图1展示了CASS合金的整体设计流程，核心包括成分筛选、结构稳定性设计、耐蚀性设计和抗氢脆协同设计。作者先从典型奥氏体不锈钢体系出发，通过减少昂贵元素用量来降低成本和碳排放。随后利用Thermo-Calc和TCFE12数据库预测单相FCC奥氏体稳定区，避免BCC、σ相、Laves相和氮化物等第二相形成。PREN参数和E-pH图用于评估局部腐蚀和均匀腐蚀倾向，Schaeffler图则用于判断奥氏体稳定性和变形诱发马氏体风险。该图说明，本文不是单纯增加某一种合金元素，而是把低成本、单相组织、晶界N偏聚、表面钝化膜和抗氢脆性能作为一个整体进行协同设计。

图2展示了CASS的显微组织、力学性能和抗氢脆表现。EBSD和ECCI结果表明，合金由均匀等轴奥氏体晶粒组成，并含有退火孪晶，平均晶粒尺寸约18 μm；XRD、HRTEM和SAED共同确认其为单相FCC固溶体，没有明显晶界析出相或基体析出相。EDS元素面分布显示Fe、Cr、Ni、Mo、Cu和Mn整体分布均匀，说明该合金避免了第二相导致的局部电偶腐蚀风险。拉伸结果表明，未充氢样品抗拉强度约731.4 MPa、伸长率约55.7%，电化学充氢168 h后抗拉强度仍达到753.9 MPa，伸长率约56.9%。图2还给出了CASS与多类不锈钢和其他合金的氢扩散系数和氢脆指数对比，CASS的有效氢扩散系数约为7.8 × 10⁻¹⁷ m²/s，表现出很低的氢扩散能力和优异抗氢脆性能。

图3通过APT和DFT计算揭示了CASS晶界N偏聚钝化的原子尺度机制。APT三维重构显示，主要金属元素在晶内分布较均匀，而N在晶界处明显富集，晶界处N含量达到约1.06 at.%，高于基体中的约0.3-0.4 at.%。由于晶界通常是H快速扩散和富集的优先通道，N在晶界处的预偏聚会改变H的陷获环境。DFT计算以FCC Fe Σ5 (210) [001]晶界为模型，比较有无N偏聚时H在八面体间隙、四面体间隙和晶界位点的偏聚能与脆化能。结果显示，无N时H在晶界处具有强烈负偏聚能，最深陷阱可达-3.798 eV；而有N偏聚后，H在各位点的偏聚能转为正值，说明N装饰晶界后能够排斥H进入晶界并降低H诱发晶界脱粘的倾向。

图4展示了CASS在未充氢和充氢后的断口形貌及变形组织特征，用于说明其抗氢脆并非来自牺牲塑性。未充氢样品断口呈明显韧性断裂特征，中心和边缘区域均能观察到大量韧窝及颈缩痕迹。电化学充氢168 h后，断口仍以韧性断裂为主，虽然边缘区域韧窝变浅、密度有所降低，但没有出现典型沿晶脆断或明显解理断裂特征。DFT计算显示，H可将CASS的层错能由32.43 mJ/m²降低到22.57 mJ/m²，这一变化有利于促进变形纳米孪晶形成。ECCI和SAED结果进一步证明，充氢后变形纳米孪晶数量增加，孪晶界通过动态Hall-Petch效应缩短位错平均自由程，从而提高加工硬化能力，使H在该合金中更多表现为促进孪晶和强化，而不是直接诱发脆断。

图5展示了CASS与316L不锈钢在0.5 M H₂SO₄、1 M HCl和1 M NaOH中的耐蚀性对比及其钝化膜特征。动电位极化曲线显示，CASS在酸性和碱性环境中均具有更稳定的钝化区、更低的电流密度和更高的腐蚀电位，说明其金属溶解受到更有效抑制。腐蚀形貌对比表明，316L不锈钢在H₂SO₄和HCl中出现明显局部溶解和点蚀，而CASS表面未见严重腐蚀损伤。APT分析表明，CASS天然钝化膜厚度小于8 nm，并富集Cr、Ni、Mo和Cu等元素。Ashby图进一步显示，CASS在0.5 M H₂SO₄中具有较低钝化电流密度和较低施主密度，说明其钝化膜更致密、缺陷浓度更低，因此能提供更稳定的耐蚀保护。