一般所說的低溫，定義很廣，通常在冷藏和冷凍使用范圍的低溫是從0℃開始到-100℃左右或超低溫。低溫的范圍不同，其特性大不相同。生產工業用氮或氧時，將空氣在超低溫中進行冷卻，則可分離出液態氮（液化溫度-196℃）和液態氧（-183℃）。還有，近年來，作為對環境污染很少的能源-天然氣，在生產裝置的超低溫工況下，冷卻成為液化天然氣（LNG：液化溫度-162℃），使用LNG船就可以大規模地將生產的液化天然氣（LNC）運輸到儲存基地。低溫環境和使用材料實例如圖4-11所示。奧氏體系列不(bu)銹鋼(gang)是在超低溫狀態下使用的優秀材料。
還(huan)有在超導粒子加速器中，為(wei)了能(neng)在絕對(dui)溫度（-273℃）附近的環(huan)境溫度下(xia)使(shi)用，需開發(fa)和使(shi)用在超低溫狀態下(xia)仍為(wei)非磁性、高(gao)強度的特殊奧氏體型不銹鋼。
普(pu)通鋼(gang)(gang)(gang)是一種高強(qiang)度材料，但在低(di)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)(jing)中，因其強(qiang)度和韌性(xing)都有所減弱，在使用(yong)上(shang)受到限(xian)制(zhi)。為此(ci)添加鎳（Ni）成為特(te)(te)殊鋼(gang)(gang)(gang)，可按規定的(de)(de)用(yong)途使用(yong)。馬氏(shi)體(ti)型、鐵素體(ti)型和奧(ao)氏(shi)體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)，分別在常溫(wen)(wen)以及高溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)(jing)中具有各(ge)自優(you)越的(de)(de)特(te)(te)性(xing)，但在低(di)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)(jing)中，馬氏(shi)體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)和鐵素體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)，與普(pu)通鋼(gang)(gang)(gang)一樣，低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)不(bu)(bu)佳，在使用(yong)上(shang)要謹慎和注意。而奧(ao)氏(shi)體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)，因具備優(you)良的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)特(te)(te)性(xing)而被大量(liang)使用(yong)。
低溫鋼必須具(ju)有的主要性能：
①.韌性-脆性轉(zhuan)變溫度(du)低于使用溫度(du)；
②. 滿(man)足設(she)計要求的(de)強度(du)；
③. 在使用(yong)溫度下組(zu)織結(jie)構穩(wen)定(ding)；
④. 具有良好的焊接性(xing)和加(jia)工成形性(xing)；
⑤. 某些特殊用途還(huan)要求(qiu)極低的磁導率、冷(leng)收縮(suo)率等。
1. 低溫下不(bu)銹鋼(gang)的物理性能
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)，電(dian)阻、線(xian)膨脹系數(shu)、熱導(dao)率(lv)、質量熱容和磁性(xing)都會發生很大變(bian)(bian)化。電(dian)阻，線(xian)膨脹系數(shu)在(zai)(zai)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)變(bian)(bian)小；熱導(dao)率(lv)、質量熱容在(zai)(zai)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)急(ji)劇減少；楊氏(shi)模量（縱彈性(xing)模量）在(zai)(zai)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)下(xia)降的同時(shi)(shi)(shi)增大。因為(wei)奧氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)的Ms點（馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)變(bian)(bian)態起(qi)始溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)），所以(yi)(yi)當保(bao)持在(zai)(zai)M3點以(yi)(yi)下(xia)時(shi)(shi)(shi)，即可生成馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)。低溫(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)(shi)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)的生成，才使(shi)奧氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的代表(biao)鋼(gang)種06Cr19Ni10（304）在(zai)(zai)常溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)是非磁性(xing)的，而(er)在(zai)(zai)低溫(wen)(wen)(wen)(wen)環境(jing)中(zhong)變(bian)(bian)為(wei)有(you)磁性(xing)。
2. 不銹鋼(gang)低(di)溫特(te)性
低溫脆化-在低溫環(huan)境中，變形能量小。在低溫環(huan)境中，延伸(shen)率和斷(duan)面收縮率降低的現象(xiang)稱為低溫脆化。多在鐵素體型的體心立(li)方（bcc）晶格(ge)組織上產生。
低(di)溫(wen)加工（低(di)溫(wen)處理(li)）-將馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型不(bu)銹鋼從奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)化溫(wen)度(du)淬火后再冷卻到極低(di)的溫(wen)度(du)，以促進產生馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的淬火方法。適(shi)合于容易(yi)生成殘留奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的不(bu)銹鋼。
奧氏體型不銹鋼具有優越的低溫特性。022Cr19Ni10（304L）和022Cr17Ni12Mo2（316L）這兩種鋼的抗拉強度在低溫時，均有所上升。近年來，又開發了借助于添加氮（N）而控制材料強度的技術。添加氮（N），也對超低溫狀態下的透磁率帶來影響。所以氮（N）成為改善特性的有效元素，含氮（N）06Cr17Ni12Mo2N（316N）低溫的延展性達到30％以上，是充分而穩定的，而且奧氏體穩定程度比 06Cr17Ni12Mo2（316），022Cr17Ni17Mo2（316L）具有更優良的低溫特性。如前所述，有必要注意奧氏體型不銹鋼的低溫馬氏體生成的影響。
奧氏體(ti)不銹鋼在低溫狀態下，因為(wei)具有Ms點，所(suo)以(yi)如果保持在Ms點以(yi)下時，則可生成馬氏體(ti)。
因為Ms點的溫度值依化學組成（Ni當量）的變化而變化，12Cr17Ni7 （301）約為-10℃，06Cr19Ni10（304）約為-50℃，06Cr25Ni20（310S）則為-150℃。Ms點對低溫裝置材料的選用是一個重要因素。雖說Ms點以下的低溫，就生成馬氏體，但在Ma（變形導致馬氏體形成的最高溫度）點以下時，發現仍可以進行加工。在Ma點和Ms點的中間溫度進行加工時，因加工感應馬氏體產生變態，顯示出在低溫下，其延展性增加。
對于(yu)奧氏體穩(wen)定程度不(bu)同的(de)(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進行加(jia)(jia)工時(shi)，隨著加(jia)(jia)工溫度的(de)(de)降低強度增加(jia)(jia)。按(an)鋼種不(bu)同排列，其強度增加(jia)(jia)的(de)(de)次序為(wei)12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)(de)奧氏體穩(wen)定度越差的(de)(de)材料，其強度增加(jia)(jia)就越明顯。
06Cr19Ni9（304）在超低溫下進行拉(la)伸試驗時，其應力-應變曲線(xian)圖居然出(chu)現(xian)的激(ji)烈的鋸(ju)齒形狀曲線(xian)（突出(chu)鋸(ju)齒狀曲線(xian)），這是由于(yu)受拉(la)伸而生(sheng)成馬(ma)氏體的緣故。隨著(zhu)應力的增大(da)，其組織引起Y相(xiang)→α相(xiang)或密排六方晶格（hcp）ε相(xiang)→α相(xiang)的變態。同時表示產生(sheng)了應力緩和。
