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奥氏体不锈钢(ASSs)由于其优异的抗氢脆性能,已广泛应用于高压氢应用领域,如燃料电池存储系统或氢燃料补给站的管道和阀门。然而,当奥氏体的稳定性很低时,材料直接暴露在氢气环境中会遭受到由外部氢气引起的机械性能的恶化,接着材料的氢脆可能发生,这和应变诱导?′马氏体转变有关。通过预应变的冷加工硬化通常在服役之前用来提高奥氏体不锈钢的机械性能。对于奥氏体不锈钢,预先变形可以引起加工硬化和相或者微观结构的改变,即马氏体的形成,位错的扩散和增殖或变形孪晶的形成,它们都可能改变奥氏体不锈钢的氢脆敏感性。众所周知奥氏体不锈钢的氢脆类型可以划分为内部氢脆和氢环境氢脆两种形式,许多的研究者研究了预应变对奥氏体不锈钢的内部氢脆或者环境氢脆的影响。然而,由于氢脆机制的复杂性质,尚未取得决定性的结论。因此,需要进一步的研究在不同氢条件下预应变对304不锈钢的氢脆影响。本文以304不锈钢为研究对象,通过结合阴极预充氢、氢气环境和两种耦合以及热充氢条件下进行拉伸试验研究在不同氢条件下预应变对304不锈钢的氢脆影响。通过采用SEM、EBSD和TEM等表征方法研究微观结构与以上两种氢脆机制的关系。主要的研究结论如下:(1)对于表层电化学充氢的304不锈钢,氢脆敏感性随着预应变的增加先缓慢增加后快速增加。氢致裂纹主要萌生于马氏体内部,马氏体与奥氏体界面。这种开裂、行为与氢的弹性屏蔽效应有关。由于位错迁移率的增加,氢增强了马氏体和奥氏体界面处的局部塑性变形,从而引起裂纹。(2)在氢气环境中,氢致开裂主要萌生于晶界处。氢脆敏感性随着预应变的增加先增加后降低,其中预应变10%的氢脆敏感性最高。这与界面应力、动态马氏体和位错密度有关。(3)在充氢与气态氢耦合作用下,氢脆敏感性随着预应变的增加而逐渐增加。环境氢在低水平预变形试样的断裂过程中起主导作用。在高水平预变形试样的断裂过程中,内部氢起主导作用。由于环境氢对低水平预变形试样的裂纹扩展有促进作用,而内部氢对高水平预变形试样的裂纹萌生有促进作用。(4)对于热充氢的304不锈钢,试样的氢脆随着预应变的增加而降低,这可能与动态马氏体的含量有关。随着预应变的增加,动态马氏体的含量逐渐降低,没有足够的动态马氏体为氢扩散到裂纹尖端提供通道,因而氢脆降低。(5)200℃退火处理96h可以增加预变形试样的延伸率,也可以增加充氢预变形试样的延伸率,后者增加的延伸率比前者更大。这表明不管试样是否充氢,200℃退火都可以提高预变形试样的力学性能。