蠕變是指鋼與合金在高溫下，即使承受的是低于該溫度的屈服強(qiáng)度的載荷，也會發(fā)生連續(xù)而緩慢的塑性變形現(xiàn)象。鋼在室溫條件下，不存在蠕變。

 金屬在高溫下的蠕變行為，可以用典型的蠕變曲線來表示和描述，如圖4-1所示。圖4-1中曲線表示在恒溫、恒應(yīng)力下，隨著時間的延長，試樣發(fā)生蠕變的情況。從圖4-1可以看出，蠕變曲線可分為四段：

   ①. 初始形變（也稱瞬間形變）階段，即0～1段，在此階段內(nèi)產(chǎn)生加載后瞬間的彈性形變和塑性形變；

   ②. 蠕變減速階段（也稱第Ⅰ蠕變階段），即1～2段，在此階段蠕變速度逐漸減??；

   ③. 蠕變恒速階段（第Ⅱ蠕變階段），即2～3段，在此階段蠕變速度保持恒定，也就是說該階段蠕變速度為常數(shù)；

   ④. 蠕變加速階段（第Ⅲ蠕變階段），即3～4段，在此階段蠕變速度逐漸加大，形變加快，到4點(diǎn)發(fā)生斷裂，蠕變過程結(jié)束。

 蠕變只能在高于一定的溫度時才會發(fā)生，在低溫條件下，若載荷低于彈性極限，除了加載的初始瞬間產(chǎn)生一定的彈性形變外，隨時間延長，不再發(fā)生塑性形變。

 不同的鋼與合金，由于組織結(jié)構(gòu)的不同，發(fā)生蠕變的最低溫度是不相同的，這是因?yàn)椴煌匿撆c合金，在溫度和應(yīng)力的共同作用下，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了不同變化的緣故。

 許多壓力容器用鋼必須在蠕變條件下操作，設(shè)計(jì)的原理一般是以試樣的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，包括確定構(gòu)件在預(yù)計(jì)的壽命內(nèi)不發(fā)生失效的應(yīng)力。蠕變的現(xiàn)象很好理解，設(shè)計(jì)的原理也很清楚，不會遇到特殊的問題。然而，有兩個值得注意的問題。

   ①. 如果設(shè)計(jì)不良會產(chǎn)生難以預(yù)見的高的局部應(yīng)力，從而使局部的蠕變變形超過蠕變韌性，導(dǎo)致過早地失效。

   ②. 如果不能消除結(jié)構(gòu)應(yīng)力，殘余應(yīng)力可能疊加在載荷引起的應(yīng)力上，從而導(dǎo)致過早地蠕變失效。

 如管子的焊接處易于發(fā)生這種情況。因此，切記要在使用前對在蠕變條件下工作的容器，進(jìn)行應(yīng)力消除處理。

 蠕變試驗(yàn)：材料的耐高溫試驗(yàn)通常分為三類，即高溫下的短期試驗(yàn)（拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)和沖擊），高溫停留一定時間后在室溫下的短期試驗(yàn)和室溫下的長期試驗(yàn)。長期強(qiáng)度試驗(yàn)依此可以分為恒定載荷試驗(yàn)（蠕變、應(yīng)力-斷裂和許多疲勞試驗(yàn)）或恒定變形試驗(yàn)（應(yīng)力釋放和某些疲勞試驗(yàn)）。

 ①. 蠕變強(qiáng)度（又稱蠕變極限）

   在一定溫度下，由于外力的作用，隨著時間的增加，應(yīng)力使構(gòu)件發(fā)生變形的現(xiàn)象稱為蠕變，蠕變強(qiáng)度又稱蠕變極限。在一定溫度下特別是在高溫下，載荷越大，發(fā)生蠕變的速度越快；在一定載荷下，溫度越高、時間越長則發(fā)生蠕變的可能性就越大。與此相反，溫度越低蠕變速度越慢，當(dāng)?shù)椭烈欢囟葧r蠕變就不成為問題了。這個最低溫度依鋼種而異，例如，純鐵的蠕變溫度在330℃左右，而不銹鋼因采取各種措施進(jìn)行強(qiáng)化，該溫度可達(dá)550℃以上。

   疲勞強(qiáng)度是指在某一溫度下，一定時間內(nèi)，允許一定形變所能承受的應(yīng)力。例如，一般規(guī)定為在105h內(nèi)允許形變0.1％所能承受的最高應(yīng)力，記作σc0.1/100000，單位為MN／㎡；也可以表示為在一定溫度下，規(guī)定時間內(nèi)，斷裂時所能承受的最高應(yīng)力，記作στ，單位為MN／㎡。

   在設(shè)計(jì)某些要求尺寸極其精確，在使用過程中不允許有稍大變形的零件時，常采用蠕變極限這個性能指標(biāo)。如蒸汽渦輪葉片，一般要運(yùn)轉(zhuǎn)幾年以上才檢修，在工作期間要求其尺寸極其精確。通常規(guī)定蠕變極限為100000h允許變形0.1％所能承受的最高應(yīng)力，記作。c0.1／100000，單位為kgf／m㎡。

   從承受載荷開始到產(chǎn)生破壞為止，其全過程分為轉(zhuǎn)移蠕變、正常蠕變和加速蠕變?nèi)齻€階段。

  當(dāng)鋼和合金處在高溫環(huán)境下使用時，就有必要考慮它的蠕變和疲勞。如果鋼和合金使用于鍋爐或壓力容器的場合，當(dāng)溫度超過500～550℃時，設(shè)計(jì)時就應(yīng)該以鋼和合金的蠕變強(qiáng)度和蠕變破斷強(qiáng)度分別代替鋼和合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的基準(zhǔn)值計(jì)算它的許用應(yīng)力。

  和其他鋼一樣，熔煉方式、脫氧方式、凝固方法、熱處理和加工等對不銹鋼的蠕變特性有很大的影響。

②. 持久強(qiáng)度

  持久強(qiáng)度是指在一定溫度下，在規(guī)定時間斷裂所能承受的應(yīng)力。持久強(qiáng)度通常用在設(shè)計(jì)使用時間不太長（如100h到幾千小時）就可以更換的零件，或者用于不要求尺寸精確，但不允許斷裂的長期工作零件（如蒸汽過熱管），通常用σt表示，單位為kgkgf/mrf／m㎡；t為時間，單位為h。如鋼在800℃，100h斷裂，

  其持久強(qiáng)度用符號表示為σ800℃ 100。

 ③. 持久壽命

  持久壽命是指某溫度時，在規(guī)定應(yīng)力的作用下，從開始直到到拉斷的時間，其單位為h。

  上述數(shù)據(jù)可在對應(yīng)力取對數(shù)的坐標(biāo)系中用曲線來表示持久壽命，如圖4-2所示。圖4-2中T1、T2、T3為試驗(yàn)溫度，并且T1＜T2＜T3。在較低溫度（如T1），應(yīng)力和持久壽命呈直線關(guān)系；在較高溫度（如T2、T3）應(yīng)力和持久壽命的關(guān)系曲線出現(xiàn)折線。轉(zhuǎn)折點(diǎn)的出現(xiàn)是與鋼斷裂的性質(zhì)變化有關(guān)。在發(fā)生轉(zhuǎn)折點(diǎn)前，斷裂形式是穿晶斷裂；在轉(zhuǎn)折點(diǎn)以后，斷裂形式是晶界斷裂。溫度較高，轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在較短的持久壽命上。如在T3溫度下，轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生的時間在T2溫度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前。