核电站反应堆堆内构件是核电站运行的“心脏”,与堆芯直接接触,是影响电站寿命的关键部件,其主要用材为核级304不锈钢。由此,针对304不锈钢在核电的应用问题,开展了大量的研究工作。迄今为止已经对304不锈钢的力学性能、腐蚀等问题进行了系统研究。考虑到材料的微裂纹及其带来的使用安全问题,考察核电环境条件对304不锈钢断裂韧性以及断裂行为的影响规律,探讨其断裂机理,既具有实际意义,亦具有学术价值。本文以核级304不锈钢为对象,在模拟核电站回路环境下考察环境因素对不锈钢的断裂韧性及断裂行为的影响,以期为核电设备的安全提供基础数据。研究选取三点弯曲试样、采用J积分方法表征304不锈钢不同环境下断裂韧性。通过考察304不锈钢在大气中由室温至350℃、水浴中由室温到90℃、室温含氢温水中及试样充氢后的断裂韧性,探讨环境条件对其断裂韧性的影响。研究表明,304不锈钢的JQ值在大气及水浴条件下随温度的升高逐渐降低,但水浴及含氢温水对其没有明显影响,试样充氢后JQ值随试样氢含量的增加大幅降低。采用OM、SEM、XRD等分析了304不锈钢各种试验条件下断裂韧性试样的断裂行为。发现304不锈钢无论在室温还是高温下均以微孔聚合型韧性断裂为主,但室温断口以大尺寸韧窝通过次级韧窝连接为主要特征,随温度的升高断口的韧窝逐渐变小、变浅,350℃下已经观察不到次级韧窝。室温含氢温水条件下,由于水浴中饱和氢的浓度较低,致使裂纹尖端富集的氢未达到临界浓度,固此对304不锈钢的断裂韧性无明显的影响。充氢后的试样,由于形变时氢加剧了诱导基体发生马氏体相变,在马氏体处产生氢致微裂纹,使试样发生准解理脆性断裂,导致304不锈钢的断裂韧性大幅降低。