蠕變強度

由于氧化使蠕變斷裂壽命顯著降低的部分數(shù)據(jù)排除在外。耐熱鋼的蠕變強度在100MPa以上的應(yīng)力區(qū)，根據(jù)鋼的不同而有很大差異，如換算成斷裂壽命則分散在4位數(shù)或4位以上寬的范圍內(nèi)。但斷裂強度的分散程度隨著應(yīng)力的下降而減少，在低應(yīng)力的高溫長時間方面，認為所有種類鋼的斷裂強度換算成斷裂壽命，都有收斂在1位數(shù)很窄范圍內(nèi)的傾向。根據(jù)這個結(jié)果，在前面報導中推測的結(jié)果是鐵素體系耐熱鋼的基體蠕變強度不論鋼種是否不同都是同等程度，另一方面，碳鋼蠕變強度特性與耐熱鋼有很大的不同，認為有以下特征。

1.碳鋼的蠕變強度比耐熱鋼的斷裂強度小，其裂壽命短1-2位數(shù)。

2.碳鋼蠕變斷裂強度對應(yīng)力的依賴性、數(shù)據(jù)段的梯度，在200MPa以下很寬的范圍內(nèi)幾乎是一定的，與耐熱鋼在低應(yīng)力、長時間方面表示出的共同斷裂強度對應(yīng)力的依賴性為同等程度。

3.碳鋼的蠕變斷裂強度，換算成破斷裂壽命，分散在一位數(shù)范圍內(nèi)?；瘜W成分差別很大的10種耐熱鋼蠕變斷裂強度，與在低應(yīng)力方面收斂在相同程度范圍內(nèi)相比較，碳鋼蠕變裂裂強度分散程度相當大 。

分析碳鋼的蠕變斷裂強度特性，在研究微量合金元素對基體蠕變強度影響的同時，與耐熱鋼蠕變斷裂特性相比較而進行了研究并得出以下結(jié)論。

1.碳鋼的蠕變斷裂強度比耐熱鋼低，換算成斷裂壽命，表示出1位數(shù)左右那樣大的分散。

2.在相當于約150MPa以下低應(yīng)力區(qū)的高溫·長時間方面，推測碳鋼的蠕變強度減少到基體蠕變強度，可以看到應(yīng)力的對數(shù)與Larson- Miller參數(shù)間有良好的直線關(guān)系。

3.碳鋼基體蠕變強度的大小，根據(jù)爐號的不同而有很大差異，可認為，評價基體蠕變強度的斷裂壽命的對數(shù)和微量Mo之間有良好的直線關(guān)系。

4.可認為，基體蠕變強度的大小扣蠕變試驗前晶粒度之間相互無關(guān)。

5.可推測，添加Mo提高碳鋼基體蠕變強度的效果，在0. 03mass%左右的微量就飽和，最大限度提高的基體蠕變強度的大小，和耐熱鋼的高溫·長時間方面所表示出的蠕變強度是同等程度。

6.可推測，碳的單獨添加或Cr，Mn等Mo以外的合金元素與碳的復合添加，也使其全蠕變強度提高。

7.根據(jù)以上結(jié)果，鐵素體鋼的基體蠕變強度，受到碳和Mo等合金元素添加而引起的固溶化的控制；可推測，在碳鋼中加入0. 03mass%程度微量的Mo，可最大限度的提高基體蠕變強度。另外，耐熱鋼的所有鋼種都有最大限度提高了的基體蠕變強度，因此，可得出在高溫·長時間方面所有鋼種都收斂在相同程度的蠕變斷裂強度水平的結(jié)論 。

長期蠕變強度對發(fā)電設(shè)備等長時間使用的高溫結(jié)構(gòu)件來說是最基礎(chǔ)、最重要的材料特性?；鹆Πl(fā)電廠及化工設(shè)備等高溫結(jié)構(gòu)件的設(shè)計，一般參照10萬小時持久強度，但在一部分國家中，也進行以20萬小時持久強度為基礎(chǔ)的設(shè)計。因此，為了維持設(shè)備的高安全性，精良而確切地把握材料長時間蠕變強度特性是很重要的問題。

金屬材料技術(shù)研究所從以上觀點出發(fā)，對于超過40種實際應(yīng)用的耐熱金屬材料，實施了以取得最長到10萬小時蠕變斷裂數(shù)據(jù)為目的的蠕變數(shù)據(jù)計劃。已經(jīng)得到大量長時間蠕變試驗數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進行鐵素體系耐熱鋼長期蠕變強度特性系統(tǒng)解析，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)了意義很深刻的知識，將它作為基本蠕變強度概念進行了報導?；w蠕變強度不依賴于細微組織形態(tài)和延續(xù)時間的強度特性。由于第二相的折出，彌散及合金元素的固溶強化或者加工硬化等各種因子而使蠕變強度提高。

但是，在蠕變形成為問題的高溫中，因為發(fā)生擴散活潑化，材料的細微組織狀態(tài)不穩(wěn)定，發(fā)生折出相的凝集粗大化等的恢復。所以，依賴于細微組織形態(tài)強化因子的效果，隨時間的經(jīng)過而慢慢減少，蠕變強度下降。細微組織只有經(jīng)過完全回火，經(jīng)過充分時間的高溫、長時間，依賴于細微組織形態(tài)的強化因子效果才消失，蠕變強度不依賴于時間的經(jīng)過而成為固有的強度特性。以上的想法是基體蠕變強度概念，是不依賴于細微組織的穩(wěn)定強度特性，即基體蠕變強度。

為了通過試驗求長時間蠕變強度特性，需要很多的勞力和時間，從短時間的外推，高精度的推測是很困難的事。但是，可以想像從基體蠕變強度概念，確切而且容易的評價長時間蠕變強度特性將成為可能。因此，了解基體蠕變強度支配因子是很重要的問題。作為涉及基體蠕變強度的影響因子，認為有基體強度、晶粒直徑、氧化物彌散強化。氧化物彌散強化是關(guān)系到極少一部分材料，所以，為了弄清實用材料的基體蠕變強度特性支配因子，著眼于基體強度而研究基體蠕變強度是很重要的問題 。

試驗鋼的蠕變斷裂數(shù)據(jù)按爐號的蠕變斷裂強度換算成斷裂壽命，分散在1位數(shù)寬度范圍內(nèi)，分散范圍即使是在低應(yīng)力、長時間方面也沒有減少的傾向。但是，對每個爐號鋼在蠕變斷裂強度上沒有大的分散，因此，本試驗鋼的蠕變斷裂強度分散大的問題，起因于蠕變斷裂強度的爐號間差別大。

在最低溫度673K，隨著應(yīng)力的下降，曲線的梯度單調(diào)的增加。但在723K，如果應(yīng)力低到150MPa以下，曲線的梯度相反減少，呈反S型態(tài)。從應(yīng)力一斷裂時間曲線的反S型態(tài)可以推測，應(yīng)力約150MPa以下的723K約超過5000小時，或者773K超過數(shù)百小時的長時間方面.蠕變強度降低到本試驗用鋼的基礎(chǔ)蠕變強度。另外，還將關(guān)于推測為相當于基礎(chǔ)蠕變強度，即應(yīng)力150MPa。鋼的蠕變斷裂數(shù)據(jù)可用Larson-Miller參數(shù)整理，特別是推測為蠕變強度在降到基礎(chǔ)蠕變強度的低應(yīng)力區(qū)內(nèi)。應(yīng)力的對數(shù)與Lar-son - Miller參數(shù)之間有良好的直線關(guān)系。

蠕變強度是指材料在某一溫度下,經(jīng)過一定時間后，蠕變量不超過一定限度時的最大允許應(yīng)力。長期蠕變強度對發(fā)電設(shè)備等長時間使用的高溫結(jié)構(gòu)件來說是最基礎(chǔ)、最重要的材料特性?；鹆Πl(fā)電廠及化工設(shè)備等高溫結(jié)構(gòu)件的設(shè)計，一般參照10萬小時持久強度，但在一部分國家中，也進行以20萬小時持久強度為基礎(chǔ)的設(shè)計。因此，為了維持設(shè)備的高安全性，精良而確切地把握材料長時間蠕變強度特性是很重要的問題。

金屬材料技術(shù)研究所從以上觀點出發(fā)，對于超過40種實際應(yīng)用的耐熱金屬材料，實施了以取得最長到10萬小時蠕變斷裂數(shù)據(jù)為目的的蠕變數(shù)據(jù)計劃。已經(jīng)得到大量長時間蠕變試驗數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進行鐵素體系耐熱鋼長期蠕變強度特性系統(tǒng)解析，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)了意義很深刻的知識，將它作為基本蠕變強度概念進行了報導?；w蠕變強度不依賴于細微組織形態(tài)和延續(xù)時間的強度特性。由于第二相的折出，彌散及合金元素的固溶強化或者加工硬化等各種因子而使蠕變強度提高。

但是，在蠕變形成為問題的高溫中，因為發(fā)生擴散活潑化，材料的細微組織狀態(tài)不穩(wěn)定，發(fā)生折出相的凝集粗大化等的恢復。所以，依賴于細微組織形態(tài)強化因子的效果，隨時間的經(jīng)過而慢慢減少，蠕變強度下降。細微組織只有經(jīng)過完全回火，經(jīng)過充分時間的高溫、長時間，依賴于細微組織形態(tài)的強化因子效果才消失，蠕變強度不依賴于時間的經(jīng)過而成為固有的強度特性。以上的想法是基體蠕變強度概念，是不依賴于細微組織的穩(wěn)定強度特性，即基體蠕變強度。

為了通過試驗求長時間蠕變強度特性，需要很多的勞力和時間，從短時間的外推，高精度的推測是很困難的事。但是，可以想像從基體蠕變強度概念，確切而且容易的評價長時間蠕變強度特性將成為可能。因此，了解基體蠕變強度支配因子是很重要的問題。作為涉及基體蠕變強度的影響因子，認為有基體強度、晶粒直徑、氧化物彌散強化。氧化物彌散強化是關(guān)系到極少一部分材料，所以，為了弄清實用材料的基體蠕變強度特性支配因子，著眼于基體強度而研究基體蠕變強度是很重要的問題。

該研究課題針對大藤峽水力樞紐工程壩基存在的主要工程地質(zhì)問題—泥化夾層的蠕強度特性而進行了試驗及理論研究。在收集前期工作成果和實地勘察工作基礎(chǔ)上，查朗了壩址區(qū)育分布規(guī)律、地質(zhì)環(huán)境及特性；摸索總結(jié)出一套針對泥化夾層的蠕變試了試驗設(shè)備并獲取了大量寶貴的試驗資料。通過對泥化夾層進行的一系物理、物理化學、力學性質(zhì)測試分析，從泥化夾層粒度成分，礦物成分可溶鹽成分及含量，游離氧化物等項指標入手，結(jié)合掃描電鏡和泥化夾標綜合分析,運用近代土質(zhì)學的理論，結(jié)合宏觀流變學的理論和方法，蠕變及力學強度時間效應(yīng)的機制進行了較深入的分析研究，總結(jié)出一些變特征參數(shù)變化的規(guī)律性認識，從而揭示了泥化夾層蠕變特性及強度時本質(zhì)。該成果達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，并在理論研究方面具有一定的學術(shù)