金属材料持久强度检测的重要性及检测要点

对于不是在常温下工作的材料，不能的简单地用应力-应变关系来评定力学性能，而需要加入温度与时间两个因素，需要考虑材料的高低温性能，而持久强度就是表示金属材料高温性能的指标之一。
 
持久强度
金属材料的持久强度是其在高温长期载荷作用下抵抗断裂的能力，通过测试金属材料的持久强度极限，即金属材料在恒定温度和恒定拉伸负荷作用下，达到规定的持续时间而不断裂的最大应力，能够对其持久强度进行判定。尤其是那些在高温运转过程中不考虑变形量的大小，而只考虑其在承受给定应力下使用寿命的机件，采用科学的方法测试其持久强度是非常重要的质量控制环节。
   
对于高压锅炉、汽轮机、航空发动机、柴油机、高温高压管道等设备，当其工作时，部分机件金属材料长期处于高温持荷状态下，不仅会导致材料塑性变形的发生，如果持久强度不达标，在未达到设计年限时，金属材料就会发生断裂，从而影响到产品或器件正常工作的能力。
 
可以设想一下，假如某型号航空喷气发动机用机件设计寿命为1500小时，而当其工作1000小时后，忽然发生断裂，将会发生多么严重的后果。
 
影响因素
多种因素都会对金属材料的持久强度产生直接的影响，如材料质量、设计方案、制造工艺、工作环境等等，例如，环境介质对材料的腐蚀作用随着温度的升高而加剧，从而影响材料的力学性能；结合材料特征选择合适的制造工艺可以确保金属材料的质量和性能，从而提高金属材料的持久强度。
   
在诸多影响因素当中，温度是关键因素之一，在高温环境下，金属及合金材料会经历扩散、回复和再结晶等复杂变化，导致材料的组织发生改变。而温度的“高”或“低”是相对该金属的熔点来讲的，因此并不能将各类金属材料的高温都统一为某一温度值。
 
时间是金属材料持久强度的另一关键因素，为准确测量材料的持久强度，通常按实际使用条件和设计寿命进行试验，对于设计寿命较长的机件，由于长时间试验具有一定的困难和现实挑战，所以一般做出应力较大、断裂时间较短的试验数据，采用外推法求出材料的持久强度。
 
试验检测
在检测金属材料持久强度时，一个主要的环节就是试样的制备。选取试样毛坯时应选取在冶金组织和机械性能等方面具有代表性部分，且应留有足够的机械加工余量，制样过程中不应引起被试金属的组织及性能的变化，完成制样后应根据要求对其进行检验。
 
为确保试验检测的顺利进行，试验应在环境清洁、远离震源、无腐蚀性气体的试验室中进行，且当一个试样断裂时，邻近试验机或试样不应受到冲击力。所用试验机、夹具、加热装置、温度测量装置及计时装置等设备均应满足相关要求，并根据需要进行检定或校准。
   
在进行拉伸前，应按规定对试样横截面积和原始长度进行测量，并布置好热电偶。对试样加热过程中升温时的温度过冲不应超过对应的规定值，待温度稳定后开始保温，按要求记录升温、保温、加卸荷的时间和温度。如果试验过程中发生意外情况导致停试，应将试样上的负荷卸除，再次重新施加原负荷前，应在达到试验温度后保温30～60min。
 
由于金属材料的持久强度试验是要一直持续进行至试样发生断裂，所以此试验可以有效反映出金属材料在高温下长期使用至断裂时的强度和塑性，为材料研发和项设计提供科学依据，在诸多行业发展中具有非常重要的现实意义。