生产及生活当中,很多物体都会随着时间的变化,在一定恒力作用下而发生变形,这些现象都认为是材料的蠕变现象。
蠕变是在一定温度和远低于该材料断裂强度的恒定外力作用下,材料的形变随时间增加而逐渐增大的现象。它与塑性变形不同,塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现,而蠕变只要应力的作用时间相当长,它在应力小于弹性极限施加的力时也能出现。
目前常用的蠕变性能指标有蠕变极限和持久强度。
为保证在高温长载荷作用下的机件不致产生过量蠕变,要求金属材料具有一定的蠕变极限。与常温下的屈服强度类似,蠕变极限反映的是金属材料在高温长时载荷作用下的塑性变形抗力指标。蠕变极限适用于不允许发生过量蠕变变形的服役条件下的设计选材。蠕变极限一般有两种表示方式,二者都是在规定温度(t)下和规定时间(τ)内,材料所能承受的最大应力,区别就在于一种是使稳态蠕变速率(图片)不超过规定值的最大应力,另一种是使试样产生的蠕变总伸长率不超过规定值的最大应力(图片)。二者其实仅相差一个瞬时变化ε0 ,其相差量甚小,可以忽略不计。
持久强度:
蠕变极限是高温长时载荷下材料对变形的抗力指标,是以蠕变变形来规定的,适用于高温运行中需要严格控制变形的零件,如涡轮叶片。对于高温材料,除测定蠕变极限外,还必须测定持久强度。所谓持久强度,即在给定温度下,在规定时间内发生蠕变断裂的应力。
某些服役条件下,蠕变变形很小或对变形要求不高,只要求构件在使用期间不发生断裂。在此情况下,选择能反映蠕变断裂抗力的指标作为选材设计依据。金属材料持久强度极限,是在规定温度(t)下,达到规定的持续时间(τ)而不发生断裂的最大应力。
很多工程都涉及蠕变问题,蠕变作用对于材料的破坏力也必须重视,所以很多材料及产品在使用前需要做蠕变方面的试验,以检测其性能是否满足设计及使用需求。