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空蚀是指在一定的温度和环境条件下,液体介质因局部压力变化致使空泡形成和溃灭而对材料产生冲击作用使其破坏的现象。冲蚀是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的一类磨损现象。空蚀和冲蚀是水轮机叶片等过流部件的主要破坏形式,如何控制、减轻此类破坏已经成为水电站亟待解决的一个技术难题,其中耐空蚀冲蚀材料的研发试制是解决这一问题最有效的途径之一。目前水轮机叶片材料多采用马氏体不锈钢,特别是0Cr13Ni5Mo已经成为水轮机叶片的常规用材,但是超低碳马氏体不锈钢在该领域的应用还不广泛。本实验采用纯净超低碳马氏体不锈钢00Cr13Ni5Mo和00Cr16Ni5Mo为实验材料,对两种材料、六种热处理状态的试样进行组织结构分析和空蚀、冲蚀性能试验,空蚀实验设备是超声振动空蚀试验机,冲蚀设备是旋转圆盘仪。本文采用金相、扫描电镜等手段分析实验材料的显微组织,并在蒸馏水和3%NaCl溶液中的空蚀失重曲线以及冲蚀失重曲线进行分析比较,研究了材料的抗空蚀性能与化学成分、热处理工艺及微观组织之间的相互关系。研究结果表明：00Cr13Ni5Mo和00Cr16Ni5Mo超低碳马氏体不锈钢的淬透性很强,前者正火即得到全部的板条马氏体组织,后者由于Cr含量偏高,其正火组织是板条马氏体和δ铁素体。经过回火后,两种材料的马氏体组织明显细化；当回火温度达到550℃以上时,马氏体板条间出现大原子序数的元素(Ni)富集,有逆变奥氏体形成,并且在回火温度为600℃时,冷却至室温得到的逆变奥氏体的量最大。良好的抗空蚀性能是硬度和塑韧性两者的综合体现。对于塑韧性良好的00Cr13Ni5Mo,回火形成的逆变奥氏体虽然使塑韧性进一步改善,但同时也使材料的硬度明显降低,这不利于材料耐空蚀性能的提高。00Cr16Ni5Mo组织中由于δ铁素体的存在其塑韧性明显低于00Cr13Ni5Mo,而硬度高于00Cr13Ni5Mo,回火后获得的适量逆变奥氏体改善了材料的塑韧性,从而获得良好的综合力学性能,耐空蚀性得到提高。回火过程中形成的逆变奥氏体恶化了00Cr13Ni5Mo和00Cr16Ni5Mo在3%NaCl溶液中的耐空蚀腐蚀性能。这是由于逆变奥氏体与基体马氏体电极电位不同而形成微电池,加剧了材料的腐蚀破坏。材料的硬度越高,其抗冲蚀性能越好。00Cr13Ni5Mo和00Cr16Ni5Mo的冲蚀行为基本符合此规律。水轮机过流部件在冲蚀、空蚀联合作用下的破坏程度是冲蚀单独作用时的两倍。综合以上结果,00Cr13Ni5Mo和00Cr16Ni5Mo如果用作含沙水流中的水轮机材料,其热处理工艺选择正火+500℃回火较合适,此时可获得较高硬度和良好塑韧性的配合,耐冲蚀、空蚀性能优良。