雙相不銹鋼堆焊層金屬的空化腐蝕行為及影響因素研究進(jìn)展

王子睿 包曄峰

摘要：綜述了雙相不銹鋼堆焊層金屬的空化腐蝕行為及影響因素的研究進(jìn)展。介紹了雙相不銹鋼堆焊層金屬空化腐蝕的主要研究方法，以及雙相不銹鋼堆焊層金屬的空化腐蝕行為。重點(diǎn)闡述了雙相不銹鋼堆焊層金屬的化學(xué)成分、顯微組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、表面形貌和工作環(huán)境等主要因素對(duì)其空化腐蝕行為的影響。分析認(rèn)為，通過(guò)調(diào)整合金成分，控制顯微組織，有望開(kāi)發(fā)出耐空化腐蝕性能優(yōu)良的雙相不銹鋼堆焊層金屬，為我國(guó)海洋開(kāi)發(fā)提供新的材料和工程方案。

關(guān)鍵詞：雙相不銹鋼;堆焊層金屬;空化腐蝕行為

中圖分類號(hào)：TG457? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1001-2003（2020）09-0161-09

DOI：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.09.16

0? ? 前言

空化（Cavitation）是指由壓力的起伏引起的液體內(nèi)部或液固界面上出現(xiàn)的蒸汽或氣體空泡的形成、發(fā)展及潰滅的過(guò)程[1]。在空泡破滅時(shí)產(chǎn)生的沖擊會(huì)對(duì)材料表面造成破壞，這種現(xiàn)象稱為空化腐蝕（Cavitation erosion）?？栈g問(wèn)題早在1895年使用蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)[2]。長(zhǎng)期以來(lái)，空化腐蝕嚴(yán)重影響了渦輪機(jī)、閥門(mén)、水泵、水輪機(jī)的過(guò)流部件、鉆井機(jī)械和船用螺旋槳等部件的性能和使用壽命[3]?？栈g破壞往往能夠在材料失效之前就造成設(shè)備的效率下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)＜霸O(shè)備的正常運(yùn)行[4]。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)耐空化腐蝕的金屬材料是一種解決空化腐蝕問(wèn)題的有效方法。作為不銹鋼的一個(gè)重要分支，雙相不銹鋼不僅有優(yōu)異的耐蝕性，其耐空化腐蝕的性能在特定的工作環(huán)境中遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鋼材[5]。雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel）的顯微組織由鐵素體α和奧氏體γ兩相組成，并且一般較少相的含量最少達(dá)到30%[6]。雙相不銹鋼兼具鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼各自的優(yōu)良特性[7- 8]。但是，由于Cr-Ni-Mo雙相不銹鋼的合金含量較高，其應(yīng)用成本遠(yuǎn)高于常規(guī)用鋼。堆焊是常用的表面改性技術(shù)[9]，在碳鋼或奧氏體不銹鋼等材料的表面堆焊雙相不銹鋼，可在保證材料工作表面性能要求的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本[10-11]。因此，研究雙相不銹鋼堆焊層金屬的耐空化腐蝕行為及影響因素具有明確的工程意義。

國(guó)內(nèi)外的研究者們?cè)诮饘俨牧系目栈g試驗(yàn)方法、空化腐蝕機(jī)理和空化腐蝕失效機(jī)制等方面已經(jīng)取得了豐富的研究成果[2-3， 12-15]，為研究雙相不銹鋼堆焊層金屬的耐空化腐蝕行為及影響因素提供了重要借鑒。文中總結(jié)了雙相不銹鋼堆焊層金屬空化腐蝕的研究方法、空化腐蝕行為以及空化腐蝕影響因素的研究現(xiàn)狀。

1 空化腐蝕的研究方法

研究雙相不銹鋼堆焊層金屬空化腐蝕的方法與研究一般金屬材料空化腐蝕的方法類似。由于空化過(guò)程中微射流和沖擊波的破壞能力難以直接進(jìn)行測(cè)量，所以大多數(shù)的研究將空化腐蝕過(guò)程中材料的受損作為研究重點(diǎn)[16]。工程上衡量空化腐蝕對(duì)材料的破壞程度常采用失重法、面積法、體積法、深度法、蝕坑法和空化腐蝕破壞時(shí)間法[17]。這些方法能用于建立影響因素與空化腐蝕損傷之間的量化關(guān)系，較好地滿足工程要求。但這些方法均為宏觀量化指標(biāo)，存在局限性，不能從較小的尺度反應(yīng)材料表面受空化腐蝕破壞的程度，而空化腐蝕微觀破壞情況往往與破壞機(jī)理有關(guān)。為探討空化腐蝕的機(jī)理，目前主要采用檢測(cè)材料的微區(qū)化學(xué)成分和材料表層的力學(xué)性能、觀察材料表面形貌、表面粗糙度，以及采用測(cè)量材料的電化學(xué)參數(shù)等方法從微觀尺度上評(píng)價(jià)材料受空化腐蝕破壞的程度。

表面形貌和成分的分析主要采用掃描電鏡（SEM）、原子力顯微鏡（AFM）、X射線衍射儀（XRD）和能譜儀（EDS）等儀器。杜川等[18]通過(guò)對(duì)SEM空化腐蝕圖像和數(shù)字圖像的處理，得到了單位面積內(nèi)蝕坑的數(shù)量、蝕坑面積的百分比以及蝕坑的平均直徑等參數(shù)，很好地表征了材料在空化腐蝕初期的破壞程度。雍興躍等[19]利用AFM觀察奧氏體不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的空化腐蝕過(guò)程，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，AFM能反應(yīng)試樣的三維形貌圖像，且其分辨能力遠(yuǎn)超SEM。

表面粗糙度和力學(xué)性能的檢測(cè)主要采用表面粗糙度輪廓儀、納米壓痕儀和硬度計(jì)等儀器。李棟梁[20]采用納米硬度與彈性模量的比值來(lái)表征材料表層的力學(xué)性質(zhì)，利用納米壓痕儀研究了奧氏體不銹鋼在空化作用下，表層2 μm范圍內(nèi)力學(xué)性質(zhì)的變化。由于壓痕試驗(yàn)為局部加載，與空化腐蝕過(guò)程中受到的局部微量沖擊載荷較為相似，龍霓東采用電動(dòng)洛氏硬度儀模擬空化腐蝕過(guò)程中局部載荷的加卸過(guò)程，比較了兩種不同金屬吸收由空泡潰滅所產(chǎn)生能量的能力[21]。最大載荷588 N的壓痕試驗(yàn)中載荷與位移的關(guān)系如圖1所示，加載曲線與橫坐標(biāo)包圍的面積為材料吸收的總變形能，卸載曲線與橫坐標(biāo)包圍的面積為材料吸收的彈性變形能。

電化學(xué)測(cè)試方法主要有動(dòng)電位極化曲線測(cè)試和阻抗譜（EIS）測(cè)試等。Fernandez-Domene等人[22]采用電化學(xué)測(cè)試技術(shù)檢測(cè)了金屬表面因空化而產(chǎn)生的電極電位變化，為空化腐蝕過(guò)程中電偶作用的設(shè)想提供了直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。García-García等[23-24]測(cè)量了雙相不銹鋼在LiBr溶液中靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下的動(dòng)電位極化曲線，發(fā)現(xiàn)空化作用能夠促進(jìn)物質(zhì)傳輸，加速鈍化膜的破壞并導(dǎo)致局部蝕坑的形成。姜?jiǎng)倮热薣25]測(cè)試了316不銹鋼在3%NaCl溶液中自腐蝕電位下的阻抗譜曲線，發(fā)現(xiàn)可以借助EIS技術(shù)對(duì)材料的空化腐蝕孕育期進(jìn)行檢測(cè)。

2 雙相不銹鋼堆焊層金屬的空化腐蝕行為研究

文獻(xiàn)[26-28]表明，空化腐蝕過(guò)程分為4個(gè)階段，即孕育期（Incubation period）、積累期（Accumulation period）、穩(wěn)定期（Stationary period）和衰減期（Attenuation period），如圖2所示。在孕育期，材料表面產(chǎn)生少量塑性變形，空化腐蝕失重很小或幾乎為零。材料空化腐蝕孕育期的長(zhǎng)短能夠較好地反映其耐空化腐蝕性能的優(yōu)劣。Pohl等人[29]研究發(fā)現(xiàn)，雙相不銹鋼在空化腐蝕孕育期內(nèi)基本沒(méi)有質(zhì)量損失，而表面粗糙度值卻急劇增大。在空化腐蝕積累期，空化腐蝕失重率迅速上升直至最大。在這個(gè)階段，空化腐蝕損傷逐漸遍布整個(gè)試樣表面。在空化腐蝕穩(wěn)定期，材料空化腐蝕率始終穩(wěn)定在最高值，這一階段持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)度取決于材料本身，在曲線上表現(xiàn)為一個(gè)凸起的平臺(tái)。在空化腐蝕衰減期，材料空化腐蝕率平穩(wěn)或波動(dòng)下降，空化腐蝕率的降低與材料粗糙表面附近的壓力下降以及空化介質(zhì)中擴(kuò)散的蒸汽或空氣的緩沖作用等因素有關(guān)。

雙相不銹鋼在空化腐蝕時(shí)鐵素體和奧氏體均會(huì)受到?jīng)_擊，因此其耐空化腐蝕性能取決于吸收空化腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊能量的能力較差的相[30]。奧氏體為面心立方（FCC）結(jié)構(gòu)，其主滑移系是密排面{111}和密排方向[110]，因此位錯(cuò)滑移引起的變形最早發(fā)生在{111}面。而鐵素體為體心立方（BCC）結(jié)構(gòu)，沒(méi)有奧氏體那樣的主滑移面，因此在鐵素體相中位錯(cuò)滑移所需的剪切應(yīng)力較高。許偉康[31]采用PAW在304不銹鋼板表面制備了Mn-N型雙相不銹鋼堆焊層金屬，并對(duì)其耐空化腐蝕和耐腐蝕性能進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在空化腐蝕過(guò)程中，硬度更高的鐵素體呈現(xiàn)出明顯的脆性特征，其材料去除形式為脆性斷裂，而奧氏體相的材料去除則主要發(fā)生在奧氏體與鐵素體的晶界，特別是相鄰晶界的交界處。晶界限制了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使滑移帶在晶界處不連續(xù)，位錯(cuò)的堆積使晶界成為應(yīng)力集中區(qū)。孿晶轉(zhuǎn)變可以有效容納應(yīng)變能和松弛應(yīng)變，降低應(yīng)力集中，改善材料的延展性和加工硬化能力[15]。奧氏體在空化腐蝕過(guò)程中受到?jīng)_擊時(shí)易發(fā)生位錯(cuò)滑移和孿晶轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生塑性變形，能夠極大消耗由空泡潰滅而產(chǎn)生的沖擊能量。該研究還發(fā)現(xiàn)[31]，堆焊層金屬的耐空化腐蝕性能與耐腐蝕性能的關(guān)聯(lián)度不大，力學(xué)作用是導(dǎo)致Mn-N雙相不銹鋼堆焊層金屬受空化腐蝕破壞的最主要原因。劉詩(shī)漢[32]研究發(fā)現(xiàn)，雙相不銹鋼的空化腐蝕破壞主要由低強(qiáng)度相決定，當(dāng)材料的低強(qiáng)度相含量較少時(shí)，其吸收空化腐蝕沖擊能量的能力也相對(duì)較強(qiáng)，能夠很好地減輕材料表面受空化腐蝕破壞的程度。雷玉成等[33]研究了Cr-Ni-Mo雙相不銹鋼堆焊層金屬的空化腐蝕行為，發(fā)現(xiàn)空化腐蝕首先發(fā)生在鐵素體相，然后是在鐵素體和奧氏體相界處。鐵素體作為體心立方晶格對(duì)應(yīng)變很敏感，能夠容納的應(yīng)變很小[34]，而空泡潰滅所產(chǎn)生的應(yīng)變率接近bcc金屬的延性失效到脆性失效的轉(zhuǎn)變點(diǎn)[35]，因此空化腐蝕所產(chǎn)生的高應(yīng)變率導(dǎo)致了鐵素體相的快速脆性斷裂。有研究認(rèn)為[15]，由空泡潰滅引起的高幅值脈沖應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致材料產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形，從而逐漸強(qiáng)化材料的表面層，并導(dǎo)致裂紋的萌生、擴(kuò)展和局部斷裂。Al-Hashem[35]在研究雙相不銹鋼在海水中的空化腐蝕行為時(shí)發(fā)現(xiàn)，裂紋萌生于鐵素體相，而奧氏體相能夠阻止裂紋的擴(kuò)展。

總之，雙相不銹鋼堆焊層金屬的空化腐蝕過(guò)程與其他金屬材料相似，可分為孕育期、積累期、穩(wěn)定期和衰減期四個(gè)階段。雙相不銹鋼堆焊層金屬的空化腐蝕行為表明，其耐空化腐蝕性能取決于顯微結(jié)構(gòu)，即鐵素體和奧氏體兩相吸收空化腐蝕過(guò)程中沖擊能量的能力。

3 雙相不銹鋼堆焊層金屬的空化腐蝕影響因素研究

3.1 化學(xué)成分和顯微組織結(jié)構(gòu)的影響

雙相不銹鋼堆焊層金屬的化學(xué)成分和顯微結(jié)構(gòu)對(duì)其耐空化腐蝕性能起重要作用。雙相不銹鋼中的合金元素可按相的形成元素分為兩類：一類是奧氏體形成元素，包括C、Ni、N和Mn等;另一類是鐵素體形成元素，包括Cr、Mo和Si等。在雙相不銹鋼中，碳含量通常被控制在0.03%以內(nèi)，這是出于兩方面的考慮：一是避免含碳量過(guò)高導(dǎo)致鋼的焊接性變差，這一點(diǎn)對(duì)于雙相不銹鋼的堆焊尤為重要;另一方面則是為了避免碳化物的形成對(duì)鋼的各項(xiàng)性能造成不利影響。有研究表明，N在雙相不銹鋼中的奧氏體穩(wěn)定能力是Ni的30倍[36]，在鋼中添加適量的N可以提升鋼的強(qiáng)度和韌性，改善其力學(xué)性能[37]。另外，Mn可以提高鋼中N的溶解度[38]。許偉康[39]研究Mn-N雙相不銹鋼堆焊熔覆層金屬發(fā)現(xiàn)，N能夠影響Cr在兩相中的分配，促進(jìn)Cr向奧氏體轉(zhuǎn)移，縮小兩相中合金元素含量的差異。

雙相不銹鋼堆焊層金屬的顯微組織不僅與其成分有關(guān)，還與焊接熱經(jīng)歷和焊后熱處理等工藝因素有關(guān)。圖3為根據(jù)美國(guó)焊接研究委員會(huì)（WRC-1992）采用的鉻、鎳當(dāng)量比值繪制的Fe-Cr-Ni三元截面相圖，該圖反映了雙相不銹鋼成分和溫度與組織關(guān)系。由圖可知，所有市售的雙相不銹鋼從液相凝固得到的都是純鐵素體組織，只有在鐵素體固溶線溫度以下部分，鐵素體才會(huì)向奧氏體轉(zhuǎn)變，形成奧氏體-鐵素體雙相組織[40]。此外，固態(tài)相變是影響雙相不銹鋼耐空化腐蝕性能的關(guān)鍵因素之一[41]。在材料的空化腐蝕過(guò)程中，奧氏體可在應(yīng)力作用下產(chǎn)生應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變，吸收空泡潰滅所產(chǎn)生的能量，從而延緩空化腐蝕的發(fā)生[3]。

文獻(xiàn)[42-43]研究表明，當(dāng)兩相的比例接近1∶1時(shí)，雙相不銹鋼焊接接頭的耐蝕性最佳。經(jīng)過(guò)固溶處理后兩相比例接近1∶1的雙相不銹鋼的顯微組織如圖4所示，其中深色部分為鐵素體相，淺色部分為奧氏體相。但由于鐵素體與奧氏體在空化腐蝕過(guò)程中的失效形式、對(duì)應(yīng)變的敏感程度，以及吸收由空泡潰滅所產(chǎn)生的沖擊能量的能力均有所不同，雙相不銹鋼耐空化腐蝕性能最佳時(shí)所對(duì)應(yīng)的兩相比例并不一定是1∶1。在雙相不銹鋼堆焊過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)堆焊層金屬的兩相組織失衡、晶粒粗化和有害二次相析出等問(wèn)題，對(duì)雙相不銹鋼堆焊層金屬的耐空化腐蝕性能存在極為不利的影響。并且在多道多層焊時(shí)，后續(xù)焊道對(duì)先前焊道存在類似短時(shí)高溫?zé)崽幚淼淖饔茫捎诤讣艿蕉啻渭訜岷屠鋮s，這種情況就更為復(fù)雜。

在雙相不銹鋼堆焊的過(guò)程中，未控制好層間溫度、焊后的冷卻速度過(guò)慢均可能導(dǎo)致有害相的析出。析出物對(duì)雙相不銹鋼的強(qiáng)度、塑韌性和耐腐蝕性能都有較大危害，嚴(yán)重影響雙相不銹鋼堆焊層金屬的耐空化腐蝕性能。文獻(xiàn)[44]認(rèn)為，獲得雙相不銹鋼堆焊層金屬優(yōu)異的耐空化腐蝕性能的關(guān)鍵就是抑制其顯微組織中析出相的形成。雙相不銹鋼中可能出現(xiàn)的主要析出物及其特征和對(duì)性能的影響如表1所示。σ相是一種Fe-Cr型金屬化合物，脆而硬，對(duì)雙相不銹鋼耐空化腐蝕性能危害最嚴(yán)重[45-48]，大量研究表明，即便是只有少量的σ相析出，也會(huì)對(duì)雙相不銹鋼的力學(xué)性能和耐腐蝕性能產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響[49-54]。為抑制σ相析出，保證雙相不銹鋼堆焊層金屬的耐空化腐蝕性能，在堆焊和熱處理過(guò)程中，必須快速通過(guò)σ相析出C曲線的鼻尖溫度區(qū)域[55]。

3.2 力學(xué)性能的影響

材料的力學(xué)性能如強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等與其耐空化腐蝕性能有著密切的關(guān)系。目前，人們普遍認(rèn)為力學(xué)作用是導(dǎo)致材料發(fā)生空化腐蝕的主要原因。文獻(xiàn)[57]研究表明，僅力學(xué)沖擊一項(xiàng)的強(qiáng)度就足以破壞材料。但由于空化腐蝕過(guò)程的復(fù)雜性，材料的耐空化腐蝕性能往往由其綜合力學(xué)性能決定。因此，目前還不能建立起完善的材料力學(xué)性能和耐空化腐蝕性能的定量關(guān)系，仍是從定性的角度進(jìn)行評(píng)判。Rudakov[58]總結(jié)了鋼的初始硬度與其耐空化腐蝕性能的關(guān)系，結(jié)果表明，一般初始硬度較高的鋼，其耐空化腐蝕性能較強(qiáng)。文獻(xiàn)[59]研究比較了Cr-Ni-Mo合金和Cr-Ni-Co合金的耐空化腐蝕性能，發(fā)現(xiàn)硬度和加工硬化性能都較好的Cr-Ni-Co合金具有更好的耐空化腐蝕性能。但材料的硬度與其耐空化腐蝕性能不存在絕對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，硬度較低但具有較強(qiáng)的加工硬化性能的金屬材料也可能呈現(xiàn)出良好的耐空化腐蝕性能，如低硬度的Cr-Mn-N雙相不銹鋼就比高硬度的0Cr13Ni5Mo不銹鋼在同種介質(zhì)中的耐空化腐蝕性能更好[60]。金屬材料的耐空化腐蝕性能還與其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度有關(guān);另外，較高的沖擊功、較大的延伸率和良好的彈性也有利于提高材料的耐空化腐蝕性能。但這些性能指標(biāo)均不能和材料的抗空化腐蝕性能建立完全對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

3.3 表面形貌的影響

雙相不銹鋼堆焊層金屬的表面狀態(tài)對(duì)空化程度以及空化腐蝕破壞的過(guò)程有重要影響。一般認(rèn)為，粗糙表面會(huì)促進(jìn)空化腐蝕的發(fā)生，而光滑表面則可以延緩空化腐蝕的發(fā)生。這是因?yàn)榇植诒砻娲嬖谳^多的凹陷、凸起和裂隙，使得空化程度增大、蝕坑變多[61]，但堆焊層金屬的空化程度與其表面粗糙度不成線性關(guān)系。張念武[62]對(duì)幾種典型材料的空化腐蝕磨損機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)一定程度規(guī)則的表面起伏能較好地減緩空化微射流對(duì)材料表面的作用，即材料表面具有一定幾何形貌時(shí)其耐空化腐蝕性能較好。目前，雖然已經(jīng)有學(xué)者針對(duì)金屬材料的表面粗糙度對(duì)其空化腐蝕程度的影響進(jìn)行了定性甚至定量的研究[61， 63]，但對(duì)于雙相不銹鋼堆焊層金屬的表面形貌對(duì)其耐空化腐蝕性能的影響，仍需要系統(tǒng)地進(jìn)行探索。

3.4 工作環(huán)境因素的影響

目前常見(jiàn)的工作環(huán)境一般都會(huì)促進(jìn)雙相不銹鋼堆焊層金屬的空化腐蝕，研究發(fā)現(xiàn)Cr-Mn-N雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的空化腐蝕失重量始終要高于其在蒸餾水中的空化腐蝕失重量[64]。Kwok等人[65]研究了溫度和pH值對(duì)超級(jí)雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中空化腐蝕行為的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，材料受空化腐蝕損傷的程度隨溫度的升高先上升后下降，并在50 ℃時(shí)達(dá)到最高;材料在23 ℃的3.5%NaCl溶液中的平均深度滲透率隨pH值的增大，先減小后增大，并在pH=9時(shí)達(dá)到最大。駱?biāo)卣涞热薣64]探究了Cl-對(duì)Cr-Mn-N雙相不銹鋼空化腐蝕行為的影響，發(fā)現(xiàn)Cl-對(duì)鋼的鈍化膜存在兩方面不利影響：一方面，在空化腐蝕條件下，Cl-以很高速率向被破壞表面擴(kuò)散，阻礙鈍化膜的產(chǎn)生，降低再鈍化速率;另一方面，Cl-可能成為鈍化膜內(nèi)的雜質(zhì)，降低鈍化膜的附著力和完整性，使之在隨后的沖擊中更易被去除。Kwok等人[66]將不銹鋼在空化腐蝕過(guò)程中的自腐蝕電位向負(fù)漂移的現(xiàn)象歸因于鈍化膜的減薄。文獻(xiàn)[67]研究表明，1Cr18Mn14N雙相不銹鋼在3.5%NaCl溶液中的耐空化腐蝕性能要好于0Cr13Ni5Mo不銹鋼，但在具有強(qiáng)腐蝕性的0.5 mol/L HCl溶液中，由于陽(yáng)極溶解和H的共同作用，材料表面的裂紋擴(kuò)展，使得1Cr18Mn14N雙相不銹鋼的耐空化腐蝕性能不如0Cr13Ni5Mo不銹鋼。另外，工作環(huán)境中液體介質(zhì)的性質(zhì)，如液體的流速、粘度和表面張力等，也會(huì)對(duì)材料的空化腐蝕行為造成影響。

由于雙相不銹鋼堆焊層金屬種類較多，其化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)也各有不同，應(yīng)用環(huán)境也相差較大，導(dǎo)致各類雙相不銹鋼堆焊層金屬空化腐蝕行為的影響因素沒(méi)有一致的明確規(guī)律。表2就一般情況下的雙相不銹鋼堆焊層金屬的耐空化腐蝕性能的主要影響因素進(jìn)行了總結(jié)。

4 結(jié)論

雙相不銹鋼堆焊層金屬具有優(yōu)異的耐蝕性和強(qiáng)韌性，是解決海洋過(guò)流部件空化腐蝕的有效手段。研究雙相不銹鋼堆焊層金屬空化腐蝕的方法有傳統(tǒng)的失重法和坑蝕法等，還有用SEM、EDS、AFM和輪廓掃描等表面分析技術(shù)，從微觀尺度研究空化腐蝕行為和機(jī)理的方法，以及電化學(xué)測(cè)試法。在以海洋為代表的應(yīng)用環(huán)境中，雙相不銹鋼堆焊層金屬必然涉及電化學(xué)腐蝕問(wèn)題，雙相不銹鋼堆焊層金屬表面的鈍化膜能夠阻止其在腐蝕性環(huán)境中的進(jìn)一步腐蝕，空化腐蝕過(guò)程中表面的鈍化膜可能受到破壞，因此有必要采用電化學(xué)與其他空化腐蝕研究方法相結(jié)合的方式來(lái)研究堆焊層表面的鈍化膜在空化腐蝕過(guò)程中的影響，探索空化腐蝕與電化學(xué)腐蝕相互作用的機(jī)理。

雙相不銹鋼堆焊層金屬的空化腐蝕行為表明，其耐空化腐蝕性能取決于鐵素體和奧氏體兩相吸收空化腐蝕過(guò)程中沖擊能量的能力，以及析出相的種類和數(shù)量。調(diào)整雙相不銹鋼堆焊層金屬的成分，控制堆焊層金屬的組織，合理利用奧氏體在應(yīng)力誘導(dǎo)下發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)，提高雙相不銹鋼堆焊層金屬的強(qiáng)度和吸收沖擊能量的能力，有望開(kāi)發(fā)出耐空化腐蝕性能優(yōu)良的雙相不銹鋼堆焊層金屬，用于我國(guó)的海洋開(kāi)發(fā)建設(shè)。

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Research progress on the cavitation erosion behavior of duplex stainless steel

surfacing layers and influence factors

WANG Zirui1， BAO Yefeng1， 2

（1.College of Mechanical and Electrical Engineering， Hohai University， Changzhou 213022， China; 2.Engineering Research Center of Dredging Technology of Ministry of Education， Hohai University， Changzhou 213022， China）

Abstract： The progress of study on cavitation erosion behavior of duplex stainless steel surfacing layers and the influence factors was comprehensively reviewed with emphasis on experimental methods and the cavitation erosion behavior of duplex stainless steel surfacing layers. The effects of mechanical properties， chemical composition， microstructure， and surface morphology of duplex stainless steel surfacing layers as well as the parameters of serving environment on the cavitation erosion behavior of duplex stainless steel surfacing layers were introduced. The analysis shows that by regulating the alloy composition and improving the microstructures， modified duplex stainless steel surfacing layers with excellent cavitation erosion resistance are expected to be prepared， which will provide materials and engineering schemes for the development of marine industry in China.

Key words： duplex stainless steel; surfacing layer; cavitation erosion behavior