课题来自“教育部博士点基金”项目。腐蚀环境中服役的金属构件，如:石化设备、船舶、航空航天结构及其他化工设备等，在工作时直接接触复杂的腐蚀介质，而氢腐蚀是最为常见的金属腐蚀类型。氢的介入可以使金属的常规力学性能和疲劳强度下降，导致重大安全隐患。我国将“材料服役与环境的相互作用、性能演变、失效机制及寿命预测原理等”列为重大战略需求的基础性研究项目。　　本文以工程中常用的45钢为研究对象，系统研究了不同微观结构对中低碳钢抗氢性能的影响。通过逐层显微硬度法，以氢致硬度增量和氢脆影响层厚度为参量，研究了微观结构与抗氢渗透能力之间的关系，得到氢致硬度的分布规律，给出了氢脆影响层硬度-深度分布的双参数修正模型。通过腐蚀疲劳试验，以裂纹扩展速率为参量，研究氢腐蚀与交变载荷耦合作用下不同微观结构的裂纹扩展行为，得到微观结构对腐蚀疲劳裂纹扩展的影响规律。　　主要成果如下:　　采用完全退火、正火、调质、淬火4种热处理工艺，获取了4种不同的微观结构。金相观测后，对试件进行了维氏硬度HV10测试，结果为:退火(铁素体+较少珠光体，143.41HV10)＜正火(铁素体+较多珠光体，190.12HV10)＜调质(回火索氏体，204.78HV10)＜淬火(马氏体，709.60HV10)，以此顺序建立了微观结构的参考系;应用X射线衍射法对试件的表面残余应力进行测量，结果显示:不同微观结构的残余应力绝对值排列规律与硬度顺序相同，结果为退火(-11.43MPa)＜正火(-27.03MPa)＜调质(-43.56MPa)＜淬火(-231.53MPa)。　　对饱和H2S浸泡48小时后的试件进行逐层显微硬度测试，获取4种微观结构试件的硬度-深度分布规律，以研究不同微观结构的抗氢渗透性能。结果表明，微观结构对H2S腐蚀层厚度影响不大，而对氢脆影响层硬度和深度分布有较大影响。对于微观结构同为铁素体+珠光体组合的试件，珠光体含量较高的正火态抗氢渗透能力最差;调质后的回火索氏体抗氢渗透性能优于铁素体+珠光体组织;对于马氏体组织，通过逐层显微硬度试验没有测得明显的氢脆影响层。使用e指数函数分别对不同微观结构的氢脆影响层的硬度-深度分布规律进行拟合，并对前人提出的分布模型进行了双参数修正，形式如下:HV（h）=HV0+αT×eβ[（1.2623×10-6×c-0.01144）×(h0+h)].按照硬度增大顺序的微观结构的参考系，α参数呈现逐渐减小并趋于水平的变化规律，β参数则先下降后上升。　　在饱和硫化氢环境中，应力比为0.7，加载频率为0.01Hz的条件下对不同微观结构试件的抗腐蚀疲劳性能进行研究。结果显示:调质态（回火索氏体）的抗腐蚀疲劳裂纹扩展能力优于铁素体+珠光体组织。在低△K区域，退火态的da/dN低于正火态的da/dN，而在高△K区域，退火态的da/dN大大高于正火态的da/dN，这是由于珠光体的抗腐蚀性能较弱，而抗疲劳性能较强导致的。在相同试验条件下，对2种珠光体含量不同的15 CrMo材料进行腐蚀疲劳裂纹扩展研究，呈现出与45钢相同的裂纹扩展速率变化规律。