服務(wù)熱線：雙螺栓管夾用金屬材料蠕變曲線的定性分析
2020年03月21日
滄州五森管道有限公司
蠕變是雙螺栓管夾用金屬材料力學(xué)性能之一，雙螺栓管夾用金屬材料抗蠕變的能力是蠕變強(qiáng)度，用蠕變極限表示。雙螺栓管夾用金屬材料抗蠕變斷裂的能力用持久強(qiáng)度表示。蠕變極限與持久強(qiáng)度用試驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定出的蠕變曲線可能是恒應(yīng)力狀態(tài)，也可能是恒溫度狀態(tài)曲線。
無(wú)論何種，典型的蠕變曲線都可以分為三個(gè)階段， 不同金屬雙螺栓管夾用金屬材料在不同條件下得到的蠕變曲線是不同的同一種金屬雙螺栓管夾用金屬材料蠕變曲線的形狀也隨應(yīng)力和溫度不同而不同但一般而言，各種蠕變曲線差不多都保持著上述三個(gè)組成部分，只是各階段持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短不一左圖表示了溫度不變時(shí)應(yīng)力對(duì)蠕變曲線的影響，右圖表示了應(yīng)力不變時(shí)溫度對(duì)蠕變曲線的影響。
由圖可見，應(yīng)力較小或溫度較低時(shí)，蠕變第二階段即穩(wěn)定蠕變階段延續(xù)很長(zhǎng)。反之則第二階段可能很短甚至消失。這時(shí)蠕變只有 階段和第三階段，雙螺栓管夾用金屬材料將在短時(shí)間內(nèi)斷裂。
蠕變 階段以晶內(nèi)滑移和晶界滑移方式進(jìn)行。
蠕變初期由于攀移驅(qū)動(dòng)力不足，因而滑移造成的形變強(qiáng)化效應(yīng)超過(guò)攀移造成的回復(fù)軟化效應(yīng)，故變形速率不斷降低。蠕變初期可能在晶界臺(tái)階處或第二相質(zhì)點(diǎn)附近形成裂紋核心，也可能由于晶界滑動(dòng)在三晶粒交匯處受阻而形成裂紋核心。
蠕變第二階段，晶內(nèi)變形以位錯(cuò)滑移和攀移交替方式進(jìn)行，晶界變形以晶界滑動(dòng)和遷移交替方式進(jìn)行。晶內(nèi)遷移和晶界滑動(dòng)使金屬?gòu)?qiáng)化，但位錯(cuò)攀移和晶界遷移使金屬軟化，強(qiáng)化與軟化作用達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，形變速率即保持穩(wěn)定。蠕變第二階段在應(yīng)力和空位流同時(shí)作用下，裂紋優(yōu)先在與拉應(yīng)力垂直的晶界上長(zhǎng)大，形成楔形和孔洞形裂紋。
蠕變第三階段在由第二階段后開始連接的楔形與孔洞形裂紋上進(jìn)一步依靠晶界滑動(dòng)、空位擴(kuò)散和孔洞連接而擴(kuò)展，蠕變速度加快，直至裂紋達(dá)到臨界尺寸而斷裂。
一種理想的雙螺栓管夾用金屬材料，要求它的蠕變曲線具有很小的起始蠕變（蠕變 階段）和低的蠕變速度（蠕變第二階段），以便延長(zhǎng)產(chǎn)生1％總變形量所需的時(shí)間。同時(shí)也要有一個(gè)明顯的第三階段，可以預(yù)示雙螺栓管夾用金屬材料的強(qiáng)度正在消失，斷裂時(shí)有一定的塑性。蠕變是一個(gè)包含許多過(guò)程的復(fù)雜現(xiàn)象。比起室溫下的力學(xué)性能來(lái)雙螺栓管夾用金屬材料的蠕變性能對(duì)組織結(jié)構(gòu)的變化 為敏感。所以蠕變曲線的形狀往往隨著雙螺栓管夾用金屬材料的組織狀態(tài)以及蠕變過(guò)程中所發(fā)生的組織結(jié)構(gòu)變化的不同而不相同。
例如在高溫下會(huì)發(fā)生相變的某些合金（如Fe－20.5％W，Ni－25.5％Mo等），即使在承受拉伸載荷時(shí)，也會(huì)由于相變時(shí)的體積變化而使試件收縮，形成所謂的“負(fù)蠕變現(xiàn)象”。
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