蠕變(bian)是(shi)指鋼(gang)與合(he)金在高(gao)溫下(xia)，即使承受的(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)形現象。鋼(gang)在室(shi)溫條件(jian)下(xia)，不存(cun)在蠕變(bian)。
金屬(shu)在(zai)高溫(wen)下的(de)蠕變(bian)行為(wei)，可以(yi)(yi)用(yong)典(dian)型(xing)的(de)蠕變(bian)曲線(xian)來表示(shi)和描述(shu)，如圖(tu)(tu)4-1所示(shi)。圖(tu)(tu)4-1中曲線(xian)表示(shi)在(zai)恒(heng)溫(wen)、恒(heng)應力下，隨著時間的(de)延長，試樣(yang)發生(sheng)蠕變(bian)的(de)情況。從圖(tu)(tu)4-1可以(yi)(yi)看(kan)出(chu)，蠕變(bian)曲線(xian)可分為(wei)四段：
①. 初(chu)始(shi)形(xing)變（也稱瞬間形(xing)變）階(jie)段，即0～1段，在(zai)此(ci)階(jie)段內產(chan)生加(jia)載后瞬間的彈性形(xing)變和塑性形(xing)變；
②. 蠕變(bian)(bian)減速(su)階段（也稱(cheng)第Ⅰ蠕變(bian)(bian)階段），即(ji)1～2段，在此(ci)階段蠕變(bian)(bian)速(su)度逐漸減小；
③. 蠕變恒(heng)速階段(duan)(duan)（第Ⅱ蠕變階段(duan)(duan)），即2～3段(duan)(duan)，在(zai)此階段(duan)(duan)蠕變速度保持恒(heng)定(ding)，也就(jiu)是說該階段(duan)(duan)蠕變速度為常(chang)數；
④. 蠕(ru)變(bian)(bian)加速階(jie)段(duan)（第(di)Ⅲ蠕(ru)變(bian)(bian)階(jie)段(duan)），即(ji)3～4段(duan)，在此階(jie)段(duan)蠕(ru)變(bian)(bian)速度逐(zhu)漸加大(da)，形變(bian)(bian)加快，到4點發生(sheng)斷(duan)裂，蠕(ru)變(bian)(bian)過(guo)程結束。
蠕(ru)變只(zhi)能在高于一(yi)定的溫度時才會(hui)發生，在低溫條件下，若(ruo)載荷(he)低于彈性(xing)極限，除了加載的初(chu)始瞬間產生一(yi)定的彈性(xing)形變外，隨時間延長，不再發生塑性(xing)形變。
不同的(de)(de)鋼與合金，由(you)于組(zu)(zu)織(zhi)結構(gou)的(de)(de)不同，發生蠕變的(de)(de)最低溫度(du)是不相同的(de)(de)，這是因(yin)為不同的(de)(de)鋼與合金，在溫度(du)和(he)應力的(de)(de)共(gong)同作用下，內部組(zu)(zu)織(zhi)結構(gou)發生了不同變化的(de)(de)緣故。
許多壓力(li)容(rong)器用鋼必須在(zai)蠕(ru)變條件下(xia)操(cao)作，設計(ji)的(de)原理(li)(li)一般是以試樣的(de)數據為基礎，包括確定構件在(zai)預計(ji)的(de)壽命(ming)內不(bu)發生(sheng)失效(xiao)的(de)應力(li)。蠕(ru)變的(de)現(xian)象很(hen)好理(li)(li)解，設計(ji)的(de)原理(li)(li)也很(hen)清楚，不(bu)會遇到特(te)殊的(de)問題(ti)。然而，有(you)兩個值得注意(yi)的(de)問題(ti)。
①. 如果設計不良會產生(sheng)難(nan)以預見的(de)高的(de)局部(bu)應力，從而使局部(bu)的(de)蠕變變形超過蠕變韌性，導致過早地失效(xiao)。
②. 如果不能(neng)消除結(jie)構(gou)應力(li)，殘余應力(li)可能(neng)疊加在載(zai)荷引起的應力(li)上(shang)，從而導致過早地蠕變失效。
如管(guan)子(zi)的焊接處易(yi)于發生這(zhe)種情況。因(yin)此，切記要在(zai)使用前對(dui)在(zai)蠕變條件下工(gong)作(zuo)的容器，進行應力消除處理。
蠕變(bian)(bian)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)：材料的(de)耐高溫(wen)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)通常分為三類，即高溫(wen)下(xia)的(de)短(duan)期(qi)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)（拉(la)伸(shen)、壓縮、彎(wan)曲(qu)、剪切、扭轉和(he)沖擊(ji)），高溫(wen)停留一定時間(jian)后(hou)在(zai)室溫(wen)下(xia)的(de)短(duan)期(qi)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)和(he)室溫(wen)下(xia)的(de)長期(qi)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)。長期(qi)強度試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)依此可以(yi)分為恒(heng)定載(zai)荷(he)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)（蠕變(bian)(bian)、應力-斷裂和(he)許多(duo)疲勞(lao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)）或恒(heng)定變(bian)(bian)形試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)（應力釋放和(he)某些(xie)疲勞(lao)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)）。
①. 蠕變強(qiang)度（又稱蠕變極(ji)限(xian)）
在(zai)一定溫(wen)(wen)度(du)(du)下(xia)，由(you)于外力的(de)(de)作用，隨(sui)著時間的(de)(de)增加，應力使(shi)構件發生變(bian)形(xing)的(de)(de)現象稱(cheng)為(wei)蠕(ru)變(bian)，蠕(ru)變(bian)強(qiang)度(du)(du)又稱(cheng)蠕(ru)變(bian)極限。在(zai)一定溫(wen)(wen)度(du)(du)下(xia)特(te)別是在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)下(xia)，載荷(he)越大，發生蠕(ru)變(bian)的(de)(de)速(su)度(du)(du)越快；在(zai)一定載荷(he)下(xia)，溫(wen)(wen)度(du)(du)越高(gao)、時間越長(chang)則發生蠕(ru)變(bian)的(de)(de)可能性就(jiu)越大。與此相反，溫(wen)(wen)度(du)(du)越低(di)(di)蠕(ru)變(bian)速(su)度(du)(du)越慢，當低(di)(di)至一定溫(wen)(wen)度(du)(du)時蠕(ru)變(bian)就(jiu)不成為(wei)問題(ti)了(le)。這(zhe)個最低(di)(di)溫(wen)(wen)度(du)(du)依鋼種而(er)異，例如(ru)，純鐵(tie)的(de)(de)蠕(ru)變(bian)溫(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)330℃左(zuo)右，而(er)不銹(xiu)鋼因(yin)采取各種措施進(jin)行強(qiang)化，該(gai)溫(wen)(wen)度(du)(du)可達550℃以上。
疲(pi)勞強(qiang)度是指在(zai)某一(yi)(yi)溫度下(xia)，一(yi)(yi)定時(shi)間內，允(yun)(yun)許(xu)一(yi)(yi)定形(xing)變所能(neng)(neng)承(cheng)(cheng)受的(de)應力。例如(ru)，一(yi)(yi)般(ban)規定為在(zai)105h內允(yun)(yun)許(xu)形(xing)變0.1％所能(neng)(neng)承(cheng)(cheng)受的(de)最(zui)高應力，記(ji)(ji)作σc0.1/100000，單(dan)位(wei)為MN／㎡；也可以表示為在(zai)一(yi)(yi)定溫度下(xia)，規定時(shi)間內，斷裂時(shi)所能(neng)(neng)承(cheng)(cheng)受的(de)最(zui)高應力，記(ji)(ji)作στ，單(dan)位(wei)為MN／㎡。
在設計(ji)某些要求(qiu)尺寸極(ji)其(qi)(qi)精(jing)確，在使用(yong)過程中不允許有稍大(da)變(bian)形的零件時(shi)，常采用(yong)蠕變(bian)極(ji)限這個性能指標。如(ru)蒸(zheng)汽渦(wo)輪(lun)葉(xie)片，一般要運(yun)轉(zhuan)幾年以上才檢修，在工作期間(jian)要求(qiu)其(qi)(qi)尺寸極(ji)其(qi)(qi)精(jing)確。通(tong)常規定蠕變(bian)極(ji)限為100000h允許變(bian)形0.1％所能承(cheng)受的最高應力，記(ji)作。c0.1／100000，單位為kgf／m㎡。
從(cong)承受載荷開始到產生破(po)壞(huai)為止，其全過程分(fen)為轉(zhuan)移蠕變、正常蠕變和加速蠕變三(san)個階段(duan)。
當鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)合(he)金(jin)處(chu)在(zai)高溫(wen)(wen)環境下使用(yong)(yong)時(shi)，就有必(bi)要考(kao)慮它的(de)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)和(he)(he)(he)疲勞。如果鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)合(he)金(jin)使用(yong)(yong)于(yu)鍋(guo)爐(lu)或壓力容器的(de)場(chang)合(he)，當溫(wen)(wen)度(du)超過500～550℃時(shi)，設計(ji)時(shi)就應(ying)該(gai)以鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)合(he)金(jin)的(de)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)強(qiang)度(du)和(he)(he)(he)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)破(po)斷強(qiang)度(du)分別(bie)代(dai)替(ti)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)合(he)金(jin)的(de)屈服強(qiang)度(du)和(he)(he)(he)抗拉強(qiang)度(du)的(de)基準值計(ji)算它的(de)許用(yong)(yong)應(ying)力。
和其他鋼一樣，熔煉(lian)方式(shi)、脫氧方式(shi)、凝固方法(fa)、熱處理(li)和加(jia)工等(deng)對(dui)不銹鋼的(de)(de)蠕變特性有很大的(de)(de)影響。
②. 持(chi)久強度
持久(jiu)強度(du)是指在一定溫度(du)下，在規定時(shi)間斷裂所(suo)能承受的應力。持久(jiu)強度(du)通(tong)常(chang)用在設(she)計使用時(shi)間不太長（如(ru)100h到幾千(qian)小(xiao)時(shi)）就可(ke)以更換的零件，或(huo)者用于不要求尺(chi)寸(cun)精確，但不允(yun)許(xu)斷裂的長期工作零件（如(ru)蒸(zheng)汽過熱管），通(tong)常(chang)用σt表示，單位為(wei)kgkgf/mrf／m㎡；t為(wei)時(shi)間，單位為(wei)h。如(ru)鋼在800℃，100h斷裂，
其持久強(qiang)度用符號表示為σ800℃ 100。
③. 持(chi)久壽命
持久壽命(ming)是指某溫(wen)度時，在規定(ding)應力的作用(yong)下，從(cong)開(kai)始直到到拉(la)斷的時間(jian)，其單(dan)位為(wei)h。
上述數據可在(zai)(zai)對應(ying)力(li)(li)取對數的(de)(de)坐標(biao)系中用(yong)曲(qu)(qu)線來表示持久壽命(ming)(ming)(ming)，如(ru)(ru)圖4-2所示。圖4-2中T1、T2、T3為(wei)試驗溫度(du)(du)，并且T1＜T2＜T3。在(zai)(zai)較低溫度(du)(du)（如(ru)(ru)T1），應(ying)力(li)(li)和持久壽命(ming)(ming)(ming)呈直線關系；在(zai)(zai)較高溫度(du)(du)（如(ru)(ru)T2、T3）應(ying)力(li)(li)和持久壽命(ming)(ming)(ming)的(de)(de)關系曲(qu)(qu)線出(chu)現折(zhe)(zhe)線。轉折(zhe)(zhe)點的(de)(de)出(chu)現是(shi)與鋼斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)性質變化有關。在(zai)(zai)發生轉折(zhe)(zhe)點前(qian)，斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)形式(shi)是(shi)穿晶斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)；在(zai)(zai)轉折(zhe)(zhe)點以后，斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)形式(shi)是(shi)晶界斷(duan)(duan)裂(lie)(lie)。溫度(du)(du)較高，轉折(zhe)(zhe)點發生在(zai)(zai)較短的(de)(de)持久壽命(ming)(ming)(ming)上。如(ru)(ru)在(zai)(zai)T3溫度(du)(du)下，轉折(zhe)(zhe)點發生的(de)(de)時間在(zai)(zai)T2溫度(du)(du)的(de)(de)轉折(zhe)(zhe)點之前(qian)。
