金属蠕变试验程序
金属材料单轴拉伸蠕变试验方法_概述及解释说明
金属材料单轴拉伸蠕变试验方法概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在对金属材料单轴拉伸蠕变试验方法进行概述和解释说明。
单轴拉伸蠕变试验作为一种重要的材料力学性能测试方法，在金属材料研究领域具有广泛的应用。
通过该试验可以评估金属材料在长期荷载下的变形行为，为工程设计和材料研发提供关键数据。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行阐述：首先，在第2部分将以概述的方式介绍单轴拉伸蠕变试验方法，包括其定义、重要性以及在金属材料研究中的应用；接着，在第3部分将详细解释说明实施单轴拉伸蠕变试验的步骤和流程，并介绍所使用的设备和工具以及需要注意的关键问题和应对策略；随后，在第4部分将解释说明与单轴拉伸蠕变试验相关的参数和指标，例如蠕变曲线、应力应变曲线、蠕变速率、温度等，并提供相应的评价方法；最后，在第5部分将总结文章内容，并展望单轴拉伸蠕变试验在金属材料研究中的应用前景，并提出未来方法改进和发展的建议。
1.3 目的本文的目的是为读者提供关于金属材料单轴拉伸蠕变试验方法的全面了解。
通过对单轴拉伸蠕变试验方法的概述和解释说明，读者能够了解该方法在金属材料研究领域中的重要性、应用以及相关参数和指标的解读和评价方法。
此外，本文还将展望单轴拉伸蠕变试验方法的未来发展方向，为该领域的科研人员提供参考和建议。
通过阅读本文，读者将能够深入理解并有效应用金属材料单轴拉伸蠕变试验方法。
2. 单轴拉伸蠕变试验方法概述2.1 单轴拉伸蠕变试验的定义单轴拉伸蠕变试验是一种用于评估金属材料在高温和持续应力下的蠕变行为的实验方法。
它通过施加恒定应力，在一定温度下对金属样品进行拉伸，以观察和分析材料在长期受力条件下发生的塑性变形、断裂及疲劳等现象。
2.2 单轴拉伸蠕变试验的重要性单轴拉伸蠕变试验对于了解金属材料的力学性能、稳定性和耐久性具有重要意义。
通过这种实验，可以得到材料在高温环境下承受持续应力时的变形行为以及与时间相关的失效机制。
金属材料 蠕变-疲劳损伤评定与寿命预测方法-2023最新国标
目次目次 (I)前言.............................................................................................................................................................. I I 引言 (III)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 符号和说明 (3)5 原理 (4)6 基础试验 (4)7 蠕变-疲劳损伤评定图基本步骤 (5)8 高温结构蠕变-疲劳损伤评定和寿命预测程序 (9)附录A（资料性）应变能密度耗散蠕变-疲劳寿命预测模型参数拟合方法 (15)附录B（资料性）非弹性分析 (17)参考文献 (20)I金属材料蠕变-疲劳损伤评定与寿命预测方法1 范围本文件规定了金属材料蠕变-疲劳损伤评定与寿命预测方法相关的术语和定义、符号和说明、原理和基础试验，给出了蠕变-疲劳损伤评定图建立的基本步骤，确定了高温结构蠕变-疲劳损伤评定和寿命预测的程序。
本文件适用于大气环境下承受蠕变-疲劳载荷的无宏观缺陷金属材料以及裂纹萌生临界区域的高温结构。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修订单）适用于本文件。
GB/T 2039 金属材料单轴拉伸蠕变试验方法GB/T 15248 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法GB/T 26077 金属材料疲劳试验轴向应变控制方法GB/T 38822 金属材料蠕变-疲劳试验方法3 术语和定义GB/T 38822界定的下以及列术语和定义适用于本文件。
3.1循环周次number of cycle在加载过程中，试验控制变量应变随试验时间变化的不可重复拆分的最小波形单元为一个循环周次，见图1a）。
金属材料蠕变
金属材料蠕变早期，人们对金属材料强度的认识不足，设计金属构件时仅以短时强度作为设计依据。
不少构件，即使使用应力低于弹性极限，使用一段时间后仍然会发生因塑性受形而失效或因破断而失效的现象。
随着科学技术的发展，金属材料的使用温度逐步提高，这种矛盾越来越突出。
这就使人们进一步认识到材料强度与使用期限之问尚有密切的联系，从而相继开拓了蠕变、蠕变断裂、松弛、疲劳、断裂力学等长时强度研究领域。
蠕变则是其中研究最早、内容较丰富而成果较显着的一个领域，成为其他几个研究领域的基础。
金属在持续应力作用下(即使在远低于弹性极限的情况下)会发生缓慢的塑性变形。
熔点较低的金属容易产生这种现象；金属所处的温度越高，这种现象越明显。
在一定温度下，金属受持续应力的作用而产生缓慢的塑性变形的现象称为金属的蠕变。
引起蠕变的这一应力称蠕变应力。
在这种持续应力作用下，蠕变变形逐渐增加，最终可以导致断裂，这种断裂称蠕变断裂。
导致断裂的这一初始应力称蜕变断裂应力。
在有些情况下(特别是在工程上)，把蠕变应力及蠕变断裂应力作为材料在特定条件下的一种强度指标来讨论时，往往又把它们称为蠕变强度及蠕变断裂强度，后者又称为持久强度。
蠕变现象的发生是温度和应力共同作用的结果。
温度和应力的作用方式可以是恒定的，也可以是变动的。
常规的蠕变试验则是专门研究在恒定载荷及恒定温度下的蠕变规律。
为了与变动情况相区别，把这种试验称为静态蠕变试验。
蠕变现象很早就被人们发现，远在1905年F. Philips等就开始进行专门研究。
最初研究的是铅、锌等低熔点纯金属，因为这些金属在室温下就已表现出明显的蠕变现象。
以后逐步研究了较高熔点的铝、镁等纯金属的蠕变现象，进而又研究了铁、镍以至难熔金属钨、铂等的蠕变规律。
对纯金属的研究后来又发展到对铁、钴、镍基合金及其他各种高温合金的研究。
对这些合金，要求它们在几百度的高温下才能表现出明显的蠕变现象(例如碳钢>0.35Tm，不锈钢>0.4Tm)。
金属高温蠕变试验标准
金属高温蠕变试验标准金属材料在高温下会发生蠕变现象，这对于材料的工程应用具有重要的影响。
因此，为了评估金属材料在高温下的性能，进行高温蠕变试验是非常必要的。
高温蠕变试验是通过施加一定的应力和温度条件，观察材料在长时间加载下的变形和破坏行为，以评估材料的高温蠕变性能。
为了保证试验结果的准确性和可比性，需要遵循一定的试验标准。
首先，高温蠕变试验的温度范围应该根据具体材料的使用条件来确定，一般来说，试验温度应该在材料的使用温度范围内，并且要考虑到材料的热稳定性和氧化性能。
在确定试验温度时，需要遵循相关的材料标准或者行业规范，以确保试验结果的可比性。
其次，试验过程中施加的应力条件也是非常重要的。
应力水平应该能够模拟材料在实际工作条件下所承受的应力，一般来说，可以选择材料的屈服强度或者抗拉强度作为试验应力。
此外，试验持续时间也需要根据材料的使用条件来确定，一般来说，可以选择数小时甚至数十小时的试验时间，以模拟材料在长时间高温加载下的性能。
另外，试验样品的制备和尺寸也是需要考虑的因素。
样品的制备应该遵循相关的标准或者规范，以确保样品的质量和几何尺寸的准确性。
同时，样品的尺寸也需要根据试验要求来确定，一般来说，可以选择圆柱形或者矩形截面的试样，以便进行应力和变形的测量。
最后，试验数据的处理和分析也是非常关键的一步。
在试验结束后，需要对试验样品的变形和破坏行为进行分析，得到蠕变曲线和蠕变参数，以评估材料的高温蠕变性能。
同时，还需要对试验结果进行统计分析，以确保试验结果的可靠性和准确性。
总之，金属高温蠕变试验是评估材料高温性能的重要手段，为了保证试验结果的准确性和可比性，需要遵循一定的试验标准和规范。
只有在严格遵循试验标准的前提下，才能得到准确可靠的试验结果，为材料的工程应用提供可靠的数据支持。
金属材料蠕变性能及其检测方法
金属材料蠕变性能及其检测方法就金属力学性能而言，大家平时接触最多的是常温下的单向拉伸试验，得到的是我们熟悉的应力-应变曲线。
但是在能源、化工、冶金、航空航天等领域，很多零部件必须长期在高温条件下服役，如电厂超超临界火电机组运行参数可达26.25MPa，600℃。
对于在此条件下服役的金属材料，如果仅以常温短时静载下的力学性能作为设计选材依据显然是不够的，因为在高温服役环境下材料的力学性能会发生显著变化。
材料在工作应力小于该工作温度下材料的屈服强度的情况下，在长期服役过程中也会发生缓慢而连续的塑性变形(即蠕变现象)。
小时候家里通常会用一种灯丝灯泡，就是图1所示的这种。
这种灯泡在长时间燃点之后，往往会发现有些灯泡的灯丝有弯曲下垂现象，这其实就是灯丝长时间处于高温环境、在自重作用下的一种蠕变现象。
一、什么是蠕变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。
[1]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。
想要很好的认识蠕变现象，还要从典型蠕变曲线开始说起。
与我们平时熟悉的材料应力-应变曲线相比，金属的蠕变还需要考虑温度和时间两个因素。
ISO 204 金属材料—无间断轴向拉伸蠕变试验—试验方法
ISO 204 金属材料—无间断轴向拉伸蠕变试验—试验方法标准英文名称Metallic materials — Uninterrupted uniaxial creep testing in tension — Method oftest标准编号ISO 204 实施年份1997标准中文名称金属材料—无间断轴向拉伸蠕变试验—试验方法适用范围适用于金属材料，包括金属和合金以及取自金属制品或构件材料的高温长时拉伸蠕变性能和持久性能的测定。
应用于金属材料检验，失效分析，选材及新金属材料研发等方面。
试验原理在恒定的高温下对试样施加恒定的轴向拉力或应力，拉伸至达到规定蠕变伸长或断裂，测定其蠕变或持久断裂性能。
测定性能参数蠕变伸长率持久断裂时间持久断后伸长率缺口试样持久断裂时间断面收缩率引用标准ISO 286-2：1988 IOS极限与配合系统第2部分：孔和轴用标准公差级和极限偏差表ISO 7500-2：1996 金属材料静态单轴试验机的校准第2部分：拉伸蠕变试验机力的校准ISO 9513-1999 金属材料单轴试验用引伸计的标定试验程序1）测量试样尺寸和计算长度；2）安装试样，检查同轴度，试样安装引伸计；3）试样加热升至规定温度并在试验期间温度；4）施加试验力，持久试验记录时间，蠕变试验记录变形；5）记录试验温度、蠕变变形－时间数据，记录持久断裂时间。
计算性能。
结果及试验报告国际标准编号：材料名称、试样标识；试验温度；试验结果。
关键词金属材料；高温蠕变试验；高温持久试验ISO 783 金属材料—高温拉伸试验标准英文名称Metallic materials—Tensile testing at elevated temperature标准编号ISO 783 实施年份1999标准中文名称金属材料—高温拉伸试验适用范围适用于金属材料，包括金属和合金以及取自金属制品或构件材料在高于35ºC至1000ºC的拉伸强度性能和延性性能的测定。
蠕变试验步骤
蠕变试验步骤全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：蠕变试验是一种常用的材料力学性能测试方法，用于评估材料在高温和恶劣环境下的变形行为。
蠕变试验通常用于金属、陶瓷和聚合物等材料的研究和评估，能够帮助工程师和研究人员更好地了解材料在真实工作环境中的性能表现。
蠕变试验是通过施加一定大小的应力和温度条件下持续加载材料一段时间，观察材料在这种条件下的变形行为。
这种试验模拟了材料在高温和高应力环境中的实际工作情况，可以帮助预测材料的长期性能和寿命。
蠕变试验的步骤通常包括以下几个关键环节：1. 样品制备：首先需要准备好符合标准要求的试样，一般为柱状或圆盘状的标准试样。
试样的制备需要严格按照标准规范进行，以确保试验结果的准确性和可比性。
2. 设置试验条件：在进行蠕变试验之前，需要确定试验的应力和温度条件。
通常会根据材料的实际工作情况和要求来确定试验条件，以保证试验结果具有代表性和实用性。
3. 进行试验：将样品放置在试验机中，施加一定大小的应力，并在设定的温度条件下持续加载一段时间。
试验过程中需要实时监测材料的变形情况，并记录试验数据。
4. 数据分析：根据试验结果和数据分析材料的变形行为和性能特点。
可以通过绘制应力-应变曲线、蠕变速率曲线等图表来分析材料的蠕变特性和性能表现。
5. 结果评估：最后根据试验结果对材料的性能进行评估和预测。
可以根据试验数据来研究材料的寿命预测、设计参数优化等工作。
蠕变试验是一种重要的材料性能测试方法，能够帮助工程师和研究人员更好地了解材料在高温和高应力环境下的变形行为和性能，为材料的设计和选型提供重要参考。
希望通过不断的研究和实践，能够进一步完善蠕变试验方法，提高试验数据的准确性和可靠性，为材料科学领域的发展做出更大的贡献。
第二篇示例：蠕变试验是一种用于评估材料在高温、高应力条件下的变形性能的测试方法。
在工程领域中，蠕变试验常用于评价材料的稳定性和持久性能，特别是在航空航天、能源等高温环境下的应用中。
SA336F22高温蠕变试验
国家钢铁材料测试中心/国家钢铁产品质量监督检验中心
图 7 454℃下稳态蠕变速率—试验应力曲线图
图 8 482℃下稳态蠕变速率—试验应力曲线图
第 9 页 共 10 页
国家钢铁材料测试中心/国家钢铁产品质量监督检验中心
得到的外推公式及蠕变速率为 10‐5 %/h 下的蠕变极限分别为： 454℃：σ=502.5476υ0.0416 相关系数 R=0.9026 σ4540.00001%=311MPa 482℃：σ=475.0215υ0.0641 相关系数 R=0.9476 σ4820.00001%=227MPa
试样原号
350‐1 350‐2 350‐3 365‐1 365‐2 365‐3 380‐1 380‐2 380‐3 405‐1 405‐2 405‐3 415‐1 415‐2 415‐3
国家钢铁材料测试中心/国家钢铁产品质量监督检验中心
表 4 454℃蠕变试验数据汇总表
试验应力
试验时间 稳态蠕变速率
图 5 482℃下试验时间—试验应力曲线图
得到的外推公式及 105 小时下的持久强度极限分别为：
454℃：σ=523.7509τ‐0.0497 相关系数 R=0.9739 482℃：σ=527.0452τ‐0.0716 相关系数 R=0.9903 6. 蠕变试验
σ45410000=296MPa σ48210000=231MPa
380
196.50
0.00166800
380
245.00
0.00265300
380
477.25
0.00129300
405
211.32
0.00350000
405
116.00
ASTM E139 金属材料传导蠕变、蠕变断裂和应力断裂的标准试 验方法
金属材料传导蠕变、蠕变断裂和应力断裂的标准试验方法1、适用范围1.1、本标准适用于在恒定温度和恒定拉伸载荷下，测量材料由时间函数决定的变形量（蠕变试验）和加载后的断裂时间（断裂试验）。
同时还规定了对试验设备的基本要求。
需要参考产品的规范，来确定试验的数量和最长试验时间。
1.2、本标准列出了各试验报告中必须包括的内容。
这是为了确保相关感兴趣的组织都能获得这些有用且容易获得的信息。
由于以下原因，报告必须认真对待：（1）采用不同的试验方法获得的试验结果并不相同，因此必须具体说明使用了那种试验方法；（2）实验报告中缺少详细信息往往会妨碍后续研究中重要试验变量的确定；（3）由于持久试验的时间很长，一般很少重复试验，并且很难保证一些变量始终保持在推荐范围以内。
一份详细的报告，并不需要包括所有不在控制精度范围内的试验数据1.3、本标准不包括缺口试样的试验，这些试验在E292中有详细规定1.4、本标准不包括短时试验，短时试验在E 21中有详细规定。
1.5、本标准中所有单位都采用国际单位。
1.6、本标准不对所有的安全问题负责，使用本标准的用户有责任建立必要的安全保障并根据需要，对标准的适用范围限制进行调整。
2、引用标准2.1、ASTM标准：E4 测试仪的负荷校准E6 机械试验方法的有关术语E8 金属材料的拉伸试验方法E21 金属材料的高温抗拉试验方法E29使用试验数据中重要数字以确定对规范的适应性E74检验试验机力示值用测力仪的校准E83伸长仪的检验和分类E177 ASTM试验方法中精密度和偏倚术语的使用E220用比较技术校准热电偶的标准试验方法E292材料断裂时间的凹口张力试验E633空气中1800°F(1000℃)作蠕变和应力断裂试验使用热电偶的规则E1012在拉伸负载下试样调直的验证2.2、军事标准MIL-STD-120 量规检验3、术语3.1、定义：E6部分的术语与蠕变试验相关的术语的定义应该适用于实践。
astm e2714-13(2020) 蠕变疲劳试验的标准试验方法
astm e2714-13(2020) 蠕变疲劳试验的标准
试验方法
ASTM E2714-13(2020) 是由美国材料和试验协会（ASTM）发布的
标准试验方法，标题为"蠕变疲劳试验的标准试验方法"（Standard
Test Method for Creep-fatigue Testing）。
该标准适用于金属和合
金材料的蠕变疲劳试验，用于评估材料在高温、高应力条件下的蠕变
和疲劳行为。
蠕变疲劳试验是通过在高温高应力下施加交变载荷，以模拟材料
在实际使用中可能遇到的蠕变和疲劳载荷，评估材料的寿命和可靠性。
该标准涵盖了试样制备、仪器设备、试验程序、数据分析和报告等方
面的要求。
ASTM E2714-13(2020)标准试验方法的主要内容包括：
1. 试样制备：确定试样的几何形状和尺寸；根据材料特性选择合适的
加工方法。
2. 试验设备：确定试验所需的加载系统、温控系统和测量系统，以确
保试验条件的精确控制和测量。
3. 试验程序：设定试验温度、载荷振幅和频率等试验参数；进行预试
验以确定适当的试验参数范围；执行主试验并记录试验数据。
4. 数据分析：对试验数据进行分析和解释，包括蠕变变形和疲劳寿命
等方面的评估。
5. 报告：编制试验报告，包括试验目的、试验方法、试验条件、数据
结果和结论等内容。
ASTM E2714-13(2020)标准试验方法的应用范围涉及材料科学、
力学工程、航空航天工程等领域，可用于材料研究、材料性能评估和
设计验证等方面。
金属材料-单轴拉伸蠕变试验方法
金属材料单轴拉伸蠕变试验方法主要包含以下步骤：
1. 预先冷变形处理：试验所用的试样为固溶态，机械加工成尺寸为12×90mm的圆柱，并用砂纸将试样表面氧化皮去掉，使其露出金属光泽。
然后在DDL100电子万能试验机上以0.8mm/min的加载速度进行室温拉伸，进行不同变形量（如0%、10%、20%）的冷变形处理。
2. 切取试样：线切割切取冷变形标距内的试样做组织分析。
3. 蠕变持久性能测试：将试样加工成直径为5mm，标距为25mm 的两端带有螺纹的高温拉伸试样。
然后在RDL50蠕变试验机上进行蠕变持久性能测试，该试验机采用德国进口外置式控制器，稳定可靠，试验功能扩充方便，最大试验力为50KN，变形测量误差为0.003mm。
通过以上步骤，可以对金属材料的单轴拉伸蠕变性能进行测试，以评估其在高温环境下的力学性能和持久性能。
金属拉伸蠕变及持久试验方法
金属拉伸蠕变及持久试验方法
金属材料的拉伸蠕变及持久试验方法是用来评估金属在高温和高应力条件下的变形和持久性能的一种重要方法。
这些试验方法对于工程设计和材料选择具有重要意义。
下面我将从不同角度来回答你的问题。
首先，金属材料的拉伸蠕变试验是通过施加恒定载荷并在高温下进行的，以评估金属材料在长时间暴露于高温下的变形行为。
在这种试验中，通常会测量材料的应力-应变曲线，以确定材料的蠕变速率和蠕变变形。
这些数据对于预测材料在工程应用中的长期性能至关重要。
其次，金属材料的持久试验方法是通过施加周期性载荷并在高温下进行的，以评估金属材料在高温和高应力条件下的持久性能。
这些试验可以帮助工程师确定材料在实际工作条件下的寿命和疲劳性能，从而指导工程设计和材料选择。
此外，金属材料的拉伸蠕变及持久试验方法需要严格控制试验条件，包括温度、载荷和试验时间等参数。
同时，还需要对试验数据进行准确的分析和解释，以得出可靠的结论。
这些试验方法通常
需要遵循国际标准，如ASTM、ISO等，以确保结果的可比性和可靠性。
总的来说，金属材料的拉伸蠕变及持久试验方法对于评估材料在高温和高应力条件下的性能具有重要意义，可以为工程设计和材料选择提供重要参考。
通过严格控制试验条件和准确分析数据，这些试验方法可以为工程实践提供可靠的数据支持。
金属材料压缩蠕变试验方法
金属材料压缩蠕变试验方法一、引言金属材料的力学性能是工程设计和实际应用中必须考虑的重要因素之一。
而金属材料在长期受力下会发生蠕变现象，即在恒定应力条件下，材料会出现随时间逐渐增加的变形。
为了研究金属材料的蠕变特性，需要进行压缩蠕变试验。
本文将介绍金属材料压缩蠕变试验的方法。
二、试验设备和样品制备压缩蠕变试验需要使用专门的试验设备，常见的有万能试验机和高温高压蠕变试验机。
样品的制备需要选择符合试验要求的金属材料，并根据试验要求加工成适当的形状和尺寸。
三、试验方法1. 温度控制压缩蠕变试验通常在高温条件下进行，因为金属材料的蠕变现象在高温下更为显著。
试验前需要将试验设备预热至设定的试验温度，并保持温度的稳定性。
2. 应力加载将样品放置在试验设备中，施加指定的应力。
应力可以通过加载力来实现，可以逐渐增加或者保持恒定。
应力的大小取决于试验的要求和目的。
3. 试验时间压缩蠕变试验的时间通常较长，以观察材料在长期受力下的变形情况。
试验时间可以选择几小时至数十小时不等，也可以进行长时间的蠕变试验。
4. 变形测量在试验过程中，需要对样品的变形进行测量。
常用的方法有两种：一种是使用应变计来测量样品的应变变化，另一种是使用位移传感器来测量样品的位移变化。
通过这些测量可以获得材料的蠕变曲线。
5. 数据处理蠕变试验结束后，需要对实验数据进行处理和分析。
常见的数据处理方法包括绘制蠕变曲线、计算蠕变速率和蠕变变形等指标。
四、实验注意事项1. 温度控制的准确性对于蠕变试验结果的准确性至关重要，需要选用高精度的温度控制设备，并进行校准。
2. 样品的制备应符合试验要求，避免存在缺陷或不均匀性。
3. 应力加载的方式和速率也会对试验结果产生影响，需要根据具体试验目的选择适当的加载方式。
4. 试验设备的稳定性和精度对试验结果的可靠性有重要影响，需要进行设备的定期维护和校准。
五、应用领域压缩蠕变试验方法广泛应用于材料科学和工程领域。
通过研究金属材料的蠕变特性，可以为材料的设计和应用提供重要参考。
蠕变试验步骤
蠕变试验是一种用于研究材料在高温和应力条件下的变形行为的实验方法。
这种试验对于理解材料的稳定性、可靠性以及在长期使用中的性能具有重要意义。
以下是蠕变试验的一般步骤和相关细节。
### **1. 实验准备：**#### a. **选择样品：**选择要进行蠕变试验的材料样品。
这些材料通常是高温环境下需要保持结构稳定性的工程材料，如金属、陶瓷、聚合物等。
#### b. **样品制备：**准备样品并根据需要进行标准化的形状和尺寸。
样品的准备可能涉及切割、磨削和抛光等步骤，以确保试验结果的准确性和可重复性。
### **2. 装载样品：**#### a. **设备调试：**确保蠕变试验设备处于正常工作状态。
包括加热系统、负荷系统和变形测量系统等。
#### b. **样品安装：**将样品安装到试验设备中。
通常，样品被放置在独特设计的加热炉中，以提供高温环境。
### **3. 设定试验参数：**#### a. **温度设置：**设定试验所需的温度范围。
蠕变试验通常在高温环境下进行，因此设备应能够提供所需的高温条件。
#### b. **应力或负荷设置：**设定施加在样品上的应力或负荷。
应力通常以标准单位如兆帕（MPa）表示。
### **4. 开始试验：**#### a. **启动设备：**启动蠕变试验设备，确保设备按照预定参数运行。
#### b. **持续观测：**在试验过程中持续观测样品的形变情况。
这通常通过连接的变形测量系统进行监测。
### **5. 数据采集：**#### a. **时间记录：**记录试验的持续时间。
蠕变试验通常是长期试验，可以进行数小时甚至数天。
#### b. **形变测量：**定期记录样品的形变，包括长度、高度、直径等。
这些变形数据可以用于分析材料的蠕变性能。
### **6. 试验结束：**#### a. **停止设备：**在试验结束时停止试验设备，并确保设备和样品处于安全状态。
#### b. **样品处理：**将样品取出，并进行必要的后续处理。
金属蠕变强度和持久强度基础知识
为保证在高温长期载荷作用下的机件不致产生过量变形，要求金属材料具有一定的蠕变极限。
和常温下的屈服强度σ0.2相似，蠕变极限是高温长期载荷作用下材料对塑性变形抗力的指标。
蠕变极限两种表示方法：1．在给定T下，使试样产生规定蠕变速度的应力值，以符号公斤力/毫米2表示（其中为第二阶段蠕变速度，%/小时）。
在电站锅炉、汽轮机和燃气轮机制造中，规定的蠕变速度大多为1×10-5%小时或1×10-4%小时。
例如，=6公斤力/毫米2，表示在温度为600℃的条件下，蠕变速度为1×10-5%小时的蠕变极限为6公斤力/毫米2。
2．在给定温度（T）下和在规定的试验时间（t，小时）内，使试样产生一定蠕变形量（δ，%）的应力值，以符号公斤力/毫米2表示。
例如，=10公斤力/毫米2，就表示材料在500℃温度下，10万小时后变形量为1%的蠕变极限为10公斤力/毫米2。
试验时间及蠕变变形量的具体数值是根据机件的工作条件来规定的。
以上两种蠕变极限都需要试验到蠕变第二阶段若干时间后才能确定。
3．两种蠕变极限在应变量之间有一定的关系。
例如，以蠕变速度确定蠕变极限时，当恒定蠕变速度为1×10-5%小时，就相当于100，000小时的应变量为1%。
这与以应变量确定蠕变极限时的100，000小时的应变量为1%相比，仅相差（见图9-2），但其差值甚小，可忽略不计。
因此，就可认为两者所确定的应变量相等。
同样，蠕变速度为1×10-4%/小时，应相当于10，000小时的应变量为1%。
二、蠕变极限测定方法测定金属材料蠕变极限所采用的试验装置，如图8－11所示。
试样的蠕变试验用试样的形状、尺寸及制备方法、试验程序和操作方法等，可有关国家标准的规定进行。
现以第二阶段蠕变速度所定义蠕变极限为例，说明其测定的方法。
1．在一定温度和不同的应力条件下进行蠕变试验。
每个试样的试验持续时间不少于2000~3000小时。
蠕变标准试样
蠕变标准试样一、试样制备1. 材料选择：选择具有蠕变性质的金属材料，如高强度钢、高温合金等。
2. 试样形状：根据试验要求，选择合适的形状，如棒材、板材等。
3. 试样尺寸：确定试样的直径、长度和厚度等参数，以满足试验要求。
4. 表面处理：对试样表面进行抛光、清洁等处理，以减小表面粗糙度对试验结果的影响。
5. 试样编号：对每个试样进行编号，以便后续试验数据的记录和处理。
二、蠕变试验条件1. 温度：在特定温度下进行蠕变试验，如恒温蠕变试验、循环温度蠕变试验等。
2. 应力：在特定应力条件下进行蠕变试验，如恒应力蠕变试验、循环应力蠕变试验等。
3. 时间：蠕变试验持续时间应根据材料性能和使用要求确定。
4. 环境：在特定环境下进行蠕变试验，如真空环境、腐蚀介质等。
三、蠕变性能测试1. 蠕变变形测量：通过测量装置（如千分尺、显微镜等）测量蠕变变形量。
2. 蠕变速率计算：根据蠕变变形量随时间的变化情况，计算蠕变速率。
3. 蠕变极限测试：在达到蠕变极限后，应停止试验，并记录蠕变极限数据。
四、数据处理与分析1. 数据记录：准确记录每个试样的蠕变变形量和蠕变速率等数据。
2. 数据处理：对数据进行整理、筛选和计算等处理，以满足分析要求。
3. 数据分析：根据处理后的数据，进行统计分析、趋势预测等分析，以评估材料的蠕变性能。
五、结果表述1. 蠕变性能参数：根据分析结果，得出材料的蠕变性能参数，如蠕变速率、蠕变极限等。
2. 蠕变曲线：绘制蠕变变形量随时间变化的曲线图，以直观展示材料的蠕变性能。
3. 结果评估：结合试验条件、材料性质和使用要求等因素，对材料的蠕变性能进行评估。
4. 结果报告：将分析结果以报告形式呈现，包括材料性质、试验条件、数据处理过程和结果评估等内容。
六、蠕变寿命预测1. 基于试验数据的预测：根据蠕变性能测试结果，采用回归分析等方法预测材料的蠕变寿命。
2. 基于失效数据的预测：根据已知的失效数据，采用概率统计等方法预测材料的蠕变寿命。
蠕变与蠕变测试
蠕变测试是使用拉伸试样进行的，在恒定温度下对其施加恒定应力，通常通过将重物悬挂在其上的简单方法进行。
测试记录在应变与时间的关系图上。
在高温下使用金属会通过一种称为蠕变的机制导致使用失败的可能性。
顾名思义，这是一种缓慢的失效机制，可能会发生在材料长时间暴露于低于其弹性极限的载荷下，材料的长度在施加的方向上增加压力。
在环境温度下，大多数材料的这种变形非常缓慢，以至于不显着，尽管可以在教堂屋顶的铅和中世纪玻璃窗中看到低温蠕变的影响，两种材料在重力作用下都会坍塌。
对于大多数目的，这种运动很少或根本不重要。
然而，升高温度会增加施加载荷下的变形率，如果要安全地设计用于高温工作的部件，了解给定载荷和温度下的变形速度至关重要。
未能做到这一点可能会导致例如压力容器的过早故障或涡轮机外壳上的燃气涡轮叶片结垢。
为了在发电厂和燃气轮机等应用中更有效地使用燃料，要求部件设计用于越来越高的工作温度，因此需要开发新的抗蠕变合金。
为了研究这些合金并产生设计数据，使用了蠕变试验。
在金属中，蠕变破坏发生在晶界处，从而产生晶间断裂。
图1说明了蠕变早期晶界上形成的空隙。
断裂外观可能有点类似于脆性断裂，除了在施加应力方向上的少量伸长外，几乎没有可见的变形。
图。
1。
在蠕变的早期阶段在晶界上形成的空隙a)b)蠕变试验是使用拉伸试样进行的，在该试样上施加恒定的应力，通常是通过将重物悬挂在其上的简单方法。
围绕试样的是恒温控制炉，温度由连接到试样标距长度的热电偶控制，图2。
试样的伸长量由非常灵敏的引伸计测量，因为破坏前的实际变形量可能只有2% 或3%。
然后将测试结果绘制在应变与时间的关系图上，以给出类似于图3所示的曲线。
图2。
蠕变试验示意图图3。
钢的典型蠕变曲线试样设计基于标准拉伸试样。
它必须成比例（参见连接文章第69 号），以便可以比较结果，并且理想情况下应该加工成比标准拉伸试件更严格的公差。
特别是试样的直线度应控制在直径的1/2% 以内。
稍微弯曲的试样会引入弯曲应力，这将严重影响结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属蠕变试验程序1 范围1.1 本程序适用于外贸产品用金属材料在恒定拉伸负荷及一定温度下测定作为时间函数的变形量的测量方法（蠕变试验）。
本程序也包括对试验设备的基本要求。
2 参考资料2.1 ASTM标准：E4 试验机的校准方法E6 力学试验方法相关术语标准定义E83 引伸计的校验和分级标准方法E139金属材料的蠕变、蠕变—断裂和持久强度试验的推荐标准试验方法E1012 试样在拉伸载荷下校正同轴度的方法2.2 其它标准：GB/T 2039 金属拉伸蠕变及持久试验方3 术语3.1 定义在ASTM E6定义的第E节中给出与蠕变试验相关的定义和术语。
与力学性能试验方法相关的术语，适用于本程序中使用的术语。
仅用于本程序的特定术语，按下面规定的意义使用。
3.2 术语3.2.1 轴向应变－指离试样轴线等距离处在两相对侧面测量的变形平均值。
3.2.2 弯曲应变－是试样表面应变与轴向应变之差。
通常它围绕着沿试样平行距部分而逐点发生改变。
3.2.2.1 最大弯曲应变－是试样平行距部分内弯曲应变的最大值。
它可根据在两个不同纵向位置从三个圆周部位测出的应变值计算出来。
3.2.3 蠕变－指在施加一个保持恒定的负荷以后发生的与时间有关的应变。
3.2.4 蠕变试验的目的：在通常低于试验期间引起断裂的应力下测量所产生的蠕变和蠕变速度，因为最大的变形量只有百分之几，因此需要灵敏的引伸计。
4 设备4.1 试验机4.1.1 试验机的准确度应在ASTM E4“试验机的校准方法”中规定的允许范围内，并按照周期要求每年进行一次检定。
4.1.2 应注意保证负荷尽可能沿轴线施加于试样上。
要得到完全的轴向对中是困难的，特别是当拉杆和引伸杆穿过炉子端部填料的情况下，但是，试验机和夹具应能对精确加工的试样加荷，从而使最大弯曲应变不超过轴向应变的10％，这是根据试验机所检定的最低负荷和零负荷时的应变读数计算的。
注1——这一要求是为了限制试验设备引起试验期间发生过大的弯曲。
据认为，即使采用检定合格的设备，由于试样装卡不紧而发生方向改变、个别试样缺乏对称性、来自于炉子填料和热电偶丝的侧向力等等。
也都可能使各次试验产生不同百分数的弯曲应变，目前可得到的一些数据表明，除特殊情况外，弯曲应变对试验结果的影响不足以需要对每个进行试验的试样测量弯曲应变。
4.1.2.1 当对脆性材料作试验时，即使是10％的弯曲应变，也会引起比改善同轴度时所能获得的强度要低。
在此情况下，可以明确规定对作试验的试样进行弯曲应变的测量，并且把允许的幅度限定在较小的数值内。
4.1.2.2 通常，设备在高温下测定最大弯曲应变是不容易实现的。
试验设备可以在室温下测量同轴度来加以检定。
测量设备的同轴度时，试样的形状应同高温试验时用的相同。
试样的同轴度应当尽量接近满意的程度，整个平行距部分仅允许发生弹性变形，这个要求可能需用不同的高温试验时所用的材料。
4.1.2.3 试验方法ASTM E1012或等效试验方法可以利用围绕圆形横截面试样的试验部分等距离处放置四个电阻应变仪测量每个纵向位置的应变。
4.1.2.4 应在室温下于安装好的试验机、拉杆和夹具上在试验前进行同轴度测量。
夹具和拉杆在高温反复使用中会氧化、翘曲和蠕变。
这可能导致弯曲应力的增加。
因此，夹具和拉杆应定期的做轴向性重复试验，必要时应重新加工。
4.1.3 试验机应配有调整试样伸长的装置以使负荷保持在4.1.1规定的范围内。
试样的伸长不应使加荷系统产生超过4.1.2规定范围的加荷偏心度。
调整机构应避免引入震动负荷以及由于加荷系统的摩擦或惯性而产生的过载或对试样施加的扭矩。
4.1.4 试验机的安装应保证不受外界引起的震动载荷冲击的影响。
应有措施保证当一个试样断裂时，传递至邻近的试验机和试样的冲击减至最小。
4.2 加热装置4.2.1 加热试样的装置和方法应能满足9.3.4中规定要求所需的温度控制，加荷后每24小时内人工调节不超过一次。
4.2.2 应在大气压的空气中用电阻炉或辐射炉加热试样，除非事先有协议规定在其它介质中加热。
注2—试样试验时介质对试验结果有很大影响，虽然其它因素也可能影响试验结果，但性能受到试验过程中氧化或腐蚀的影响特别明显。
4.3 温度测量装置4.3.1 测量温度的方法必须足够灵敏和可靠，以保证试样温度位于9.3.4规定的范围内。
4.3.2 应使用与电位差计或毫伏计相连接的热电偶测量温度。
注3—这种测量有两种误差：热电偶校验误差和仪器测量误差首先引起准确测温的误差；其次，热电偶和测量仪器可能随时间而变化。
用热电偶测温通常遇到的误差包括：检定误差及使用中由于污染或变质而引起的检定值的漂移、导线误差、固定在试样上的方法、直接热辐射到热接点以及沿热电偶线的热传导等而引起的误差。
4.3.3 应当用检定好的热电偶进行温度测量，对于贱金属热电偶，应从每批热电偶丝中取代表性的热电偶进行检定。
除暴露在较低温度下的以外，贱金属热电偶再次使用时会产生误差，除非初次使用时插入深度和温度梯度重复出现。
因此，贱金属热电偶应当用有代表性的热电偶进行检定，而不应检定实际测量试样温度的热电偶。
在热区使用过的热电偶丝不剪断并重新焊接的贱金属热电偶不应重新使用。
在较低温度下使用之后，如不采取以上措施，任何再次使用的贱金属热电偶都应附上重新检定的数据以表明热电偶没有过度的受到使用条件的影响。
4.3.3.1 贵金属热电偶由于污染等原因也会产生误差，因此应定期（半年）检定。
在高温下使用时，应注意使热电偶保持清洁。
4.3.3.2 使用过程中测量热电偶检定值的漂移是困难的，当试验过程中漂移成为一个问题时，应想办法在试验过程中检验试样上热电偶的读数。
为了可靠的检定使用过的热电偶，进行再次校准时，必须使试验炉的温度梯度重复出现。
4.3.4 温度测量、控制和记录仪表，应该定期用二级标准仪表、如精密电位差计进行检定。
导线的误差应当放在正常使用位置的导线进行检查。
4.3.4.1 温度测量仪的校准周期为13周(3个月)。
4.4 引伸计系统4.4.1 变形测量设备的灵敏度和准确度应适于在满足数据应用所要求的精度下确定蠕变数据。
变形测量仪（LVDT）应在每次试验之前进行校准并记录。
4.4.2 仅在试样一侧测量变形时，在小变形下，加荷的不同轴度通常足以引起较大的误差。
因此，引伸计应固定到试样相对两侧并指示两侧的变形，报告的变形应当是两侧变形的平均值，它可以是仪器内部机械或电信号平均值，或是两个单独读数的数字平均值。
4.4.3 在可能条件下，引伸计应安装在试样上，而不应安装在与试样连接的任何承载部件上，因为中间连接件和部件要产生很大的伸长，它与试样自身的伸长不能准确的分开。
4.4.4 当安装在试样平行距部分的引伸计在试验过程中试样横截面减小时趋于松动。
为此，引伸计可以安装在试样平行距部分两端的机加工凸台或肋带上。
4.5 室温控制4.5.1 室温应该完全恒定。
这样，试样的温度变化才不会超出9.3.4规定的范围。
4.5.2 加荷时，只有当室温处在±5F（3℃）以内时才能记录引伸计的读数，否则应对引伸计读数进行校正。
如果确认室温的变化不会引起引伸计读数的变化，则可不进行修正。
5 人员和培训5.1 试验人员必须经过专门的培训，培训程序参照人力资源部的有关文件，每年上报一次培训计划。
5.2 内部培训主要是对ASTM E 139(现行有效版本)的贯标及操作培训。
培训由专业的技术人员对试验人员进行。
培训应包括特殊应用方面的试验，每次的培训应保留记录。
5.3 试验人员应该每年进行一次视力检查，并且有检查记录或复印件。
6 重复试验6.1 重复试验和替代试验规则应符合SAE AS7101的规定。
(实质上，只是由于试样准备不正确或试样取样部位不正确时才进行替代试验)7 循环比较试验7.1循环比较试验参照《循环对比实验管理程序》。
8 测试试样8.1 试样的尺寸和形状主要根据为获得被研究材料的代表性试样的要求而定.除非另有规定，试样的尺寸和形状应符合GB/T 2039(eqv ISO 204)中图1的要求。
8.2 除非另有规定，材料应按轧制方向切取试样。
8.3 蠕变试验，希望平行距部分的长度与直径之比值较大，以提高变形测量精度。
8.4 圆形横截面试样应具有螺纹、凸台或其它适于夹持的端部以满足4.1.2的要求。
8.5 试验前测试人员应目视检查试样表面有无损伤，若表面有损伤和缺陷仍要进行试验必须经有关方的认同，并详细记录加以注明。
9 试验步骤9.1 横截面积的测量按ASTM E8方法中的规定测定试样平行距部分的最小横截面积。
9.2 清洗试样将试样的平行距部分以及与夹具接触的部分仔细的在清洁的酒精、丙酮或其它不影响试验金属的适当溶剂中清洗。
9.3 温度控制9.3.1 按照ASTM E633“热电偶测量接点的制备”焊接热电偶接点。
9.3.2 把热电偶安装到试样上时，热电偶接点必须与试样紧密接触，并且屏蔽辐射。
对于特定的加热炉和试验温度，由未屏蔽的接点与插入试样孔内的接点所测出的温度，其差值如果不超过9.3.4列出的偏差范围的一半，则可以不用屏蔽。
热电偶的接点应尽可能小，并且不发生短路（接头后面的热电偶线扭结，就会发生这种情况）。
加热区中的热电偶通常应当加上绝缘的瓷套管。
如果在热区用其它的电绝缘材料，则应仔细检查电绝缘性能在高温下是否能得到保护。
9.3.3 当平行距部分的长度等于或大于2英寸（50毫米）时，试样上至少要绑两支热电偶，在此长度的两端各绑一支。
当长度等于或超过两英寸时，应在中部增加第三支热电偶。
9.3.4 在加荷前及试验过程中，指示温度与标称试验温度之差，不得超出下列范围：≤1800F（1000℃），±3℉（±2℃）＞1800F（1000℃），±5℉（±3℃）9.3.5 加热时的温度过冲不应超过上述范围。
对加热炉的加热特性和温度控制系统应进行研究。
以确定限制瞬间超温所需的输入功率、温度定值、比例式控制调节器和控制热电偶的位置。
在进行最终调节以前，希望能把加热炉稳定在标称试验温度以下10-50℉。
应在报告中注明任何超温的度数和持续时间。
9.3.6 开始试验以前，应在到温后保持一段时间，以保证试验的温度达到平衡，并保证温度可以保持在9.3.4规定的范围内。
除另有规定，此保持时间不应少于一小时。
在试验报告中应说明达到试验温度的时间及加荷前保温的时间。
9.3.7 由任何故障引起试样高出9.3.4规定的范围，则试验应报废，并需要重新试验。
由于故障造成试验的温度低于9.3.4规定范围时，试验也因此可能报废并需要重新试验。
温度低于标称温度，会使蠕变速度减小和断裂时间延长，这两个特性对试验温度都很敏感。
低温一般不会像超温那样损伤试样，超温则会使蠕变大大加速。