耐氣蝕鋼

在高速流動的液體的空化作用下，能耐氣蝕的鋼稱為耐氣蝕鋼。空化氣蝕現象產生的原因是液體在流動過程中遇到分支、旋轉或振動時，形成導致空穴或氣泡產生的低壓區，由於空穴的形成和破滅極其迅速(見圖1)，並產生強烈的衝擊波。衝擊波的強度和頻次，在一個微小的低壓區中，每秒可能有二百萬個空穴破滅，它對材料的應變波的壓力可達1.5GPa，因而致使材料表面產生破壞。

工程技術

圖1 氣蝕汽泡(空穴)形成破滅瞬時形貌

在工程技術中，這種破壞現象在水輪機、泵以及船舶螺旋槳上經常發現。所以合理選擇和設計耐氣蝕鋼是十分必要的。

許多經驗表明，為使鋼種具有耐氣蝕性，鋼應具高的強度、硬度以及良好韌性與耐疲勞性的配合。

實驗證明

作為耐氣蝕鋼基本採用鉻和鉻鎳不鏽鋼。當鋼中含鉻12%～13%已有較好耐氣蝕性能，並以碳強化提高其抗氣蝕性，原捷克斯洛伐克在1931年已在水輪機葉片使用了含碳0.3%的鉻13不鏽鋼、前蘇聯50年代亦採用了2Cr13不鏽鋼葉片，由於此類鋼焊接性差，即使改用1Crl3不鏽鋼其焊接仍較困難。所以為了提高鋼的強韌性、適應水輪機組大型化發展的要求，在原用鋼類基礎上降碳加鎳已成為國際上耐氣蝕鋼發展的共同趨勢，20世紀50年代末期在水輪機上已套用含鎳1%的美國CAl5不鏽鋼；隨後進一步發展了以低碳馬氏體為基體、含鎳大於4%，並在回火後還含有部分逆變奧氏體的復相鋼，因而大大改善了鋼的可焊性與韌性，瑞典包沃斯公司隨之以2RM2及2RMo鋼命名而使之商品化了。前蘇聯亦發展了一系列含銅鋼種，如1978年興建的薩彥舒申斯克水電站65/71萬kw機組就套用了06Cr12Ni3Cu和00Cr12Ni3cu不鏽鋼轉輪。此外，19840年聯邦德國和日本亦分別發展了低碳16cr-5Ni、17Cr-5Ni-1Mo馬氏體不鏽鋼，此類鋼具有M+y+a三相組織，比13Cr-Ni4鋼有較高的抗疲勞及焊接性能以及相近的抗氣蝕；同樣，中國在70年代為水電水輪機研製並採用了同類型ZGOCrl3Ni4Mo，、0Cr13Ni6Mo、G-817、s-135馬氏體高強不鏽鋼，使用效果良好。

在海水中，不鏽鋼具有極佳的耐氣蝕能力，奧氏體不鏽鋼被推薦用於泵葉輪、船舶螺旋槳。如美國304和Carpenter20Cb3不鏽鋼則適用於製造海水泵、304鋼廣泛用於聲納圓頂。

常用耐氣蝕鋼化學成分和力學性能、耐氣蝕性見表和圖2。

一些耐氣蝕鋼化學成分和力學性能

①相當於瑞典的2RMo。

圖2 不同鋼及合金氣蝕率