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耐气蚀钢

能耐气蚀的钢

在高速流动的液体的空化作用下，能耐气蚀的钢称为耐气蚀钢。空化气蚀现象产生的原因是液体在流动过程中遇到分支、旋转或振动时，形成导致空穴或气泡产生的低压区，由于空穴的形成和破灭极其迅速(见图1)，并产生强烈的冲击波。冲击波的强度和频次，在一个微小的低压区中，每秒可能有二百万个空穴破灭，它对材料的应变波的压力可达1.5GPa，因而致使材料表面产生破坏。

工程技术
图1 气蚀汽泡(空穴)形成破灭瞬时形貌
在工程技术中，这种破坏现象在水轮机、泵以及船舶螺旋桨上经常发现。所以合理选择和设计耐气蚀钢是十分必要的。
许多经验表明，为使钢种具有耐气蚀性，钢应具高的强度、硬度以及良好韧性与耐疲劳性的配合。
实验证明
作为耐气蚀钢基本采用铬和铬镍不锈钢。当钢中含铬12%～13%已有较好耐气蚀性能，并以碳强化提高其抗气蚀性，原捷克斯洛伐克在1931年已在水轮机叶片使用了含碳0.3%的铬13不锈钢、前苏联50年代亦采用了2Cr13不锈钢叶片，由于此类钢焊接性差，即使改用1Crl3不锈钢其焊接仍较困难。所以为了提高钢的强韧性、适应水轮机组大型化发展的要求，在原用钢类基础上降碳加镍已成为国际上耐气蚀钢发展的共同趋势，20世纪50年代末期在水轮机上已应用含镍1%的美国CAl5不锈钢；随后进一步发展了以低碳马氏体为基体、含镍大于4%，并在回火后还含有部分逆变奥氏体的复相钢，因而大大改善了钢的可焊性与韧性，瑞典包沃斯公司随之以2RM2及2RMo钢命名而使之商品化了。前苏联亦发展了一系列含铜钢种，如1978年兴建的萨彦舒申斯克水电站65/71万kw机组就应用了06Cr12Ni3Cu和00Cr12Ni3cu不锈钢转轮。此外，19840年联邦德国和日本亦分别发展了低碳16cr-5Ni、17Cr-5Ni-1Mo马氏体不锈钢，此类钢具有M+y+a三相组织，比13Cr-Ni4钢有较高的抗疲劳及焊接性能以及相近的抗气蚀；同样，中国在70年代为水电水轮机研制并采用了同类型ZGOCrl3Ni4Mo，、0Cr13Ni6Mo、G-817、s-135马氏体高强不锈钢，使用效果良好。
在海水中，不锈钢具有极佳的耐气蚀能力，奥氏体不锈钢被推荐用于泵叶轮、船舶螺旋桨。如美国304和Carpenter20Cb3不锈钢则适用于制造海水泵、304钢广泛用于声纳圆顶。
常用耐气蚀钢化学成分和力学性能、耐气蚀性见表和图2。
一些耐气蚀钢化学成分和力学性能
①相当于瑞典的2RMo。
图2 不同钢及合金气蚀率
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