奥氏体不锈钢因为其出色的机械性能和高温抗腐蚀性能而被广泛地运用于核电、海洋及石油工程等领域,但是近年来由切削加工导致核电站零件表面性能变化而在高温高压水环境下发生腐蚀失效的问题逐渐受到广泛关注,由于切削加工会在零件表面形成一层与基体材料的物理、化学性能差异巨大的变质层,从而直接影响零部件在高温高压水环境下的腐蚀行为。所以,探究切削加工对不锈钢在高温高压水环境下的氧化行为的影响,弄清切削加工导致的零件表面性能变化对其在高温高压水环境下的氧化行为影响规律,为核电压水堆工作环境的零件加工提供指导,已成为核电装备制造中亟待解决的技术瓶颈之一。本文以316不锈钢为对象,研究了316不锈钢的切削加工变质层特性,进行了316不锈钢氧化动力学行为试验,探究了切削加工变质层特性对316不锈钢在模拟压水堆一回路水环境下氧化膜成膜特性及失效行为的影响机制。进而,基于描述扩散物质质量平衡的Fick第二定律,构建了316不锈钢切削变质层氧化扩散模型,实现了切削加工变质层微结构与氧化扩散过程行为的定量分析;最后,将切削理论与氧化扩散模型相结合,建立了316不锈钢切削表面氧化动力学行为预测模型,实现了切削参数对氧化动力学行为的影响分析。论文的主要工作和创新点如下:1.研究了316不锈钢的切削加工变质层特性。通过对三类加工表面进行表面完整性因素的检测与分类,分析了切削加工变质层的基本特性,建立了316不锈钢切削加工变质层的表征模型;同时,建立了表面完整性主要因素与氧化过程之间的联系,为试验分析表面完整性主要因素和不锈钢氧化行为之间的内在关系奠定了基础。2.试验研究了不同切削加工变质层特性对316不锈钢在模拟压水堆一回路水环境下的氧化膜成膜特性的影响。通过对不同氧化膜结构组成及元素价态的分析,解释了316不锈钢在模拟压水堆一回路水环境下氧化时的元素扩散过程;通过对不同氧化膜及次表层的元素分布和几何特性的分析,揭示了切削表面完整性主要因素对氧化膜成膜特性的影响机制。实验表明:切削加工不会影响316不锈钢在模拟压水堆一回路水环境下氧化膜的结构组成和元素价态,但切削加工变质层特性对次表层的元素分布和氧化膜的元素浓度及几何特性有直接影响。具体为:1)切削加工引起的表面粗糙度增大会导致氧化膜的均匀性变差;2)切削加工引起的位错密度和晶界密度的增大,会影响氧化时次表层中的元素扩散过程,从而导致次表层中过度的贫铬化和镍富集、氧化膜的增厚、以及内层膜中铬元素浓度的减小和钼元素浓度的增大。3.试验研究了不同切削加工变质层特性对316不锈钢在模拟压水堆一回路水环境下氧化膜失效行为的影响。通过氧化增重曲线和裂纹形貌特征的联合分析,揭示了切削加工316不锈钢在模拟压水堆一回路水环境下的氧化膜的失效过程;通过透射电镜对脱落试样的元素分布和裂纹特性的检测和分析,解释了加工试样的开裂和局部脱落原因;通过对不同试样表面完整性与开裂状况的对比分析,厘清了加工表面完整性主要因素与氧化膜失效过程的关联。实验表明:1)切削加工会引起氧化膜以下的次表层开裂,裂纹形核后,在次表层中近似横向扩展,最后导致氧化膜连同一部分金属基体发生脱落。2)开裂是由次表层的过度贫铬化和残余应力共同作用所导致的。4.基于描述扩散物质质量平衡的Fick第二定律,提出了316不锈钢切削变质层在模拟压水堆一回路水环境下的氧化扩散模型,建立了切削加工变质层微结构与氧化扩散过程之间的联系。在考虑切削加工变质层梯度变化特性的情况下,提出了基于位错元胞模型的变质层金属有效扩散系数的计算方法,实现了切削加工316不锈钢在模拟压水堆一回路水环境下氧化过程中变质层元素分布情况的预测,并通过铣削和磨削两种加工试样的氧化实验,验证了该模型的有效性。进而,通过模拟研究,分析了氧化膜/基体界面处的元素浓度、变质层加工硬化程度和变质层加工硬化梯度对金属氧化行为的影响,提出了适用于工程应用的氧化扩散简化模型。5.提出了316不锈钢切削表面氧化动力学行为预测模型。先基于切削力和切削热解析模型,计及温度对比热容的影响,构建了变质层微结构的计算方法;再综合所建立的氧化扩散模型,实现了对不同切削加工参数的316不锈钢在模拟压水堆一回路水环境下氧化影响层和氧化速率的预测,并通过切削实验和氧化实验,对模型进行了验证;最后,通过模拟研究,详细分析了切削深度和切削速度等加工参数对切削加工的316不锈钢在模拟压水堆一回路水环境下氧化动力学行为（氧化速率、铬贫化程度等）的影响。通过实验研究、理论建模和模拟分析,本文探究了切削加工对316不锈钢在模拟压水堆一回路水环境下的腐蚀氧化行为的影响规律,实现了对切削加工奥氏体不锈钢氧化扩散行为的预测和分析,探讨了切削加工参数对奥氏体不锈钢氧化行为的影响。该研究成果为后期加工表面的应力腐蚀研究奠定了研究基础,为优化加工方法和提高切削加工奥氏体不锈钢的抗腐蚀氧化性能提供了理论参考。