1. 金属材料における「高温」の定義

• 民間航空機のエンジンの動作温度は1500℃に近づき、軍用航空機のエンジンでは約2000℃に達します。
• 航空宇宙機の局所的な動作温度は2500℃まで上昇する可能性があります。
• 化学設備の高温高圧パイプラインでは、動作温度での材料の降伏強度よりも低い応力が加えられても、長期間の使用中に継続的な塑性変形が発生し、徐々にパイプの直径が拡大し、破裂する可能性があります。

2. 温度と時間が材料特性に及ぼす影響

2.1 温度の影響

2.2 負荷時間の影響

• σ < σs（降伏強度）の場合、長期間の使用中にクリープが発生し、最終的に破壊に至る可能性があります。負荷時間が長くなると、高温での鋼の引張強度は低下します。
• 短時間の高温引張下では、材料の塑性が増加しますが、長時間の負荷下では、金属材料の塑性は著しく低下し、ノッチ感受性が増加し、脆性破壊が頻繁に発生します。
• 温度と時間の複合的な影響も、材料の破壊経路に影響を与えます。
• 2.3 等強度温度（TE）

温度が上昇すると、粒界強度と粒界強度の両方が低下します。粒界での不規則な原子配列により、拡散がこれらの境界に沿ってより容易に発生し、粒界強度がより急速に低下します。粒子の強度が粒界の強度と等しくなる温度は、等強度温度（TE）と定義されます。

• TEは固定値ではなく、ひずみ速度の影響を大きく受けます。粒界強度は粒界強度よりもひずみ速度に非常に敏感であるため、TEはひずみ速度の増加とともに増加します。
• 要するに、高温での材料の機械的特性の調査には、温度と時間の両方を重要な要素として組み込む必要があります。

3.1 クリープの定義

クリープとは、金属が長期間の一定温度および一定負荷条件下で、応力がその温度での降伏強度よりも低い場合でも、ゆっくりとした塑性変形を起こす現象を指します。クリープ変形によって引き起こされる破壊は、クリープ破壊として知られています。クリープは低温でも発生する可能性がありますが、同等温度が0.3を超える場合に特に顕著になります。たとえば：

• 3.2 金属のクリーププロセス

金属のクリープ曲線は、通常、3つの段階で構成されます（一定の応力と温度下）：

1. 二次クリープ段階（定常クリープ段階）：この段階では、クリープ速度はほぼ一定に保たれます。金属のクリープ速度は、一般的にこの段階からの定常クリープ速度εで定義されます。
2. 三次クリープ段階（加速クリープ段階）：クリープ速度は時間の経過とともに徐々に増加し、最終的にクリープ破壊につながります。