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第6章 金屬材料的高溫機(jī)械性能 高溫下承載材料的機(jī)械性能與室溫承載材料有很大區(qū)別：比如 6.1.
金屬材料的蠕變形象 6.1.1.
蠕變現(xiàn)象 6.1.2.
蠕變曲線的表示方式 第一階段兩種式子 第二階段 6.1.3. 金屬材料在蠕變中的組織變化 6.1.3.1. 滑移 整個(gè)蠕變過程中，有滑移產(chǎn)生 6.1.3.2. 亞晶形成 晶粒變形不均勻破裂，形成亞晶 6.1.3.3. 晶界形變 晶界也參與形變，有時(shí)高達(dá)40-50% 6.1.4. 金屬材料的蠕變理論 蠕變是在一定的溫度和應(yīng)力作用下發(fā)生的，與原子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)。原子熱運(yùn)動(dòng)作用大致有兩方面： （1） 是在應(yīng)力作用下原子直接大量地定向擴(kuò)散 （2） 協(xié)助受阻位錯(cuò)克服障礙重新運(yùn)動(dòng) 一方面形變硬化，一方面回復(fù) 6.1.5. 金屬材料的蠕變斷裂機(jī)理 金屬材料蠕變斷裂分2種：晶間和穿晶 穿晶：有大量塑性變形，韌性，高應(yīng)力，低溫 晶間：塑性變形小，脆性，低應(yīng)力，高溫 等強(qiáng)度溫度概念 兩種理論：楔形蠕變裂紋（三晶交界處應(yīng)力集中，穿晶），空洞形（空洞在三晶交界處匯集，晶間） 6.2.1. 條件蠕變極限 根據(jù)不同的需要有2種 （1） 給定溫度下，引起規(guī)定變形速度的應(yīng)力值 （2） 一定工作溫度下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，使試件發(fā)生一定量總變形時(shí)的應(yīng)力值 6.2.2. 高溫持久強(qiáng)度 在給定溫度下，經(jīng)過一定時(shí)間而斷裂時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。
與蠕變區(qū)別：蠕變考慮變形為主，高溫持久強(qiáng)度主要考慮材料在長期使用下的破壞抗力。 必須進(jìn)行長期試驗(yàn)，應(yīng)用外推方法，可大大縮短時(shí)間。 外推法：（1）總結(jié)金屬材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，用以外推 （2）從微觀出發(fā)，建立應(yīng)力，溫度和斷裂時(shí)間的關(guān)系式。 等溫線法：在同一試驗(yàn)溫度下，用較高溫度應(yīng)力進(jìn)行短期試驗(yàn)數(shù)據(jù)。（加大強(qiáng)度） 是高溫條件下工作的重要指標(biāo)之一。 細(xì)小碳化物（Mo2C，VC）在晶內(nèi)析出，提高晶內(nèi)強(qiáng)度，削弱晶界強(qiáng)度，形成低塑性的晶間斷裂。 影響因素 （1） 合金元素 加入硼強(qiáng)化晶界，減小有害元素S等 （2） 金相組織 珠光體-F>貝氏體>馬氏體 （3） 熱處理 奧氏體化溫度d，回火溫度a 提高材料高溫強(qiáng)度關(guān)鍵 （1） 使在蠕變變形過程中受到阻礙而堆積的位錯(cuò)不容易重新開始運(yùn)動(dòng) （2） 大力強(qiáng)化晶界，避免晶間開裂 6.5.1. 化學(xué)成分 6.5.1.1. C <0.4%高溫強(qiáng)度隨碳增加而增加 不同鋼種有最佳值。 6.5.1.2. 其它合金元素影響 Mo可提高材料高溫強(qiáng)度 V,Nb,Ti可強(qiáng)烈形成碳化物，在鋼中形成彌散分布的沉淀相，有良好強(qiáng)化效果。 P強(qiáng)化晶界 （1） 每種合金元素的作用與其質(zhì)量分?jǐn)?shù)不成正比，往往有一最佳值。 （2） 每種合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，則單位質(zhì)量分?jǐn)?shù)所引起的作用越小。因而多元素，少質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鋼種有良好的高溫性能 6.5.2. 冶煉方法 鋼中氣體量，晶界處的偏析，夾渣對(duì)鋼高溫性能影響大。 減小有害元素，選擇適當(dāng)?shù)囊睙挿椒?/font> 6.5.3. 金屬材料的組織結(jié)構(gòu) 6.5.3.1. 碳化物形狀分布 片狀彌散分布熱強(qiáng)性好，球狀聚集不好 6.5.3.2. 晶粒度 常溫下， 細(xì)晶粒具有高強(qiáng)度 高溫下細(xì)晶則易蠕變， 此時(shí)有個(gè)最佳值 6.5.4. 熱處理方法 熱處理后，在常溫下使用，不發(fā)生組織變化，可行 而在高溫下，不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)組織將發(fā)生變化，使高溫性能變壞。 6.5.5.
溫度波動(dòng)對(duì)鋼材高溫強(qiáng)度的影響 溫度對(duì)鋼和的高溫強(qiáng)度影響，主要有2方面 （1） 溫度的波動(dòng)使實(shí)際溫度高于規(guī)定溫度 （2） 附加熱應(yīng)力 6.6.1. 金屬材料的松馳特性 松馳：金屬材料在高溫和應(yīng)力狀態(tài)下，如果維持總變形量不變，隨著時(shí)間的延長，應(yīng)力逐漸降低的現(xiàn)象。
如果總變形量不變，彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄宰冃?/font> 應(yīng)力松馳分2階段， 第1階段應(yīng)力隨時(shí)間急劇降低，第2階段應(yīng)力下降緩慢并趨向恒定。恒定值為松馳極限。因?yàn)樗神Y極限小，通常不用它來評(píng)定材料的抗松馳能力，而用一定時(shí)間內(nèi)，材料中應(yīng)力的降低值 松馳穩(wěn)定系數(shù)S0，不考慮初應(yīng)力，更合理。a 6.6.2. 松馳的塑性應(yīng)變速度 低碳鋼只與應(yīng)力有關(guān) 合金鋼在第1階段與應(yīng)力和總應(yīng)變有關(guān)，第2階段，只與應(yīng)力有關(guān)。 6.6.3. 再緊固對(duì)松馳的影響 在動(dòng)力裝置上，常采用法蘭螺栓聯(lián)接，為了保證聯(lián)接的緊密性，使用一定時(shí)間后要再次緊固。
單純松馳與再緊固松馳見下圖:
6.6.4. 應(yīng)力松馳與蠕變的關(guān)系 松馳與蠕變有差別也有聯(lián)系 差別：蠕變是恒定應(yīng)力下，塑性變形隨時(shí)間的延長而不斷增加的過程；松馳是恒定變形下，應(yīng)力隨時(shí)間的延長不斷降低過程，此時(shí)塑性變形的增加是與彈性變形的減小等量同時(shí)發(fā)生。 聯(lián)系：本質(zhì)相同，松馳也可看作是應(yīng)力不斷降低時(shí)的多級(jí)蠕變。
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