金屬材料是具有光澤、延展性、容易導電、傳熱等性質(zhì)的材料。一般分為黑色金屬和有色金屬兩種。黑色金屬包括鐵、鉻、錳等。其中鋼鐵是基本的結(jié)構(gòu)材料，稱為“工業(yè)的骨骼”。由于科學技術(shù)的進步，各種新型化學材料和新型非金屬材料的廣泛應用，使鋼鐵的代用品不斷增多，對鋼鐵的需求量相對下降。但迄今為止，鋼鐵在工業(yè)原材料構(gòu)成中的主導地位還是難以取代的。
許多機械零件和工程構(gòu)件，是承受交變載荷工作的。在交變載荷的作用下，雖然應力水平低于材料的屈服極限，但經(jīng)過長時間的應力反復循環(huán)作用以后，也會發(fā)生突然脆性斷裂，這種現(xiàn)象叫做金屬材料的疲勞。金屬疲勞試驗是指通過金屬材料實驗測定金屬材料的σ-1，繪制材料的S-N曲線，進而觀察疲勞破壞現(xiàn)象和斷口特征，進而學會對稱循環(huán)下測定金屬材料疲勞極限的方法。實驗設(shè)備一般有疲勞試驗機等設(shè)備。
近期，中國科學院上海應用物理研究所主持制定的《金屬材料 蠕變-疲勞試驗方法》國家標準由國家標準化管理委員會正式向社會發(fā)布，標準號GB/T 38822-2020，實施日期2020年12月1日。金屬材料蠕變-疲勞試驗主要適用于核電、航空、造船等領(lǐng)域的構(gòu)件設(shè)計、制造和安全校核。填補了我國金屬材料蠕變-疲勞試驗領(lǐng)域標準的空白。
《金屬材料 蠕變-疲勞試驗》標準主要用于規(guī)范測試金屬材料同時存在蠕變載荷和交變載荷條件下的試驗。這類試驗目前廣泛應用于發(fā)電、航運等領(lǐng)域，用于評價發(fā)動機、蒸汽輪機、壓力容器、主管道等重要構(gòu)件的設(shè)計安全性以及壽命評估。
本項目是依據(jù)國家標準化管理委員會國標委綜合[2017] 128 號文“關(guān)于下達2017 年第四批國家標準制修訂計劃的通知”下達的項目計劃，項目編號為20173452-T-605，項目名稱為“金屬材料 蠕變-疲勞試驗方法”。本項目是制定項目。主要起草單位：中國科學院上海應用物理研究所、華東理工大學、中國科學院金屬研究所、上海海關(guān)、上海發(fā)電成套設(shè)備院、上海航空材料結(jié)構(gòu)檢測股份有限公司、上海交通大學，計劃完成時間為 2019 年。
本標準適用于光滑試樣的蠕變-疲勞試驗，這些試驗主要針對于材料本身，不包括全尺寸構(gòu)件的測試。本標準僅適用于恒定應變幅、恒定應力幅條件下的單軸試驗。特別強調(diào)本標準適用于光滑試樣的性能檢測，不適用于成品以及預先存在裂紋的試樣。本標準引用的 13 個國家標準、1 個計量技術(shù)規(guī)范以及 4 個國家計量檢定規(guī)程。涉及金屬材料疲勞、蠕變、拉伸、數(shù)值修約、檢測方法準確度、試驗機及引伸計檢定、熱電偶校準等。
名稱解析：金屬蠕變
金屬材料長期在不變的溫度和不變的應力作用下，發(fā)生緩慢的塑性變形的現(xiàn)象，稱為蠕變。它與塑性變形不同，塑性變形通常在應力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應力的作用時間相當長，它在應力小于彈性極限施加的力時也能出現(xiàn)。對于一般金屬，蠕變現(xiàn)象只有在高溫條件下才明顯表現(xiàn)出來。但是，某些金屬，如鉛、錫及它們的合金，在常溫條件下，也能表現(xiàn)出蠕變現(xiàn)象。由這種變形而最 后導致材料的斷裂稱為蠕變斷裂。金屬材料在蠕變過程中可發(fā)生不同形式的斷裂，按照斷裂時塑性變形量大小的順序，可將蠕變斷裂分為如下三個類型：沿晶蠕變斷裂、穿晶蠕變斷裂、延縮性斷裂。蠕變現(xiàn)象的產(chǎn)生，是由三個方面的因素構(gòu)成：溫度、應力和時間。
名稱解析：金屬疲勞
是指材料、零構(gòu)件在循環(huán)應力或循環(huán)應變作用下，在一處或幾處逐漸產(chǎn)生局部永久性累積損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程。 當材料和結(jié)構(gòu)受到多次重復變化的載荷作用后，應力值雖然始終沒有超過材料的強度極限，甚至比彈性極限還低的情況下就可能發(fā)生破壞，這種在交變載荷重復作用下材料和結(jié)構(gòu)的破壞現(xiàn)象，就叫做金屬的疲勞破壞。應力幅值、平均應力大小和循環(huán)次數(shù)是影響金屬疲勞的三個主要因素。疲勞過程包括疲勞裂紋萌生、裂紋亞穩(wěn)擴展及最 后失穩(wěn)擴展三個階段。
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