高温应力松弛：紧固螺栓，预紧应力 降低；疲劳损伤。
7.2 蠕变的宏观规律及蠕 变机制



d 按 分成 dt Ⅰ：减速阶段：蠕变 第一阶段，过渡蠕变 阶段。 Ⅱ：恒速阶段：蠕变 第二阶段，稳态蠕变 阶段。 Ⅲ：加速阶段：蠕变 第三阶段，加速蠕变 阶段。

适当的应力和温度范围才可清楚显 示此三个阶段。
应力松弛是蠕变的结果

蠕变现象是指T 0C和σ恒定的情况下， 塑性变形随时间的增加而不断增加 应力松弛现象：是在T 0C和总应变量不 变的情况下，由弹性变形不断的转化为 塑性变形，即逐渐发生蠕变，从而使初 始应力不断下降。

t
dt 因为总变形量不变， dt 0
dt d e d p dt dt dt
弥散硬化的镁合金在不同温度 下最小应变速率和应力关系

450 C 108%/ h
?
测定蠕变极限时的注意事项
在同一温度下，必须至少用四个不同应 力进行蠕变试验，试验时间必须达到第 二阶段，应力所对应的 相差一个数量 级 外推法求的 T ,其 只能比试验点的数 据低一个数量级 , 否则，外推值不可靠， 原因，在高温长时间下会产生组织的不 稳定，如第二相沉淀，长大或溶解。



但此时，多数情况下第2阶段已不存在。
7.3.1 蠕变极限
定义:在高温长时间载荷作用下，机件不 致产生过量塑性变形的拉力指标。 蠕变极限与常温下机件设计选用是相似 的。材料蠕变极限中所指定的温度和时 间，一般由机件的具体服役条件而定。 必须限定应力在一定的温度和时间范围 内不发生过量蠕变。
蠕变极限的表示方法
因此，应力松弛可通过蠕变计算： d p e p e＝ SS A n E dt
1 d A n E dt
以上所讲持久强度的确定，是在恒定温度下由短时间的 断裂应力外推长时间的断裂应力。想求不同温度和时间的 影响，就需要一系列的断裂应力曲线，这是比较麻烦的。 考虑温度和时间的综合影响，并以一参数表示，亦即 高温短时所产生的蠕变断裂作用在参数值相同的情况下， 可以认为和某一低温长时间所产生的蠕变断裂效果等同， 这样可简便地通过参数值来求不同温度的持久强度，以及 通过高温短时试验来推测低温长时间的持久强度
3
持久强度
断裂时间t 和应力的关系是: t A B
A,B是与试验温度及材料常数有关的常数
log t log A B log
tT外推 恒定温度下,短时间
外推法测持久强度的注意事项
外推数据的时间只能比试验数据
的时间高一个数量级 测断裂时的延伸率即持久塑性， 它是衡量材料蠕变脆化的重要指 标。持久塑性低，对缺口就很敏 感，一般持久塑性不低于3％-5％
第七章 材料在高温下的力 学性能
许多构件在高温下工作的，高压锅 炉，蒸气轮机，燃气轮机，反式、组织）
7.1 材料在高温下力学性能的特点
蠕变现象：在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下， 不断地发生变形。 高温强度与时间有关：载荷作用时间越长，引起一定的变形速 率和变形量的变形抗力越低。不能笼统地说材料在某一高温下 的强度是多少。 高温下，不仅强度降低，而且塑性降低。应变速率愈低、载 荷作用时间愈长，塑性降低得越显著。 高温下晶界附近是弱化的区域 晶粒尺寸，定向凝固
影响蠕变过程的两个最主要参 数是温度和应力
第1阶段很短，寿命关键取决于第2阶段
蠕变第二阶段的分析

在蠕变曲线中,关键是第二阶段, ,T C 之间 的关系。 n
SS A
其中A,n为常数
纯金属：n=4～5 ; 固溶体合金：n＝3 ; 弥散强化和沉淀强化合金：n=30-40 n值是随温度的升高，略有降低 当 T C 高至接近 T熔点 C时, n=1 当 升高时，蠕变速率超过10－3％/h,幂定律蠕变方程 不再适用，这时可表示为： 当 5 10－4 G 时 K exp B
7.3.2 持久强度

定义:指材料在一定温度下和规定的持续 时间内引起断裂的最大应力值， T 2 1700 300MN / mm2 记 t MN / mm 如: 10 T 若对蠕变变形要求不严格,以 t 为设计 依据 若对蠕变变形要求严格，以蠕变极限为 tT , s , b 设计依据，要有
在规定温度下，当蠕变第二阶段的蠕变速率恰 好等于某一规定值时，把对应的应力值定义为 条件蠕变极限。 T 记为 (MN/mm2), 为第二阶段蠕变速率％/h. 在一定温度下，在规定的时间内，恰好产生某 一允许的总变形量，所对应的应力确定为蠕变 T 极限 记为 t
如:
500 1 105
P f TA log t R C
Larson-Miller参数
TA－试验温度
t为时间 C为常数，可由试验确定
7.3.3 应力松弛稳定性
一些高温下工作的紧固零件如紧固螺 栓，原具有初始紧固应力 相应地产 i 生弹性形变为 i / E,经过一段时间后， 紧固应力下降，这种紧固应力随时间 增加不断下降的现象 应力松弛
＝100MN/mm2
所以：当蠕变速率大而服役时间短时，可 T T t 用 ，反之，可用
蠕变极限的测定装置及方法


装置见P205，图7－11 方法：蠕变试验时间为几百小时到几千个小时， 甚至1万到10万小时。但是，许多机件要求在 高温长时间下工作，寿命至少在10万小时以上, T T 这样，寿命越长， 和 ↓ t 那么，在一定温度下，怎样才能通过短时蠕变 试验（ , ）所测定的蠕变极限，来推测 长时间蠕变所确定的蠕变极限呢？ 稳态蠕变阶段： 作 log SS － log 图，作一直线，外推法，即求 蠕变极限 SS A n log SS log A n log