低碳钢与304不锈钢的超声空蚀机理对比研究

目的研究低碳钢及304不锈钢在蒸馏水中的超声空蚀行为及损伤机理,并评价低碳钢及304不锈钢的抗空蚀能力,为抗空蚀材料的选择提供依据。方法采用符合ASTM国际标准的超声空蚀实验装置,开展低碳钢及304不锈钢在蒸馏水中不同时间的超声空蚀实验,从累积质量损失(失重)、累积质量损失率(失重率)、试样表面形貌和残余应力等方面对两种材料的超声空蚀行为进行描述和对比分析。结果低碳钢试样空蚀开始15 min后进入空蚀加速期,在90 min左右存在较短的空蚀稳定期,而后迅速进入空蚀衰减期;304不锈钢试样在空蚀30min内累积失重率变化缓慢,之后随着空蚀时间的延长而急剧增加,在120min后进入空蚀衰减期。低碳钢与304不锈钢的空蚀变形机制以滑移为主。随着空蚀的发展,低碳钢晶粒经历了晶粒取向→晶粒细化→晶界开裂→晶粒碎化→剥落的变化过程。而在同等实验条件下,304不锈钢试样的变化相对滞后,且残余应力值较大。结论由于空蚀裂纹在304不锈钢中的深层扩展受到奥氏体相的阻碍,从而对空蚀的发展产生关键的抑制作用,使得304不锈钢的抗空蚀能力较强。