蠕變是(shi)(shi)指鋼與合金(jin)在高溫下，即使(shi)承受的是(shi)(shi)低(di)于(yu)該(gai)溫度(du)的屈服強度(du)的載荷，也會(hui)發生連續(xu)而緩(huan)慢(man)的塑性變形現象。鋼在室溫條件下，不存在蠕變。
金屬在高溫(wen)下的(de)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)行為(wei)，可(ke)以用典型的(de)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)曲線(xian)來表示和描述(shu)，如圖(tu)4-1所示。圖(tu)4-1中曲線(xian)表示在恒溫(wen)、恒應力下，隨著時間的(de)延(yan)長(chang)，試(shi)樣發生蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)的(de)情(qing)況(kuang)。從圖(tu)4-1可(ke)以看出，蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)曲線(xian)可(ke)分(fen)為(wei)四段：
①. 初始形變(bian)（也稱(cheng)瞬(shun)間形變(bian)）階段，即0～1段，在此(ci)階段內產(chan)生加載(zai)后瞬(shun)間的彈(dan)性形變(bian)和(he)塑性形變(bian)；
②. 蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)減速階段(duan)（也稱第(di)Ⅰ蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)階段(duan)），即1～2段(duan)，在此階段(duan)蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)速度逐漸減小；
③. 蠕(ru)變(bian)(bian)恒速(su)階段（第(di)Ⅱ蠕(ru)變(bian)(bian)階段），即2～3段，在此階段蠕(ru)變(bian)(bian)速(su)度(du)(du)保持恒定(ding)，也就是說該階段蠕(ru)變(bian)(bian)速(su)度(du)(du)為常數；
④. 蠕(ru)變(bian)(bian)加(jia)速階段(duan)(duan)（第(di)Ⅲ蠕(ru)變(bian)(bian)階段(duan)(duan)），即3～4段(duan)(duan)，在此階段(duan)(duan)蠕(ru)變(bian)(bian)速度逐漸加(jia)大，形變(bian)(bian)加(jia)快，到4點(dian)發生斷裂，蠕(ru)變(bian)(bian)過程(cheng)結束(shu)。
蠕(ru)變(bian)只能在(zai)高于一(yi)(yi)定的溫度時(shi)才會發生(sheng)(sheng)，在(zai)低溫條件下(xia)，若載(zai)荷低于彈(dan)性極限，除了加載(zai)的初始瞬(shun)間產生(sheng)(sheng)一(yi)(yi)定的彈(dan)性形變(bian)外，隨時(shi)間延長(chang)，不再(zai)發生(sheng)(sheng)塑性形變(bian)。
不同的(de)鋼(gang)與合金，由于組織結構的(de)不同，發(fa)生蠕變(bian)的(de)最低溫度是不相同的(de)，這(zhe)是因為不同的(de)鋼(gang)與合金，在(zai)溫度和應(ying)力(li)的(de)共(gong)同作用下，內部組織結構發(fa)生了(le)不同變(bian)化的(de)緣故。
許多壓(ya)力容器用(yong)鋼必須在蠕變條件下(xia)操作，設計(ji)的(de)原理(li)(li)一般是以試樣的(de)數(shu)據(ju)為基礎，包括(kuo)確定(ding)構(gou)件在預計(ji)的(de)壽命(ming)內不發(fa)生(sheng)失(shi)效的(de)應力。蠕變的(de)現象很(hen)好理(li)(li)解，設計(ji)的(de)原理(li)(li)也(ye)很(hen)清楚，不會遇(yu)到特殊的(de)問題。然而(er)，有兩個值得注意的(de)問題。
①. 如果(guo)設計不良會產(chan)生難(nan)以預見(jian)的高(gao)的局部應力，從而使局部的蠕變(bian)變(bian)形超過蠕變(bian)韌(ren)性，導致(zhi)過早地失效。
②. 如果(guo)不(bu)能消除結構應(ying)力(li)，殘余應(ying)力(li)可能疊加在載(zai)荷引起的應(ying)力(li)上(shang)，從而導致過早地蠕(ru)變失效(xiao)。
如管子的焊接處易于(yu)發生(sheng)這種情(qing)況。因此，切記要在(zai)使(shi)用前對在(zai)蠕變(bian)條件(jian)下工作的容器(qi)，進行應力消(xiao)除處理。
蠕變(bian)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)：材料(liao)的耐(nai)高(gao)溫(wen)(wen)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)通常分(fen)(fen)為(wei)三類，即高(gao)溫(wen)(wen)下的短(duan)(duan)期試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)（拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉和沖擊(ji)），高(gao)溫(wen)(wen)停留一(yi)定(ding)(ding)時(shi)間后在室溫(wen)(wen)下的短(duan)(duan)期試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)和室溫(wen)(wen)下的長(chang)期試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)。長(chang)期強度(du)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)依此可以分(fen)(fen)為(wei)恒定(ding)(ding)載荷試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)（蠕變(bian)、應(ying)力-斷裂和許(xu)多疲(pi)勞(lao)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)）或恒定(ding)(ding)變(bian)形試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)（應(ying)力釋放和某些(xie)疲(pi)勞(lao)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)）。
①. 蠕變強度（又稱蠕變極限）
在(zai)(zai)(zai)一定(ding)溫(wen)度(du)下(xia)，由于(yu)外力的(de)(de)(de)作用，隨(sui)著(zhu)時(shi)間的(de)(de)(de)增(zeng)加，應力使(shi)構件發(fa)生變(bian)(bian)(bian)形的(de)(de)(de)現象稱為(wei)蠕變(bian)(bian)(bian)，蠕變(bian)(bian)(bian)強度(du)又稱蠕變(bian)(bian)(bian)極限。在(zai)(zai)(zai)一定(ding)溫(wen)度(du)下(xia)特別是在(zai)(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)，載(zai)荷(he)越(yue)大，發(fa)生蠕變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)速度(du)越(yue)快；在(zai)(zai)(zai)一定(ding)載(zai)荷(he)下(xia)，溫(wen)度(du)越(yue)高、時(shi)間越(yue)長則發(fa)生蠕變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)可(ke)能性就越(yue)大。與此相反，溫(wen)度(du)越(yue)低蠕變(bian)(bian)(bian)速度(du)越(yue)慢(man)，當(dang)低至(zhi)一定(ding)溫(wen)度(du)時(shi)蠕變(bian)(bian)(bian)就不成為(wei)問題了。這個最低溫(wen)度(du)依鋼(gang)種而異，例(li)如，純鐵(tie)的(de)(de)(de)蠕變(bian)(bian)(bian)溫(wen)度(du)在(zai)(zai)(zai)330℃左(zuo)右，而不銹鋼(gang)因采取各(ge)種措施進行強化，該溫(wen)度(du)可(ke)達550℃以上。
疲勞強度(du)是指(zhi)在某(mou)一(yi)溫(wen)度(du)下，一(yi)定(ding)(ding)時間(jian)內(nei)，允(yun)許一(yi)定(ding)(ding)形(xing)變所能承(cheng)受(shou)的(de)應力。例如(ru)，一(yi)般(ban)規定(ding)(ding)為(wei)在105h內(nei)允(yun)許形(xing)變0.1％所能承(cheng)受(shou)的(de)最高(gao)應力，記作σc0.1/100000，單(dan)位(wei)為(wei)MN／㎡；也可以表示為(wei)在一(yi)定(ding)(ding)溫(wen)度(du)下，規定(ding)(ding)時間(jian)內(nei)，斷裂時所能承(cheng)受(shou)的(de)最高(gao)應力，記作στ，單(dan)位(wei)為(wei)MN／㎡。
在(zai)設計某些要(yao)求(qiu)尺寸極(ji)(ji)其精(jing)確(que)，在(zai)使(shi)用(yong)(yong)過程(cheng)中不(bu)允許有稍大變(bian)(bian)形(xing)的零件時，常采用(yong)(yong)蠕變(bian)(bian)極(ji)(ji)限這個(ge)性能指(zhi)標。如蒸汽渦輪(lun)葉片，一般要(yao)運轉幾年以上(shang)才檢修，在(zai)工作期間要(yao)求(qiu)其尺寸極(ji)(ji)其精(jing)確(que)。通常規定蠕變(bian)(bian)極(ji)(ji)限為(wei)100000h允許變(bian)(bian)形(xing)0.1％所(suo)能承(cheng)受(shou)的最高應力，記作。c0.1／100000，單位為(wei)kgf／m㎡。
從承受載荷開始到(dao)產生破壞為(wei)(wei)止，其全過程分為(wei)(wei)轉移蠕(ru)變、正常蠕(ru)變和加速蠕(ru)變三個(ge)階(jie)段(duan)。
當(dang)鋼和合金(jin)(jin)處在高溫(wen)環境下使(shi)用時(shi)，就有必(bi)要(yao)考慮它(ta)的蠕變(bian)和疲(pi)勞。如果鋼和合金(jin)(jin)使(shi)用于鍋爐或壓力容(rong)器的場合，當(dang)溫(wen)度(du)(du)超(chao)過500～550℃時(shi)，設計時(shi)就應該以鋼和合金(jin)(jin)的蠕變(bian)強(qiang)度(du)(du)和蠕變(bian)破斷強(qiang)度(du)(du)分(fen)別(bie)代(dai)替鋼和合金(jin)(jin)的屈服強(qiang)度(du)(du)和抗拉強(qiang)度(du)(du)的基準值計算(suan)它(ta)的許用應力。
和其他鋼(gang)一(yi)樣，熔煉方(fang)式、脫氧方(fang)式、凝固方(fang)法、熱處理和加工等對(dui)不銹鋼(gang)的(de)蠕變特性有很大(da)的(de)影響。
②. 持(chi)久(jiu)強度
持(chi)久(jiu)(jiu)強(qiang)度(du)(du)是指在(zai)一定溫度(du)(du)下，在(zai)規定時(shi)間斷裂(lie)(lie)所(suo)能(neng)承(cheng)受(shou)的應力。持(chi)久(jiu)(jiu)強(qiang)度(du)(du)通常用(yong)在(zai)設計使用(yong)時(shi)間不(bu)太(tai)長(chang)（如100h到幾千小(xiao)時(shi)）就可以更換的零件(jian)，或者用(yong)于不(bu)要求尺寸精確(que)，但(dan)不(bu)允(yun)許斷裂(lie)(lie)的長(chang)期工作(zuo)零件(jian)（如蒸(zheng)汽過熱管），通常用(yong)σt表示，單位為kgkgf/mrf／m㎡；t為時(shi)間，單位為h。如鋼(gang)在(zai)800℃，100h斷裂(lie)(lie)，
其(qi)持久(jiu)強度用符號表示為σ800℃ 100。
③. 持久壽命
持久壽命是指某溫(wen)度(du)時，在規定(ding)應力的(de)作(zuo)用下(xia)，從開始直(zhi)到到拉斷的(de)時間，其單(dan)位為h。
上述數據可在對(dui)應(ying)力(li)取(qu)對(dui)數的坐標(biao)系(xi)中(zhong)用曲(qu)線來表示持久(jiu)(jiu)(jiu)壽(shou)(shou)命(ming)，如圖(tu)4-2所示。圖(tu)4-2中(zhong)T1、T2、T3為試驗溫(wen)(wen)度(du)(du)，并且T1＜T2＜T3。在較低溫(wen)(wen)度(du)(du)（如T1），應(ying)力(li)和持久(jiu)(jiu)(jiu)壽(shou)(shou)命(ming)呈直線關(guan)(guan)系(xi)；在較高溫(wen)(wen)度(du)(du)（如T2、T3）應(ying)力(li)和持久(jiu)(jiu)(jiu)壽(shou)(shou)命(ming)的關(guan)(guan)系(xi)曲(qu)線出(chu)現折(zhe)線。轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點的出(chu)現是(shi)與鋼(gang)斷(duan)(duan)(duan)裂的性質變化有關(guan)(guan)。在發生(sheng)轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點前，斷(duan)(duan)(duan)裂形式是(shi)穿晶(jing)斷(duan)(duan)(duan)裂；在轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點以后，斷(duan)(duan)(duan)裂形式是(shi)晶(jing)界(jie)斷(duan)(duan)(duan)裂。溫(wen)(wen)度(du)(du)較高，轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點發生(sheng)在較短的持久(jiu)(jiu)(jiu)壽(shou)(shou)命(ming)上。如在T3溫(wen)(wen)度(du)(du)下，轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點發生(sheng)的時間在T2溫(wen)(wen)度(du)(du)的轉(zhuan)(zhuan)折(zhe)點之前。
