金屬材料在低溫環境下使用時(shi)，除(chu)了應具有令人滿意的(de)力學（機械(xie)）性能外，如屈(qu)服(fu)強(qiang)度和(he)抗拉(la)張強(qiang)度，還必須具備(bei)一些特殊的(de)性能，如低溫性能。


  在低溫(wen)環境下工作(zuo)的(de)金(jin)屬(shu)材料主要危險(xian)是脆(cui)斷性破(po)壞，這種(zhong)(zhong)脆(cui)斷性破(po)壞會(hui)使復雜的(de)工程結構和設備造成災難性的(de)破(po)壞。一般來講，金(jin)屬(shu)材料在斷裂前都會(hui)顯示拉長(chang)、松(song)弛、凸(tu)脹或其他塑性斷裂跡(ji)象。但在某(mou)些情況下，普(pu)通(tong)延性金(jin)屬(shu)會(hui)在很低的(de)應(ying)力(li)作(zuo)用下突然斷裂，而在塑性變形前沒有顯示任何(he)跡(ji)象。這種(zhong)(zhong)脆(cui)斷性破(po)壞通(tong)常(chang)在低溫(wen)下發生。


  為解決低溫下金(jin)屬材料脆斷問題，在(zai)(zai)結構(gou)和設備的(de)設計時，要使應力集中降低到(dao)最小程度，并在(zai)(zai)試驗和使用經驗的(de)基(ji)礎(chu)上采用在(zai)(zai)低溫環(huan)境下具(ju)有良好韌性(xing)的(de)材料。


  許(xu)多鋼種(zhong)都具有(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)低(di)溫特性(xing)。但適用于液(ye)化(hua)(hua)氣(qi)(qi)體如天(tian)然氣(qi)(qi)、氮、氧、氫和氦的(de)(de)處理，儲存和運(yun)輸的(de)(de)鋼種(zhong)卻很少。這些液(ye)化(hua)(hua)氣(qi)(qi)體在約-66℃的(de)(de)低(di)溫時發生氣(qi)(qi)化(hua)(hua)。奧氏體不銹鋼具有(you)良(liang)好(hao)的(de)(de)低(di)溫韌性(xing)是(shi)最適用于低(di)溫環境(jing)中(zhong)的(de)(de)鋼種(zhong)。


  在用(yong)于(yu)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境上的(de)(de)(de)設備的(de)(de)(de)設計中(zhong)，材料的(de)(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)韌(ren)性(xing)雖然極其重要，但也應考慮到材料的(de)(de)(de)其他(ta)重要性(xing)能。例如，決定設備壁厚的(de)(de)(de)抗拉性(xing)能。在溫(wen)(wen)(wen)度變化(hua)很劇烈（低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)至室溫(wen)(wen)(wen)）的(de)(de)(de)環(huan)境中(zhong)，材料的(de)(de)(de)熱(re)脹(zhang)性(xing)能就(jiu)顯得很重要，因為(wei)劇烈熱(re)脹(zhang)將對設備部件產生(sheng)很大的(de)(de)(de)應力。此(ci)外，由(you)于(yu)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)較難(nan)保持，因此(ci)，在低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下使用(yong)的(de)(de)(de)設備的(de)(de)(de)導熱(re)率(lv)和比熱(re)也是很重要的(de)(de)(de)。下面將討(tao)論低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)對奧氏體的(de)(de)(de)影響。


  首先討論低溫對奧氏體不(bu)銹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。


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  從奧氏體不銹鋼(gang)(gang)的良好(hao)(hao)延展性(xing)可以(yi)預料這(zhe)(zhe)類鋼(gang)(gang)在低溫也將(jiang)具有(you)(you)良好(hao)(hao)的韌(ren)性(xing)。表(biao)4-10所(suo)列(lie)出(chu)(chu)的是 06Cr19Ni10（304）、022Cr19Ni10（304L）、20Cr25Ni20（310）和(he)06Cr18Nil1Nb（347）鋼(gang)(gang)在室(shi)溫、-196℃以(yi)及(ji)-218℃所(suo)做(zuo)的沖擊韌(ren)性(xing)試(shi)驗(yan)結果(guo)。隨著溫度從室(shi)溫下降(jiang)到(dao)-196℃，這(zhe)(zhe)四種鋼(gang)(gang)的韌(ren)性(xing)稍(shao)(shao)有(you)(you)降(jiang)低，但在進一步降(jiang)低到(dao)-218℃的過程中，韌(ren)性(xing)大致保持恒(heng)定(ding)。表(biao)4-10可以(yi)看(kan)出(chu)(chu)，這(zhe)(zhe)四種鋼(gang)(gang)在-218℃都有(you)(you)良好(hao)(hao)的韌(ren)性(xing)，同時也可以(yi)看(kan)出(chu)(chu)，06Cr19Ni10（304）和(he) 20Cr25Ni20（310）鋼(gang)(gang)的韌(ren)性(xing)稍(shao)(shao)高于(yu)022Cr19Ni10（304L）和(he)06Cr18Nil1Nb（347）鋼(gang)(gang)。這(zhe)(zhe)為低溫不銹鋼(gang)(gang)的選用(yong)，提供了試(shi)驗(yan)依據。


表4-10 幾種常用(yong)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)橫向沖擊(ji)韌(ren)性(xing)


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  表4-11是06Cr19Ni10（304）奧氏體(ti)不銹鋼(gang)放置(zhi)在-196℃溫度下一年(nian)后的鑰匙形缺口沖(chong)擊韌性(xing)試驗結果(guo)。從試驗結果(guo)可以(yi)看出，304鋼(gang)沖(chong)擊韌性(xing)值很(hen)穩定(ding)，在-196℃溫度下長期(qi)放置(zhi)，其韌性(xing)并沒有發生顯(xian)著(zhu)下降(jiang)。


  表4-11 06Cr19Ni10（304）不銹鋼(gang)在-196℃長(chang)期放置后在該溫度下(xia)的鑰匙形(xing)缺口沖(chong)擊韌性值


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 表(biao)4-12是用這(zhe)四種鋼制成的(de)(de)(de)不同(tong)厚(hou)度的(de)(de)(de)板材在-196℃和-218℃時(shi)的(de)(de)(de)沖擊(ji)韌(ren)性(xing)值。從(cong)表(biao)4-12中的(de)(de)(de)沖擊(ji)韌(ren)性(xing)值可以看出(chu)，板厚(hou)對(dui)奧氏體(ti)不銹鋼板的(de)(de)(de)沖擊(ji)韌(ren)性(xing)沒(mei)有顯著的(de)(de)(de)影響。


  表(biao)4-12幾種常用退火(huo)后奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)低溫沖擊韌(ren)性


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