深冷低温压力容器封头广泛采用奥氏体不锈钢材料,通过旋压、冲压工艺成型。而目前奥氏体不锈钢封头在使用过程中产生开裂问题频频发生,已经引起了制造厂、使用者以及检验人员的高度重视。根据对多起奥氏体不锈钢封头开裂案例的统计分析,发现大部分奥氏体不锈钢压力容器封头的开裂位置均位于封头的过度圆弧及直边段,也就是通过旋、冲压工艺生产过程中,产生最大塑性变形的位置。且相关研究表明,封头在形变工艺制造过程产生大量形变马氏体是诱发裂纹产生的主要原因。针对这一如何控制奥氏体不锈钢封头形变马氏体造成的性能劣化问题,本课题主要研究形变马氏体对奥氏体不锈钢材料性能的劣化影响程度,以及研究不同温度、不同变形量及变形速率等模拟工艺下奥氏体不锈钢中马氏体转变的驱动特性。研究结果将为封头加工工艺提供有价值的参考建议及基础数据。本文主要研究内容及结果如下:(1)对含有不同形变马氏体含量的奥氏体不锈钢进行拉伸性能试验、示波冲击试验、硬度试验、以及晶间腐蚀和应力腐蚀试验。研究了形变马氏体对材料性能劣化程度的影响,明确了封头大变形区域裂纹形成的主要原因,是变形工艺引起的形变马氏体含量过高。(2)通过实验室万能试验机模拟变形工艺的手段,研究了形变参数(变形量、应变速率)对三种常用奥氏体不锈钢(S30408、S30403、S31608)产生形变马氏体的影响。分析了变形量对三种材料产生形变马氏体的影响。发现在位于不同变形量阶段内,应变速率对产生形变马氏体的影响趋势变化规律。(3)通过搭建低温金相观测平台,完成在深冷低温使用环境下奥氏体不锈钢组织稳定性研究。通过对温度与变形对马氏体相变的耦合作用研究,基于实验数据总结并提出经济可行的封头成型工艺参数优化建议:采用温旋压或冲压的方式,控制温度为80℃以上。