什么是气蚀？
气蚀是表面劣化和表面材料损失的一种影响，主要发生在液压机械和相关部件中。高速液体中的压力差会产生蒸汽或气穴，由于表面附近的压力变化，这些气穴会在材料表面突然塌陷。这些爆炸的气泡（也称为微射流）具有几千巴的能量冲击，迟早会导致材料损坏。
由于不锈钢具有优异的耐腐蚀性，因此在商业上得到了广泛应用，但由于其摩擦学性能较差，特别是耐磨性/耐粘着磨损性较低，而且容易产生摩擦，因此无法在需要耐腐蚀性和耐磨性的应用中使用这些材料。低温渗碳或软氮化提供了一种在不改变耐腐蚀性的情况下提高机械性能的解决方案。这些热化学扩散过程可形成元稳定的碳或氮 S 相，同时避免碳化物和氮化物沉淀而导致敏化。由于加入了高浓度的氮原子和/或碳原子，表面会形成很高的压应力。 这些压应力以及氮原子和/或碳原子占据间隙位点可提高材料的表面硬度并改善机械性能，例如，通过S³P可提高机械性能 Kolsterising®.
气蚀的原因是什么？
气蚀是由液体的物理和结构条件造成的，例如由以下原因引发：
- 随着压力降低，局部速度增加，从而形成气泡
- 液体沸点以上的压力增加，蒸汽气泡突然崩溃
- 在高压和高温下受氧气影响而发生的化学反应
- 在酸性或碱性水中通过电解侵蚀形成元素
是什么影响了气蚀？
- 几何（构造）参数（如流动阻力的几何形状或流动阻力与危险固体表面之间的距离）
- 运行参数（如工作压力和粘度或压力流体类型）
- 特定材料的参数（例如所称材料的硬度和微观结构）
气蚀对泵叶轮或泵壳有什么影响？
- 壁粗糙度会增加，从而降低液压性能。
- 减少墙壁厚度与粗糙化同时进行，会降低墙壁材料的承载能力。
- 较高的表面粗糙度会导致严重的噪声排放。
- 可能会出现大幅的压力和功率损失。
- 由于设备停机以及故障分析、维修和更换的额外费用，造成收入损失。
- 造成故障，给工人和其他人带来潜在的生命危险和伤害。
举例说明：不同类型的气蚀
- 片状气蚀从螺旋桨边缘开始，造成静止的大面积攻击。
- 气泡空化由一组单独的不稳定气泡组成，通常发生在螺旋桨叶片曲率过大的中间部分。
气蚀可以预防吗？合金成分是否会影响抗气蚀性？
业务适应：
- 增加液体压力
- 避免温度接近流体的沸点
- 等等
几何调整：
- 降低流速，因为这会导致流速降低，从而导致局部压力升高
- 使用薄刀片型材
- 选择较小的叶片攻角
- 避免水流突然偏转
- 翘边
- 等等
材料改编：
- 使用通常更耐磨损/侵蚀的合金材料，以获得更高的基本硬度。然而，合金化更硬的元素（如硅）往往会降低延展性。
其他可能性：使用 Kolsterising®
Kolsterising® 如何帮助防止气蚀？
在所有空化形式中，材料去除的程度总是取决于材料表面的阻力。材料越硬但不脆，其抗性就越强，这就是为什么材料的选择起着决定性作用。奥氏体不锈钢或双相不锈钢的耐磨性相对较好，但为了获得更高的耐磨性，通常会使用涂层，例如人造卫星铠甲。由于需要返工，而且加工成本相对较高，这种方法更多的是为小众产品提供解决方案。
Low temperature carburizing or nitrocarburizing offers an alternative solution to enhance the cavitation resistance without using expensive coatings while the corrosion resistance is maintained. These thermo-chemical diffusion processes (<500°C) form meta-stable carbon or nitrogen S-phase without forming carbides and nitrides precipitation that causes sensitization. Due to the addition of large concentrations of nitrogen and/or carbon atoms, high compressive stresses are formed at the surface. These compressive stresses along with occupation of the interstitial sites by nitrogen and/or carbon atoms cause an increase in the surface hardness of the material and improved cavitation erosion resistance and other mechanical properties. Particularly due to the high ductility in connection with very high residual compressive stresses, the impact of bladder implosion – typical for cavitation – can be greatly reduced. Thus cavitation erosion is very clearly minimized for many applications and stainless steels materials, or almost completely avoided.
形成扩散区的另一个优点是不会出现涂层中常见的剥落和分层现象。与人造卫星喷涂涂层或陶瓷涂层相比，这是一个决定性的优势。低加工温度也意味着成品部件不会发生尺寸变化，因此无需返工。所有类型的涂层都有一个缺点，那就是无法对复杂轮廓进行处理，因为这些表面无法得到充分的涂层。而S³P 工艺则可以处理内轮廓、凹槽甚至最小的孔。