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高溫下金屬力學(xué)行為的一個重要特點就是產(chǎn)生蠕變。所謂蠕變，就是金屬在長時間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地發(fā)生塑性變形的現(xiàn)象。[1]嚴格來說，蠕變可以發(fā)生在任何溫度，所謂的溫度“高”或“低”是一個相對概念，是相對于金屬熔點而言的，故采用“約比溫度(T/Tm )”(T 為試驗溫度， Tm 為金屬熔點，采用熱力學(xué)溫度表示)來表示更合理。通常，當(dāng)T/Tm >0.3時，蠕變現(xiàn)象才會比較顯著，如通常碳鋼超過300℃、合金鋼超過400℃出現(xiàn)蠕變效應(yīng)。
說到蠕變機理，金屬的蠕變變形主要通過位錯滑移、原子擴散等機理進行的?？梢院喕斫獬筛邷丨h(huán)境為金屬材料提供了額外的熱激活能，使得位錯、空位等缺陷更活躍，更容易克服障礙;在長期應(yīng)力作用下缺陷的移動具有一定方向性，使得變形不斷產(chǎn)生，發(fā)生蠕變。當(dāng)缺陷累計到一定程度，在晶粒交會處或者晶界上第二相質(zhì)點等薄弱位置附近形成空洞，萌生裂紋并逐漸擴展，最終導(dǎo)致蠕變斷裂。
蠕變曲線上任一點的斜率表示該點的蠕變速率。根據(jù)蠕變速率的變化情況，可將蠕變過程分為三個階段：
I 減速蠕變階段：又稱過渡蠕變階段，這一階段開始的蠕變速率很大，隨著時間延長蠕變速率逐漸減小，到b點達最小值。這是一個加工硬化作用，由于蠕變變形使位錯源開動的阻力及位錯滑移的阻力逐漸增大，蠕變速率逐漸降低。
II 恒速蠕變階段：又稱穩(wěn)態(tài)蠕變階段，這一階段的特點是蠕變速率基本保持不變，一般所說的金屬蠕變速率指的就是這一階段的蠕變速率。由于應(yīng)變硬化的發(fā)展，促進了動態(tài)回復(fù)，金屬不斷軟化，當(dāng)應(yīng)變硬化與回復(fù)軟化二者達到平衡時，蠕變速率趨于穩(wěn)定。
III 加速蠕變階段：這一階段蠕變速率隨時間增大，到d點時發(fā)生蠕變斷裂?？斩?可從第二階段形成)長大、連接形成裂紋而迅速擴散，導(dǎo)致蠕變速度加快，直至發(fā)生蠕變斷裂。
至于溫度和應(yīng)力對蠕變曲線的影響，大家應(yīng)該能夠直觀判斷，應(yīng)力越大或溫度越高時，蠕變變形速度越快，蠕變壽命越短。
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