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)超(chao)(chao)導(dao)粒子(zi)加速(su)器(qi)中(zhong)，為(wei)了能在(zai)絕對(dui)溫(wen)度（-273℃）附近的(de)環境溫(wen)度下(xia)使(shi)用(yong)，需開發(fa)和使(shi)用(yong)在(zai)超(chao)(chao)低溫(wen)狀態下(xia)仍為(wei)非磁性(xing)、高(gao)強(qiang)度的(de)特殊奧氏體(ti)型不銹鋼。
普通鋼(gang)(gang)是一種高強度(du)材料，但在(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中，因(yin)其(qi)強度(du)和(he)韌性(xing)都有(you)所減弱，在(zai)(zai)使(shi)用上(shang)受到限制。為此添加鎳（Ni）成為特殊鋼(gang)(gang)，可按規定的(de)用途(tu)使(shi)用。馬氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)(xing)、鐵素體(ti)型(xing)(xing)(xing)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)(xing)不銹鋼(gang)(gang)，分別(bie)在(zai)(zai)常溫(wen)(wen)以及(ji)高溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中具有(you)各自(zi)優(you)越(yue)的(de)特性(xing)，但在(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中，馬氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)(xing)不銹鋼(gang)(gang)和(he)鐵素體(ti)型(xing)(xing)(xing)不銹鋼(gang)(gang)，與普通鋼(gang)(gang)一樣，低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)不佳(jia)，在(zai)(zai)使(shi)用上(shang)要謹(jin)慎和(he)注意。而奧(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)(xing)不銹鋼(gang)(gang)，因(yin)具備優(you)良(liang)的(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)特性(xing)而被(bei)大量(liang)使(shi)用。
低溫鋼必須具有(you)的主要性能：
①.韌性-脆性轉變溫(wen)度(du)低于(yu)使(shi)用溫(wen)度(du)；
②. 滿足設(she)計要求的強度；
③. 在使用(yong)溫度下組(zu)織(zhi)結構穩定；
④. 具有良好的焊(han)接(jie)性和加工成形性；
⑤. 某些特(te)殊用途還要求極(ji)低的磁導率(lv)、冷(leng)收縮(suo)率(lv)等。
1. 低溫(wen)下(xia)不銹鋼的物(wu)理(li)性能(neng)
不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)低(di)(di)溫(wen)下(xia)，電(dian)阻(zu)(zu)、線膨(peng)脹(zhang)系數、熱(re)(re)導率、質量(liang)熱(re)(re)容和(he)磁性(xing)(xing)(xing)都(dou)會發(fa)生很大(da)(da)變(bian)(bian)化(hua)。電(dian)阻(zu)(zu)，線膨(peng)脹(zhang)系數在(zai)低(di)(di)溫(wen)時(shi)變(bian)(bian)小；熱(re)(re)導率、質量(liang)熱(re)(re)容在(zai)低(di)(di)溫(wen)時(shi)急劇減少；楊氏(shi)(shi)(shi)模量(liang)（縱(zong)彈性(xing)(xing)(xing)模量(liang)）在(zai)溫(wen)度下(xia)降(jiang)的(de)(de)(de)同時(shi)增(zeng)大(da)(da)。因為奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼具有低(di)(di)溫(wen)的(de)(de)(de)Ms點（馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)變(bian)(bian)態(tai)起始溫(wen)度），所以(yi)當保持在(zai)M3點以(yi)下(xia)時(shi)，即可生成(cheng)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)。低(di)(di)溫(wen)時(shi)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)生成(cheng)，才使奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)代表鋼種06Cr19Ni10（304）在(zai)常溫(wen)下(xia)是非(fei)磁性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)，而在(zai)低(di)(di)溫(wen)環境中變(bian)(bian)為有磁性(xing)(xing)(xing)。
2. 不(bu)銹鋼低溫(wen)特(te)性
低(di)溫脆化-在(zai)低(di)溫環境中，變形能量小。在(zai)低(di)溫環境中，延(yan)伸率和斷面(mian)收縮率降低(di)的(de)現象稱為低(di)溫脆化。多在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)型的(de)體(ti)心立方（bcc）晶格組織上產生。
低溫(wen)加工(gong)（低溫(wen)處理）-將馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼從奧氏(shi)體(ti)(ti)化溫(wen)度淬火后再冷卻到極低的(de)溫(wen)度，以促進(jin)產生馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)淬火方(fang)法。適合于容易生成(cheng)殘留(liu)奧氏(shi)體(ti)(ti)的(de)不(bu)銹鋼。
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(zai)低溫狀態下(xia)(xia)，因為具有Ms點(dian)，所以如(ru)果保持(chi)在(zai)Ms點(dian)以下(xia)(xia)時(shi)，則可生成馬(ma)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。
對于奧(ao)氏體(ti)穩(wen)定程(cheng)度(du)(du)(du)(du)不同的(de)(de)(de)(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在(zai)Ms點以下進(jin)行加(jia)(jia)(jia)工(gong)時(shi)，隨著加(jia)(jia)(jia)工(gong)溫度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)降低強(qiang)度(du)(du)(du)(du)增加(jia)(jia)(jia)。按(an)鋼種不同排列，其(qi)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)增加(jia)(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)次序為(wei)12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)穩(wen)定度(du)(du)(du)(du)越(yue)差的(de)(de)(de)(de)材料，其(qi)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)增加(jia)(jia)(jia)就越(yue)明顯。
06Cr19Ni9（304）在(zai)超(chao)低溫(wen)下進行(xing)拉伸試(shi)驗時，其應(ying)力(li)-應(ying)變曲線(xian)圖居然出(chu)現的(de)(de)(de)(de)激烈的(de)(de)(de)(de)鋸(ju)齒形狀曲線(xian)（突出(chu)鋸(ju)齒狀曲線(xian)），這是由于受拉伸而生成馬氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)緣故。隨著應(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)增大，其組織引起Y相(xiang)→α相(xiang)或密排六方晶格（hcp）ε相(xiang)→α相(xiang)的(de)(de)(de)(de)變態。同時表示產生了應(ying)力(li)緩和。
