《材料的蠕变》PPT课件

在 航 空 航 天 、 能 源 化 工 等 工 业 领 域 ， 许 多构 件 是 在 高 温 下 长 期 服 役 的 ， 如 发 动 机 、 锅 炉 、炼 油 设 备 等 ， 它 们 对 材 料 的 高 温 力 学 性 能 提 出了 很 高 的 要 求 正 确 地 评 价 材 料 、 合 理 地 使 用材 料 、 研 究 新 的 耐 高 温 材 料 ， 成 为 上 述 工 业 发展 和 材 料 科 学 研 究 的 重 要 任 务 之 一 。 以 航 空 发 动 机 为 例 ， 目 前 正 朝 着 推 力 大 、耗 能 低 、 推 重 比 高 和 使 用 寿 命 长 的 方 向 发 展 。这 就 要 求 提 高 压 气 机 增 压 比 和 涡 轮 前 的 进 口 温度 等 措 施 来 实 现 ， 需 采 用 良 好 高 温 性 能 的 材 料制 造 涡 轮 盘 、 叶 片 等 构 件 。 很 明 显 ， 材 料 的 高温 性 能 是 制 约 上 述 发 展 的 重 要 因 素 。 温 度 对 材 料 的 力 学 性 能 影 响 很 大 ， 而 且 不 同 材 料 的 力学 性 能 随 温 度 变 化 的 规 律 不 同 。 温 度 的 高 低 ： 相 对 于 材 料 熔 点 而 言 。 一 般 地 ：高 温 ： T Tm 0.3 0.4 低 温 ： T Tm 0.3Tm时 ， 蠕 变 效 应 比 较 显 著 ， 此 时 需要 考 虑 蠕 变 的 影 响 。 因 此 ， 工 程 上 把T0.3Tm的 温 度 确 定 为 明 显 蠕 变 的 温 度 。v不 同 的 材 料 ， 出 现 明 显 蠕 变 的 温 度 不 同 。例 如 ： 碳 钢 超 过 300 、 合 金 钢 超 过 400就 出 现 蠕 变 效 应 ， 而 高 熔 点 的 陶 瓷 材 料 在1100 以 上 也 不 发 生 明 显 蠕 变 。 瞬 时 应 变 蠕 变 速 率 蠕 变断 裂 v第 I 阶 段 ： AB段 ， 减 速 蠕 变 阶 段 (过 渡 蠕 变阶 段 )。 开 始 的 蠕 变 速 率 很 大 ， 随 着 时 间 的延 长 ， 蠕 变 速 率 逐 渐 减 小 ， 到 B点 ， 蠕 变 速率 达 到 最 小 值 ；v第 阶 段 ： BC段 ， 恒 速 蠕 变 阶 段 (稳 态 蠕 变阶 段 )。 特 点 是 蠕 变 速 率 几 乎 不 变 。 一 般 可以 表 示 为 材 料 的 蠕 变 速 率 。v第 阶 段 ： CD段 ， 加 速 蠕 变 阶 段 (失 稳 蠕 变阶 段 )， 随 着 时 间 的 延 长 ， 蠕 变 速 率 逐 渐 增大 ， 到 D点 发 生 蠕 变 断 裂 。 蠕 变 时 应 变 与 时 间 的 关 系 ： 0 f(t) + Dt + (t) 0 ： 瞬 时 应 变 ； f(t)： 减 速 蠕 变 ； Dt ： 恒 速 蠕 变 ； (t)： 加 速 蠕 变 。 常 用 的 蠕 变 与 时 间 的 关 系 ： 瞬 时 应 变 减 速 蠕 变 恒 速 蠕 变kttn 0 蠕 变 应 变 速 率 与 时 间 的 关 系 :ktn n 1 dtd 8.1.3 应 力 和 温 度 对 蠕 变 曲 线 的 影 响 Tv不 同 材 料 在 不 同 条 件 下 的 蠕 变 曲 线 是 不 同 的 ，同 一 种 材 料 的 蠕 变 曲 线 也 随 应 力 和 温 度 的 变化 而 不 同 。 8.2 蠕 变 极 限 与 持 久 强 度 1） 在 给 定 温 度 下 ， 使 试 样 在 蠕 变 第 二 阶 段产 生 规 定 稳 态 蠕 变 速 率 的 最 大 应 力 定 义 为蠕 变 极 限 。 记 作 ： T： 温 度 （ ） ； ： 第 二 阶 段 的 稳 态 蠕 变 速 率 （ h） 。 蠕 变 极 限 的 两 种 表 示 方 法 ：)(MPaT . MPa80500101 5 2） 在 给 定 温 度 和 时 间 的 条 件 下 ， 使试 样 产 生 规 定 的 蠕 变 应 变 量 的 最 大 应力 定 义 为 蠕 变 极 限 。 记 作 ： T： 表 示 实 验 温 度 （ ） t： 表 示 在 给 定 的 时 间 t (h)内 产 生 的 蠕 变 应 变 为 （ %） 。 MPaT t/ 例 如 ：表 示 在 600 ， 10万 小 时 后 ， 蠕 变 应 变 量 1的 应 力 值 为 100 MPa。 即 ： 蠕 变 极 限 100 MPaMPa10060010/1 5 nA 同 一 温 度 下 ， 蠕 变 速 率 与 外 加 应 力 之 间 存 在 下 列 经 验 关 系 ：A和 n是 与 材 料 及 实 验 条 件 有 关 的 常 数 。对 于 单 相 合 金 ， n=36。 . 12Cr1MoV钢 的 曲 线. )(MPaTt 表 示 在 700 时 ， 经 1000h后 才 发 生断 裂 的 应 力 为 30 MPa。 即 持 久 强 度 =30 MPa。例 如 ： MPa30700101 3 由 于 实 际 高 温 构 件 所 要 求 的 持 久 强 度 一 般 要 求 几千 到 几 万 小 时 ， 较 长 者 可 达 几 万 至 几 十 万 小 时 。实 际 上 持 久 强 度 是 不 宜 直 接 测 定 的 ， 一 般 要 通 过内 插 或 外 推 方 法 确 定 。 所 以 ， 在 多 数 情 况 下 ， 实际 的 持 久 强 度 值 是 利 用 短 时 寿 命 （ 如 几 十 或 几 百 ，最 多 是 几 千 小 时 ） 数 据 的 外 推 来 估 计 的 。实 验 表 明 ： 金 属 材 料 在 给 定 温 度 下 ， 持 久 应 力 和断 裂 时 间 （ 断 裂 寿 命 ） t 可 用 下 列 经 验 公 式 表 示 ： A， 为 与 实 验 温 度 、 材 料 特 性 有 关 的 常 数 。 At 持 久 强 度 曲 线 及 其 转 折 现 象 示 意 图一 种 高 温 用 钢 550 的 持 久 强 度 曲 线 8.2.3 持 久 塑 性 通 过 持 久 强 度 试 验 ， 还 可 以 测 定 材 料的 持 久 塑 性 。 持 久 塑 性 ： 用 试 样 断 裂 后 的 延 伸 率 和断 面 收 缩 率 来 表 示 ， 是 衡 量 材 料 蠕 变 脆 性的 一 个 重 要 指 标 。 很 多 材 料 在 高 温 下 长 时 间 工 作 后 ， 延伸 率 降 低 ， 往 往 发 生 脆 性 破 坏 ， 如 汽 轮 机中 螺 栓 的 断 裂 、 锅 炉 中 导 管 的 脆 性 破 坏 。 8.3 蠕 变 变 形 和 蠕 变 断 裂 机 制 刃 型 位 错 克 服 障 碍 的 几 种 模 型 ： 被 塞 积的 位 错 减 少 ，位 错 源 可 重新 开 动 ， 位错 得 以 增 殖运 动 ， 产 生蠕 变 变 形 。 v 蠕 变 第 I 阶 段 ： 开 始 变 形 时 位 错 及 其 运 动 障 碍 较 少 ，易 于 滑 移 ， 蠕 变 速 度 较 快 。 但 随 着 变 形 不 断 进 行 ，位 错 密 度 逐 渐 增 大 ， 晶 格 畸 变 不 断 增 加 ， 位 错 逐 渐塞 积 ， 造 成 形 变 强 化 。 蠕 变 变 形 逐 渐 产 生 的 形 变 硬化 ， 使 可 动 位 错 不 断 渐 少 、 位 错 源 开 动 的 阻 力 和 位错 滑 动 的 阻 力 逐 渐 增 大 ， 致 使 蠕 变 速 率 不 断 降 低 。另 一 方 面 ， 在 高 温 作 用 下 ， 位 错 虽 可 进 行 交 滑 移 、通 过 攀 移 形 成 亚 晶 而 产 生 回 复 软 化 ， 但 位 错 攀 移 的驱 动 力 来 自 晶 格 畸 变 能 的 降 低 。 而 在 蠕 变 初 期 ， 由于 晶 格 畸 变 能 小 ， 致 使 回 复 软 化 过 程 不 明 显 。 因 此 ，这 一 阶 段 的 形 变 强 化 效 应 超 过 回 复 软 化 效 应 ， 使 蠕变 速 度 不 断 降 低 ， 形 成 了 减 速 蠕 变 阶 段 。 （ 2） 扩 散 蠕 变 机 理 在 较 高 温 度 下 ， 原 子 和 空 位 可 以 发 生 热激 活 扩 散 ， 在 不 受 外 力 的 情 况 下 ， 它 们 的 扩散 是 随 机 的 ， 在 宏 观 上 没 有 表 现 。 但 在 高 温 时 有 外 力 作 用 下 ， 晶 体 内 部 产生 不 均 匀 应 力 场 ， 原 子 和 空 位 在 不 同 的 位 置具 有 不 同 的 势 能 ， 它 们 会 由 高 势 能 位 向 低 势能 位 进 行 (应 力 诱 导 )。 扩 散 蠕 变 机 理 示 意 图拉 应 力 作 用 下 ： 晶 界 上 的 空 位 势 能 发 生变 化 ， 垂 直 于 拉 应 力 轴 的 晶界 (图 中 A、 B晶 界 )处 于 高 势能 态 ， 平 行 于 拉 应 力 轴 的 晶界 (图 中 C、 D晶 界 )处 于 低 势能 态 。 导 致 空 位 由 势 能 高 的A、 B晶 界 向 势 能 低 的 C、 D晶 界 扩 散 。 的 扩 散 引 起 原 子 向相 反 的 方 向 扩 散 ， 从 而 引 起晶 粒 沿 拉 伸 轴 方 向 伸 长 ， 垂直 于 拉 伸 轴 方 向 收 缩 ， 致 使晶 体 产 生 蠕 变 变 形 。 （ 3） 晶 界 滑 动 蠕 变 机 理 晶 界 在 外 力 作 用 下 ， 会 发 生 相 对滑 动 变 形 ， 但 在 常 温 下 晶 界 变 形 极 不明 显 ， 可 以 忽 略 不 计 。 在 高 温 蠕 变 条 件 下 ， 由 于 晶 界 强度 降 低 ， 晶 界 的 相 对 滑 动 引 起 的 变 形量 很 大 ， 有 时 甚 至 占 总 蠕 变 变 形 量 的一 半 ， 从 而 产 生 明 显 的 蠕 变 变 形 。 晶 界 滑 动 示 意 图 晶 格 畸 变 区 晶 粒 1晶 粒 2 晶 粒 1晶 粒 2 晶 界 变 形 -晶 界 滑 动 和 迁 移 v晶 界 的 变 形 是 由 晶 界 的 滑 动 和 迁 移 交替 进 行 的 过 程 。v晶 界 的 滑 动 对 变 形 产 生 直 接 的 影 响 ，晶 界 的 迁 移 虽 不 提 供 变 形 量 ， 但 它 能消 除 由 于 晶 界 滑 动 而 在 晶 界 附 近 产 生的 晶 格 畸 变 区 ， 为 晶 界 的 进 一 步 滑 动创 造 条 件 。v因 此 ， 可 以 认 为 晶 界 滑 动 是 硬 化 过 程 ，而 晶 界 迁 移 是 软 化 过 程 。 8.3.2 蠕 变 断 裂 机 理 v不 含 裂 纹 的 高 温 构 件 ， 在 高 温 长 期 服 役 过程 中 ， 由 于 蠕 变 裂 纹 相 对 均 匀 地 在 构 件 内部 萌 生 和 扩 展 ， 最 终 在 应 力 和 温 度 共 同 作用 下 导 致 断 裂 ； 原 来 就 存 在 裂 纹 或 类 似 裂纹 的 缺 陷 的 高 温 工 程 构 件 中 ， 其 断 裂 则 由主 裂 纹 的 扩 展 所 致 。v蠕 变 断 裂 是 与 蠕 变 变 形 的 第 2阶 段 相 关 的 。此 时 材 料 中 已 产 生 空 洞 、 裂 纹 等 。v在 裂 纹 成 核 和 扩 展 过 程 中 ， 晶 界 滑 动 引 起的 应 力 集 中 与 空 位 的 扩 散 起 着 重 要 作 用 。 断 裂 方 式 ： 是 蠕 变 断 裂 的 普 遍 形 式 ，高 温 低 应 力 下 情 况 更 是 如 此 。 晶 界 和 晶 内 强 度 相 等 的 温 度 。 因 为 温 度 升 高 ， 多 晶 体 晶 内及 晶 界 强 度 都 随 之 降 低 ， 但 后 者降 低 速 率 更 快 ， 造 成 高 温 下 晶 界的 相 对 强 度 较 低 的 缘 故 。 随 应 变 速 度 下 降 ， 等 强 温度 降 低 ， 从 而 使 晶 界 断 裂 倾 向 增 大 。 两 种 晶 界 断 裂 模 型 ：v 晶 界 滑 动 和 应 力 集 中 模 型 在 蠕 变 温 度 下 ， 持 续 的 恒 载 将 导 致 位 于 最 大 切 应 力 方 向 的 晶 界 滑 动 ， 这 种 滑 动 必 然 在 三 晶 粒 交 界 处 形 成 应 力 集 中 ， 如 果 这 种 应 力 集 中 不 能 被 滑 动 晶 界 前 方 晶 粒 的 塑 性 变 形 或 晶 界 的 迁 移 所 松 弛 ， 当 应 力 集 中 达到 晶 界 的 结 合 强 度 时 ， 在 三 晶 粒 交 界 处 必 然 发 生 开裂 ， 形 成 楔 形 空 洞 或 裂 纹 。 楔 形 空 洞 形 成 示 意 图（ 高 应 力 和 较 低 温 度 ）应 力 集 中 裂 纹 曲 折 晶 界 和 夹 杂 物 处 空 洞 形 成 : 晶 界 滑 动 和 晶 内 滑 移 可 能 在 晶 界 形 成 交 截 ， 使晶 界 曲 折 ， 曲 折 的 晶 界 和 晶 界 夹 杂 物 阻 碍 了 晶 界 的滑 动 ， 引 起 应 力 集 中 ， 导 致 空 洞 形 成 。 v空 位 聚 集 模 型 在 垂 直 于 拉 应力 的 那 些 晶 界 上 ，当 应 力 水 平 超 过 临界 值 时 ， 空 位 自 周围 晶 界 及 晶 内 向 受拉 晶 界 扩 散 、 聚 集而 萌 生 空 洞 ， 空 洞核 心 一 旦 形 成 ， 在应 力 作 用 下 ， 空 位由 晶 内 和 沿 晶 界 继续 向 空 洞 处 扩 散 ，使 空 洞 长 大 并 互 相 连 接 形 成 裂 纹 。 裂 纹 形 成 后 ， 随 时 间 延长 ， 裂 纹 不 断 扩 展 ， 达 到 临 界 值 后 ， 材 料 发 生 蠕 变 断 裂 。空 位 聚 集 形 成 空 洞 示 意 图 （ 较 低 应 力 和 较 高 温 度 ） 综 上 ， 以 上 两 种 机 制 都 要 经 历 空 洞 稳定 长 大 而 形 成 微 裂 纹 到 裂 纹 不 稳 定 扩展 而 断 裂 的 过 程 。 并 且 ， 在 不 同 的 应力 和 温 度 下 ， 两 种 机 制 占 有 不 同 的 主导 地 位 。 一 般 地 ， 晶 界 滑 动 机 制 主 导的 蠕 变 断 裂 发 生 在 中 等 温 度 和 较 高 应力 水 平 的 条 件 下 ； 而 空 位 聚 集 机 制 主导 的 断 裂 发 生 在 较 高 温 度 和 较 低 应 力水 平 的 条 件 下 。 温 度 对 断 裂 机 制 的 影 响v温 度 低 时 ， 金 属 材 料 通 常 发 生 滑 移 引 起的 解 理 断 裂 或 晶 间 断 裂 ， 这 属 于 一 种 脆性 断 裂 方 式 ， 其 断 裂 应 变 小 ， 即 使 在 较高 应 力 下 ， 多 晶 体 在 发 生 整 体 屈 服 后 再断 裂 ， 断 裂 应 变 一 般 也 不 会 超 过 10 。v温 度 高 于 韧 脆 转 变 温 度 时 ， 断 裂 方 式 从脆 性 解 理 和 晶 间 断 裂 转 变 为 韧 性 穿 晶 断裂 。 它 通 常 是 通 过 在 第 二 相 界 面 上 空 洞生 成 、 长 大 和 连 接 的 方 式 发 生 的 ， 断 口的 典 型 特 征 是 韧 窝 。 v应 力 高 时 ， 由 空 洞 长 大 的 断 裂 方 式 会瞬 时 发 生 ， “ 不 属 于 ” 蠕 变 断 裂 ；v应 力 较 低 (温 度 相 对 较 高 )时 ， 空 洞 由于 缓 慢 蠕 变 而 长 大 ， 最 终 导 致 蠕 变 断裂 。 这 种 断 裂 往 往 伴 随 有 较 大 的 断 裂应 变 。 应 力 对 断 裂 机 制 的 影 响 v 较 低 应 力 和 较 高 温 度 下 ， 通 过 在 晶 界 空 位聚 集 形 成 空 洞 和 空 洞 长 大 的 方 式 发 生 晶 界蠕 变 断 裂 ；v这 种 断 裂 是 由 扩 散 控 制 的 ， 低 温 下 由 空 位扩 散 导 致 的 这 种 断 裂 过 程 十 分 缓 慢 ， 实 际上 难 以 观 察 到 最 终 断 裂 的 发 生 。 v高 温 高 应 力 下 ， 在 强 烈 变 形 部 位 将 迅速 发 生 回 复 、 再 结 晶 ， 晶 界 能 够 通 过扩 散 发 生 迁 移 ， 即 使 在 晶 界 上 形 成 空洞 ， 空 洞 也 难 以 继 续 长 大 ， 因 为 空 洞的 长 大 主 要 是 依 靠 空 位 沿 晶 界 不 断 向空 洞 处 扩 散 的 方 式 完 成 的 ， 而 晶 界 的迁 移 能 够 终 止 空 位 沿 晶 界 的 扩 散 ， 结果 蠕 变 断 裂 以 类 似 于 试 样 被 拉 断 的“ 颈 缩 ” 的 方 式 进 行 。 （ 材 料 塑 化 ） 金 属 材 料 蠕 变 断 裂 断 口 的 特 征v宏 观 特 征 ： 一 是 在 断 口 附 近 产 生 塑 性 变 形 ， 在变 形 区 域 附 近 有 很 多 裂 纹 ， 使 断 裂 构 件 表面 出 现 龟 裂 现 象 ； 二 是 由 于 高 温 氧 化 ， 断口 表 面 往 往 被 一 层 氧 化 膜 所 覆 盖 。v微 观 特 征 ： 主 要 是 冰 糖 状 花 样 的 沿 晶 断 裂 。 8.4 影 响 蠕 变 性 能 的 主 要 因 素 根 据 蠕 变 变 形 和 断 裂 机 制 可 知 ， 要 降 低 蠕 变速 度 、 提 高 蠕 变 极 限 ， 必 须 控 制 位 错 攀 移 的 速度 ； 要 提 高 断 裂 抗 力 ， 即 提 高 持 久 强 度 ， 必 须抑 制 晶 界 滑 动 、 强 化 晶 界 ， 亦 即 要。 一 般 地 ， 蠕 变 是 发 生 在 一 定 的 温 度 、 应 力 条件 下 ， 是 材 料 的 热 激 活 微 观 过 程 的 宏 观 表 现 ，这 不 仅 决 定 于 材 料 的 成 分 、 组 织 结 构 等 内 在 因素 ， 而 且 也 受 应 力 、 温 度 等 外 来 因 素 的 影 响 。 （ 1） 化 学 成 分 的 影 响 材 料 的 成 分 不 同 ， 蠕 变 的 热 激 活 能 不 同 。热 激 活 能 高 的 材 料 ， 蠕 变 变 形 就 困 难 ， 蠕 变极 限 、 持 久 强 度 就 高 。 设 计 耐 热 钢 及 耐 热 合 金 时 ， 一 般 选 用 熔点 高 （ 原 子 结 合 力 强 ） 、 自 扩 散 激 活 能 大（ 扩 散 困 难 ） 和 层 错 能 低 的 元 素 及 合 金 。 常 用 合 金 元 素 有 ： Cr、 W、 Mo、 Nb、 V、 B、 原 因 ：1） 熔 点 愈 高 的 金 属 原 子 结 合 力 愈 强 ， 自 扩 散 激 活能 愈 大 ， 因 而 自 扩 散 愈 慢 ， 位 错 攀 移 阻 力 愈 大 ；2） 如 果 熔 点 相 同 但 晶 体 结 构 不 同 ， 则 自 扩 散 激 活能 愈 高 者 ， 扩 散 愈 慢 ；3） 层 错 能 愈 低 的 金 属 愈 易 产 生 扩 展 位 错 ， 使 位 错难 以 产 生 割 阶 、 交 滑 移 和 攀 移 。 这 些 都 有 利 于 降 低蠕 变 速 率 。4） 体 心 立 方 晶 体 的 自 扩 散 系 数 最 大 ， 面 心 立 方 晶体 次 之 。 因 此 ， 大 多 数 面 心 立 方 结 构 的 金 属 ， 其 高温 强 度 比 体 心 立 方 结 构 的 高 。 v 在 金 属 基 体 中 加 入 铬 、 铂 、 钨 、 铌 等 形 成 单 相 固溶 体 ， 除 产 生 固 溶 强 化 作 用 外 ， 还 因 为 合 金 元 素使 层 错 能 降 低 ， 易 形 成 扩 展 位 错 ， 且 溶 质 原 子 与溶 剂 原 子 的 结 合 力 较 强 ， 增 大 了 扩 散 激 活 能 ， 从而 提 高 了 蠕 变 极 限 ；v 形 成 弥 散 相 的 合 金 元 素 ， 则 由 于 弥 散 相 能 强 烈 阻碍 位 错 的 滑 移 ， 提 高 高 温 强 度 。 弥 散 相 粒 子 硬 度高 、 弥 散 度 大 、 稳 定 性 高 ， 则 强 化 作 用 好 ；v 硼 、 稀 土 等 增 加 晶 界 激 活 能 的 元 素 ， 则 既 能 阻 碍晶 界 滑 动 ， 又 能 增 大 晶 界 裂 纹 面 的 表 面 能 ， 因 而对 提 高 蠕 变 极 限 ， 特 别 是 持 久 强 度 是 很 有 效 的 。 （ 2） 热 处 理 及 组 织 结 构 的 影 响 采 用 不 同 的 热 处 理 工 艺 ， 可 以 改 变 材 料 的组 织 结 构 ， 从 而 改 变 热 激 活 运 动 的 难 易 程 度 。 如 珠 光 体 耐 热 钢 ， 一 般 采 用 正 火 加 高 温 回 火 工 艺 ， 正火 温 度 应 较 高 ， 以 促 使 碳 化 物 较 充 分 而 均 匀 地 溶 解 在 奥 氏体 中 ； 回 火 温 度 应 高 于 使 用 温 度 100 150 以 上 ， 以 提高 其 在 使 用 温 度 下 的 组 织 稳 定 性 。 如 奥 氏 体 耐 热 钢 或 合 金一 般 进 行 固 溶 处 理 和 时 效 ， 改 善 强 化 相 的 分 布 状 态 ， 并 使之 得 到 适 当 的 晶 粒 度 ； 在 固 溶 处 理 后 再 进 行 一 次 中 间 处 理 ， 使 合 金 的 碳 化 物沿 晶 界 呈 断 续 链 状 析 出 ， 可 使 持 久 强 度 和 蠕 变 延 伸 率 进 一步 提 高 。 （ 3） 晶 粒 尺 寸 的 影 响 细 化 晶 粒 是 唯 一 可 以 同 时 提 高 材 料常 规 强 度 、 硬 度 和 塑 性 、 韧 性 的 方 法 ，但 对 于 材 料 的 高 温 力 学 性 能 ， 其 影 响 则并 非 如 此 。 （ 通 常 ， 晶 界 滑 动 对 蠕 变 的 贡 献 占 主导 地 位 。 ） 所 以 ， 进 行 热 处 理 时 应 考 虑 采 用 适当 的 工 艺 ， 以 满 足 对 晶 粒 度 的 要 求 。 v当 使 用 温 度 低 于 等 强 温 度 时 ， 细 化 晶 粒可 以 提 高 钢 的 强 度 ；v当 使 用 温 度 高 于 等 强 温 度 时 ， 粗 化 晶 粒可 以 提 高 钢 的 蠕 变 极 限 和 持 久 强 度 。v但 是 ， 晶 粒 过 于 粗 大 会 降 低 钢 的 高 温 塑性 和 韧 性 。 对 于 耐 热 钢 及 合 金 ， 随 合 金成 分 和 工 作 条 件 的 不 同 ， 都 有 一 最 佳 晶粒 尺 寸 范 围 。 例 如 ， 奥 氏 体 耐 热 钢 及 镍 合 金 ， 一 般 以2 4级 晶 粒 度 较 好 。 8.4.2 外 部 因 素 1） 应 力 材 料 的 蠕 变性 能 和 蠕 变 速 率主 要 取 决 于 应 力水 平 ， 高 应 力 下蠕 变 速 率 提 高 ，低 应 力 下 蠕 变 速率 降 低 。 v应 力 对 蠕 变 的 影 响 主 要 是改 变 蠕 变 机 制 ， 在 低 应 力范 围 ， 扩 散 蠕 变 机 理 起 控制 作 用 ， 而 在 中 、 高 应 力范 围 ， 位 错 运 动 机 理 起 控制 作 用 。 2） 温 度 蠕 变 是 热 激 活 过 程 ， 蠕 变 激 活 能 和 扩 散 激 活 能 的 相对 关 系 影 响 着 蠕 变 机 制 。 蠕 变 激 活 能 和 扩 散 激 活 能 都 是温 度 的 减 值 函 数 ， 随 着 温 度 的 改 变 ， 它 们 也 发 生 相 应 的变 化 ， 使 得 蠕 变 机 理 发 生 改 变 。 根 据 扩 散 路 径 不 同 ， 扩散 蠕 变 机 理 有 两 种 ， 即 Nabarro Herring提 出 的 体 扩 散机 理 和 Coble提 出 的 晶 界 扩 散 机 理 。 一 般 地 ， 随 着 温 度 的 升 高 ， 金 属 的 蠕 变 机 理 可 从 晶界 扩 散 控 制 的 cole机 理 转 化 为 晶 内 扩 散 控 制 的 Nabarro Herring机 理 。 所 以 ， 温 度 升 高 ， 蠕 变 性 能 降 低 。