奥氏体应变强化技术广泛应用于核电站、化工厂等处压力容器的制造,利用这一手段可以有效提高材料强度,从而实现安全生产、节约原料、降低能耗等目的。而304奥氏体不锈钢又是工业领域应用较广的材料,其应变强化是通过位错强化及应变诱发马氏体相变(DIMT)等微观结构强化共同实现的。因此,了解形变过程中材料微观结构变化情况对于了解材料机械性能十分关键,而针对微观结构变化的检测手段也就显得尤为重要。近年来的研究表明,非线性超声波检测技术能够表征材料变化,且作为一种无损检测技术值得研究与探讨。本文为了探究非线性超声波对应变过程中不同微观结构材料的响应情况,设计-70℃、25℃、300℃三种温度下的单向中断拉伸实验,得到含有不同马氏体相变量的试样,并对其进行各项超声波检测。实验结果表明,超声非线性参数在三种温度下均随形变量的增大而增大,且温度越低,非线性参数的增长率越高。通过透射电镜、电子背散射衍射等微观分析方法,对304奥氏体不锈钢形变过程中微观结构演化情况进行了细致分析,包括位错增长、位错胞的形成、层错和孪晶的产生、剪切带的发展以及马氏体相变的形核与生长过程。观察后可以确认,低温下试样中应变诱发马氏体相变过程的加快是导致非线性参数的增长率增加的重要原因。通过对α’-马氏体含量的检测,发现α’-马氏体的含量随形变量的增大而增加。通过拟合得到了α’-马氏体与非线性参数间的幂函数关系式,了解了马氏体相对超声非线性检测的影响。