奥氏体不锈钢 (ASS) 常用于敏感的氢气 (H) 存储、氢气基础设施以及运输应用,因为与铁素体钢相比,它们通常不太容易受到氢脆 (HE) 的影响。这是因为它们的扩散率较低,而氢的溶解度较高 [1-3]。氢脆描述了这样一种现象:材料的机械性能经常会突然发生灾难性的恶化(特别是在受到拉伸载荷时,由于拉伸延展性的丧失),这是由于酸性溶液中的环境氢和含氢气体 [4-8] 扩散到块体材料中造成的。与不易发生 HE 的热力学稳定 ASS(如 AISI 310S 型)相比,在仅含 8 – 10 wt% Ni 的亚稳态 ASS(如 AISI 304 型)中经常观察到严重的 HE,其中在变形过程中会形成应变诱导的 α ′马氏体 [9 – 11]。应变诱导的 α ′马氏体为 H 提供了快速扩散路径,导致 H 在微观结构的关键位置富集(如异质界面前方的微观机械高应力区域),从而导致 H 辅助开裂 [12, 13]。此外,由于凝固过程中的偏析或高冷却速度导致 δ 到 γ 的转变不完全,亚稳态 ASS 中可能会出现少量的 δ 铁素体。这可能会通过提供裂纹起始点来增加样品的 HE 敏感性 [14, 15]。