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金屬蠕變經歷的三個過程分別是哪些

更新時間:2022-05-12      點擊次數:8032
  高溫下金屬力學行為的一個重要特點就是產生蠕變。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生塑性變形的現象。[1]嚴格來說,蠕變可以發生在任何溫度,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,采用熱力學溫度表示)來表示更合理。通常,當T/Tm >0.3時,蠕變現象才會比較顯著,如通常碳鋼超過300℃、合金鋼超過400℃出現蠕變效應。
  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。可以簡化理解成高溫環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;在長期應力作用下缺陷的移動具有一定方向性,使得變形不斷產生,發生蠕變。當缺陷累計到一定程度,在晶粒交會處或者晶界上第二相質點等薄弱位置附近形成空洞,萌生裂紋并逐漸擴展,最終導致蠕變斷裂。
  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:又稱穩態蠕變階段,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。由于應變硬化的發展,促進了動態回復,金屬不斷軟化,當應變硬化與回復軟化二者達到平衡時,蠕變速率趨于穩定。
  III 加速蠕變階段:這一階段蠕變速率隨時間增大,到d點時發生蠕變斷裂。空洞(可從第二階段形成)長大、連接形成裂紋而迅速擴散,導致蠕變速度加快,直至發生蠕變斷裂。
  至于溫度和應力對蠕變曲線的影響,大家應該能夠直觀判斷,應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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