[拼音]：rubian shiyan

[外文]：creep test

檢測金屬材料在一定的溫度和外力作用下發(fā)生的形變、形變速率、斷裂或應(yīng)力變化等的試驗方法。

蠕變試驗

1905年英國菲利普斯（F. Philips）首先觀察到金屬絲蠕變現(xiàn)象。1910年英國安德雷德（E.N.da C.Andrade）實驗證實幾種純金屬具有相同的蠕變特點。1922年英國迪肯森 (Dickenson)發(fā)表了鋼的蠕變試驗結(jié)果后，人們認(rèn)識到高溫下承載的金屬構(gòu)件均會蠕變，盡管所承受的應(yīng)力要比在這種溫度下構(gòu)件材料的屈服強度低得多。蠕變試驗研究從此受到重視。20年代以后，高溫高壓技術(shù)迅速發(fā)展，蠕變試驗已成為高溫金屬材料必須進(jìn)行的主要性能試驗之一（見高溫合金）。在蠕變試驗中，形變與時間的關(guān)系用蠕變曲線（圖1）來表示。

金屬蠕變抗力判據(jù)（指標(biāo)）是蠕變極限，即在一定溫度下使試樣在蠕變第二階段產(chǎn)生規(guī)定蠕變速率的應(yīng)力，或在一定溫度下和規(guī)定時間間隔內(nèi)使試樣產(chǎn)生規(guī)定伸長率的應(yīng)力。以蠕變速率測定的蠕變極限和以伸長率測定的蠕變極限分別表示。此處σ上的標(biāo)號Ⅰ為試驗溫度(℃)，Ⅱ為規(guī)定的蠕變速率(％/小時)，Ⅲ為規(guī)定的伸長率(％)，Ⅳ為規(guī)定的試驗持續(xù)時間(小時)。例如，即在溫度為600℃時，經(jīng)100小時試驗后允許伸長率為0.2％時的蠕變極限。

根據(jù)一般經(jīng)驗公式，溫度不變時第二階段蠕變速率與應(yīng)力的對數(shù)呈線性關(guān)系。據(jù)此可用內(nèi)插法或外推法求出蠕變極限。但由于試樣表面氧化或受侵蝕以及內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)變化等，這種線性關(guān)系在長時間可能不復(fù)存在。因此，從短期蠕變極限數(shù)據(jù)求取長期數(shù)據(jù)時，一般在時間上只能外推一個數(shù)量級。利用蠕變數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度和時間外推時，通常采用Larson-Miller參數(shù)法。

對于某些在長期高溫運轉(zhuǎn)過程中只允許產(chǎn)生一定量形變的構(gòu)件，如電站鍋爐、蒸汽輪機，蠕變極限是重要的設(shè)計依據(jù)。大多規(guī)定蠕變速率為10^-5（％/小時）相當(dāng)于10萬小時的形變量為1％。制造這種構(gòu)件的金屬材料通常要進(jìn)行數(shù)萬小時，乃至更長時間的蠕變試驗。

影響蠕變試驗結(jié)果的因素甚多，其中最主要的是溫度控制的長期穩(wěn)定性、形變測量精度和試樣加工工藝。

持久強度試驗

蠕變斷裂抗力判據(jù)是持久強度極限，即在一定溫度下和規(guī)定時間內(nèi)不產(chǎn)生斷裂的最大應(yīng)力。對于某些在高溫運轉(zhuǎn)中不考慮形變量、只考慮使用壽命的構(gòu)件，持久強度極限是重要的設(shè)計依據(jù)。

持久強度試驗同蠕變試驗相似，但在試驗過程中只確定試樣的斷裂時間。試樣斷口形貌依試驗條件而異， 在高溫和低應(yīng)力下多為沿晶界斷裂。根據(jù)一般經(jīng)驗公式認(rèn)為，當(dāng)溫度不變時，斷裂時間與應(yīng)力兩者的對數(shù)呈線性關(guān)系。據(jù)此可用內(nèi)插法或外推法求出持久強度極限。為了保證外推結(jié)果的可靠性，外推時間一般不得超過試驗時間10倍。

試驗斷裂后的伸長率和斷面收縮率表征金屬的持久塑性。若持久塑性過低，材料在使用過程中會發(fā)生脆斷。持久強度缺口敏感性q_g是用在相同斷裂條件下缺口試樣與光滑試樣兩者的持久強度極限的比值表示。缺口敏感性過高時，金屬材料在使用過程中往往過早脆斷。持久塑性和持久強度缺口敏感性均為高溫金屬材料的重要性能判據(jù)。

持久強度試驗通常在恒定的溫度和載荷下進(jìn)行。近年來各國一些實驗室發(fā)展出變溫變載的持久強度試驗方法，為接近使用條件下構(gòu)件持久強度性能測試開拓出新途徑。

應(yīng)力松弛試驗

在金屬構(gòu)件總形變恒定的條件下，由于彈性形變不斷轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄孕巫?，從而使?yīng)力不斷減小的過程稱為應(yīng)力松弛。這種現(xiàn)象多出現(xiàn)于彈簧、螺栓以及其他壓力配合件，高溫下尤為顯著。因此，應(yīng)力松弛試驗通常在高溫下進(jìn)行。圖2中曲線第一階段持續(xù)時間較短，應(yīng)力隨時間急劇下降。第二階段持續(xù)時間較長，并趨于恒定。通常以規(guī)定時間后的剩余應(yīng)力作為金屬應(yīng)力松弛抗力的判據(jù)。

應(yīng)力松弛試驗可用來確定栓接件在高溫下長期使用時保持足夠緊固力所需要的初始應(yīng)力，預(yù)測密封墊密封度的減小、彈簧彈力的降低、預(yù)應(yīng)力混凝土中鋼筋的穩(wěn)定性，以及判明鍛件、鑄件和焊接件消除殘余應(yīng)力所需要的熱處理條件。對于用作緊固件的金屬材料常在不同溫度和不同初始應(yīng)力下進(jìn)行應(yīng)力松弛試驗，以便對其性能有較全面的了解。試驗條件對應(yīng)力松弛試驗結(jié)果影響顯著?？刂瓶傂巫兞康暮愣ㄐ院蜏囟鹊姆€(wěn)定性是保證試驗結(jié)果有良好重現(xiàn)性的關(guān)鍵。

參考書目

1. P. Greenfield， Creep of Metals at High Temperature，Mills & Boon Ltd.，London， 1972.

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標(biāo)簽：rubian shiyan、蠕變試驗

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文章名稱：《蠕變試驗》

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