材料蠕变的影响

材料的蠕变和哪些因素有关，请问哪位有这方面的资料，可以提供，谢谢
        材料热处理会对蠕变有影响，是如何影响的呢？同一种材料，热处理工艺基本相同，硬度越高，蠕变是否越大呢？蠕变和硬度是怎么样一种关系？

金屬材的蠕變的因素主要是﹕溫度﹑應力
材料熱處理后的晶粒的粗細(結晶狀況)會影響蠕變
熱處理后的硬度直接關系到應力的大少﹐所以會影響到蠕變。

蠕變知識見附件﹕第六章金屬材料的高溫机械性能

影响蠕变的因素
1.外因：温度、应力
2.内因：材料性能
材料的性能取决于成分、组织，对于一般的耐热钢硬度偏高和偏低均劣化蠕变性能，加速蠕变损伤。

蠕变应该还和时间有关的吧

（一）金属的蠕变断裂和松弛
1．金属的蠕变
（1）金属的蠕变现象。金属在高温下，即使其所受的应力低于金属在该温度的屈服点，在这样的应力长期作用下，也会发生缓慢的但是连续的塑性变形，这种现象被称之为“蠕变现象”，所发生的变形称为“蠕变变形”（通常把管径方向的蠕变变形称之为“蠕变胀粗”或称“蠕胀”）。
对于碳素钢，大致在300～350℃才出现蠕变现象；对合金钢，大约在400℃以上会出现蠕变现象，并且随着合金成分不同，开始出现蠕变的温度也不同。
（2）金属的蠕变曲线。蠕变现象通常用画在“变形－时间”（ε—τ）座标上的曲线来表示，这种曲线称为蠕变曲线。尽管不同的金属和合金在不同条件下所得的需变曲线不尽相同，但它们都有一定的共同特征，把这些共同特征表示出来的蠕变曲线就叫典型蠕变曲线。典型蠕变曲线如图7-9所示，它是描述在恒定温度、恒定拉力下金属的变形随时间的变化规律。典型蠕变曲线可以分为以下四个部分：
1）瞬时伸长O′，它是在加上应力的瞬间发生的。假如外加应力超过金属在试验温度下的弹性极限，则这部分瞬时伸长中既包括弹性变形，又包括了塑性变形。
2）蠕变第一阶段（曲线O′A，即I）。这一阶段的蠕变是非稳定的蠕变阶段，它的特点是开始蠕变速度较大，但随着时间的推移，蠕变速度逐步减小，到A点，金属的蠕变速度达到该应力和温度下的最小值并开始过渡到蠕变的第二阶段。由于这一阶段蠕变有着减速的特点，因此也把蠕变第一阶段称不蠕变的减速阶段。
3）蠕变的第二阶段（曲线AB，即Ⅱ）。这一阶段的蠕变是稳定阶段的蠕变，它的特点是蠕变以固定的但是对于该应力和温度下是最小的蠕变速度进行，这就在蠕变曲线上表现为一具有一定倾斜角度的直线段。蠕变第二阶段又称为蠕变的等速阶段或恒速阶段。
4）蠕变的第三阶段（曲线BC，即Ⅲ），当蠕变进行到B点，随着时间的进行，蠕变以迅速增大的速度进行，这是一种失稳状态。直到C点发生断裂。至此整个蠕变过程即行告终。由于蠕变第三阶段有蠕变不断加速的特点，所以也被称为蠕变的加速阶段。
在试验条件下，做一条典型蠕变曲线可以只用几千小时，但是，在实际运行条件下，运行的工件，例如在额定参数下运行的主蒸汽管道，其整个蠕变过程（就是它的运行时间）是很长的，通常为十几年到几十年。而蠕变第三阶段的时间有可能约占整个过程的总时间的40％～50％。
通常，是把蠕变第二阶段的蠕变速度作为设计和使用高温部件（包括金属监督）的依据，并建立第二阶段的蠕变速度与金属温度、应力的关系。即认为，在正常的使用条件下，高温金属部件的使用期限只能在蠕变第三阶段发生以前，为此总是把蠕变第二阶段终了时的蠕变变形量作为金属在使用时的极限变形量。但是考虑到蠕变第三阶段的时间与总的时间相比占的比例很大，因此，对于发电厂的某些高温部件，例如主蒸汽管道，认为只能使用到第二阶段终了的这一看法与实际情况是相差甚远的。
我国早期机组无论是中温中压或高温高压机组，其主蒸汽管设计寿命均为10万h，至60年代末70年代初，全国有许多机组在超周期服役，因此，70、80年代，部里指定西安热工院牵头组织了金属专业方面的力量对全国超么高压机组的主蒸汽管道选点，通过割管与现场普查，对管道寿命做了大量的鉴定分析工作，结果发现，正常运行工况下，管道的实际使用寿命与设计寿命相比有极大的富裕量。因此在大量试验的基础上，DL438－91《火力发电厂金属技术监督规程》对运行机组主蒸汽管道的金属检测周期与各阶段的检测内容作了较大的修改，对主蒸汽管道的寿命鉴定工作的时间已从10万h延长至20万h，甚至30万h，因为在正常情况下，高温金属部件的蠕变速度是相当缓慢的。
（3）金属的蠕变极限。为了说明金属材料在高温下抵抗蠕变变形的能力，引入蠕变极限概念。工程所用的蠕变极限称为条件蠕变极限。条件蠕变极限的含义是：条件蠕变极限是这样一个应力，在这个应力的作用下，金属在一定温度于规定时间内产生的规定的总的变开量或者引起的规定蠕变速度。
对火力发电厂的高温金属部件，条件蠕变极限作为以下具体规定：
1）在一定温度下，能使钢材产生1×10－7mm/（mm•h）的第二阶段蠕变速度的应力，就称为该温度下蠕变速度为1×10－7的蠕变极限。所用的符号为 。
2）在一定温度下，使钢材在105h工作时间内发生1％的总蠕变变形量的应力，就称为该温度下在105h内变形为1％的蠕变极限，所用的符号为 。
汽轮机的叶片、叶轮、隔板和汽缸等部件，在运行时不允许有较大的变形，因此有较严格的蠕变变形量要求，这些部件在强度计算时是以蠕变极限作为强度计算指标的。
（4）温度波动与复杂应力条件下对蠕变的影响。在设计发电机组高温金属部件时，是以在恒定温度下，在单向拉伸蠕变试验机上试验所得到的数据为依据的。但在实际运行工况下，常常会发生温度波动，金属部件也不只受拉力作用，还受到温度波动的影响，受力情况复杂。
与恒定的温度条件下相比，温度波动使金属蠕变极限降低。
主蒸汽管的内压试验要比单向拉伸蠕变试验更接近于实际运行情况，但试验曲线相似，差异较小，这有助于将单向拉伸力下的蠕变试验与主蒸汽管运行时产生的蠕相联系起来，对金属监督工作有着重要的意义。
2．金属的持久强度与蠕变断裂
（1）持久强度。蠕变试验仅仅是测定第二阶段的变形速度或蠕变的总变形量，还不能反映钢材在高温断裂时的强度和韧性，而持久强度不但能反映钢材在高温断裂时的抵抗能力，同时还能反映钢材在高温断裂时的塑性。试验表明：许多钢材和合多在短时试验时塑性可能很高，但是经高温长期试验后，钢的塑性有显著下降的趋势，有的持久塑性仅达1％～2％（即出现了所谓蠕变脆性现象），这种情况在作持久试验时能很好地反映出来。因此要全面评定钢材的高温性能，除了进行蠕变试验外，还必须作持久试验，测定钢材的持久强度。
所谓持久强度是指钢材在高温和应力的长期作用下抵抗断裂的能力。在锅炉设计中是以零件在高温运行10万h断裂时的应力作持久强度，以 表示，单位为MPa。有时以 表示某一温度t时的持久强度。
10万h是相当长的时间。对钢材进行高温持久试验时，一般是不可能进行到10万h，再来确定其断裂的应力，而通常是试验到5000～10000h，再外推到10万h断裂时的应力。
外推法是将在不同试验应力相对应的断裂时间数据描绘到应力——时间双对数座标上，再将座标得到的直线外推到10万h的应力，即为持久强度值。
由于外推法所得数据与钢材实际持久强度值存在差异，所以要求试验时间尽可能增加，以最大限度的增加设计值的可靠性。
（2）金属的蠕变断裂。当金属经过了蠕变第三阶段后，即发生蠕变断裂。物断裂有两种基本类型：一种是晶间断裂（沿晶断裂）；另一种是晶内断裂（穿晶断裂）。晶间断裂是在高温蠕变时普遍存在的断裂现象，断裂时裂纹沿晶界发展，试样在断裂时的变形比晶内断裂小。晶间断裂属于脆性断裂的形式。晶内断裂时裂纹穿过晶粒，断裂时试样总伴随较较大的塑性变形，并产生明显的缩颈，属于韧性断裂。
关于蠕变的断裂理论主要有应力集中理论与空位聚集理论。
1）应力集中理论。这个理论认为晶间断裂是由于晶粒交界处应力集中引起的。如果应力超过了晶界结合力，就产生了裂纹。当晶界继续滑动使裂纹扩大到临界尺寸时，裂纹就能继续发展而造成晶间断裂。
2）空位聚集理论。这个理论认为空位聚集是产生晶间断裂的原因，认为在应力与热振动的共同作用下，晶格空位能够运行，当空位聚集在与应力方向垂直的晶界达到足够的数目时，晶界的结合力就受到破坏，产生孔洞，在应力的继续作用下，空洞联结而形成裂纹，最后造成晶间断裂。
3．金属的应力松弛
金属在高温和应力状态下，如维持总变形不变，随着时间的延长，应力逐渐降低的现象称为应力松弛。
在火电厂发电设备中，处于松弛条件下工作的零部件有如螺栓、弹簧、汽封弹簧片等。在松弛过程中，由于弹性变形减小，塑性变形增加，所以应力降低，最后就不能保证结合面的密合。因此，实际上金属的松弛过程就是金属在高温下弹性变形自动转变为塑性变形的过程。
由于电厂高温紧固件在运行使用过程中有松驰现象，因而为要达到最小密封应力的要求，一般有以下两种途径：
1）当初紧应力一定时，选择抗松弛性能高的，以保证紧固件在经设计运行后，其初紧应力不不于最小密封应力。
2）当所用材料一定时，提高初紧应力，以保证紧固件经设计运行后的应力不小于最小密封应力。
但是，提高初紧应力受材料本身的强度限制，为此仍以选择抗松弛性能高的材料为好。

我看完上面，对于“蠕变”的理解，蠕变只是在高温下的一种现象。在常温的环境下，金属材料就不发生蠕变吗？按理说常温应该也有蠕变的，只是没有高温的明显，是这样的理解吗？

zhwj2036 发表于 2025-7-19 02:19
我看完上面，对于“蠕变”的理解，蠕变只是在高温下的一种现象。在常温的环境下，金属材料就不发生蠕变吗？ ......

资料都很详细了，温度要达到一定程度才发生。那就是说常温不会发生。

常温下也会发生，比如说我们用的衣挂变形，就是一种蠕变现象