蠕變(bian)是指鋼(gang)與合金在(zai)高溫下，即使承受的(de)(de)(de)是低于該溫度的(de)(de)(de)屈服強度的(de)(de)(de)載荷(he)，也會(hui)發(fa)生連續而(er)緩慢的(de)(de)(de)塑性(xing)變(bian)形現象。鋼(gang)在(zai)室溫條(tiao)件(jian)下，不存(cun)在(zai)蠕變(bian)。
金屬在高溫(wen)下的蠕變行為，可以用(yong)典型的蠕變曲(qu)線(xian)來表示和描述，如(ru)圖4-1所示。圖4-1中曲(qu)線(xian)表示在恒(heng)溫(wen)、恒(heng)應(ying)力下，隨著時間(jian)的延長，試樣發生蠕變的情況。從圖4-1可以看(kan)出，蠕變曲(qu)線(xian)可分為四段：
①. 初始形變（也稱瞬間形變）階(jie)段，即(ji)0～1段，在(zai)此階(jie)段內產(chan)生加載后瞬間的彈性形變和塑性形變；
②. 蠕(ru)變減(jian)速(su)階(jie)(jie)段（也稱(cheng)第Ⅰ蠕(ru)變階(jie)(jie)段），即1～2段，在此(ci)階(jie)(jie)段蠕(ru)變速(su)度(du)逐漸減(jian)小；
③. 蠕變恒(heng)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(chi)恒(heng)定，也就是說該階(jie)段蠕變速(su)(su)度為常(chang)數；
④. 蠕(ru)變(bian)加速(su)階(jie)段(duan)（第Ⅲ蠕(ru)變(bian)階(jie)段(duan)），即3～4段(duan)，在此階(jie)段(duan)蠕(ru)變(bian)速(su)度逐(zhu)漸加大，形變(bian)加快，到4點發(fa)生斷(duan)裂，蠕(ru)變(bian)過程結束(shu)。
蠕變(bian)只能在高(gao)于一定的(de)溫度時才會發(fa)(fa)生，在低溫條件下，若(ruo)載荷低于彈性(xing)(xing)極限，除了加載的(de)初始瞬間產生一定的(de)彈性(xing)(xing)形(xing)(xing)變(bian)外，隨時間延(yan)長，不再發(fa)(fa)生塑性(xing)(xing)形(xing)(xing)變(bian)。
不同(tong)(tong)的(de)鋼(gang)與合金，由(you)于組織結構的(de)不同(tong)(tong)，發生蠕(ru)變的(de)最低溫度(du)是(shi)不相同(tong)(tong)的(de)，這是(shi)因為不同(tong)(tong)的(de)鋼(gang)與合金，在溫度(du)和應力(li)的(de)共同(tong)(tong)作用下(xia)，內部組織結構發生了不同(tong)(tong)變化的(de)緣故。
許多壓(ya)力容器(qi)用鋼必須在(zai)蠕(ru)變條(tiao)件下操作，設計(ji)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)理(li)(li)一般是(shi)以(yi)試樣的(de)(de)(de)數據為基(ji)礎，包括確定構件在(zai)預計(ji)的(de)(de)(de)壽命內不(bu)發生(sheng)失效的(de)(de)(de)應(ying)力。蠕(ru)變的(de)(de)(de)現象很好理(li)(li)解，設計(ji)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)理(li)(li)也(ye)很清楚，不(bu)會遇到特殊的(de)(de)(de)問題。然而，有兩個值(zhi)得注意的(de)(de)(de)問題。
①. 如果設計不(bu)良會產生難以預見的(de)(de)高的(de)(de)局(ju)部(bu)應(ying)力(li)，從而使局(ju)部(bu)的(de)(de)蠕(ru)變變形超(chao)過蠕(ru)變韌性，導致過早地失效。
②. 如果不能(neng)消除結構應力，殘余應力可能(neng)疊加在(zai)載荷引起的應力上，從而導(dao)致過早地蠕變失效(xiao)。
如管(guan)子的(de)焊接(jie)處易(yi)于發生(sheng)這種情(qing)況。因(yin)此，切(qie)記要在(zai)使用(yong)前對在(zai)蠕(ru)變條件(jian)下工作的(de)容器(qi)，進行應力消除處理。
蠕變(bian)(bian)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)：材料的耐高溫(wen)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)通(tong)常分(fen)為三類，即高溫(wen)下(xia)的短(duan)期試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)（拉(la)伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉和沖(chong)擊），高溫(wen)停留一定(ding)時(shi)間后在室溫(wen)下(xia)的短(duan)期試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)和室溫(wen)下(xia)的長期試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)。長期強度(du)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)依此可(ke)以分(fen)為恒(heng)定(ding)載荷試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)（蠕變(bian)(bian)、應(ying)力-斷裂和許多疲(pi)勞(lao)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)）或恒(heng)定(ding)變(bian)(bian)形試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)（應(ying)力釋放和某些疲(pi)勞(lao)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)）。
①. 蠕變強度（又(you)稱蠕變極限）
在(zai)(zai)一(yi)定溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)下(xia)，由于外力(li)的(de)(de)作用，隨(sui)著時(shi)間的(de)(de)增加，應力(li)使構件發生變(bian)形(xing)的(de)(de)現象稱(cheng)(cheng)為(wei)蠕變(bian)，蠕變(bian)強度(du)(du)(du)(du)又稱(cheng)(cheng)蠕變(bian)極(ji)限。在(zai)(zai)一(yi)定溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)下(xia)特別是在(zai)(zai)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)，載荷越(yue)大，發生蠕變(bian)的(de)(de)速度(du)(du)(du)(du)越(yue)快；在(zai)(zai)一(yi)定載荷下(xia)，溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)越(yue)高(gao)、時(shi)間越(yue)長則發生蠕變(bian)的(de)(de)可能性就越(yue)大。與此相反，溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)越(yue)低蠕變(bian)速度(du)(du)(du)(du)越(yue)慢，當低至一(yi)定溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)時(shi)蠕變(bian)就不(bu)(bu)成為(wei)問(wen)題(ti)了。這個(ge)最低溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)依鋼種(zhong)而異，例如，純鐵的(de)(de)蠕變(bian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)在(zai)(zai)330℃左右，而不(bu)(bu)銹鋼因采(cai)取各(ge)種(zhong)措施進行強化，該(gai)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)可達550℃以上。
疲勞強度(du)(du)是指在某一(yi)溫(wen)度(du)(du)下，一(yi)定(ding)時(shi)間內，允許(xu)一(yi)定(ding)形變所(suo)(suo)能承(cheng)受(shou)的應力(li)。例如(ru)，一(yi)般規定(ding)為(wei)在105h內允許(xu)形變0.1％所(suo)(suo)能承(cheng)受(shou)的最高應力(li)，記作(zuo)(zuo)σc0.1/100000，單位(wei)為(wei)MN／㎡；也(ye)可(ke)以表示(shi)為(wei)在一(yi)定(ding)溫(wen)度(du)(du)下，規定(ding)時(shi)間內，斷(duan)裂時(shi)所(suo)(suo)能承(cheng)受(shou)的最高應力(li)，記作(zuo)(zuo)στ，單位(wei)為(wei)MN／㎡。
在設計某(mou)些要(yao)(yao)求尺寸(cun)極其精(jing)確(que)，在使用(yong)過程(cheng)中(zhong)不允許有稍大(da)變(bian)(bian)形的零件時，常采(cai)用(yong)蠕變(bian)(bian)極限這個性能指標。如蒸汽渦輪葉片，一(yi)般(ban)要(yao)(yao)運轉幾年以上(shang)才檢(jian)修，在工作(zuo)(zuo)期間要(yao)(yao)求其尺寸(cun)極其精(jing)確(que)。通常規定蠕變(bian)(bian)極限為100000h允許變(bian)(bian)形0.1％所能承受的最高應(ying)力，記作(zuo)(zuo)。c0.1／100000，單位為kgf／m㎡。
從承受載荷開始到產(chan)生破壞為(wei)止，其全過程分為(wei)轉移蠕變(bian)、正(zheng)常蠕變(bian)和加速蠕變(bian)三個階段(duan)。
當鋼(gang)和(he)(he)(he)合(he)金處在(zai)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia)使用時，就有必要(yao)考慮它(ta)的(de)(de)(de)蠕變(bian)和(he)(he)(he)疲(pi)勞(lao)。如果鋼(gang)和(he)(he)(he)合(he)金使用于鍋爐或壓力容(rong)器的(de)(de)(de)場合(he)，當溫(wen)(wen)度(du)超過500～550℃時，設計時就應該以(yi)鋼(gang)和(he)(he)(he)合(he)金的(de)(de)(de)蠕變(bian)強度(du)和(he)(he)(he)蠕變(bian)破(po)斷強度(du)分(fen)別代(dai)替鋼(gang)和(he)(he)(he)合(he)金的(de)(de)(de)屈服強度(du)和(he)(he)(he)抗拉強度(du)的(de)(de)(de)基準(zhun)值計算它(ta)的(de)(de)(de)許用應力。
和其他鋼(gang)一(yi)樣，熔煉(lian)方(fang)式(shi)、脫(tuo)氧方(fang)式(shi)、凝固(gu)方(fang)法、熱處(chu)理和加工等對不銹(xiu)鋼(gang)的(de)蠕變特(te)性有(you)很大(da)的(de)影響。
②. 持久強度
持(chi)久(jiu)強(qiang)度是指(zhi)在(zai)一定溫度下，在(zai)規定時(shi)間斷裂所能承(cheng)受的(de)應力。持(chi)久(jiu)強(qiang)度通(tong)常用(yong)在(zai)設計使用(yong)時(shi)間不太(tai)長（如(ru)100h到(dao)幾千小時(shi)）就可以更換(huan)的(de)零(ling)件(jian)，或者用(yong)于(yu)不要求尺寸精(jing)確(que)，但(dan)不允許斷裂的(de)長期工作零(ling)件(jian)（如(ru)蒸(zheng)汽(qi)過熱管），通(tong)常用(yong)σt表示(shi)，單位為(wei)kgkgf/mrf／m㎡；t為(wei)時(shi)間，單位為(wei)h。如(ru)鋼在(zai)800℃，100h斷裂，
其(qi)持久強度用(yong)符(fu)號表(biao)示為σ800℃ 100。
③. 持久(jiu)壽命
持(chi)久壽命是指某溫(wen)度(du)時，在(zai)規定應力的(de)作(zuo)用(yong)下，從開始(shi)直(zhi)到到拉(la)斷的(de)時間，其單位為h。
上(shang)述數據可(ke)在(zai)(zai)對應(ying)力(li)取對數的坐標系中用曲(qu)線(xian)來表示(shi)持(chi)(chi)久(jiu)壽命，如(ru)(ru)圖4-2所示(shi)。圖4-2中T1、T2、T3為(wei)試驗溫(wen)(wen)度，并且T1＜T2＜T3。在(zai)(zai)較(jiao)低溫(wen)(wen)度（如(ru)(ru)T1），應(ying)力(li)和(he)持(chi)(chi)久(jiu)壽命呈直線(xian)關系；在(zai)(zai)較(jiao)高(gao)溫(wen)(wen)度（如(ru)(ru)T2、T3）應(ying)力(li)和(he)持(chi)(chi)久(jiu)壽命的關系曲(qu)線(xian)出現折(zhe)(zhe)線(xian)。轉折(zhe)(zhe)點(dian)的出現是與鋼斷裂(lie)的性質變化(hua)有關。在(zai)(zai)發生(sheng)轉折(zhe)(zhe)點(dian)前，斷裂(lie)形式是穿晶斷裂(lie)；在(zai)(zai)轉折(zhe)(zhe)點(dian)以(yi)后，斷裂(lie)形式是晶界斷裂(lie)。溫(wen)(wen)度較(jiao)高(gao)，轉折(zhe)(zhe)點(dian)發生(sheng)在(zai)(zai)較(jiao)短(duan)的持(chi)(chi)久(jiu)壽命上(shang)。如(ru)(ru)在(zai)(zai)T3溫(wen)(wen)度下，轉折(zhe)(zhe)點(dian)發生(sheng)的時間在(zai)(zai)T2溫(wen)(wen)度的轉折(zhe)(zhe)點(dian)之(zhi)前。
