金屬材料、機械零件和構件在長時間的恒高溫和恒應力作用下發生緩慢塑性變形的現象。晶粒在最易錯動的晶面或晶界上產生滑移是蠕變變形的主要原因。同時,蠕變也使晶格歪曲、破碎和材料硬化,使繼續滑移受到限制。因此鋼材在350℃以下不出現蠕變。但在高溫下金屬發生軟化,蠕變才得以繼續,一直延續到斷裂。
蠕變曲線 反映蠕變從開始直到斷裂過程的變化規律的曲線。可用以分析或找出理想的材料和在材料斷斷裂前得到明顯的預告。圖為鋼的典型蠕變曲線。Oa為開始加載所引起的瞬時變形,如果應力超過金屬在這一溫度下的彈性極限,則Oa由彈性變形Oa′加塑性變形a′a組成。這段變形尚不屬於蠕變現象,而是由外加載荷所引起的一般變形過程。ab為蠕變的第Ⅰ階段,稱為減速階段。蠕變的速度隨時間的增加而逐漸減小。bc為蠕變的第Ⅱ階段,稱為穩定階段,蠕變速度基本不變。線段傾角α的正切值表示蠕變速度。cd為蠕變的第Ⅲ階段,稱為加速階段,蠕變加速進行,直到d點斷裂。不同材料在不同條件下得到的蠕變曲線不同,同一種材料的蠕變曲線也隨著應力和溫度的不同而異。
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對於穩定蠕變階段,在給定溫度下,應力與蠕變速度的關系有多種經驗公式,常用的是:v=A
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蠕變極限 試樣在一定高溫下和規定持續時間內產生的蠕變變形量(總的或殘餘的)或蠕變速度,等於某規定值時的應力。在工程上以條件蠕變極限(簡稱蠕變極限)表示。通常蠕變極限有兩種形式:一是在給定溫度下引起規定蠕變速度的應力值;另一是在給定溫度和規定的使用時間下使試樣發生一定量蠕變總變形的應力值。蠕變極限是反映材料高溫性能的重要指標。
機械零件和構件抗蠕變的能力稱為蠕變強度。蠕變強度設計的強度判據是:工作應力小於或等於許用應力,而許用應力等於蠕變極限除以相應的安全系數。