蠕變是指鋼與(yu)合(he)金在高溫(wen)下，即使承受的(de)(de)是低于(yu)該(gai)溫(wen)度的(de)(de)屈(qu)服強度的(de)(de)載(zai)荷(he)，也會發生連續而緩慢的(de)(de)塑(su)性變形現象。鋼在室(shi)溫(wen)條件下，不(bu)存(cun)在蠕變。
金屬在(zai)高(gao)溫下(xia)(xia)的(de)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)行為，可以(yi)用(yong)典(dian)型的(de)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)曲線(xian)(xian)來表(biao)示和描述，如圖4-1所示。圖4-1中曲線(xian)(xian)表(biao)示在(zai)恒溫、恒應力下(xia)(xia)，隨著時間的(de)延長(chang)，試(shi)樣發生蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)的(de)情況。從圖4-1可以(yi)看(kan)出，蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)曲線(xian)(xian)可分為四段：
①. 初始形(xing)(xing)變（也稱瞬(shun)間(jian)形(xing)(xing)變）階段，即0～1段，在此階段內產(chan)生加載后瞬(shun)間(jian)的彈性形(xing)(xing)變和塑性形(xing)(xing)變；
②. 蠕變(bian)減(jian)速(su)(su)階段（也稱第Ⅰ蠕變(bian)階段），即1～2段，在此階段蠕變(bian)速(su)(su)度逐漸(jian)減(jian)小；
③. 蠕變恒速(su)(su)階(jie)段（第Ⅱ蠕變階(jie)段），即2～3段，在此階(jie)段蠕變速(su)(su)度保持恒定(ding)，也就是說該階(jie)段蠕變速(su)(su)度為常數；
④. 蠕(ru)(ru)變加(jia)速階(jie)段(duan)(duan)（第Ⅲ蠕(ru)(ru)變階(jie)段(duan)(duan)），即(ji)3～4段(duan)(duan)，在此階(jie)段(duan)(duan)蠕(ru)(ru)變速度逐漸加(jia)大(da)，形變加(jia)快(kuai)，到4點(dian)發生斷(duan)裂，蠕(ru)(ru)變過(guo)程結束(shu)。
蠕變只能在高于(yu)一定的溫度時才(cai)會發生，在低(di)溫條件下(xia)，若載荷低(di)于(yu)彈性(xing)極限，除了加(jia)載的初始瞬間(jian)產(chan)生一定的彈性(xing)形變外，隨時間(jian)延長，不再發生塑性(xing)形變。
不同(tong)(tong)(tong)的鋼與(yu)合金，由于組織(zhi)結構的不同(tong)(tong)(tong)，發生蠕變的最低(di)溫(wen)(wen)度(du)是不相同(tong)(tong)(tong)的，這(zhe)是因為(wei)不同(tong)(tong)(tong)的鋼與(yu)合金，在(zai)溫(wen)(wen)度(du)和應力的共同(tong)(tong)(tong)作用下，內部組織(zhi)結構發生了不同(tong)(tong)(tong)變化(hua)的緣故(gu)。
許(xu)多壓力容器(qi)用鋼必(bi)須(xu)在蠕變(bian)條件下操作，設計的(de)(de)(de)原(yuan)理(li)一般是(shi)以試樣的(de)(de)(de)數據為基礎，包括確定(ding)構件在預計的(de)(de)(de)壽命(ming)內(nei)不發生失效(xiao)的(de)(de)(de)應力。蠕變(bian)的(de)(de)(de)現象很好理(li)解(jie)，設計的(de)(de)(de)原(yuan)理(li)也很清楚，不會遇(yu)到特殊的(de)(de)(de)問題(ti)。然而，有兩個(ge)值得注意的(de)(de)(de)問題(ti)。
①. 如果(guo)設計不良(liang)會產(chan)生難(nan)以(yi)預見的高的局部(bu)應力，從而(er)使局部(bu)的蠕(ru)變變形超過蠕(ru)變韌性，導致過早地失效。
②. 如果不能消除結構應(ying)力，殘余應(ying)力可能疊(die)加在載荷(he)引起的應(ying)力上，從(cong)而導致(zhi)過早(zao)地蠕變(bian)失效。
如管子的焊接處易(yi)于發生這(zhe)種情況。因此，切記要在使用前對在蠕變條件下工作的容器，進行應(ying)力消除處理。
蠕變(bian)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)：材料的(de)耐高溫(wen)(wen)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)通常分為(wei)三(san)類，即高溫(wen)(wen)下的(de)短期(qi)(qi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)（拉(la)伸(shen)、壓縮、彎(wan)曲(qu)、剪切(qie)、扭(niu)轉和(he)沖擊(ji)），高溫(wen)(wen)停留一定(ding)時間(jian)后在室(shi)溫(wen)(wen)下的(de)短期(qi)(qi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)和(he)室(shi)溫(wen)(wen)下的(de)長期(qi)(qi)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)。長期(qi)(qi)強度試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)依此(ci)可以分為(wei)恒(heng)定(ding)載荷試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)（蠕變(bian)、應(ying)力-斷(duan)裂和(he)許多疲(pi)勞試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)）或恒(heng)定(ding)變(bian)形試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)（應(ying)力釋放和(he)某些(xie)疲(pi)勞試(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)）。
①. 蠕(ru)變(bian)強度（又稱(cheng)蠕(ru)變(bian)極限）
在(zai)一定溫(wen)度(du)(du)下，由(you)于外力的(de)(de)作(zuo)用(yong)，隨著時間(jian)的(de)(de)增加，應力使構件發生變形的(de)(de)現象稱為蠕(ru)變，蠕(ru)變強(qiang)度(du)(du)又稱蠕(ru)變極(ji)限。在(zai)一定溫(wen)度(du)(du)下特別(bie)是在(zai)高(gao)溫(wen)下，載荷(he)越(yue)(yue)大(da)，發生蠕(ru)變的(de)(de)速度(du)(du)越(yue)(yue)快；在(zai)一定載荷(he)下，溫(wen)度(du)(du)越(yue)(yue)高(gao)、時間(jian)越(yue)(yue)長(chang)則發生蠕(ru)變的(de)(de)可能性(xing)就越(yue)(yue)大(da)。與此相(xiang)反，溫(wen)度(du)(du)越(yue)(yue)低蠕(ru)變速度(du)(du)越(yue)(yue)慢，當(dang)低至一定溫(wen)度(du)(du)時蠕(ru)變就不成為問題(ti)了。這個最低溫(wen)度(du)(du)依鋼(gang)種而異，例如(ru)，純鐵的(de)(de)蠕(ru)變溫(wen)度(du)(du)在(zai)330℃左右，而不銹(xiu)鋼(gang)因采取各種措施進(jin)行強(qiang)化，該溫(wen)度(du)(du)可達550℃以(yi)上。
疲勞強度(du)是指在某一(yi)溫(wen)度(du)下，一(yi)定(ding)(ding)時(shi)間內，允(yun)許(xu)一(yi)定(ding)(ding)形變所能(neng)承(cheng)(cheng)受的(de)(de)應(ying)力。例如(ru)，一(yi)般規定(ding)(ding)為(wei)在105h內允(yun)許(xu)形變0.1％所能(neng)承(cheng)(cheng)受的(de)(de)最高應(ying)力，記作(zuo)σc0.1/100000，單(dan)位為(wei)MN／㎡；也(ye)可以表(biao)示(shi)為(wei)在一(yi)定(ding)(ding)溫(wen)度(du)下，規定(ding)(ding)時(shi)間內，斷裂時(shi)所能(neng)承(cheng)(cheng)受的(de)(de)最高應(ying)力，記作(zuo)στ，單(dan)位為(wei)MN／㎡。
在(zai)設計(ji)某些要(yao)求尺(chi)(chi)寸極(ji)(ji)其精確(que)，在(zai)使用過(guo)程(cheng)中不(bu)允(yun)許(xu)有稍大(da)變形的零件(jian)時，常采用蠕(ru)變極(ji)(ji)限(xian)(xian)這個性能(neng)指標。如(ru)蒸汽渦輪葉片(pian)，一般(ban)要(yao)運轉幾(ji)年以上才(cai)檢(jian)修，在(zai)工作(zuo)期間要(yao)求其尺(chi)(chi)寸極(ji)(ji)其精確(que)。通常規定蠕(ru)變極(ji)(ji)限(xian)(xian)為(wei)100000h允(yun)許(xu)變形0.1％所(suo)能(neng)承受(shou)的最高應力，記(ji)作(zuo)。c0.1／100000，單位(wei)為(wei)kgf／m㎡。
從承受載(zai)荷開始到產(chan)生(sheng)破壞為止，其(qi)全過程分為轉(zhuan)移蠕(ru)變(bian)、正常蠕(ru)變(bian)和加速蠕(ru)變(bian)三(san)個階(jie)段。
當鋼(gang)和(he)合(he)(he)金處在高溫環境下使用時(shi)，就有必要考(kao)慮它的(de)蠕變和(he)疲勞。如果鋼(gang)和(he)合(he)(he)金使用于(yu)鍋爐或壓力容器的(de)場合(he)(he)，當溫度超過500～550℃時(shi)，設(she)計(ji)(ji)時(shi)就應該以(yi)鋼(gang)和(he)合(he)(he)金的(de)蠕變強(qiang)(qiang)度和(he)蠕變破斷(duan)強(qiang)(qiang)度分別代替鋼(gang)和(he)合(he)(he)金的(de)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度和(he)抗拉強(qiang)(qiang)度的(de)基(ji)準值(zhi)計(ji)(ji)算它的(de)許(xu)用應力。
和其(qi)他鋼(gang)(gang)一樣，熔煉(lian)方(fang)式、脫氧方(fang)式、凝固方(fang)法、熱(re)處理和加(jia)工等對不(bu)銹鋼(gang)(gang)的蠕變特性有(you)很大的影響。
②. 持久(jiu)強度
持久(jiu)強度是(shi)指在(zai)(zai)一定溫(wen)度下，在(zai)(zai)規定時間斷(duan)裂(lie)(lie)所能承受的應力(li)。持久(jiu)強度通常用(yong)(yong)在(zai)(zai)設計(ji)使(shi)用(yong)(yong)時間不太長(chang)（如100h到幾千小時）就可以更(geng)換(huan)的零件，或(huo)者用(yong)(yong)于不要求尺寸精確，但不允許斷(duan)裂(lie)(lie)的長(chang)期工(gong)作零件（如蒸(zheng)汽過熱管），通常用(yong)(yong)σt表示，單(dan)位為kgkgf/mrf／m㎡；t為時間，單(dan)位為h。如鋼(gang)在(zai)(zai)800℃，100h斷(duan)裂(lie)(lie)，
其持久強度用符號表示為σ800℃ 100。
③. 持久壽命
持久(jiu)壽命是指某溫度(du)時(shi)(shi)，在規定應力(li)的作用下(xia)，從開始直到到拉(la)斷(duan)的時(shi)(shi)間，其(qi)單位為h。
上述數據可在(zai)(zai)(zai)(zai)對應力(li)取對數的坐(zuo)標系中(zhong)用曲線來表示持(chi)久(jiu)壽(shou)命(ming)(ming)，如(ru)圖4-2所示。圖4-2中(zhong)T1、T2、T3為(wei)試驗溫(wen)(wen)度(du)(du)，并且T1＜T2＜T3。在(zai)(zai)(zai)(zai)較低(di)溫(wen)(wen)度(du)(du)（如(ru)T1），應力(li)和持(chi)久(jiu)壽(shou)命(ming)(ming)呈(cheng)直線關系；在(zai)(zai)(zai)(zai)較高溫(wen)(wen)度(du)(du)（如(ru)T2、T3）應力(li)和持(chi)久(jiu)壽(shou)命(ming)(ming)的關系曲線出現折(zhe)線。轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)的出現是與(yu)鋼斷裂(lie)的性質變(bian)化(hua)有(you)關。在(zai)(zai)(zai)(zai)發生(sheng)轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)前(qian)，斷裂(lie)形式是穿晶(jing)斷裂(lie)；在(zai)(zai)(zai)(zai)轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)以后，斷裂(lie)形式是晶(jing)界斷裂(lie)。溫(wen)(wen)度(du)(du)較高，轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)發生(sheng)在(zai)(zai)(zai)(zai)較短的持(chi)久(jiu)壽(shou)命(ming)(ming)上。如(ru)在(zai)(zai)(zai)(zai)T3溫(wen)(wen)度(du)(du)下(xia)，轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)發生(sheng)的時間(jian)在(zai)(zai)(zai)(zai)T2溫(wen)(wen)度(du)(du)的轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)之前(qian)。
