金属是工业应用最广泛的材料之一。许多金属元素，由于其自身性能的限制，不适合在高温下作业。但是在能源化工，冶金等领域，许多零构件又必须在高温高压系统中长期运转，例如，高压锅炉、反应容器、蒸汽轮机等，这就对其使用材料提出了更高的要求。而且，我们也不能再用一些常温性能指标来衡量其高温力学性能。所以，深入了解金属材料的高温力学性能，正确评估构件的使用寿命和安全性，成为材料科学研究的重中之重。 
周围生活中，我们会发现，灯泡用久了，就很容易坏掉。其中一个重要原因就是灯丝由于自身的重量产生的应力，引起灯丝发生形变。过多的形变会使灯丝相互接触， 引起短路， 随之也就废掉。还有蒸汽涡轮发电站中，发动机长期处于高温高压系统中， 涡轮叶片就会发生形变，积累到一定程度就会接触到外套， 影响正常工作。这些都是金属材料在高温的一个重要力学现象——蠕变。所谓蠕变，是指在一定的温度和较小的恒定外力(拉力、压力、扭力)作用下，材料的形变随时问的增加而逐渐增大的现象。 
氢脆问题自20世纪40年代被发现以来，一直是严重威胁产品使用安全的一个重大问题。由于零件在发生氢脆断裂之前并无征兆。具有延迟破坏的特点。无法通过正常检查程序发现螺栓是否会发生氢脆断裂，因此，一旦零件发生氢脆断裂往往会造成十分严重的后果。近年来，先进武器装备对材料特别是钢类材料强度的要求越来越高，大量高强度钢被采用。随着钢类零件强度的升高，其对氢脆敏感性随之增大，导致高强度钢构件氢脆断裂问题在航空、航天等国防工业领域内出现的频率越来越高，给武器装备的使用带来了很大的安全隐患。 
重点学习：蠕变现象，蠕变曲线，蠕变断裂机制，应力松弛，应力腐蚀，氢脆

1、蠕变现象 
当温度T≥(0.3~0.5)Tm(Tm为熔点，单位为K)时，金属材料在恒载荷的持续作用下，发生与时间相关的塑性变形，称为蠕变。 
2、蠕变曲线

oa线段是施加外载荷后试样的瞬时应变e0，不属于蠕变； 
曲线abcd表明应变是随时间增长逐渐产生的，称为蠕变；蠕变曲线上任一点的斜率表示该点的蠕变速率，用e表示。 
根据蠕变速率的变化情况可以将蠕变过程分为三个阶段： 
ab段为蠕变第一阶段，其蠕变速率随时间而逐渐减小，故又称为减速蠕变阶段； 
bc段为蠕变第二阶段，又称恒速蠕变或稳态蠕变阶段，即其蠕变速率保持恒定； 
蠕变第三阶段(cd段)的蠕变速率随时间延长急剧增大直至断裂，称为加速蠕变阶段。 
3、应力腐蚀 
材料在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏叫应力腐蚀。这里需强调的是应力和腐蚀的共同作用。材料应力腐蚀具有很鲜明的特点，应力腐蚀破坏特征，可以帮助我们识别破坏事故是否属于应力腐蚀，但一定要综合考虑，不能只根据某一点特征，便简单地下结论。影响应力腐蚀的因素主要包括环境因素、力学因素和冶金因素。 
4、应力松弛 
粘弹性材料在总应变不变的条件下，由于试样内部的粘性应变（或粘塑性应变）分量随时间不断增长，使回弹应变分量随时间逐渐降低，从而导致变形恢复力（回弹应力）随时间逐渐降低的现象。 
5、影响材料高温性能的因素 
合金化学成分的影响，冶炼工艺及热处理工艺的影响，晶粒度的影响。 
6、氢脆 
氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹。又称白氢脆现象点。 
7、腐蚀疲劳 
当金属受到酸碱的腐蚀，一些部位的应力就比其他部位高得多，加速裂缝的形成，这叫“腐蚀疲劳”。

1、说明下列力学性能指标的意义  1、σscc 2、KIscc 3、da/dt
2、如何识别氢脆与应力腐蚀？ 
3、材料的应力腐蚀开裂具有哪些主要特征？如何判断某一零件的破坏是由应力腐蚀引起的？ 
4、当进行结构件安全设计时，在什么条件下选用KIC和KIscc？ 
5、简述应力腐蚀的预防措施？ 
6、和常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点?
7、某一圆柱形试样以一定的速率蠕变10,000小时，固定载荷为1,000 N。试样的初始直径和长度分别为10 mm和200 mm，蠕变率为10-8h-1。试求：(a)在蠕变104，106，108小时后的试样长度。(b)在这些时间后的真应变和工程应变。(c)在这些时间后的真应力和工程应力。 
8、已知稳态蠕变(即蠕变第二阶段)的本构方程＝A•n•exp(-Q/RT)，若某耐热钢538 ℃下的蠕变系数A＝1.16×10-24，n＝8，激活能Q＝100 kcal/mol，R为摩尔气体常数8.31 J/mol•K，试计算该钢在500 ℃时应力150 MPa下的蠕变速率； 
9、金属的蠕变机制有哪些？分别在什么条件下起主要作用？

1、简述应力腐蚀的预防措施？ 
2、和常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点?
3、金属的蠕变机制有哪些？分别在什么条件下起主要作用？ 
4、某一化工厂使用的构件被用在600 ℃、25 MPa载荷的环境中。相应的蠕变率为3×10-12 s-1。如果应力增加至35 MPa、温度增加至650 ℃，相应的蠕变率将是多少？已知：Q=150 kJ/mol，n= 4.5(应力指数)。 
5、试述高温蠕变与应力松弛的异同点。 
6、简述陶瓷材料、高分子材料的蠕变特征。 
7、某一圆柱形试样以一定的速率蠕变10,000小时，固定载荷为1,000 N。试样的初始直径和长度分别为10 mm和200 mm，蠕变率为10-8  h-1。试求：(a)在蠕变104，106，108小时后的试样长度。(b)在这些时间后的真应变和工程应变。(c)在这些时间后的真应力和工程应力。 
8、钢桩处于涨潮水位部分的腐蚀比处于较低水位部分要严重，为什么？ 
9、叙述区分高强钢发生应力腐蚀破裂与氢致滞后断裂的方法？

应力腐蚀是指在拉应力作用下，金属在腐蚀介质中引起的破坏。这种腐蚀一般均穿过晶粒，即所谓穿晶腐蚀。应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。 
应力腐蚀一般认为有阳极溶解和氢致开裂两种。常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展，而且还能穿过晶粒发展。 
硫化氢(H2S)是石油和天然气中最具腐蚀作用的有害介质之一。严重地影响着油气输送管线的使用寿命，制约着油气输送管线钢材料的发展随着对石油、天然气的极大需求，发展更高强度级别的管线钢变得更为迫切。然而管线钢强度级别提高，对其抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能的要求也愈来愈高。已有的研究工作表明，X60-X80强度级别的管线钢对氢脆断裂很敏感，而绝大多数情况下的氢脆和SSCC有关，且强度级别越高对氢脆越敏感，从而抗SSCC性能越低。因此，在提高管线钢强度级别的同时，必须兼顾其抗SSCC性能。 
根据Darken和Smith的论述 这些弥散的碳氮化物是钢中存在的强烈氢陷阱、为氢的重新分布提供了众多位置。有助于阻碍在局部区域产生高氢而发生的微观区域氢缆。从而显著削弱氢在钢中的作用而不易引起裂纹萌生的碳氮化物改善材料的抗SSCC性能，在文献中已有报道。 
另外，材料中的位错对抗SSCC 性能也有可能的影响氢可在位错周围形成气团，氢气团能跟随位错一起运动。对于体心立方金属，带有氢气团的运动位错可以通过位错反应形成解理裂纹核会将氢留在该裂纹棱处．引起氢脆。由于其内部的高密度位错和弥散析出的碳。氢化物起到了强烈的氢陷阱作用．显著提高了抗SSCC能力，因而具有优良的抗SSCC 性能。化学成分对管线钢抗SSCC 性能也有重要的影响，体现在提高管线钢的耐蚀性，改变管线钢的显微组织特征等诸方面，已有很多文献详细报道。 
在硫化物应力腐蚀开裂中，高强度管线钢的破坏机理主要是氢脆组织形态及其内部微观结构对裂纹萌生和扩展起了重要作用，这在很大程度上决定了材料的抗SSCC性能。以针状铁素体为主的显微组织内部的高密度缠结值错和弥敖析出的碳氮化物，起到了强烈的氢陷阱作用，显著提高了材料的抗SSCC性能。