蠕變(bian)(bian)是(shi)指(zhi)鋼與合金在(zai)高(gao)溫下，即使承(cheng)受的(de)是(shi)低于該(gai)溫度的(de)屈服強度的(de)載荷，也會發生連續而緩慢的(de)塑性變(bian)(bian)形(xing)現象(xiang)。鋼在(zai)室溫條件下，不存在(zai)蠕變(bian)(bian)。
金屬在高(gao)溫(wen)下的(de)蠕(ru)變行為，可(ke)以用典型(xing)的(de)蠕(ru)變曲線(xian)來表示(shi)(shi)和描述(shu)，如圖4-1所示(shi)(shi)。圖4-1中曲線(xian)表示(shi)(shi)在恒溫(wen)、恒應力下，隨著時間的(de)延長，試樣發生蠕(ru)變的(de)情況(kuang)。從圖4-1可(ke)以看出，蠕(ru)變曲線(xian)可(ke)分為四段：
①. 初(chu)始形變(bian)（也稱(cheng)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(sheng)加(jia)載(zai)后瞬(shun)間的彈性形變(bian)和塑性形變(bian)；
②. 蠕(ru)變減速階段(duan)（也稱第Ⅰ蠕(ru)變階段(duan)），即(ji)1～2段(duan)，在此階段(duan)蠕(ru)變速度逐(zhu)漸減小；
③. 蠕變恒(heng)速階段（第Ⅱ蠕變階段），即(ji)2～3段，在此階段蠕變速度保持(chi)恒(heng)定，也就是說該階段蠕變速度為常數；
④. 蠕變加(jia)速階(jie)段（第Ⅲ蠕變階(jie)段），即(ji)3～4段，在(zai)此階(jie)段蠕變速度逐(zhu)漸加(jia)大，形變加(jia)快，到4點發(fa)生斷(duan)裂，蠕變過程結束。
蠕變只能在高(gao)于(yu)一定的溫(wen)度時才(cai)會發生(sheng)(sheng)，在低溫(wen)條件(jian)下，若載荷低于(yu)彈性(xing)(xing)(xing)極限，除了加載的初始瞬間產生(sheng)(sheng)一定的彈性(xing)(xing)(xing)形(xing)(xing)變外，隨(sui)時間延長，不再發生(sheng)(sheng)塑性(xing)(xing)(xing)形(xing)(xing)變。
不同(tong)的(de)(de)鋼與合金，由于組(zu)織結構(gou)的(de)(de)不同(tong)，發生(sheng)蠕變(bian)(bian)的(de)(de)最低溫度(du)是(shi)不相同(tong)的(de)(de)，這是(shi)因為不同(tong)的(de)(de)鋼與合金，在(zai)溫度(du)和應力的(de)(de)共(gong)同(tong)作用(yong)下(xia)，內(nei)部組(zu)織結構(gou)發生(sheng)了不同(tong)變(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)緣故。
許多壓力容器(qi)用鋼必(bi)須在蠕變(bian)(bian)條件(jian)下操作，設(she)計的(de)(de)(de)(de)原理(li)(li)一般是(shi)以試樣的(de)(de)(de)(de)數(shu)據為(wei)基礎，包括確定構件(jian)在預計的(de)(de)(de)(de)壽命(ming)內不(bu)發生失效(xiao)的(de)(de)(de)(de)應力。蠕變(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)現象很(hen)好理(li)(li)解，設(she)計的(de)(de)(de)(de)原理(li)(li)也(ye)很(hen)清楚，不(bu)會遇到特殊的(de)(de)(de)(de)問題(ti)。然而，有兩個值得注意的(de)(de)(de)(de)問題(ti)。
①. 如果(guo)設計不(bu)良會產(chan)生難以預見的(de)高(gao)的(de)局部(bu)應力，從而使局部(bu)的(de)蠕變變形(xing)超過蠕變韌性，導致過早地失(shi)效(xiao)。
②. 如果不能消除結構應力(li)，殘(can)余應力(li)可能疊加在載荷引起的應力(li)上，從而導致(zhi)過早地蠕(ru)變失效。
如管(guan)子(zi)的(de)焊接處(chu)易于(yu)發生這種情況。因此，切記要在使(shi)用(yong)前(qian)對在蠕變條(tiao)件(jian)下工(gong)作的(de)容器(qi)，進行應力消除處(chu)理。
蠕變(bian)試(shi)(shi)驗：材料(liao)的耐高溫試(shi)(shi)驗通(tong)常(chang)分為三(san)類，即高溫下的短(duan)期(qi)試(shi)(shi)驗（拉伸、壓縮、彎曲、剪(jian)切、扭轉和(he)沖擊(ji)），高溫停留(liu)一定(ding)時間后在(zai)室溫下的短(duan)期(qi)試(shi)(shi)驗和(he)室溫下的長(chang)(chang)期(qi)試(shi)(shi)驗。長(chang)(chang)期(qi)強(qiang)度試(shi)(shi)驗依此可(ke)以分為恒定(ding)載荷試(shi)(shi)驗（蠕變(bian)、應力-斷裂和(he)許多疲(pi)勞(lao)試(shi)(shi)驗）或(huo)恒定(ding)變(bian)形試(shi)(shi)驗（應力釋放(fang)和(he)某些疲(pi)勞(lao)試(shi)(shi)驗）。
①. 蠕變(bian)強(qiang)度(du)（又稱(cheng)蠕變(bian)極(ji)限）
在一(yi)定(ding)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)下(xia)，由于(yu)外力的(de)(de)作用，隨(sui)著(zhu)時(shi)間的(de)(de)增(zeng)加(jia)，應力使構件發(fa)生變(bian)(bian)形(xing)的(de)(de)現(xian)象稱(cheng)為(wei)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)，蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)強度(du)(du)(du)(du)(du)又(you)稱(cheng)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)極限。在一(yi)定(ding)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)下(xia)特別是在高溫(wen)(wen)下(xia)，載荷越(yue)(yue)(yue)大，發(fa)生蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)的(de)(de)速度(du)(du)(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)快；在一(yi)定(ding)載荷下(xia)，溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)高、時(shi)間越(yue)(yue)(yue)長則發(fa)生蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)的(de)(de)可能性就越(yue)(yue)(yue)大。與此相反(fan)，溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)低(di)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)速度(du)(du)(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)慢，當(dang)低(di)至一(yi)定(ding)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)時(shi)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)就不成為(wei)問題了(le)。這個最(zui)低(di)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)依鋼(gang)種(zhong)而異，例如，純鐵的(de)(de)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)在330℃左右，而不銹鋼(gang)因(yin)采取各(ge)種(zhong)措(cuo)施進行(xing)強化(hua)，該(gai)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)可達550℃以上。
疲勞強(qiang)度(du)是指在某一(yi)溫(wen)度(du)下，一(yi)定(ding)時間內，允許(xu)一(yi)定(ding)形變(bian)所能承(cheng)受(shou)的應力。例如，一(yi)般規定(ding)為在105h內允許(xu)形變(bian)0.1％所能承(cheng)受(shou)的最(zui)高(gao)應力，記(ji)作(zuo)(zuo)σc0.1/100000，單位(wei)(wei)為MN／㎡；也可以表示為在一(yi)定(ding)溫(wen)度(du)下，規定(ding)時間內，斷裂時所能承(cheng)受(shou)的最(zui)高(gao)應力，記(ji)作(zuo)(zuo)στ，單位(wei)(wei)為MN／㎡。
在設計某些要求尺寸(cun)極(ji)其精確(que)，在使用(yong)(yong)過程中不允(yun)許有稍(shao)大變形的零件時，常采(cai)用(yong)(yong)蠕(ru)變極(ji)限(xian)這個性能指標。如蒸汽渦輪葉片(pian)，一般(ban)要運轉(zhuan)幾年以上(shang)才(cai)檢修，在工(gong)作期(qi)間要求其尺寸(cun)極(ji)其精確(que)。通常規(gui)定蠕(ru)變極(ji)限(xian)為(wei)100000h允(yun)許變形0.1％所能承受的最高(gao)應力，記(ji)作。c0.1／100000，單位為(wei)kgf／m㎡。
從承受載荷開始(shi)到(dao)產生破壞為止，其全過程分為轉(zhuan)移蠕變、正常(chang)蠕變和加速蠕變三個階段。
當鋼和(he)合(he)金處(chu)在(zai)高(gao)溫(wen)環境下使(shi)用(yong)時，就有必要考慮(lv)它(ta)的(de)蠕(ru)(ru)變和(he)疲勞。如(ru)果鋼和(he)合(he)金使(shi)用(yong)于鍋(guo)爐或壓力容器的(de)場合(he)，當溫(wen)度(du)超過500～550℃時，設計時就應(ying)該以鋼和(he)合(he)金的(de)蠕(ru)(ru)變強(qiang)度(du)和(he)蠕(ru)(ru)變破斷強(qiang)度(du)分別代(dai)替鋼和(he)合(he)金的(de)屈服強(qiang)度(du)和(he)抗拉強(qiang)度(du)的(de)基(ji)準值計算它(ta)的(de)許用(yong)應(ying)力。
和其(qi)他(ta)鋼(gang)一樣，熔煉方(fang)式、脫氧方(fang)式、凝固方(fang)法、熱(re)處理(li)和加工(gong)等(deng)對不銹鋼(gang)的蠕變特性有(you)很大(da)的影(ying)響。
②. 持久(jiu)強度
持(chi)久強度是指在一(yi)定溫度下，在規定時(shi)(shi)間(jian)斷裂所能承受的(de)應力。持(chi)久強度通(tong)(tong)常用(yong)在設計使(shi)用(yong)時(shi)(shi)間(jian)不太(tai)長（如100h到幾千小時(shi)(shi)）就(jiu)可以(yi)更換的(de)零(ling)件，或者用(yong)于不要求尺寸精確，但不允許斷裂的(de)長期工作零(ling)件（如蒸汽(qi)過熱(re)管(guan)），通(tong)(tong)常用(yong)σt表示(shi)，單位(wei)為kgkgf/mrf／m㎡；t為時(shi)(shi)間(jian)，單位(wei)為h。如鋼在800℃，100h斷裂，
其持(chi)久強度用符號表示為σ800℃ 100。
③. 持久壽命
持久(jiu)壽命是指某溫度時(shi)，在規定應力的作用下，從開(kai)始(shi)直(zhi)到到拉斷的時(shi)間，其單位(wei)為h。
上述數(shu)據(ju)可在(zai)對應力取對數(shu)的(de)(de)坐(zuo)標系中用曲(qu)線(xian)(xian)(xian)(xian)來表(biao)示持(chi)(chi)久壽(shou)命，如圖(tu)4-2所示。圖(tu)4-2中T1、T2、T3為試驗溫(wen)(wen)度(du)(du)，并且T1＜T2＜T3。在(zai)較(jiao)低溫(wen)(wen)度(du)(du)（如T1），應力和(he)(he)持(chi)(chi)久壽(shou)命呈直(zhi)線(xian)(xian)(xian)(xian)關(guan)系；在(zai)較(jiao)高溫(wen)(wen)度(du)(du)（如T2、T3）應力和(he)(he)持(chi)(chi)久壽(shou)命的(de)(de)關(guan)系曲(qu)線(xian)(xian)(xian)(xian)出現(xian)(xian)折(zhe)線(xian)(xian)(xian)(xian)。轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)的(de)(de)出現(xian)(xian)是與鋼斷裂的(de)(de)性質變化有關(guan)。在(zai)發(fa)(fa)生轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)前，斷裂形式是穿晶(jing)斷裂；在(zai)轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)以后，斷裂形式是晶(jing)界斷裂。溫(wen)(wen)度(du)(du)較(jiao)高，轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)發(fa)(fa)生在(zai)較(jiao)短的(de)(de)持(chi)(chi)久壽(shou)命上。如在(zai)T3溫(wen)(wen)度(du)(du)下(xia)，轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)發(fa)(fa)生的(de)(de)時間在(zai)T2溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)之(zhi)前。
