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(gang)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不銹鋼是最好的使用材料。
在超導粒子(zi)加速(su)器中,為了能在絕對溫度-273℃環(huan)境溫度下使用(yong),就需要在超低溫狀態下仍為非(fei)磁(ci)性、高強度的奧氏體不銹鋼(gang)材(cai)料。
普通鋼(gang)(gang)雖是一種高強(qiang)(qiang)度材料,但(dan)在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)中,因其強(qiang)(qiang)度和(he)韌性(xing)都大大降低(di)(di),而在(zai)使用(yong)上受到(dao)限制。為此出現了添加鎳(Ni)的特(te)(te)殊鋼(gang)(gang),低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)強(qiang)(qiang)度得到(dao)了改(gai)善和(he)提(ti)高。馬氏(shi)體(ti)(ti)、鐵素(su)體(ti)(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang),分別在(zai)常(chang)溫(wen)(wen)(wen)以及高溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)中具(ju)有各自(zi)優越的特(te)(te)性(xing),但(dan)在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)中,馬氏(shi)體(ti)(ti)和(he)鐵素(su)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang),與普通鋼(gang)(gang)一樣,低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能不佳,不能適應低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing),在(zai)使用(yong)上要特(te)(te)別注意。而奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang),因具(ju)有優良的低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)特(te)(te)性(xing),在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境(jing)中而被廣泛和(he)大量使用(yong)。
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(zai)(zai)(zai)低(di)(di)(di)溫狀態(tai)下(xia),鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)存(cun)在(zai)(zai)(zai)像碳(tan)素(su)(su)(su)(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)一(yi)樣的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)(di)溫脆(cui)性(xing)(xing),而(er)奧氏體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)則不(bu)(bu)存(cun)在(zai)(zai)(zai)。因此鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)或(huo)(huo)是馬氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)產生(sheng)低(di)(di)(di)溫脆(cui)化(hua)(hua)而(er)奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)或(huo)(huo)Ni基合金(jin)不(bu)(bu)顯示低(di)(di)(di)溫脆(cui)性(xing)(xing)。鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)12Cr13(410),10Cr17(430)等在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)(di)溫狀態(tai)下(xia),顯示出(chu)沖擊(ji)值(zhi)急劇下(xia)降。所以(yi)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)(di)溫狀態(tai)下(xia)使用(yong)時,要(yao)特別加以(yi)注意。作為(wei)改(gai)善(shan)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)沖擊(ji)韌性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)方法,可以(yi)考慮(lv)進行高(gao)純度化(hua)(hua)工藝。借助于(yu)控制C、N等級水平,脆(cui)化(hua)(hua)溫度可在(zai)(zai)(zai)-100~-50℃范(fan)圍內進行改(gai)善(shan)時,有可能將(jiang)(jiang)其用(yong)于(yu)與冷(leng)(leng)凍相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)工程。近年來,已將(jiang)(jiang)011Cr17(430L)和(he)10Cr17MoNb(436)等應用(yong)于(yu)冷(leng)(leng)凍器具的(de)(de)(de)(de)殼體(ti)(ti)(ti)。鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)因為(wei)是體(ti)(ti)(ti)心立方結(jie)構,當材料性(xing)(xing)能呈(cheng)現(xian)出(chu)變弱時,尖銳的(de)(de)(de)(de)裂紋會(hui)迅(xun)速地擴展而(er)造(zao)成脆(cui)性(xing)(xing)破壞(huai)。而(er)奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),因為(wei)是面心立方結(jie)構,而(er)不(bu)(bu)會(hui)產生(sheng)脆(cui)性(xing)(xing)破壞(huai)。奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)06Cr19Ni10(304)和(he)06Cr17Ni12Mo2(316)等,在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)(di)溫狀態(tai)下(xia)仍顯示出(chu)了優越(yue)的(de)(de)(de)(de)沖擊(ji)特性(xing)(xing)。但是,要(yao)注意析(xi)(xi)出(chu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)或(huo)(huo)因加工而(er)引起(qi)馬氏體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)析(xi)(xi)出(chu),還有因敏(min)化(hua)(hua)引起(qi)碳(tan)化(hua)(hua)物或(huo)(huo)。相(xiang)等異性(xing)(xing)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)而(er)引起(qi)脆(cui)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)傾向。
06Cr19Ni10具有(you)優良的(de)耐蝕性及冷加工沖壓性,在-180℃條件(jian)下力學性能仍佳。是奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)中生產和用量(liang)最多的(de)鋼(gang),用于生產薄壁(bi)件(jian)、輸酸(suan)管道及結(jie)構件(jian)等。