本文应用金相显微镜(OM)原位拉伸、扫描电镜(SEM)原位拉伸对国产静态铸造奥氏体不锈钢、国产离心铸造奥氏体不锈钢和法国产离心铸造奥氏体不锈钢的原始态,及热老化300h,3000h和10000h后的微型试样的塑性变形、裂纹萌生与扩展的动态过程进行了原位观察。在考虑到铸造方式和老化时间对材料形变和断裂行为的影响下,查明不同铸造方法生产的Z3CN20-09M铸造奥氏体不锈钢的形变和断裂机理,以期从微观角度对三种钢的性能做出评价,为实现核电站管道用钢国产化提供一定的理论依据,对提高核电站的安全,延长核电站的运营寿命提供技术支持。先期薛玉婷、张琳琳等人的课题中对不同铸造奥氏体不锈钢的原始态,及热老化后的常规力学性能与热老化机理的研究表明,随着热老化时间的延长,三种铸造奥氏体不锈钢均有强度增大,塑性下降的趋势；其中铁素体相的硬度均增加,而奥氏体相的硬度几乎不变。室温下,热老化时间对国产钢管的强塑性影响显著,长时间热老化对法国钢管的强度影响显著。本课题则是在常规性能研究的基础上的更深入的微观机理研究与探讨。本课题对铸造奥氏体不锈钢的原始态,及热老化后的原位拉伸的OM与SEM的原位观察表明,三种钢受力后塑性变形的滑移总是先发生在奥氏体相中,初始滑移线方向与条带状的铁素体相分布的方向大致平行。随着载荷增加,奥氏体中的滑移线在逐步变得密集的同时,从单系滑移发展为多系滑移且同一奥氏体晶粒内部的滑移线多相交成为60°或90°。形状较大的或成网状分布的铁素体周围的奥氏体变形量小；形状小,成细条状或孤岛状的铁素体周围的奥氏体的变形量大。当奥氏体的滑移线布满整个试样形变区时,铁素体中才开始出现滑移线,与奥氏体中的滑移相比,铁素体中出现的滑移线少、间距大且方向单一,随着加载增大发展成滑移台阶,并变宽。不同形貌的铁素体在奥氏体相中的强化作用不同,决定铸造的奥氏体不锈钢在受力变形后的塑性变形形貌。本研究结果首次发现,铁素体中的滑移线可以穿过共格的γ/α相界面,而不能穿过非共格的γ/α相界面。奥氏体和铁素体相界面的共轭程度决定铸造奥氏体不锈钢中γ/α相界面的强度,共格区域越多,共轭程度越高,相界面具有的强度越高。离心铸造成的奥氏体不锈钢,和静态铸造奥氏体不锈钢相比,铁索体相和奥氏体相具有更好的位向关系,即共格相界多,共轭关系显著,γ/a相界的塑性变形能力强。本研究发现的关于相界面上的塑性变形滑移规律尚未见到其它的研究报道。铸造奥氏体不锈钢的裂纹萌生方式分三种：γ/α相界面上,杂质粒子附近或是缩松处。γ/α相界面与拉应力方向夹角越接近90°,裂纹越容易在相界面上形核并沿界面发生扩展,或者向铁素体相内扩展。铸造缩松和杂质粒子引发的裂纹的扩展方向由它所处的位置决定,处于铁素体中的裂纹比处于奥氏体相中的裂纹更容易发生扩展,一般扩展方向与拉伸方向垂直,这是因为沿着孔洞周围由于应力的集中有垂直于拉伸方向的显微裂纹在这里聚集。短时间热老化对相界面的强度和变形无显著影响。随着热老化时间的延长,γ/α相界面的脆性增大,裂纹在相界面上萌生的趋势增大,裂纹向铁素体相内扩展的趋势增大。国产静态铸造奥氏体不锈钢随着热老化时间的延长铁素体相的脆化现象显著增大。经3000h热老化的试样在SEM下发现调幅分解组织。三种钢的OM原位拉伸变形过程无显著差异,其原始态和热老化不同时间后的OM原位拉伸变形过程无显著差异。国产静态铸造奥氏体不锈钢中的铁素体α/γ奥氏体相界,随老化时间的增加,有由光滑逐渐变尖锐的趋势,此趋势没有在国产离心铸造钢和法国产离心铸造钢中发现。