奥氏体不锈钢是核电、石油、海洋工程设备的重要结构材料,应力腐蚀开裂（SCC）是其重要的失效形式之一。虽然奥氏体不锈钢具有良好的机械强度和抗腐蚀性能,但在设备制造过程中进行的切削加工会导致表层微观特性的改变,影响表面机械、物理、化学性能,进而影响结构件的抗应力腐蚀性能。迄今为止,切削加工对奥氏体不锈钢材料SCC行为的影响尚缺乏深入的研究。本文针对奥氏体不锈钢材料,系统研究切削加工引起的残余应力和微观结构变化对SCC裂纹萌生的影响,构建面向切削表面的SCC裂纹萌生分析预测模型。论文的主要工作和创新点如下:第一,设计并进行了奥氏体不锈钢切削加工表面在沸腾MgCl₂溶液中和在模拟核电高温高压水环境中的SCC试验,探究了切削加工引起的残余应力对SCC裂纹萌生的影响。通过定量分析沸腾MgCl₂溶液中试件表面的微裂纹密度、裂纹深度与残余应力的关系,揭示了在残余应力作用下SCC微裂纹萌生和早期扩展的特性。研究表明:只有当残余应力达到一个临界值时,由残余应力导致的SCC裂纹才会明显萌生与发展。对于304、316不锈钢,此临界应力约为200 MPa。对不同残余应力水平的316不锈钢拉伸试件进行了高温水环境下3600小时的恒应变SCC试验。结果显示:受残余应力和外载共同作用的试件发生SCC裂纹萌生的临界应力约为200 MPa。这一结果说明在强腐蚀环境中和在一定外载作用下316不锈钢发生SCC裂纹萌生的临界应力值相同。同时,还通过残余应变与SCC裂纹密度的关系确定了316不锈钢表面钝化膜的强度。第二,为确立切削加工引起的微观结构变化对SCC裂纹萌生和发展的影响,采用SEM、TEM和EBSD等技术检测了切削表层微观结构变化,提出了基于EBSD的切削表面微观结构的分析方法,采用取向差参数、晶界参数来评价微观结构的特征和变化,建立了变质层微观结构表征模型。在此基础上,研究了变质层内微观结构特征与SCC微裂纹发展之间的关联。结果表明:切削表层SCC微裂纹的萌生和发展受加工引起的位错和滑移带的影响。SCC裂纹会在位错密度较高、取向差大于2°处发展。同时,早期的微裂纹主要沿滑移带扩展。第三,梳理了切削加工对奥氏体不锈钢SCC裂纹萌生的主要影响因素,研究了切削引起微观结构变化、残余应力以及钝化膜破裂的临界应变等因素对SCC裂纹萌生的相互作用。基于滑移溶解裂纹扩展模型,提出了面向切削表面的SCC裂纹萌生预测模型,首次建立了切削表面微观特性参数与SCC微裂纹扩展之间的关系。第四,为实现切削表面SCC裂纹萌生的定量分析,建立了奥氏体不锈钢切削表面微观结构变化和残余应力的预测模型。通过对直角切削过程热力耦合作用的分析,提出了工件表面多物理场的计算方法。在此基础上,根据应变诱导的马氏体相变动力学和位错密度理论,提出了切削表面微观结构变化的计算模型,实现了切削表面滑移带体积分数、位错密度、马氏体含量、微观硬度的预测。并根据残余应力产生机理和切削加卸载模型,实现了切削表面残余应力的预测。通过304不锈钢的直角切削实验验证了该预测模型的有效性。第五,综合应用本文所建立的切削表面SCC裂纹萌生的预测模型和残余应力、微观结构变化的预测模型,构建了切削表面SCC裂纹萌生密度的分析计算流程,实现了切削表面SCC裂纹萌生的预测和分析。通过对不同切削条件下的表面微观结构变化和残余应力进行模拟,预测了不同切削表面SCC裂纹萌生的敏感性,分析了切削加工引起的残余应力、微观结构变化对SCC裂纹萌生的综合作用,评价了主要切削参数对SCC裂纹萌生的影响。通过实验测试、理论研究和模拟分析,论文阐述了切削表面特性对SCC裂纹萌生的作用规律,实现了切削表面SCC裂纹萌生的预测和分析。研究成果可为改进零部件加工工艺、优化加工参数和提高加工表面抗SCC性能提供理论支持和科学依据。