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金属蠕变经历的三个过程分别是哪些

点击次数:1669 发布时间:2022-05-12
  高温下金属力学行为的一个重要特点就是产生蠕变。所谓蠕变,就是金属在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地发生塑性变形的现象。[1]严格来说,蠕变可以发生在任何温度,所谓的温度“高”或“低”是一个相对概念,是相对于金属熔点而言的,故采用“约比温度(T/Tm )”(T 为试验温度, Tm 为金属熔点,采用热力学温度表示)来表示更合理。通常,当T/Tm >0.3时,蠕变现象才会比较显著,如通常碳钢超过300℃、合金钢超过400℃出现蠕变效应。
  说到蠕变机理,金属的蠕变变形主要通过位错滑移、原子扩散等机理进行的。可以简化理解成高温环境为金属材料提供了额外的热激活能,使得位错、空位等缺陷更活跃,更容易克服障碍;在长期应力作用下缺陷的移动具有一定方向性,使得变形不断产生,发生蠕变。当缺陷累计到一定程度,在晶粒交会处或者晶界上第二相质点等薄弱位置附近形成空洞,萌生裂纹并逐渐扩展,最终导致蠕变断裂。
  蠕变曲线上任一点的斜率表示该点的蠕变速率。根据蠕变速率的变化情况,可将蠕变过程分为三个阶段:
  I 减速蠕变阶段:又称过渡蠕变阶段,这一阶段开始的蠕变速率很大,随着时间延长蠕变速率逐渐减小,到b点达最小值。这是一个加工硬化作用,由于蠕变变形使位错源开动的阻力及位错滑移的阻力逐渐增大,蠕变速率逐渐降低。
  II 恒速蠕变阶段:又称稳态蠕变阶段,这一阶段的特点是蠕变速率基本保持不变,一般所说的金属蠕变速率指的就是这一阶段的蠕变速率。由于应变硬化的发展,促进了动态回复,金属不断软化,当应变硬化与回复软化二者达到平衡时,蠕变速率趋于稳定。
  III 加速蠕变阶段:这一阶段蠕变速率随时间增大,到d点时发生蠕变断裂。空洞(可从第二阶段形成)长大、连接形成裂纹而迅速扩散,导致蠕变速度加快,直至发生蠕变断裂。
  至于温度和应力对蠕变曲线的影响,大家应该能够直观判断,应力越大或温度越高时,蠕变变形速度越快,蠕变寿命越短。

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