304不锈钢(即OCr18Ni9)以良好的机械性能、低温强度、耐热性和耐蚀性被广泛应用于冶金机械、航空航海、石油化工和仪器仪表等领域。但是当其长期在高温高压并且临氢环境下工作时,304不锈钢同样会产生氢损伤；另外,当其暴露在腐蚀性环境中或经历不适当温度区间(400-850℃)加热时还可能出现敏化现象,使材料的晶间腐蚀倾向明显增加,这会严重影响工业部件的使用寿命,甚至导致灾难性事故发生。所以迫切需要研究一种无损检测方法来评价304不锈钢的氢损伤和敏化程度,以达到既不影响工业部件正常运作又能实时监测、预防重大事故发生的目的。本项研究基于超声信号与材料组织结构之间的相互作用,测量304不锈钢的横、纵波声速以及衰减系数并运用频谱分析方法分析一次底面回波信号。结合金相分析、电子探针分析所得的显微组织变化以及硬度测试结果,探讨了无损评价304奥氏体不锈钢氢损伤程度、固溶处理产物晶粒尺寸以及敏化程度的可行性与表征参数。研究结果如下：氢损伤严重影响奥氏体不锈钢部件的使用寿命,甚至会引发安全事故。实验中采用电解充氢的方法制备304不锈钢氢损伤样品,探讨了电解充氢过程中,微观组织结构转变对超声波声速、衰减以及频域特性的影响。研究结果表明：随充氢时间延长,304不锈钢声速呈现升高一降低一升高的趋势,衰减系数呈降低一升高一降低的变化趋势,这是因为：充氢会使材料微观组织结构的弹性模量、位错运动阻力以及应力状态发生改变。晶粒尺寸是影响材料力学性能的一个关键参数。采用超声波检测方法研究304不锈钢固溶处理产物晶粒尺寸的无损表征参数。发现：随固溶时间延长,304不锈钢晶粒尺寸不断增大,横、纵波声速均呈现递减的趋势,衰减系数却不断增大。分析认为：声速、衰减系数的改变归因于固溶处理对材料的晶粒尺寸作用以及晶粒尺寸对超声波传播的影响作用。基于最小二乘法拟合得到：横、纵波声速ν1、ν1与晶粒尺寸d线性相关：vt=-0.49254d+3188.40138,v1=-0.07632d+5772.88964；纵波衰减系数a与d符合如下规律：α=1.2605×10-15d6.5012+0.0995.发生敏化的奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀概率大大增加,故采用超声波检测方法研究304不锈钢敏化程度的无损评价表征参数。结果表明：随敏化时间的延长,304不锈钢声速基本不变,但是纵波衰减系数会不断增大。原因归结为敏化使得304不锈钢晶界上出现大量铬的碳化物对超声波散射作用增强所致。幅度谱中的峰值频率随敏化时间的延长会向高频方向偏移,其峰值幅度也会明显上升。分析认为：延长敏化时间使得304不锈钢晶界上铬的碳化物颗粒逐渐变得密集且细小,从而引起较高频率子波的干涉增强。