金屬材(cai)料(liao)在低溫環(huan)境下(xia)使用時，除了(le)應(ying)具有(you)令(ling)人滿意的力學（機械）性(xing)(xing)能(neng)外，如屈服強度和抗拉張強度，還必須(xu)具備一些特(te)殊的性(xing)(xing)能(neng)，如低溫性(xing)(xing)能(neng)。
在(zai)(zai)(zai)低(di)溫環境(jing)下(xia)工作的(de)(de)金屬材料主(zhu)要危險是脆(cui)斷(duan)(duan)(duan)性(xing)(xing)破(po)壞(huai)，這種(zhong)脆(cui)斷(duan)(duan)(duan)性(xing)(xing)破(po)壞(huai)會(hui)使復雜(za)的(de)(de)工程結構和設備造(zao)成災難性(xing)(xing)的(de)(de)破(po)壞(huai)。一般來講，金屬材料在(zai)(zai)(zai)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)前都會(hui)顯示拉長、松(song)弛、凸脹或(huo)其他塑性(xing)(xing)斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)跡象(xiang)。但在(zai)(zai)(zai)某些情況下(xia)，普通延性(xing)(xing)金屬會(hui)在(zai)(zai)(zai)很(hen)低(di)的(de)(de)應(ying)力作用(yong)下(xia)突然斷(duan)(duan)(duan)裂(lie)，而在(zai)(zai)(zai)塑性(xing)(xing)變形前沒有顯示任何跡象(xiang)。這種(zhong)脆(cui)斷(duan)(duan)(duan)性(xing)(xing)破(po)壞(huai)通常在(zai)(zai)(zai)低(di)溫下(xia)發生。
為解決低(di)(di)(di)溫下(xia)金屬(shu)材(cai)料脆斷(duan)問題(ti)，在(zai)結構和(he)(he)設備的設計(ji)時，要使應力集中降低(di)(di)(di)到最(zui)小(xiao)程(cheng)度(du)，并在(zai)試驗(yan)(yan)和(he)(he)使用(yong)經驗(yan)(yan)的基礎上采(cai)用(yong)在(zai)低(di)(di)(di)溫環境下(xia)具有(you)良好韌性的材(cai)料。
許(xu)多(duo)鋼種都具(ju)有良(liang)好的(de)低(di)(di)溫特性(xing)。但適用于液化(hua)(hua)氣(qi)體如(ru)天然氣(qi)、氮、氧、氫和氦(hai)的(de)處理，儲存和運輸的(de)鋼種卻很(hen)少。這些液化(hua)(hua)氣(qi)體在約(yue)-66℃的(de)低(di)(di)溫時發(fa)生氣(qi)化(hua)(hua)。奧氏(shi)體不銹鋼具(ju)有良(liang)好的(de)低(di)(di)溫韌性(xing)是最(zui)適用于低(di)(di)溫環境中(zhong)的(de)鋼種。
在用(yong)于低(di)(di)溫(wen)環境上的(de)設(she)(she)備的(de)設(she)(she)計(ji)中，材(cai)料的(de)低(di)(di)溫(wen)韌性(xing)雖然極其重要，但也應考慮到材(cai)料的(de)其他重要性(xing)能(neng)。例如，決定設(she)(she)備壁厚(hou)的(de)抗(kang)拉(la)性(xing)能(neng)。在溫(wen)度變化很(hen)劇烈（低(di)(di)溫(wen)至室溫(wen)）的(de)環境中，材(cai)料的(de)熱(re)脹性(xing)能(neng)就顯得很(hen)重要，因(yin)為劇烈熱(re)脹將對設(she)(she)備部件(jian)產生很(hen)大(da)的(de)應力。此外(wai)，由于低(di)(di)溫(wen)較難保持，因(yin)此，在低(di)(di)溫(wen)下使用(yong)的(de)設(she)(she)備的(de)導熱(re)率和比熱(re)也是(shi)很(hen)重要的(de)。下面將討論低(di)(di)溫(wen)對奧氏體的(de)影(ying)響(xiang)。
首先討論低溫對奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼的抗拉性能的影響。表4-9是四種在低溫下使用的奧氏體不銹鋼（06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、20Cr25Ni20和06Cr18Ni11Nb）在室溫、-178℃、-237℃時抗拉特性。從表4-9中可以看出，奧氏體鋼在低溫下仍能保持良好的延展性（延伸率和斷面收縮率）。同時也可以看出，這些鋼的屈服強度和抗拉強度隨溫度的升高而增大，而且抗拉強度的增大速度比溫度升高的速度快。只有20Cr25Ni20（310）鋼是一個例外，屈服強度的增大和抗拉強度的增大幾乎是一樣，這種特性可能是由于20Cr25Ni20（310）鋼的含碳量高于其他三個鋼種的緣故。碳等間隙元素對合金在低溫下的屈服強度有顯著影響。
從奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼的(de)良(liang)好延展性(xing)可以(yi)預料這(zhe)類鋼在(zai)低(di)(di)溫(wen)也將具有(you)(you)良(liang)好的(de)韌(ren)性(xing)。表4-10所列出的(de)是 06Cr19Ni10（304）、022Cr19Ni10（304L）、20Cr25Ni20（310）和06Cr18Nil1Nb（347）鋼在(zai)室溫(wen)、-196℃以(yi)及(ji)-218℃所做的(de)沖(chong)擊(ji)韌(ren)性(xing)試(shi)(shi)驗結(jie)果。隨著(zhu)溫(wen)度(du)從室溫(wen)下降(jiang)(jiang)到-196℃，這(zhe)四種(zhong)鋼的(de)韌(ren)性(xing)稍(shao)有(you)(you)降(jiang)(jiang)低(di)(di)，但在(zai)進(jin)一步(bu)降(jiang)(jiang)低(di)(di)到-218℃的(de)過程中，韌(ren)性(xing)大致保持恒定。表4-10可以(yi)看出，這(zhe)四種(zhong)鋼在(zai)-218℃都有(you)(you)良(liang)好的(de)韌(ren)性(xing)，同時也可以(yi)看出，06Cr19Ni10（304）和 20Cr25Ni20（310）鋼的(de)韌(ren)性(xing)稍(shao)高于022Cr19Ni10（304L）和06Cr18Nil1Nb（347）鋼。這(zhe)為低(di)(di)溫(wen)不(bu)銹鋼的(de)選用(yong)，提供了試(shi)(shi)驗依據。
表4-10 幾種常用奧氏體不銹鋼的橫(heng)向沖擊韌性(xing)
表4-11是06Cr19Ni10（304）奧氏體(ti)不(bu)銹鋼放置在-196℃溫(wen)度(du)下一(yi)年后的鑰匙(chi)形缺(que)口沖擊韌性試(shi)驗(yan)(yan)結果(guo)。從試(shi)驗(yan)(yan)結果(guo)可(ke)以(yi)看(kan)出，304鋼沖擊韌性值很(hen)穩定，在-196℃溫(wen)度(du)下長期放置，其韌性并沒有(you)發生顯(xian)著下降。
表4-11 06Cr19Ni10（304）不(bu)銹鋼(gang)在-196℃長期(qi)放(fang)置后(hou)在該溫度下的鑰匙(chi)形(xing)缺口沖擊韌(ren)性值
表(biao)4-12是用這四種(zhong)鋼(gang)制成的(de)不同(tong)厚(hou)度(du)的(de)板(ban)材在-196℃和-218℃時的(de)沖擊韌性值(zhi)。從表(biao)4-12中的(de)沖擊韌性值(zhi)可以看出，板(ban)厚(hou)對奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)板(ban)的(de)沖擊韌性沒有顯著的(de)影響。
表4-12幾種常用(yong)退火后奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)的低溫沖擊韌性
