不锈钢因其良好的力学性能和加工工艺性被广泛应用于工业生产中,但不锈钢设备在含氯离子溶液中容易发生应力腐蚀开裂,且应力腐蚀发生没有任何预兆,往往会造成严重的事故,对人员和财产造成较大的危害。激光喷丸作为一种新型表面处理技术,以其独特的优势受到了越来越广泛的应用。国内外对于激光喷丸提高机械强度、耐磨性和疲劳性能方面的研究已经有较多报道,并取得了较大的突破,但是激光喷丸对304不锈钢焊缝应力腐蚀性能的影响,至今缺乏系统深入的研究。本文采用激光喷丸方法,选取4种不同激光喷丸功率密度对304不锈钢C型环焊缝试样进行激光喷丸处理,通过表面形貌观测、显微硬度测量、晶粒尺寸分析、残余应力测试和X射线物相分析,研究激光喷丸对试样表面性能的影响。通过C型环焊缝试样在浓度为42%沸腾氯化镁溶液中的应力腐蚀试验,研究激光喷丸对304不锈钢焊缝应力腐蚀性能的影响。取得的主要研究结论如下:(1)采用X射线法测量了 C型环焊缝表层的残余应力,比较了经激光喷丸处理前后的残余应力分布特性。结果表明,经过激光喷丸处理后,C型环焊缝试样表层的残余应力由拉应力转变为压应力,且随着激光喷丸功率密度的增加,残余压应力增大。当激光功率密度增大到5.659GW/cm2时,在喷丸区域引入了高达357.5MPa的残余压应力,超过了材料的屈服强度,有利于提高304不锈钢的抗应力腐蚀性能。(2)采用显微硬度计测量了 C型环焊缝的表层硬度,结果显示,经过激光喷丸处理后,C型环焊缝的显微硬度明显高于未喷丸处理的试样,且随着离喷丸表面距离的增大,显微硬度逐渐降低。C型环试样的金相组织分析表明,激光喷丸产生的高能冲击,使C型环表层产生了严重的塑性变形,近表面的晶粒得到了细化,形成微米级别的晶粒或亚晶粒。(3)通过C型环焊缝试样在沸腾氯化镁溶液中的应力腐蚀试验,分析了 304不锈钢在氯化物溶液中的应力腐蚀性能。结果表明,在相同试验条件下,经激光喷丸处理,C型环焊缝试样出现裂纹的时间明显长于未经喷丸处理的试样,且随着激光喷丸功率密度增大,试样出现开裂的时间越长,即抗应力腐蚀的性能越好。说明激光喷丸处理产生的压缩残余应力和晶粒细化能有效降低304不锈钢在氯化物溶液中的应力腐蚀敏感性。(4)采用扫描电子显微镜分析了 C型环焊缝试样的断口形貌和腐蚀产物。得到了304不锈钢在氯化物溶液中的裂纹为穿晶沿晶混合型,主裂纹含有分叉及二次裂纹,裂纹断口呈脆性,具有河流及扇形状花样,具有典型的应力腐蚀开裂特征。断口腐蚀产物中含有大量Cl元素,说明溶液中的Cl-破坏了金属表面的钝化膜,在金属基体上形成点蚀坑,应力腐蚀裂纹由此萌生并扩展。