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。奧氏體系列不銹鋼是在超低溫狀態下使用的優秀材料。
還有在(zai)(zai)超導粒子加速器中，為了能(neng)在(zai)(zai)絕對溫(wen)度（-273℃）附(fu)近(jin)的環境溫(wen)度下(xia)使用，需開發和使用在(zai)(zai)超低溫(wen)狀態下(xia)仍為非磁性、高強(qiang)度的特殊(shu)奧氏體型不(bu)銹鋼。
普通(tong)鋼(gang)(gang)是(shi)一(yi)(yi)種高強(qiang)度材(cai)料，但在(zai)低溫環(huan)境(jing)中(zhong)，因其強(qiang)度和(he)(he)韌(ren)性(xing)都(dou)有所減弱，在(zai)使用(yong)(yong)上受到限制。為此添加鎳（Ni）成(cheng)為特殊鋼(gang)(gang)，可(ke)按規定的(de)用(yong)(yong)途使用(yong)(yong)。馬氏體(ti)(ti)型(xing)、鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)型(xing)和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)，分別(bie)在(zai)常溫以及高溫環(huan)境(jing)中(zhong)具(ju)有各自優越的(de)特性(xing)，但在(zai)低溫環(huan)境(jing)中(zhong)，馬氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)和(he)(he)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)，與普通(tong)鋼(gang)(gang)一(yi)(yi)樣(yang)，低溫性(xing)能不(bu)佳(jia)，在(zai)使用(yong)(yong)上要謹(jin)慎和(he)(he)注意(yi)。而奧(ao)氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼(gang)(gang)，因具(ju)備優良的(de)低溫特性(xing)而被(bei)大量使用(yong)(yong)。
低(di)溫(wen)鋼必須具有的主要性能(neng)：
①.韌性-脆性轉變溫(wen)度低于(yu)使用(yong)溫(wen)度；
②. 滿足設計要(yao)求的強(qiang)度；
③. 在使用溫度(du)下組織結構穩定；
④. 具有良好(hao)的焊(han)接(jie)性和(he)加工(gong)成(cheng)形性；
⑤. 某些特殊用途還要求極(ji)低的磁導(dao)率、冷收縮(suo)率等。
1. 低溫下(xia)不銹鋼(gang)的物理性能(neng)
不銹鋼(gang)在低(di)溫下，電阻、線(xian)膨脹(zhang)系(xi)數(shu)(shu)、熱(re)導(dao)率、質(zhi)量(liang)(liang)熱(re)容和磁性(xing)都會發(fa)生(sheng)(sheng)很(hen)大(da)(da)變(bian)化。電阻，線(xian)膨脹(zhang)系(xi)數(shu)(shu)在低(di)溫時變(bian)小；熱(re)導(dao)率、質(zhi)量(liang)(liang)熱(re)容在低(di)溫時急劇減(jian)少；楊氏(shi)模(mo)量(liang)(liang)（縱(zong)彈性(xing)模(mo)量(liang)(liang)）在溫度下降的(de)同時增大(da)(da)。因(yin)為(wei)奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)具有低(di)溫的(de)Ms點（馬氏(shi)體(ti)(ti)變(bian)態起始溫度），所以當保持在M3點以下時，即(ji)可生(sheng)(sheng)成馬氏(shi)體(ti)(ti)。低(di)溫時馬氏(shi)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)(sheng)成，才(cai)使奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹鋼(gang)的(de)代表鋼(gang)種06Cr19Ni10（304）在常溫下是非磁性(xing)的(de)，而在低(di)溫環境中變(bian)為(wei)有磁性(xing)。
2. 不銹鋼(gang)低溫(wen)特性
低溫(wen)脆化(hua)-在(zai)低溫(wen)環境中，變形能量(liang)小。在(zai)低溫(wen)環境中，延伸率和斷面(mian)收縮率降(jiang)低的現象稱為低溫(wen)脆化(hua)。多在(zai)鐵(tie)素體(ti)型的體(ti)心立方（bcc）晶格組織上產生(sheng)。
低溫加工(gong)（低溫處理(li)）-將馬氏(shi)(shi)體型不銹(xiu)鋼從奧氏(shi)(shi)體化溫度(du)淬火(huo)后再冷卻到極低的溫度(du)，以(yi)促進(jin)產生馬氏(shi)(shi)體的淬火(huo)方(fang)法(fa)。適合(he)于容易生成殘留奧氏(shi)(shi)體的不銹(xiu)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(di)溫(wen)狀態(tai)下，因為(wei)具有Ms點，所以(yi)如果保(bao)持(chi)在Ms點以(yi)下時，則可生成(cheng)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(dui)于(yu)奧氏體穩定程度(du)不同的(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在(zai)Ms點以(yi)下進行加(jia)工時，隨著加(jia)工溫度(du)的(de)降(jiang)低強度(du)增加(jia)。按鋼種不同排列，其(qi)強度(du)增加(jia)的(de)次(ci)序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)奧氏體穩定度(du)越差的(de)材料，其(qi)強度(du)增加(jia)就越明(ming)顯。
06Cr19Ni9（304）在超低溫下進行拉伸試驗時，其應(ying)(ying)力-應(ying)(ying)變曲線(xian)圖居(ju)然出(chu)現的激(ji)烈的鋸(ju)齒形(xing)狀曲線(xian)（突出(chu)鋸(ju)齒狀曲線(xian)），這(zhe)是由于受拉伸而生(sheng)成馬(ma)氏體的緣故(gu)。隨著應(ying)(ying)力的增大，其組織(zhi)引起(qi)Y相→α相或密排(pai)六方(fang)晶格（hcp）ε相→α相的變態。同時表(biao)示產(chan)生(sheng)了應(ying)(ying)力緩和(he)。
