温度的升高,金属材料的屈服点、强度极限降低,而伸长率则增大。图 4-14a 为短期静载下,低碳钢的、、E、d、Y等随温度的变化曲线。由图可见,当升温至 250 ~300 ℃时,低碳钢的强度极限反而升高,而伸长率 d及截面收缩率 Y却显著降低。这一现象称为蓝脆现象。蓝脆现象主要是低碳钢所特有的。因此,低碳钢锻件应尽量避免在蓝脆区进行热加工,以防锻件开裂。图 4-14b 表示铬锰合金钢的、及 d 随温度的变化曲线。对多数材料来说,随着温度升高,都是趋于强度降低,塑性增加。金属热加工就是根据材料的这一性质加热成型的。温度降至 0℃以下时, 钢材总的趋势是变脆,强度提高,塑性降低。高温下,载荷作用的时间对材料的力学性能有重要影响。温度高于一定数值, 应力超过某一限度以后,在定值静载应力作用下,材料的变形会随着时间而不断地缓慢增长,这种现象称为蠕变。蠕变变形主要是塑性变形,卸载后只有很少部分变形能够恢复。图 4-15 为金属材料蠕变曲线的示意图,图中纵坐标为蠕变应变,横坐标代表时间,曲线斜率即 de /dt表示蠕变速度。图 4-15a 中曲线的 AB 段蠕变速度不断减少,是不稳定阶段; BC 段蠕变速度最小,且近于常量,称稳定阶段;随后蠕变速度开始增加, CD 段因之称为加速阶段;过了 D点,蠕变速度急剧加大直至 E点发生断裂, DE 段称为破坏阶段。温度不变时,应力愈大稳定阶段的蠕变速度亦愈大,容易发生蠕变断裂(图 4-15b )。应力小于某一限度, 稳定阶段的蠕变速度将减少至零,这时就可以不考虑蠕变的影响。高温下若变形保持不变,会出现应力随时间逐渐降低的现象,这种现象称为松弛。忽视蠕变与松弛的影响,会使高温下工作的构件发生重大事故。例如,燃气轮机的叶片在高温下可能产生过大的蠕变变形而与汽轮机酮体相撞,高压燃气管道紧固螺栓的预紧力会因松弛现象而大大降低,从而保证不了气密联结,等等。
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