304不锈钢以其良好的耐蚀防锈性能和可加工性能,广泛用于电力、冶金、化工行业。近年来,由于钢铁的服役环境日趋复杂,人们对钢铁的服役寿命要求不断提高,金属材料晶粒纳米化逐渐成为一种提高材料耐破坏性的有效途径。因此,研究纳米晶金属材料的拉伸断裂行为及其断后组织的性能变化,对发展金属纳米化技术以及其实际的工程应用具有重要意义。本文选用普通304不锈钢棒材和利用深度轧制技术制备的纳米晶304不锈钢板材作对比试样。在拉伸变形的基础上,分析两种金属相变化与表面状态的改变。同时以未拉伸试样做标样,研究在盐酸溶液中两种材料断后组织的腐蚀行为。分别对纳米晶和普通304不锈钢进行恒速率拉伸实验,测量断后组织的硬度,利用X-射线衍射、扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜等技术分析纳米晶304不锈钢拉伸过程的相变化与表面状态的改变。结果表明:纳米晶304不锈钢具有较高的屈服强度、抗拉强度和较大的弹性应变区,延伸率达到34.5%。虽然在变形阶段产生的α’-马氏体量较少,但纳米晶304不锈钢在服役过程中有较强的抵抗局部破坏行为的能力,由拉伸行为引起的表面粗糙度变化较小。本文另一个研究重点是分析纳米晶304不锈钢断裂试样在盐酸溶液中的腐蚀行为,进行润湿实验与失重计算,并结合紫外光电子能谱、X射线光电子能谱对材料表面进行分析研究。结果表明:经过纳米化的304不锈钢具有优良的耐蚀性,这是由于其腐蚀产物中的Fe2+ Fe3+、Fe0、Cl-的结合能较高,阻碍腐蚀继续进行;同样地,纳米晶304不锈钢的断口也具有优良的耐蚀性,且表面无缝隙腐蚀现象。这不仅是因为其腐蚀产物中各离子的结合能较高,而且在纳米晶304不锈钢断口表面的功函数较大、对水的浸润性较差。同时,断口处腐蚀产物中的高结合能离子Fe3+含量明显增多,引起高能态价电子的数量增多,从而提高纳米晶304不锈钢断口腐蚀产物的稳定性。