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金屬蠕變經(jīng)歷的三個(gè)過(guò)程分別是哪些
高溫下金屬力學(xué)行為的一個(gè)重要特點(diǎn)就是產(chǎn)生蠕變。所謂蠕變，就是金屬在長(zhǎng)時(shí)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(yán)格來(lái)說(shuō)，蠕變可以發(fā)生在任何溫度，所謂的溫度“高”或“低”是一個(gè)相對(duì)概念，是相對(duì)于金屬熔點(diǎn)而言的，故采用“約比溫度(T/Tm )”(T 為試驗(yàn)溫度， Tm 為金屬熔點(diǎn)，采用熱力學(xué)溫度表示)來(lái)表示更合理。通常，當(dāng)T/Tm >0.3時(shí)，蠕變現(xiàn)象才會(huì)比較顯著，如通常碳鋼超過(guò)300℃、合金鋼超過(guò)400℃出現(xiàn)蠕變效應(yīng)。
說(shuō)到蠕變機(jī)理，金屬的蠕變變形主要通過(guò)位錯(cuò)滑移、原子擴(kuò)散等機(jī)理進(jìn)行的。可以簡(jiǎn)化理解成高溫環(huán)境為金屬材料提供了額外的熱激活能，使得位錯(cuò)、空位等缺陷更活躍，更容易克服障礙;在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下缺陷的移動(dòng)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(jì)到一定程度，在晶粒交會(huì)處或者晶界上第二相質(zhì)點(diǎn)等薄弱位置附近形成空洞，萌生裂紋并逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致蠕變斷裂。
蠕變曲線上任一點(diǎn)的斜率表示該點(diǎn)的蠕變速率。根據(jù)蠕變速率的變化情況，可將蠕變過(guò)程分為三個(gè)階段：
I 減速蠕變階段：又稱過(guò)渡蠕變階段，這一階段開(kāi)始的蠕變速率很大，隨著時(shí)間延長(zhǎng)蠕變速率逐漸減小，到b點(diǎn)達(dá)最小值。這是一個(gè)加工硬化作用，由于蠕變變形使位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)的阻力及位錯(cuò)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(diǎn)是蠕變速率基本保持不變，一般所說(shuō)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(jìn)了動(dòng)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(dá)到平衡時(shí)，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(shí)間增大，到d點(diǎn)時(shí)發(fā)生蠕變斷裂。空洞(可從第二階段形成)長(zhǎng)大、連接形成裂紋而迅速擴(kuò)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(duì)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(shí)，蠕變變形速度越快，蠕變壽命越短。
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