蠕(ru)變是(shi)指鋼與合金在(zai)高溫(wen)下(xia)，即(ji)使承受的(de)是(shi)低于該(gai)溫(wen)度的(de)屈服強度的(de)載荷，也會(hui)發(fa)生連續而(er)緩慢的(de)塑(su)性(xing)變形現(xian)象。鋼在(zai)室溫(wen)條件下(xia)，不存在(zai)蠕(ru)變。
金屬在高溫下(xia)的蠕變(bian)行為，可以用典型的蠕變(bian)曲線來表(biao)示和描述，如圖4-1所示。圖4-1中曲線表(biao)示在恒溫、恒應(ying)力下(xia)，隨著(zhu)時間的延長，試樣發生(sheng)蠕變(bian)的情況(kuang)。從圖4-1可以看出，蠕變(bian)曲線可分為四段：
①. 初始形變(bian)(bian)（也稱瞬間(jian)形變(bian)(bian)）階段(duan)(duan)，即0～1段(duan)(duan)，在此階段(duan)(duan)內產生(sheng)加載(zai)后瞬間(jian)的彈性形變(bian)(bian)和塑性形變(bian)(bian)；
②. 蠕(ru)變減速(su)(su)階(jie)(jie)段(duan)(duan)（也稱第Ⅰ蠕(ru)變階(jie)(jie)段(duan)(duan)），即1～2段(duan)(duan)，在此階(jie)(jie)段(duan)(duan)蠕(ru)變速(su)(su)度逐漸減小；
③. 蠕(ru)變恒速(su)階段(duan)（第Ⅱ蠕(ru)變階段(duan)），即2～3段(duan)，在此階段(duan)蠕(ru)變速(su)度保持恒定，也就是說該階段(duan)蠕(ru)變速(su)度為常數(shu)；
④. 蠕(ru)變(bian)(bian)加速階(jie)段(duan)（第Ⅲ蠕(ru)變(bian)(bian)階(jie)段(duan)），即3～4段(duan)，在此階(jie)段(duan)蠕(ru)變(bian)(bian)速度逐漸加大，形變(bian)(bian)加快，到(dao)4點發生斷裂，蠕(ru)變(bian)(bian)過程結(jie)束(shu)。
蠕變只能在高于一定的(de)溫度時(shi)才(cai)會發生，在低(di)溫條件下，若載荷低(di)于彈性(xing)極限，除了加載的(de)初始(shi)瞬間產生一定的(de)彈性(xing)形(xing)變外，隨(sui)時(shi)間延(yan)長，不(bu)再(zai)發生塑性(xing)形(xing)變。
不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)鋼與合金，由于組(zu)織結構(gou)的(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)，發生蠕變(bian)的(de)(de)(de)(de)最低溫(wen)度是不(bu)相同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)，這是因為(wei)不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)鋼與合金，在溫(wen)度和應力(li)的(de)(de)(de)(de)共同(tong)(tong)作用下，內部組(zu)織結構(gou)發生了(le)不(bu)同(tong)(tong)變(bian)化的(de)(de)(de)(de)緣故(gu)。
許多(duo)壓力(li)容器用鋼必須(xu)在蠕變(bian)條件下操(cao)作，設(she)計的(de)原理一般是以試(shi)樣的(de)數據為基礎，包括確定構件在預計的(de)壽命內(nei)不發(fa)生失效的(de)應力(li)。蠕變(bian)的(de)現象很好(hao)理解，設(she)計的(de)原理也很清楚，不會(hui)遇到特殊的(de)問題。然而，有兩個值得注(zhu)意(yi)的(de)問題。
①. 如果設(she)計不良會產生難以預見的(de)高的(de)局(ju)部應力，從而(er)使局(ju)部的(de)蠕(ru)變(bian)(bian)變(bian)(bian)形超過蠕(ru)變(bian)(bian)韌性，導致過早地(di)失(shi)效。
②. 如(ru)果(guo)不(bu)能(neng)消除結(jie)構應(ying)力，殘余應(ying)力可能(neng)疊加在載荷引起的應(ying)力上，從而(er)導致過早地蠕變失效。
如管子的焊(han)接處易(yi)于發生這(zhe)種(zhong)情況。因此，切記要在使用前對在蠕變條(tiao)件下工作的容器，進行(xing)應力消除處理。
蠕(ru)(ru)變(bian)試(shi)驗(yan)：材(cai)料的(de)(de)耐高(gao)溫試(shi)驗(yan)通常分(fen)為三(san)類，即(ji)高(gao)溫下(xia)的(de)(de)短期試(shi)驗(yan)（拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉和(he)沖擊），高(gao)溫停留一定(ding)時間(jian)后在室溫下(xia)的(de)(de)短期試(shi)驗(yan)和(he)室溫下(xia)的(de)(de)長(chang)期試(shi)驗(yan)。長(chang)期強度(du)試(shi)驗(yan)依此可(ke)以(yi)分(fen)為恒定(ding)載荷試(shi)驗(yan)（蠕(ru)(ru)變(bian)、應力-斷裂和(he)許多疲(pi)勞試(shi)驗(yan)）或恒定(ding)變(bian)形試(shi)驗(yan)（應力釋放和(he)某些疲(pi)勞試(shi)驗(yan)）。
①. 蠕(ru)(ru)變強度（又稱蠕(ru)(ru)變極限(xian)）
在(zai)(zai)一(yi)(yi)(yi)定溫度(du)下，由于外力的作用，隨(sui)著時(shi)間(jian)的增加，應力使構(gou)件發(fa)生變(bian)形的現象稱為蠕(ru)變(bian)，蠕(ru)變(bian)強度(du)又稱蠕(ru)變(bian)極(ji)限。在(zai)(zai)一(yi)(yi)(yi)定溫度(du)下特別是在(zai)(zai)高(gao)溫下，載(zai)荷越大，發(fa)生蠕(ru)變(bian)的速度(du)越快(kuai)；在(zai)(zai)一(yi)(yi)(yi)定載(zai)荷下，溫度(du)越高(gao)、時(shi)間(jian)越長則發(fa)生蠕(ru)變(bian)的可能性就(jiu)(jiu)越大。與此相反，溫度(du)越低蠕(ru)變(bian)速度(du)越慢，當低至一(yi)(yi)(yi)定溫度(du)時(shi)蠕(ru)變(bian)就(jiu)(jiu)不成(cheng)為問題(ti)了(le)。這個最低溫度(du)依鋼種(zhong)而異，例(li)如，純鐵的蠕(ru)變(bian)溫度(du)在(zai)(zai)330℃左右，而不銹鋼因采取(qu)各種(zhong)措施進行強化，該(gai)溫度(du)可達(da)550℃以(yi)上。
疲(pi)勞強度是指(zhi)在某一(yi)(yi)(yi)溫度下，一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)時(shi)間內(nei)，允(yun)許一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)形變(bian)所(suo)(suo)能(neng)(neng)承(cheng)受的應(ying)(ying)力。例如，一(yi)(yi)(yi)般(ban)規定(ding)(ding)為(wei)在105h內(nei)允(yun)許形變(bian)0.1％所(suo)(suo)能(neng)(neng)承(cheng)受的最高應(ying)(ying)力，記(ji)作σc0.1/100000，單位為(wei)MN／㎡；也可以表示(shi)為(wei)在一(yi)(yi)(yi)定(ding)(ding)溫度下，規定(ding)(ding)時(shi)間內(nei)，斷裂時(shi)所(suo)(suo)能(neng)(neng)承(cheng)受的最高應(ying)(ying)力，記(ji)作στ，單位為(wei)MN／㎡。
在(zai)設(she)計某些要求尺寸極(ji)(ji)其(qi)精(jing)確(que)，在(zai)使用過(guo)程中(zhong)不允許有稍(shao)大變形的(de)零件時，常(chang)采用蠕變極(ji)(ji)限這個(ge)性能(neng)指標。如蒸汽渦輪葉片，一般(ban)要運轉幾(ji)年以上(shang)才檢修(xiu)，在(zai)工作(zuo)期間要求其(qi)尺寸極(ji)(ji)其(qi)精(jing)確(que)。通常(chang)規(gui)定蠕變極(ji)(ji)限為(wei)100000h允許變形0.1％所能(neng)承受的(de)最高(gao)應(ying)力，記作(zuo)。c0.1／100000，單位為(wei)kgf／m㎡。
從承受載(zai)荷開始到產生破壞為(wei)(wei)止(zhi)，其全過(guo)程分為(wei)(wei)轉(zhuan)移蠕(ru)變、正常蠕(ru)變和加速(su)蠕(ru)變三(san)個階段。
當鋼(gang)(gang)和合金處在高溫(wen)環境下(xia)使(shi)用時，就(jiu)有必要考慮它的(de)(de)蠕變和疲勞。如果鋼(gang)(gang)和合金使(shi)用于鍋爐或壓力容器(qi)的(de)(de)場合，當溫(wen)度超過500～550℃時，設計(ji)時就(jiu)應(ying)該以(yi)鋼(gang)(gang)和合金的(de)(de)蠕變強(qiang)度和蠕變破斷強(qiang)度分別代替(ti)鋼(gang)(gang)和合金的(de)(de)屈服強(qiang)度和抗(kang)拉強(qiang)度的(de)(de)基(ji)準值計(ji)算它的(de)(de)許(xu)用應(ying)力。
和其(qi)他鋼一樣，熔煉方式、脫氧方式、凝固方法、熱處理和加工等對不(bu)銹鋼的蠕變特性有很大的影響。
②. 持久(jiu)強度
持久強度是指在一定溫度下(xia)，在規定時(shi)(shi)間斷裂(lie)所(suo)能承受的應力。持久強度通常(chang)用(yong)在設計(ji)使用(yong)時(shi)(shi)間不(bu)太(tai)長（如100h到幾千小時(shi)(shi)）就可以(yi)更換的零(ling)件，或者(zhe)用(yong)于不(bu)要(yao)求尺(chi)寸(cun)精確(que)，但不(bu)允許(xu)斷裂(lie)的長期(qi)工作(zuo)零(ling)件（如蒸汽(qi)過(guo)熱管），通常(chang)用(yong)σt表示，單(dan)(dan)位為(wei)kgkgf/mrf／m㎡；t為(wei)時(shi)(shi)間，單(dan)(dan)位為(wei)h。如鋼在800℃，100h斷裂(lie)，
其持久(jiu)強(qiang)度用符號(hao)表示(shi)為σ800℃ 100。
③. 持(chi)久壽命
持久壽命是(shi)指(zhi)某溫度時，在規(gui)定應力的作用下，從(cong)開(kai)始直(zhi)到(dao)到(dao)拉(la)斷(duan)的時間，其單位為h。
上(shang)述數(shu)據可在對(dui)應力取對(dui)數(shu)的坐標系(xi)中用曲(qu)(qu)線(xian)來(lai)表示持久(jiu)壽(shou)(shou)命，如(ru)圖4-2所(suo)示。圖4-2中T1、T2、T3為試驗溫(wen)度(du)，并且T1＜T2＜T3。在較(jiao)低溫(wen)度(du)（如(ru)T1），應力和持久(jiu)壽(shou)(shou)命呈(cheng)直線(xian)關系(xi)；在較(jiao)高溫(wen)度(du)（如(ru)T2、T3）應力和持久(jiu)壽(shou)(shou)命的關系(xi)曲(qu)(qu)線(xian)出現折(zhe)線(xian)。轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)(dian)的出現是(shi)與鋼斷(duan)裂(lie)(lie)的性質變化有(you)關。在發(fa)生轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)(dian)前(qian)，斷(duan)裂(lie)(lie)形式(shi)(shi)是(shi)穿晶斷(duan)裂(lie)(lie)；在轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)(dian)以后，斷(duan)裂(lie)(lie)形式(shi)(shi)是(shi)晶界斷(duan)裂(lie)(lie)。溫(wen)度(du)較(jiao)高，轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)(dian)發(fa)生在較(jiao)短的持久(jiu)壽(shou)(shou)命上(shang)。如(ru)在T3溫(wen)度(du)下(xia)，轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)(dian)發(fa)生的時間在T2溫(wen)度(du)的轉(zhuan)折(zhe)點(dian)(dian)(dian)之前(qian)。
