蠕变
第六节-蠕变及应力松弛试验
• ( 6 ）疲劳应变εN：由ε－ N 曲线推算出的，在 N 次 循环时材料疲劳破坏的应变值。
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高分子材坏试验中断裂 为两部分时，是疲劳破坏。
第六节 蠕变及应力松弛试验
• 一条已架设的硬聚氯乙烯管线，随着时间的增加它会 弯曲变形；一件经常挂在墙上的雨衣，由于它本身的 自重也会使它沿着悬挂方向变形。这些现象都认为是 材料的蠕变现象。
• 将一条橡皮拉伸到一定长度并使之固定起来，橡皮同 部会产生与所加外力大小相等方向相反的应力（弹 力），这种弹力会随着时间的延长而逐渐减小，慢慢 地松弛下来，这就是应力松弛。
• ( l ）疲劳：材料在交变的周期性应力或频繁的重复 应力作用下，导致材料的力学性能减弱或破坏的过
程称为疲劳。
• 疲劳使材料不能发挥固有的力学性能，在应力远小 于静态应力下的强度值时就会破坏，最初在试样上
产生微小的疲劳裂纹，裂纹逐渐增大，最终导致完
全破坏。
• ( 2 ）应力 S ：物体内某点的平面上所受力的大小 称为应力；
和应力松弛就愈明显
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高分子材料分析与性能测试
第八节 疲劳试验
• 一块塑料片或细铁丝经过多次的弯折后会折断，这就 是材料的疲劳过程。
• 所有材料无论是合成的还是天然的都会受到疲劳现象 的影响。
• 80 ％～90 ％的设备使用损坏都是由疲劳引起的。
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高分子材料分析与性能测试
一、概念
• 疲劳试验分为拉压、弯曲、扭转、冲击、组合应力 等试验方法 。
• ( 9 ）疲劳寿命在规定循环应力或应变下，试样疲劳破 坏所经受的应力或应变循环次数。
蠕变试验步骤
蠕变试验步骤全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：蠕变试验是用来研究材料在高温和常温下受力条件下的变形行为的一种实验方法。
这种试验通常用于评估材料的持久性能和设计寿命，对材料的工程应用具有重要的指导意义。
在进行蠕变试验时，需要按照一定的步骤来进行，以确保试验结果的准确性和可靠性。
下面将详细介绍蠕变试验的步骤：第一步：准备样品在进行蠕变试验之前，首先需要准备好要测试的材料样品。
样品的准备应该按照标准化的要求进行，例如确定样品的几何尺寸和形状，确保样品的表面光滑和无损伤。
还需要对样品进行预处理，如去除氧化层、清洁表面等操作。
第二步：确定试验条件在开始蠕变试验之前，需要确定试验的温度、应力和时间等试验条件。
这些条件通常是根据材料的使用环境和需要来确定的。
在确定试验条件时，需要参考相应的标准和规范，以确保试验的可比性和可信度。
第三步：装配试验设备将样品装入蠕变试验设备中，并根据需要设置合适的载荷和温度控制系统。
试验设备通常包括蠕变试验机、加热炉、控温系统等。
在装配试验设备时，需要确保设备的运行正常和稳定。
第四步：开始试验在一切准备工作完成之后，就可以开始进行蠕变试验了。
在试验过程中，需要实时监测试验条件的变化，如样品的变形情况、温度的变化等。
还需要定期检查试验设备的运行情况，确保试验的稳定性和准确性。
第五步：结束试验在试验时间到达后，需要结束试验并将样品从试验设备中取出。
需要对试验数据进行分析和处理，得出试验结果并进行报告。
在结束试验时，还需要对试验设备进行清洁和维护，以确保设备的长期正常运行。
蠕变试验是一种重要的材料性能评价方法，通过上述步骤的进行，可以得到准确可靠的试验结果，并为材料的工程应用提供重要的参考。
希望通过不懈努力，将蠕变试验方法不断完善，为材料科学和工程领域的发展做出贡献。
第二篇示例：蠕变试验是一种用于研究材料在高温下受力引起的变形行为的实验方法，常用于工程材料的性能评价和材料疲劳寿命预测。
蠕变分析【精选文档】
4。
4 蠕变分析4.4.1 蠕变理论4.4.1。
1 定义蠕变是率相关材料非线性,即在常荷载作用下，材料连续变形的特性。
相反如果位移固定，反力或应力将随时间而变小，这种特性有时也称为应力松驰，见图4—18a .图4-18 应力松弛和蠕变蠕变的三个阶段如图4-18b所示.在初始蠕变阶段,应变率随时间而减小，这个阶段一般发生在一个相当短的时期。
在第二期蠕变阶段，有一个常应变率，所以应变以常速率发展,在第三期蠕变阶段，应变率迅速增加直到材料失效.由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短，材料将失效，所以通常情况下，我们感兴趣的是初始蠕变和第二期蠕变。
ANSYS程序中的蠕变行为用来模拟初始蠕变和第二期蠕变。
蠕变系数可以是应力、应变、温度、时间或其它变量的函数。
在高温应力分析中(如核反应堆等），蠕变分析非常重要。
例如，假设在核反应堆中施加了预荷载，以保证与相邻部件保持接触而不松开。
在高温下过了一段时间后，预荷载将降低（应力松驰),可能使接触部件松开。
对于一些材料如预应力砼，蠕变也可能十分重要。
最重要的是要记住，蠕变是永久变形。
4。
4。
1。
2 理论介绍蠕变方程：我们通过一个方程来模拟蠕变行为,此方程描述了在实验中观测到的主要特征（特别是在一维的拉伸实验中）。
这个方程以蠕应变率的方式表示出来，其形式如下：上式中,A、B、C、D是从实验中得到的材料常数，常数本身也可能是应力，应变，时间或温度的函数，这种形式的方程被称为状态方程。
上式中,当常数D为负值时，蠕应变率随时间下降，材料处于初始蠕变阶段，当D为0时，蠕应变率为常值，材料处于第二期蠕变阶段。
对于2－D或3－D应力状态,使用VON Mises方程计算蠕应变率方程中所使用的标量等效应力和等效应变。
对蠕变方程积分时,我们使用经过修改的总应变，其表达式为:经过修改的等效总应变为：其等效应力由下式算出:其中：G=剪切模量＝等效蠕应变增量由程序给出的某一种公式进行计算，一般为正值，如果在数据表中，则使用的是衰减的蠕应变率而不是常蠕变率，但这个选项一般不被推荐，因为在初始蠕变所产生的应力为主的情况下，它可能会严重的低估蠕变值.如果，程序使用修正的等效蠕应变增量来代替蠕应变增量。
蠕变和应力松弛的概念
蠕变和应力松弛的概念1. 嘿，你知道蠕变是啥不？蠕变啊，就像是一个偷懒的小虫子，慢慢地往前挪。
我给你说啊，就像那老房子的木头梁，时间久了，虽然没什么特别大的压力在上面，可它自己就慢慢地变形了，这就是蠕变。
它是材料在恒定应力作用下，随着时间的推移而发生的缓慢而持续的变形呢。
你可别小瞧这蠕变，有时候它就像个隐藏的小恶魔，悄悄地改变着东西的形状，等你发现的时候，可能就已经晚啦。
2. 应力松弛呢，这概念有点意思。
想象一下，你手里紧紧握着一个气球，刚握的时候气球被你捏得紧紧的，可过了一会儿呢，你感觉手没那么累了，气球好像也没那么紧了。
这就是应力松弛在搞鬼。
应力松弛就是在应变保持不变的情况下，应力随着时间的推移而逐渐减小的现象。
就像那根扎头发的皮筋，刚扎上的时候紧紧的，过段时间就松了，真让人有点小烦恼呢。
3. 蠕变这个东西啊，就像是一个慢性子的家伙。
比如说那铁轨，火车每天在上面跑来跑去，虽然每一次的压力都不是那种能一下子把铁轨压垮的程度，但是随着时间一天天过去，铁轨就会慢慢发生变形。
这就好比一个人每天吃一点点垃圾食品，短时间内看不出啥问题，但是时间长了，身体就会像铁轨一样，慢慢出现毛病。
哎呀，这蠕变还真是个不容易被发现的捣蛋鬼呢。
4. 应力松弛啊，就像一场力量的悄悄撤退。
你看那拧紧的螺丝，刚拧紧的时候，它紧紧地把两个东西固定在一起，应力可大了。
可是过了一段时间呢，你再去看，可能就没那么紧了。
这就像两个人刚开始热情似火地拥抱，抱得紧紧的，但是随着时间，那种紧紧的力量就没那么强烈了。
这应力松弛有时候真的很让人生气，好好的东西就因为它变得不那么牢固了。
5. 咱们再来说说蠕变吧。
你有没有见过那种老的塑料水管，用了很多年之后，它就变得弯弯扭扭的了。
这就是蠕变在起作用呢。
蠕变就像是一个无声的破坏者，在材料里面悄悄地搞破坏。
材料在恒定的应力下，就像一个一直被人轻轻推着的小车，虽然每次推的力量不大，但是时间长了，小车就偏离原来的位置了，这多可怕呀。
蠕变分析理论
蠕变分析蠕变分析是一种力学分析方法，用于研究材料在长时间持续应力下的变形和破坏规律。
蠕变现象广泛存在于许多工程应用中，例如高温结构、航空发动机、汽轮机叶片、石油化工装置等。
下面我们将详细介绍蠕变分析的理论基础和应用。
蠕变现象是指在应力作用下，材料会随时间的推移而发生不可逆的形变现象。
蠕变分析的目的是通过数学模型和力学方法，描述材料在长时间、高温、大应力等复杂工况下的变形和破坏规律。
常见的蠕变分析模型包括Hunt法、Kachanov-Rabotnov关系、Norton-Bailey法等。
Hunt法是一种简单的蠕变分析模型，它建立在颜色应力理论的基础上。
该理论认为，材料的蠕变变形主要与材料中颜色应力场的分布和演化有关。
因此，可以通过描述颜色应力场的变化来模拟材料的蠕变行为。
Hunt法的主要优点是计算简单快速，但其精度相对较低，只适用于较为简单的蠕变情况。
Kachanov-Rabotnov关系是另一种常用的蠕变分析模型，它利用材料的有效应力和有效应变之间的关系来描述材料蠕变行为。
有效应力表示的是材料中的应力水平，而有效应变则表示的是材料中的应变水平。
两者之间的关系可以通过实验获得。
Kachanov-Rabotnov关系的精度较高，但需要大量的实验数据来确定关系模型。
Norton-Bailey法是一种基于流变学理论的蠕变分析模型，适用于快速蠕变和慢速蠕变两种情况。
它假设材料的蠕变行为类似于流体的流动，材料对应的阻力由材料剪切应力和材料应变率之间的关系描述。
该模型适用范围较广，但计算压力相对较高。
在进行蠕变分析时，需要考虑材料的结构、材料的温度、应力和持续时间等因素。
此外，蠕变现象还可能引起破坏，因此需要考虑材料的破坏特性。
对于实际工程应用，蠕变分析可以用于预测材料的寿命、选择材料和结构设计等方面。
总之，蠕变分析是一种重要的力学分析方法，可用于研究材料在持续应力下的变形和破坏行为。
通过选择适当的分析模型和考虑与实际场景相关的因素，可以预测材料的寿命、优化结构设计等方面，具有重要的理论和实际应用价值。
蠕变断裂
3.1 沿晶蠕变断裂
2）空洞在晶界上聚集形成裂纹
• 在垂直于拉应力的晶界上，当应力水平超过临界值时，通过空位聚集 的方式形成空洞。
• 空洞核心一旦形成，在拉应力作用下，空位由晶内或沿晶界继续向空 洞处扩散，使空洞长大并相互连接形成裂纹。
3.1 沿晶蠕变断裂
3）晶界空洞、裂纹的连接
3.2 穿晶蠕变断裂
2.4 蠕变机制图
蠕变机制图综合反映了在不同温度、应力区域内的主要蠕变机制。
3 蠕变断裂机理
金属材料在蠕变过程中可发生不同形式的断裂，按照断裂时塑性 变形量大小的顺序，可将蠕变断裂分为如下三个类型：
• 沿晶蠕变断裂 • 穿晶蠕变断裂 • 延缩性断裂
3.1 沿晶蠕变断裂 沿晶蠕变断裂是常用高温金属材料（如耐热钢、高温合金等）蠕变断 裂的一种主要形式。主要是因为在高温、低应力较长时间作用下，随着蠕 变不断进行，晶界滑动和晶界扩散比较充分，促进了空洞、裂纹沿晶界形 成和发展。 1）裂纹在三晶粒交汇处形成
穿晶蠕变断裂主要 发生在高应力条件下。
其断裂机制与室温条 件下的韧性断裂类似， 是空洞在晶粒中夹杂 物处形成，并随蠕变 进行而长大、汇合的 过程。
3.3 延缩性蠕变断裂
延缩性断裂主要发生在高温 （T ＞ 0.6 Tm ）条件下。这种断 裂过程总伴随着动态再结晶，在 晶粒内不断产生细小的新晶粒。 由于晶界面积不断增大，空位将 均匀分布，从而阻碍空洞的形成 和长大。因此，动态再结晶抑制 沿晶断裂。晶粒大小与应变量成 反比。如右图所示，在缩颈处晶 粒要细得多，缩颈可伴随动态再 结晶一直进行到截面积减小为零 时为止。
晶界在外力作用下会发生相对滑 动。在常温下，可忽略不计，但在高 温下，晶界的相对滑动可以引起明显 的塑性变形，产生蠕变。 对于金属材料和陶瓷材料，晶界 滑动一般是由晶粒的纯弹性畸变和空 位的定向扩散引起的。但前者的贡献 不大，主要还是空位的定向扩散。 对于含有牛顿液态或似液态第二 相物质的陶瓷材料，由于第二相的粘 性流动也可引起蠕变。
蠕变
图a－为晶界滑动与晶内滑移带在晶界上交割时形成的空洞。 图b－为晶界上存在第二相质点时，当晶界滑动受阻而形成 的空洞，空洞长大并连接，便形成裂纹。 在耐热合金中晶界上形成的空洞照片，如图。
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以上两种形成裂纹方式，都有空洞萌生过程。 可见，晶界空洞对材料在高温使用温度范围和寿命是至关重 要的。裂纹形成后，进一步依靠晶界滑动、空位扩散和空洞 连接而扩展，最终导致沿晶断裂。 由于蠕变断裂主要在晶界上产生，因此，晶界的形态、晶界 上的析出物和杂质偏聚、晶粒大小及晶粒度的均匀性等对蠕 变断裂均会产生很大影响。
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（一）合金化学成分的影响 位错越过障碍所需的激活能（蠕变激活能）越高的金属，越 难产生蠕变变形。 实验表明：纯金属蠕变激活能大体与其自扩散激活能相近。 因此，耐热钢及合金的基体材料一般选用熔点高、自扩散激活 能大或层错能低的金属及合金。 这是因为： 在一定温度下，熔点越高，自扩散激活能越大，其自扩散越 慢。 熔点相同，但晶体结构不同，则自扩散激活能越高，扩散越 慢。
700 例如， 110 30MPa
3
表示该合金在700℃、1000h的持久强度为30MPa。 试验时，规定持续时间是以机组的设计寿命为依据的。 例如，对于锅炉、汽轮机等，机组的设计寿命为数万以至数 十万小时，而航空喷气发动机则为一千或几百小时。
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持久强度： 对于设计在高温运转过程中不考虑变形量大小，而只考虑在 承受给定应力下使用寿命的机件（如锅炉道热蒸气管）是极 其重要的性能指标。
典型的蠕变曲线
12
从a点开始随时间τ增长而产生的应变属于蠕变，abcd曲线 即为蠕变曲线。 蠕变曲线上任一点的斜率，表示该点的蠕变速率。 按照蠕变速率的变化情况，可将蠕变过程分为三个阶段：
蠕变应力松弛
蠕变定义：蠕变是在应力影响下，固体材料缓慢永久性的移动或者变形的趋势。
它的发生是低于材料屈服强度的应力长时间作用的结果。
这种变形的速率与材料性质、加载时间、加载温度和加载结构应力有关。
取决于加载应力和它的持续时间和环境温度，这种变形可能变得很大，以至于一些部件可能不再发挥它的作用。
阶段过程：1初步蠕变，形变率相对较大，但是随着应变的增加减慢。
2稳态蠕变，形变率达到一个最小值并接近常数，“蠕变应变率”就是指这一阶段的应变率。
3颈缩现象，应变率随着应变增大指数性的增长。
晶体蠕变（考虑金属）公式：QmkTb d C e dt dεσ-=其中：ε是蠕变应变，C 是一个依赖于材料和特别蠕变机制的常数，m 和b 是依赖于蠕变机制的指数，Q 是蠕变机制的激活能，σ是加载应力，d 是材料的晶粒尺寸，k 是波尔兹曼常数，T 是绝对温度。
位错蠕变在相对于剪切模量的高应力条件下，蠕变是一个受位错控制的运动。
当应力加载在材料上时，由于滑移面中的位错移动而塑性变形发生。
位错蠕变中，self diffusion Q Q -=，46m =，0b =。
因此位错蠕变强烈依赖于加载应力而不依赖于晶粒尺寸。
引入初始应力0σ，低于初始应力时无法测量。
这样，方程就写成0()Qm kTd Ce dtεσσ-=-。
Nabarro -Herring 蠕变在N -H 蠕变中，原子通过晶格扩散，造成晶粒沿着应力轴伸长。
k 和原子通过晶格的扩散系数有关，self diffusion Q Q -=，1m =，2b =。
因此N -H 蠕变是一种弱应力依赖、中等晶粒尺寸依赖的蠕变，它的蠕变形变率随着晶粒尺寸增长而降低。
故公式变化成：2QkTd Ce dt dεσ-=上图是相关文献中的表格，按蠕变机理不一样确定指数m （在表中是n ），以及常见金属对应的激活能。
注意：金属蠕变在受力元件温度超过0.3T α（T α是熔点温度）时才开始显现出来，把常见金属熔点温度列出来。
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目前比较公认的是以位错理论对蠕变做出 的解释，但目前仍然停留在定性阶段。 位错理论可以用下图来简单表示：
施加应力 各晶粒内出现位错增殖 晶内加工硬化（低温时） 温度升高 热振动、原子扩散加剧
Balance
位错相消
回复（位错易移动）
3.2、对稳态蠕变的理论解释
当这种加工硬化与回复成平衡状态时就是 稳态蠕变。 所以实际上蠕变的位错理论可以总结为是 加工硬化产生的位错增殖与回复的竞争过 程。
蠕变断裂机理
晶界滑动机制 中等蠕变温度和较高应力水平。 空位聚集机制 较高温度和较低应力水平。
晶界滑动机制（V型裂纹形成）
空位聚集机制（O型裂纹形成）
4、蠕变强度及金属组织
在高温环境长期服役的构件通常会出现 蠕变现象，为此提出相应的性能指标以满足 设计的需求。 材料的蠕变强度目前尚未有一致的定义。 根据使用中的尺寸变化来规定设计条件时， 第一阶段和第二阶段蠕变应变或应变速率是 研究对象；根据到达断裂的耐用寿命来规定 设计条件时，断裂时间是研究对象。 目前常用的蠕变性能指标有：蠕变极限、 持久强度
5、蠕变试验方法
测定蠕变极限、持久强度的基本试验装置 多为一种杠杆式的静加载系统。 加载方法为：在杠杆上设有分载荷，随着试 样的伸长逐渐移动分载荷。 另外还有安德雷德的浮力法以及逐渐改 变杠杆有效长度的方法等。
拉伸蠕变试验机
6、实际中的蠕变断裂
6.1 焊接区的蠕变 随着焊接技术的 发展，在以发电用 锅炉为主的高温用 机器上，大量地采 用了焊接结构，焊 接区的蠕变强度， 实际上是一个极其 重要的问题。
4.1 蠕变极限
蠕变极限:高温长时载荷下材料对变形的抗 力指标。 表示方法（主要有以下两种）： ⑴在给定温度T(℃)下，使试样产生规定的恒 定蠕变速率的应力值， 。 ⑵在给定温度T(℃)和规定时间t(h)内，使试 样产生一定蠕变应变量的应力 值， T/ t , 1500 100N / mm2 。 /10
加工硬化与回复
加工硬化是产生蠕变的主要原因，已知的 加工硬化有主要三种：
1.位错交互作用引起的硬化； 2.位错交截引起的硬化； 3.Cottrol-lomer不动位错引起的硬化；
ห้องสมุดไป่ตู้
应力下的回复主要是有两个过程：其一是 位错的再排列，即多边化；其二是由于正 负位错结合而消失。它一般是由刃型位错 的攀移运动和螺型位错的交滑移来实现的。
4.2 持久强度
持久强度：在给定温度T(℃)下，在规定时 间内t(h)内发生蠕变断裂的应力，记做
tT , 1700 30 N / mm2 10
3
一般认为，在给定温度下的持久强度和断裂 寿命有如下关系： t=Aσ –β 其中，A、β 是与试验温度、材料有关的常数。
4.3 持久塑性
晶粒大小 一般地说，在低温下，晶粒小的材料比晶 粒大的材料蠕变强度高；在高温下，晶粒大 的材料蠕变强度高；当温度介于两者之间 时，蠕变强度在某一晶粒度下最小，大于或 者小于这一晶粒度，蠕变强度都将加大。 在低温下，蠕变主要是晶内滑移引起的， 所以晶界多的细晶材料蠕变强度高；但在高 温下，蠕变主要是晶界滑移引起的，所以晶 界少的粗晶材料蠕变强度高。
焊接区热影响区示意图
熔敷金属和热影 响区往往硬化，而在 热影响区和原母材取 交界附近常常发生某 种程度的软化。不同 的金属焊接时，焊接 边界和熔合区及其边 界容易出现组织和材 质方面的缺点。 另外，由于焊接 残余应力的影响，蠕 变特性也有一些变化。
我们先以中温蠕变为例，对其三个阶段 的蠕变机理进行一定程度的探讨。
3.1、对减速蠕变的理论解释
消耗理论 位错在应力和热运动的影响下，一部分位 错超越障碍而移动。即认为从容易的开始， 逐次通过障碍，最后所有的位错都能移动， 由于能够移动的位错量减少了，所以蠕变速 度就减小了。
3.2、对稳态蠕变的理论解释
固溶元素 在很多情况下，固溶元素的含有量越大， 蠕变强度越高。然后有的杂质元素，如Pb中 的Ti一样，对蠕变强度完全没有影响；而Cu 中的Zn却反而是蠕变强度减小。 因而固溶元素的这种效应依元素种类及基 体元素的不同而不同。
固溶元素影响蠕变强度的机理
对扩散常数的影响； 与位错弹性的相互作用 Cottrell效应； 对堆剁层错能的影响； 铃木效应； 短程有序点阵。
5
4.1 蠕变极限
蠕变极限的确定 ： 除了美国法以外，多数方法是在较高的应 力下通过100小时以内的短时间蠕变试验来 决定蠕变极限。 尤雷特泽法是取载荷-应变速率为对数作 图所得曲线的转折点的应力。 NPL法是由最小应变速率求蠕变极限，试 验必须测定加载40天后（约1000h)的应变 速率。
蠕变极限是以蠕变变形来规定的，它适 用于高温运行中要严格控制变形的零件，如 涡轮叶片。对于某些高温下工作的零件，蠕 变变形很小或是对变形量要求不严格，例如， 锅炉、管道等构件，只要求零件在使用期内 不发生断裂，这时要用持久强度来评价；在 高温长时间工作，材料可能有脆化倾向，这 时要求测定持久塑性。
当所加应力或温度条件变化时
(a)给定温度,不同应力下的蠕变曲线 (b)给定应力,不同温度下的蠕变曲线
注：这里的σ 都是在屈服强度之上的应力
2.1、低温低应力作用下
蠕变曲线的形状如同上图σ 3、σ 4，T3、T4所示， 该种蠕变称为α 蠕变。其蠕变表达式为： ε α =ε 0+α [ln(γ t+1)]S 其中， α ，γ 为常数,S是与材料有关的常数；对 纯金属，S=1。 低于200K的多晶铜和铝，室温下的一些六角金属 和氯化钠都属于这一类。
低温蠕变
目前大家比较容易接受的是Seeger所提出的林位 错理论。因为低温时没有回复，可动位错不能离 开它们的滑移面。而长程内应力和贯穿它们滑移 面的不同取向位错（林位错）阻碍它们的移动。 热激活只能帮助位错在滑移过程中克服与位错林 交截造成的阻碍，从而形成热激活割阶的过程。 这个过程实际上就是一个蠕变的过程。但是，内 应力σ是随着应变ε而增加的，所以割穿一个不同 取向位错所需的能量也随之增加，其结果就是α蠕 变速率（低温蠕变）随时间变慢，最终趋于稳定。
蠕变现象的基本性质
基本现象
理论上主要因素
发生条件
微小滑移
滑移
位错移动
集团的移动
单晶体 纯金属 多晶体 纯金属
回复(多边化) 位错再排列引起亚晶粒形成 晶界阻碍
晶界滑移 固溶硬化 时效硬化, 析出硬化
位错受阻
晶界的非晶质滑移;多边化
Cottrell效应;堆剁层错效应; 固溶合金 有序晶格硬化等 奥罗万硬化 多相合金 费希尔-哈特-普赖硬化
析出物 增加固溶元素来提高蠕变强度，对于单相、 合金来说，是有限的，而且在高温下不能得 到很高的强度。目前的高温耐热合金都是用 硬的细小第二相均匀分散到基体金属中来提 高蠕变强度。 就析出相来说，有碳化物、氮化物、金属 间化合物或氧化物等。它们的应用应视具体 的合金及使用条件而变化。
热处理 一般地说，低温短时间蠕变强度以短时间 抗拉强度高的钢材为佳，然而与高温长时间 蠕变强度相比，最初的强度影响小，而且有 这样一种倾向，即：蠕变时的组织变化大， 强度低。 因此，耐热钢必须按照使用温度、时间 等，选择最适当的热处理。
蠕变断裂也分为韧性和脆性两种，一般前 者表现为穿晶断裂，有颈缩；后者表现为 沿晶断裂，无颈缩。 沿晶断裂时，微裂纹按其形状，大致可分 为两类，一为V型裂纹，或叫楔型裂纹，它 们都产生于三晶交界处；另一为沿晶界产 生的O型裂纹，它们形状多半接近圆形或椭 圆形。出现这种O型裂纹的晶界与拉伸应力 方向往往成90°，其数目与蠕变量成正比。
位错运动
1、刃型位错的攀移（图）
交滑移
b b
b
b b
3.3、对加速蠕变的理论解释
一般认为，加速蠕变段的原因有两个：一 是晶界的应力集中引起的微小裂纹；另一个 是点阵缺陷在晶界处析出，在这里产生空位。 此外，还需考虑试样本身出现的颈缩。这些 加在实际应力上，就导致了蠕变速度越来越 快。
从加速蠕变到蠕变断裂
2、蠕变的定义
狭义蠕变：在恒定温度恒定拉伸载荷下，试 件变形随时间缓慢增大的现象。 广义蠕变：在固体受恒定的外力作用下，变 形随时间而增加的现象。
注：一般我们通常所说的蠕变都是指狭义蠕变
典型蠕变曲线
蠕变曲线－－在一定温度和应力作用下，应变 与时间的关系曲线。 典型蠕变曲线分为三个阶段：减速蠕变、恒速 蠕变和加速蠕变。
持久塑性用持久断裂后的延伸率和断面收 缩率来表示，它反映材料在高温长时间作 用下的塑性性能，是衡量材料蠕变脆性的 一个重要指标，如锅炉中的导管、汽轮机 中螺栓易发生脆断。
4.4 影响蠕变强度的因素
晶体结构 蠕变一部分是由于位错的上升运动产生的， 所以空位的移动或原子的迁移，即自扩散有很 大的影响。而自扩散常数又与晶体结构有关， 就晶型来说，金刚石型自扩散常数最小，面心 立方、密排立方次之，体心立方最大。 如600℃以上，奥氏体系耐热钢的强度比铁 素体系耐热钢大。
蠕变
1、蠕变现象 2、蠕变的定义 3、蠕变的理论解释 4、蠕变强度及金属组织 5、蠕变试验方法 6、实际中的蠕变断裂 7、蠕变资料
1、蠕变现象
蠕变变形
蠕变断裂
不同的材料出现明显的蠕变温度不同,其中: ◆碳素钢: TC≥300~500℃ ◆合金钢: TC≥350~400℃ ◆低熔点金属如铅、锡等在室温就出现蠕变 ◆高熔点的陶瓷材料，如Si3N4在1100℃以 上也不发生明显蠕变 ◆高聚物在室温以下就发生蠕变 不同材料的蠕变温度与其熔点有关，一般大 约为熔点的0.3-0.7左右