【摘要】：GB150-2011已將材料設計溫度下限拓展至-253℃(液氫溫度),這對超低溫深冷容器用材料性能提出了新的挑戰。對于不銹鋼制超低溫深冷容器冷成形塑性變形后再焊接的成形工藝,受制于當前的試驗裝置和試驗技術,-253℃環境下材料防脆斷研究仍然較少,相關設計、制造和安全評估仍缺乏數據支撐。為此,本文選取儲氫容器用S30408和S30403奧氏體不銹鋼作為研究對象,開展冷成形塑性變形后母材和焊接接頭的超低溫韌性研究。論文主要研究內容和取得成果如下:開展了S30408奧氏體不銹鋼-253℃和-100℃環境下示波沖擊試驗以及-100℃環境下準靜態斷裂韌性試驗,獲得了材料-253℃和-100℃動態以及-100℃準靜態斷裂韌性數據。試驗結果表明S30408奧氏體不銹鋼在-253℃超低溫環境下未出現韌脆轉變現象。基于奧氏體不銹鋼動態與靜態加載阻力曲線之間的比例關系,建立了S30408奧氏體不銹鋼深冷低溫環境下動態與靜態裂紋擴展阻力曲線關系方程,估算了材料-253℃準靜態斷裂韌性。開展了-253℃環境下S30408和S30403奧氏體不銹鋼2.5%15%塑性變形后母材和焊接接頭的示波沖擊試驗,研究了不同塑性變形率對材料沖擊韌性的影響,分析了成形過程中的組織變化及斷口形貌特征,探討了沖擊吸收能量與側向膨脹量的關系。結果表明奧氏體不銹鋼母材超低溫韌性在15%塑性變形后沒有發生明顯下降;焊接接頭的超低溫韌性則由于塑性功和裂紋擴展功的降低,出現明顯下降;S30408和S30403奧氏體不銹鋼在15%塑性變形后,-253℃環境下未出現韌、脆轉變的現象,仍是韌性斷裂;沖擊吸收能量和側向膨脹量均可作為超低溫容器的合格判定指標。本文較為系統地開展了S30408和S30403奧氏體不銹鋼在冷成形塑性變形后母材和焊接接頭超低溫韌性方面的研究,分析了材料沖擊韌性的變化規律和斷裂特征,獲得了-253℃材料準靜態斷裂韌性數據,評估了奧氏體不銹鋼在冷成形塑性變形后發生脆性斷裂的可能性,研究成果填補了國內相關領域空白,為超低溫容器的設計、制造和安全評估方法探索和標準完善提供了依據。