通常所說的低溫定義很廣,在冷藏和冷凍時常提到低溫。從0℃開始到-100℃左右的范圍或超低溫的范圍,其特性大不相同。在生產工業用氧或氮時,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液化天然氣運輸到儲存地,LNG低溫儲運罐車,見圖6-1。不銹(xiu)鋼低溫儲罐和鋼瓶(液氮、液氬等),見圖6-2和圖6-3。

在超低溫環境中奧氏體(ti)不銹鋼(gang)是最好的使用材料。
在超導粒子加速(su)器中,為了(le)能在絕對溫(wen)度(du)-273℃環境溫(wen)度(du)下使用,就(jiu)需(xu)要在超低溫(wen)狀態下仍為非磁性、高強度(du)的奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)材料。
普通鋼(gang)(gang)雖是(shi)一種高(gao)(gao)強度(du)(du)材料,但(dan)在(zai)低(di)(di)溫(wen)環(huan)境中(zhong),因其強度(du)(du)和(he)韌性都大(da)大(da)降(jiang)低(di)(di),而在(zai)使用上(shang)受到限制。為此出現了添加鎳(Ni)的(de)特(te)殊(shu)鋼(gang)(gang),低(di)(di)溫(wen)強度(du)(du)得到了改善和(he)提高(gao)(gao)。馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)、鐵素(su)(su)體(ti)(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang),分別在(zai)常溫(wen)以(yi)及高(gao)(gao)溫(wen)環(huan)境中(zhong)具有各自優越的(de)特(te)性,但(dan)在(zai)低(di)(di)溫(wen)環(huan)境中(zhong),馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)和(he)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang),與普通鋼(gang)(gang)一樣(yang),低(di)(di)溫(wen)性能(neng)不佳,不能(neng)適應(ying)低(di)(di)溫(wen)環(huan)境,在(zai)使用上(shang)要特(te)別注意。而奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang),因具有優良的(de)低(di)(di)溫(wen)特(te)性,在(zai)低(di)(di)溫(wen)環(huan)境中(zhong)而被廣泛和(he)大(da)量使用。
奧氏體不銹鋼具有優越的低溫特性。如022Cr19Ni10(304L)以及022Cr17Ni12Mo2(316L)這兩種鋼的抗拉強度在低溫時,不但沒有降低,反而均有所上升。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)就成為改善特性的有效因素。低溫的延展性在30%以上,并且是充分而穩定的。奧氏體穩定程度更優越的06Cr17Ni12Mo2(316),022Cr17Ni12Mo2(316L)具有更優良的特性。如前所述,有必要注意奧氏體不銹鋼的低溫馬氏體產生的影響。
對于奧氏體穩定程度不同的12Cr17Ni7(301)、06Cr19Ni10(304)和06Cr25Ni20(310),在Ms點以下進行加工時,隨著加工溫度的降低,強度增加(被用于subzero加工,即低溫加工)。按鋼種不同排列,其強度增加的次序為12Cr17Ni7(301)>06Cr19Ni10(304)>06Cr25Ni20(310)。奧氏體穩定程度越差的材0(304)>06Cr25N料如12Cr17Ni7(301),強度增加就越明顯。
在低(di)溫(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)態下(xia),鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)存(cun)在像(xiang)碳素(su)(su)鋼(gang)(gang)一樣的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)脆性(xing),而(er)(er)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)則不(bu)存(cun)在。因此鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)或是(shi)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)產(chan)生(sheng)低(di)溫(wen)(wen)(wen)脆化(hua)而(er)(er)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)或Ni基合(he)金不(bu)顯示(shi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)脆性(xing)。鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)12Cr13(410),10Cr17(430)等(deng)在低(di)溫(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)態下(xia),顯示(shi)出沖擊值急劇下(xia)降。所以鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在低(di)溫(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)態下(xia)使用時(shi),要(yao)特(te)別加(jia)以注意。作為改(gai)善鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)沖擊韌性(xing)的(de)(de)(de)方(fang)法,可以考慮進行(xing)高純度(du)化(hua)工(gong)藝。借助于控制C、N等(deng)級水平,脆化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)可在-100~-50℃范圍內(nei)進行(xing)改(gai)善時(shi),有(you)可能將其用于與冷凍相關的(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)。近(jin)年(nian)來,已將011Cr17(430L)和(he)10Cr17MoNb(436)等(deng)應用于冷凍器具的(de)(de)(de)殼體(ti)(ti)(ti)(ti)。鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)因為是(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)心立方(fang)結構,當材料性(xing)能呈現(xian)出變弱時(shi),尖(jian)銳(rui)的(de)(de)(de)裂(lie)紋會迅速地擴展而(er)(er)造成脆性(xing)破(po)壞(huai)(huai)。而(er)(er)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),因為是(shi)面心立方(fang)結構,而(er)(er)不(bu)會產(chan)生(sheng)脆性(xing)破(po)壞(huai)(huai)。奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)06Cr19Ni10(304)和(he)06Cr17Ni12Mo2(316)等(deng),在低(di)溫(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)態下(xia)仍顯示(shi)出了優越的(de)(de)(de)沖擊特(te)性(xing)。但是(shi),要(yao)注意析(xi)(xi)出鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)或因加(jia)工(gong)而(er)(er)引(yin)(yin)起(qi)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)析(xi)(xi)出,還有(you)因敏化(hua)引(yin)(yin)起(qi)碳化(hua)物或。相等(deng)異性(xing)相的(de)(de)(de)析(xi)(xi)出而(er)(er)引(yin)(yin)起(qi)脆化(hua)的(de)(de)(de)傾向(xiang)。
06Cr19Ni10具有(you)優(you)良的耐蝕性及冷(leng)加工(gong)沖(chong)壓性,在-180℃條(tiao)件(jian)(jian)下力(li)學性能仍佳。是(shi)奧氏體不銹鋼中生(sheng)產和用量最多的鋼,用于(yu)生(sheng)產薄壁件(jian)(jian)、輸酸(suan)管道(dao)及結(jie)構件(jian)(jian)等。

