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)銹鋼是在超低溫狀態下使用的優秀材料。
還有(you)在(zai)超導粒子加(jia)速器中，為(wei)(wei)了(le)能在(zai)絕對溫度(du)（-273℃）附近的環境(jing)溫度(du)下(xia)使用(yong)，需開發和使用(yong)在(zai)超低溫狀態下(xia)仍為(wei)(wei)非(fei)磁性、高強度(du)的特殊奧氏體型不銹(xiu)鋼(gang)。
普通鋼(gang)是一種高(gao)強度材料(liao)，但在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)環境中(zhong)，因其強度和(he)韌性(xing)(xing)(xing)都有所減弱，在(zai)(zai)使用(yong)(yong)上受(shou)到限制(zhi)。為此添加鎳（Ni）成(cheng)為特(te)殊鋼(gang)，可按規定的(de)用(yong)(yong)途使用(yong)(yong)。馬氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)(xing)、鐵(tie)素(su)體(ti)型(xing)(xing)和(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，分(fen)別(bie)在(zai)(zai)常溫(wen)(wen)以(yi)及高(gao)溫(wen)(wen)環境中(zhong)具有各自(zi)優(you)越的(de)特(te)性(xing)(xing)(xing)，但在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)環境中(zhong)，馬氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)鐵(tie)素(su)體(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，與普通鋼(gang)一樣(yang)，低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能不(bu)佳，在(zai)(zai)使用(yong)(yong)上要謹慎和(he)注(zhu)意。而奧氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，因具備優(you)良(liang)的(de)低(di)溫(wen)(wen)特(te)性(xing)(xing)(xing)而被大量使用(yong)(yong)。
低溫鋼(gang)必(bi)須(xu)具有的(de)主要性(xing)能：
①.韌性(xing)(xing)-脆性(xing)(xing)轉變溫(wen)度(du)低于使用溫(wen)度(du)；
②. 滿足設(she)計要求的(de)強度；
③. 在使用溫度下組(zu)織結構(gou)穩(wen)定；
④. 具有(you)良好(hao)的焊接性和加(jia)工成(cheng)形(xing)性；
⑤. 某些(xie)特殊用(yong)途還要(yao)求極低的磁(ci)導率(lv)、冷收(shou)縮率(lv)等(deng)。
1. 低(di)溫(wen)下不銹鋼(gang)的物理(li)性能
不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)在低(di)(di)(di)溫(wen)下(xia)，電(dian)阻、線膨(peng)脹系數(shu)、熱導率(lv)、質量(liang)(liang)熱容和(he)磁性都會(hui)發生很大變化(hua)。電(dian)阻，線膨(peng)脹系數(shu)在低(di)(di)(di)溫(wen)時變小；熱導率(lv)、質量(liang)(liang)熱容在低(di)(di)(di)溫(wen)時急劇減少；楊(yang)氏(shi)(shi)模(mo)量(liang)(liang)（縱彈(dan)性模(mo)量(liang)(liang)）在溫(wen)度下(xia)降的(de)(de)同(tong)時增大。因為奧氏(shi)(shi)體(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)低(di)(di)(di)溫(wen)的(de)(de)Ms點(dian)（馬氏(shi)(shi)體(ti)變態(tai)起始溫(wen)度），所以當(dang)保持(chi)在M3點(dian)以下(xia)時，即可生成馬氏(shi)(shi)體(ti)。低(di)(di)(di)溫(wen)時馬氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)生成，才使奧氏(shi)(shi)體(ti)型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)代表鋼(gang)(gang)種06Cr19Ni10（304）在常溫(wen)下(xia)是非磁性的(de)(de)，而在低(di)(di)(di)溫(wen)環境中變為有(you)磁性。
2. 不(bu)銹鋼低溫(wen)特性
低(di)(di)溫脆化(hua)-在(zai)低(di)(di)溫環(huan)境(jing)中(zhong)，變形(xing)能(neng)量小。在(zai)低(di)(di)溫環(huan)境(jing)中(zhong)，延伸率(lv)和斷面收縮(suo)率(lv)降低(di)(di)的(de)現(xian)象稱為低(di)(di)溫脆化(hua)。多在(zai)鐵素體型(xing)的(de)體心立方(fang)（bcc）晶格(ge)組織上產生。
低溫(wen)(wen)(wen)加工（低溫(wen)(wen)(wen)處(chu)理(li)）-將(jiang)馬氏(shi)體型不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)從奧氏(shi)體化溫(wen)(wen)(wen)度淬火后(hou)再冷卻到(dao)極低的溫(wen)(wen)(wen)度，以促(cu)進產(chan)生馬氏(shi)體的淬火方法(fa)。適(shi)合于容易生成殘留奧氏(shi)體的不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。
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(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼在低溫狀態下(xia)，因為(wei)具有(you)Ms點，所以(yi)如果保持在Ms點以(yi)下(xia)時，則可生(sheng)成馬(ma)氏(shi)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。
對于奧氏(shi)(shi)體穩定程度不(bu)同的(de)(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在(zai)Ms點(dian)以(yi)下進(jin)行加(jia)(jia)工時，隨著加(jia)(jia)工溫(wen)度的(de)(de)降低強度增(zeng)加(jia)(jia)。按鋼種不(bu)同排列，其(qi)強度增(zeng)加(jia)(jia)的(de)(de)次序(xu)為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體穩定度越(yue)差的(de)(de)材料，其(qi)強度增(zeng)加(jia)(jia)就越(yue)明顯。
06Cr19Ni9（304）在超低溫下(xia)進行拉(la)伸試驗(yan)時(shi)，其應(ying)(ying)力-應(ying)(ying)變(bian)曲線圖(tu)居(ju)然出(chu)現(xian)的(de)激烈的(de)鋸齒形狀曲線（突出(chu)鋸齒狀曲線），這是由于(yu)受拉(la)伸而生成馬氏體的(de)緣故。隨(sui)著應(ying)(ying)力的(de)增大，其組織引起(qi)Y相→α相或密排六方晶(jing)格（hcp）ε相→α相的(de)變(bian)態。同(tong)時(shi)表示產生了(le)應(ying)(ying)力緩和。
