shi)(shi)(shi)(shi)驗（拉伸、壓縮、彎曲、剪切(qie)、扭轉和(he)(he)沖擊），高(gao)溫停(ting)留一定(ding)(ding)(ding)時間后在(zai)室溫下(xia)的(de)短(duan)期試(shi)(shi)(shi)(shi)驗和(he)(he)室溫下(xia)的(de)長期試(shi)(shi)(shi)(shi)驗。長期強度(du)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗依此可以分為(wei)恒(heng)定(ding)(ding)(ding)載荷(he)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗（蠕(ru)(ru)變、應力(li)-斷(duan)裂和(he)(he)許多疲(pi)(pi)勞試(shi)(shi)(shi)(shi)驗）或恒(heng)定(ding)(ding)(ding)變形試(shi)(shi)(shi)(shi)驗（應力(li)釋放和(he)(he)某(mou)些疲(pi)(pi)勞試(shi)(shi)(shi)(shi)驗）。
①. 蠕變(bian)強度（又稱(cheng)蠕變(bian)極限）
在一(yi)(yi)定溫(wen)度下(xia)，由于外(wai)力的(de)(de)(de)作用，隨著時(shi)間的(de)(de)(de)增(zeng)加，應力使構件發(fa)(fa)生(sheng)變(bian)形的(de)(de)(de)現(xian)象稱為蠕(ru)(ru)變(bian)，蠕(ru)(ru)變(bian)強度又稱蠕(ru)(ru)變(bian)極限。在一(yi)(yi)定溫(wen)度下(xia)特別(bie)是(shi)在高溫(wen)下(xia)，載荷(he)越(yue)大(da)，發(fa)(fa)生(sheng)蠕(ru)(ru)變(bian)的(de)(de)(de)速度越(yue)快(kuai)；在一(yi)(yi)定載荷(he)下(xia)，溫(wen)度越(yue)高、時(shi)間越(yue)長則發(fa)(fa)生(sheng)蠕(ru)(ru)變(bian)的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性就越(yue)大(da)。與此(ci)相反，溫(wen)度越(yue)低蠕(ru)(ru)變(bian)速度越(yue)慢，當低至一(yi)(yi)定溫(wen)度時(shi)蠕(ru)(ru)變(bian)就不成為問(wen)題了(le)。這個(ge)最低溫(wen)度依鋼(gang)種(zhong)而異，例如，純鐵的(de)(de)(de)蠕(ru)(ru)變(bian)溫(wen)度在330℃左(zuo)右(you)，而不銹(xiu)鋼(gang)因(yin)采取各種(zhong)措施進行強化，該溫(wen)度可(ke)達550℃以上。
疲勞(lao)強度(du)是(shi)指(zhi)在(zai)(zai)某一溫度(du)下(xia)，一定(ding)時(shi)間(jian)內，允許(xu)一定(ding)形變所能(neng)承(cheng)受的應力。例如，一般規定(ding)為在(zai)(zai)105h內允許(xu)形變0.1％所能(neng)承(cheng)受的最高應力，記(ji)作σc0.1/100000，單(dan)位為MN／㎡；也可以表示(shi)為在(zai)(zai)一定(ding)溫度(du)下(xia)，規定(ding)時(shi)間(jian)內，斷(duan)裂時(shi)所能(neng)承(cheng)受的最高應力，記(ji)作στ，單(dan)位為MN／㎡。
在(zai)設計某些要(yao)求尺寸(cun)極(ji)其(qi)精確，在(zai)使(shi)用過程中不允(yun)許有稍大(da)變形的零件時，常采用蠕(ru)變極(ji)限這個性能(neng)指(zhi)標。如(ru)蒸(zheng)汽渦輪葉片，一般(ban)要(yao)運轉幾年以上(shang)才檢修(xiu)，在(zai)工作(zuo)期(qi)間要(yao)求其(qi)尺寸(cun)極(ji)其(qi)精確。通常規(gui)定蠕(ru)變極(ji)限為100000h允(yun)許變形0.1％所(suo)能(neng)承受的最(zui)高應力，記作(zuo)。c0.1／100000，單位為kgf／m㎡。
從(cong)承受(shou)載荷開始到產生破壞為止(zhi)，其全過(guo)程分為轉移(yi)蠕(ru)變、正(zheng)常蠕(ru)變和加速(su)蠕(ru)變三個階段。
當鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)合(he)(he)(he)金處在高(gao)溫環境下(xia)使用時，就(jiu)有必要(yao)考(kao)慮它(ta)的蠕(ru)變(bian)(bian)和(he)(he)(he)疲勞。如(ru)果鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)合(he)(he)(he)金使用于鍋爐(lu)或壓力容器的場(chang)合(he)(he)(he)，當溫度(du)超過500～550℃時，設計時就(jiu)應該以鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)合(he)(he)(he)金的蠕(ru)變(bian)(bian)強(qiang)度(du)和(he)(he)(he)蠕(ru)變(bian)(bian)破(po)斷強(qiang)度(du)分別代替鋼(gang)(gang)和(he)(he)(he)合(he)(he)(he)金的屈服強(qiang)度(du)和(he)(he)(he)抗拉強(qiang)度(du)的基準值(zhi)計算它(ta)的許用應力。
和(he)(he)其他(ta)鋼一樣，熔煉方(fang)式(shi)、脫氧方(fang)式(shi)、凝固方(fang)法、熱(re)處理和(he)(he)加工等對不銹鋼的蠕變特性有很大的影響(xiang)。
②. 持(chi)久強度
持(chi)久(jiu)強(qiang)度(du)是指在(zai)(zai)一定溫(wen)度(du)下，在(zai)(zai)規定時間斷(duan)裂(lie)(lie)所能承受的應力(li)。持(chi)久(jiu)強(qiang)度(du)通常(chang)用在(zai)(zai)設計使用時間不(bu)(bu)(bu)太長（如100h到幾千小時）就可(ke)以更換的零件，或者用于不(bu)(bu)(bu)要求尺寸精確，但不(bu)(bu)(bu)允許斷(duan)裂(lie)(lie)的長期(qi)工作零件（如蒸(zheng)汽過熱管），通常(chang)用σt表示，單位(wei)為(wei)kgkgf/mrf／m㎡；t為(wei)時間，單位(wei)為(wei)h。如鋼在(zai)(zai)800℃，100h斷(duan)裂(lie)(lie)，
其持久強度用符號表示為σ800℃ 100。
③. 持(chi)久壽命
持久(jiu)壽命(ming)是(shi)指某溫度時，在規定應力(li)的作(zuo)用(yong)下(xia)，從開始直到(dao)到(dao)拉(la)斷(duan)的時間(jian)，其單位(wei)為h。
上述數(shu)據可(ke)在對(dui)應力(li)取(qu)對(dui)數(shu)的坐標系中用曲(qu)線(xian)來表示持久(jiu)壽(shou)(shou)命，如圖(tu)4-2所示。圖(tu)4-2中T1、T2、T3為試驗溫(wen)度(du)，并(bing)且(qie)T1＜T2＜T3。在較(jiao)低溫(wen)度(du)（如T1），應力(li)和持久(jiu)壽(shou)(shou)命呈直(zhi)線(xian)關系；在較(jiao)高(gao)(gao)溫(wen)度(du)（如T2、T3）應力(li)和持久(jiu)壽(shou)(shou)命的關系曲(qu)線(xian)出現(xian)折(zhe)線(xian)。轉(zhuan)折(zhe)點的出現(xian)是(shi)(shi)與鋼斷(duan)裂(lie)的性質變(bian)化(hua)有關。在發生轉(zhuan)折(zhe)點前，斷(duan)裂(lie)形(xing)式(shi)是(shi)(shi)穿(chuan)晶斷(duan)裂(lie)；在轉(zhuan)折(zhe)點以后(hou)，斷(duan)裂(lie)形(xing)式(shi)是(shi)(shi)晶界(jie)斷(duan)裂(lie)。溫(wen)度(du)較(jiao)高(gao)(gao)，轉(zhuan)折(zhe)點發生在較(jiao)短的持久(jiu)壽(shou)(shou)命上。如在T3溫(wen)度(du)下(xia)，轉(zhuan)折(zhe)點發生的時(shi)間在T2溫(wen)度(du)的轉(zhuan)折(zhe)點之(zhi)前。
