潛變試驗

為確定金屬材料因受溫度、伸張應力與時間等因素而觀察其變化量。而潛變試驗為高溫強度之長期試驗，其結果可供設計之依據。

基本介紹

• 中文名：潛變試驗
• 外文名：creep test
• 運用領域：冶金
• 對象：金屬材料

概念

材料因應力所產生的變形若隨時間經過而徐徐繼續進行者稱曰潛變。此應力或為拉應力或壓應力或扭應力或彎應力。通常在進行潛變試驗時，加以恆定拉力與恆定溫度再試件上，保持長時間（長在100小時以上，多著可達數月），而觀測其伸展量隨時間的變化狀況。或求時間斷裂所用時間。

試驗目的

在等應力作用下，應變應該保持不變。事實上，在等應力作用下，材料的無時不刻不在繼續變形，且時間越久，變形量越多。潛變是指試件的變形與時間有關。當溫度低於絕對熔點的40%時，潛變可以忽略不計，但在此溫度以上時，潛變變得非常重要。

圖1潛變試驗機

由於對低熔點的金屬材料而言，潛變不可忽略，否則在長期作用下，其變形可大大超出預估範圍而發生意外。

潛變試驗的目的，在於明白在某個固定溫度下，應變和時間的關係，當然此時負荷是不變的。

圖1為潛變試驗機。

試驗方法

將試件放置在恆定溫度，恆定負荷，並用精密伸長計，時時觀測其變化量。此試驗可持續數月或數年，短者亦需兩、三個月。多次試驗加以不同設定溫度，在變換不同載荷，由此可得某種材料的潛變曲線，因而求得各溫度下，達預定潛變率時之潛力限應力。

若使用溫度在等結合溫度以下時，即可用短期試驗之高強溫度，即降伏點或抗拉強度。若短期試驗之高溫將伏點小與該預定溫度處之潛變限時，則用該伏點強度以計算所受應力。

應力與溫度對潛變的影響

潛變的現象與差排的連動有密切關係，同時也對溫度相當敏感。溫度與應力對潛變的關係圖如圖2所示。分別表示不同大小的應力。表示不同的溫度。

圖2溫度與應力對潛變的關係圖

潛變的進行

如圖3，潛變的進行分為三期。

圖3潛變的進行

初載入荷時潛變率較大，其後逐漸減緩而趨於恆定。此初期在減速中稱為初期潛變。

其後潛變率恆定，且為全部潛變率中的最小值，所經實踐也最長，稱為第二期潛變。高溫構造物的設計以第二期潛變為根本。構造物的使用壽命以第二期潛變終了以前為限。

第三期潛變率上升，逐至試件斷裂。此期間端面縮小，或引起頸鎖，應力增大，更促進潛變率增大，斷裂時變形量較大，伸長量較小。

通常所說某溫度某載荷下的潛變率是指第二期的恆定潛變率。若試件溫度充分降低，材料發生加工硬化時，則第二期潛變率為0，潛變曲線變為水平，即第一期以後變形量不再增加。