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。不銹鋼(gang)低溫儲罐和鋼瓶(液氮、液氬等),見圖6-2和圖6-3。



圖 1.jpg  圖 2.jpg


  在超低溫環境中奧氏體不銹鋼是最好的使用材料。


  在(zai)超導粒子加速器中(zhong),為(wei)了能在(zai)絕對溫(wen)(wen)(wen)度-273℃環境(jing)溫(wen)(wen)(wen)度下使用,就(jiu)需(xu)要在(zai)超低溫(wen)(wen)(wen)狀態下仍為(wei)非磁性、高強度的奧氏體不銹鋼材料。


  普通鋼(gang)雖是一(yi)種高(gao)強(qiang)度(du)(du)材(cai)料,但(dan)(dan)在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)(jing)中,因其強(qiang)度(du)(du)和(he)(he)韌性都大(da)大(da)降低(di)(di),而在(zai)使(shi)(shi)用上(shang)受到限制(zhi)。為此出現了添加鎳(Ni)的(de)特殊(shu)鋼(gang),低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)強(qiang)度(du)(du)得到了改(gai)善(shan)和(he)(he)提高(gao)。馬氏(shi)(shi)體、鐵(tie)素(su)體和(he)(he)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang),分(fen)別在(zai)常溫(wen)(wen)(wen)以(yi)及高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)(jing)中具有各(ge)自優(you)越(yue)的(de)特性,但(dan)(dan)在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)(jing)中,馬氏(shi)(shi)體和(he)(he)鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼(gang),與普通鋼(gang)一(yi)樣,低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性能不(bu)佳,不(bu)能適應低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)(jing),在(zai)使(shi)(shi)用上(shang)要特別注意。而奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang),因具有優(you)良(liang)的(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)特性,在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環境(jing)(jing)中而被廣泛和(he)(he)大(da)量使(shi)(shi)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(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)(zhuang)態下(xia)(xia),鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)存在(zai)(zai)(zai)像碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)一樣(yang)的(de)(de)(de)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing),而(er)(er)(er)(er)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)則(ze)不(bu)(bu)(bu)存在(zai)(zai)(zai)。因(yin)(yin)此鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)是(shi)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)產(chan)生(sheng)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)脆(cui)(cui)化(hua)(hua)而(er)(er)(er)(er)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)或(huo)Ni基合金不(bu)(bu)(bu)顯示低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)。鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)12Cr13(410),10Cr17(430)等(deng)(deng)在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)(zhuang)態下(xia)(xia),顯示出(chu)沖(chong)擊值(zhi)急劇下(xia)(xia)降。所(suo)以(yi)(yi)(yi)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)(zhuang)態下(xia)(xia)使用(yong)時,要特別(bie)加以(yi)(yi)(yi)注意(yi)。作為改善鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)沖(chong)擊韌性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)方法,可以(yi)(yi)(yi)考(kao)慮(lv)進行高純度化(hua)(hua)工藝。借助于(yu)控制C、N等(deng)(deng)級水平,脆(cui)(cui)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度可在(zai)(zai)(zai)-100~-50℃范(fan)圍內(nei)進行改善時,有(you)可能(neng)將其用(yong)于(yu)與冷(leng)凍相(xiang)(xiang)關的(de)(de)(de)工程。近年來,已(yi)將011Cr17(430L)和(he)10Cr17MoNb(436)等(deng)(deng)應(ying)用(yong)于(yu)冷(leng)凍器具的(de)(de)(de)殼體(ti)(ti)(ti)(ti)。鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)因(yin)(yin)為是(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)心立方結(jie)構(gou),當材料性(xing)(xing)(xing)能(neng)呈現(xian)出(chu)變弱時,尖(jian)銳(rui)的(de)(de)(de)裂紋會(hui)迅速地擴展而(er)(er)(er)(er)造成脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)破壞。而(er)(er)(er)(er)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),因(yin)(yin)為是(shi)面心立方結(jie)構(gou),而(er)(er)(er)(er)不(bu)(bu)(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)破壞。奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)06Cr19Ni10(304)和(he)06Cr17Ni12Mo2(316)等(deng)(deng),在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)(zhuang)態下(xia)(xia)仍顯示出(chu)了(le)優越的(de)(de)(de)沖(chong)擊特性(xing)(xing)(xing)。但是(shi),要注意(yi)析(xi)出(chu)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)因(yin)(yin)加工而(er)(er)(er)(er)引起(qi)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu),還有(you)因(yin)(yin)敏(min)化(hua)(hua)引起(qi)碳(tan)化(hua)(hua)物或(huo)。相(xiang)(xiang)等(deng)(deng)異性(xing)(xing)(xing)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)而(er)(er)(er)(er)引起(qi)脆(cui)(cui)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)傾(qing)向。


  06Cr19Ni10具有優良的耐蝕性及冷加工沖壓(ya)性,在-180℃條件(jian)(jian)下力學性能仍佳。是奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼中生產和用量(liang)最多的鋼,用于生產薄壁(bi)件(jian)(jian)、輸(shu)酸管道及結構(gou)件(jian)(jian)等。