本文针对激光超声技术用于评价304不锈钢晶粒尺寸的问题进行了实验研究，利用激光激发并探测纵波和声表面波两种超声波，分析了这两种超声波的声速和衰减系数，分别得到了这两种超声波的声速和衰减系数与晶粒尺寸的关系，实现了对304不锈钢晶粒尺寸的间接评价。　　通过不同的热处理方式制备了晶粒尺寸不同的304不锈钢样品，利用金相实验直接检测了样品的晶粒尺寸，结果显示晶粒尺寸随着加热温度的提高和保温时间的延长而增加，热处理后的样品中晶粒尺寸最小是40.64μm，最大是85.23μm。　　搭建了激光超声实验系统，采用对心激发和探测纵波的方法，即在样品两平行平面的对心位置分别激发和探测纵波信号，并结合金相实验的结果讨论分析了纵波的声速和衰减系数。对纵波声速的研究结果表明纵波声速与晶粒尺寸存在线性关系，在晶粒尺寸越大的样品中纵波声速越小，最大变化率为2.3％。对纵波衰减系数的研究结果表明在同一样品中衰减系数随着频率的增加而增加;在同一频率下衰减系数与晶粒尺寸存在线性关系，在晶粒尺寸越大的样品中衰减系数越大。利用激光纵波间接得到的304不锈钢晶粒尺寸与金相实验直接得到的结果相比误差在10％以内。　　在304不锈钢样品的同侧激发和探测声表面波，采用扫描激光源法，探测点不变，将激发光汇聚成线光源，距离探测点由远到近扫查，并建立了差分式光偏转探测系统，得到了随激发点位置不同而不断变化的声表面波信号，再结合金相实验的结果讨论分析了声表面波的声速和衰减系数。对声表面波声速的研究结果表明声表面波声速与晶粒尺寸也存在线性关系，在晶粒尺寸越大的样品中声速越小，最大变化率为2.7％。对声表面波衰减系数的研究结果也表明在同一样品中衰减系数随着频率的增加而增加，在同一频率下衰减系数与晶粒尺寸也存在线性关系，在晶粒尺寸越大的样品中衰减系数越大。利用激光声表面波间接得到的304不锈钢晶粒尺寸与金相实验直接得到的结果相比误差也在10％以内。　　本文的研究结果将对金属材料晶粒尺寸的激光超声无损检测提供理论和实验依据，有助于激光超声技术无损检测的进一步发展和应用。