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(bu)銹鋼是在超低溫狀態下使用的優秀材料。
還有在(zai)超(chao)導粒子加速(su)器中，為了(le)能在(zai)絕對溫度（-273℃）附近的環境溫度下(xia)使用(yong)，需開(kai)發(fa)和使用(yong)在(zai)超(chao)低(di)溫狀態下(xia)仍為非磁性、高強度的特殊(shu)奧氏體型不銹鋼。
普通鋼(gang)是一種高強度材料(liao)，但(dan)在低(di)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中，因(yin)其強度和(he)韌性(xing)(xing)(xing)都有所減弱，在使用上受到限制(zhi)。為此添加鎳(nie)（Ni）成為特殊鋼(gang)，可按(an)規定的(de)用途使用。馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)型、鐵(tie)素體(ti)型和(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)，分別在常溫(wen)(wen)以(yi)及(ji)高溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中具有各自優(you)越的(de)特性(xing)(xing)(xing)，但(dan)在低(di)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中，馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)和(he)鐵(tie)素體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)，與普通鋼(gang)一樣，低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能不(bu)(bu)佳，在使用上要謹(jin)慎和(he)注意。而(er)奧氏(shi)(shi)體(ti)型不(bu)(bu)銹鋼(gang)，因(yin)具備優(you)良(liang)的(de)低(di)溫(wen)(wen)特性(xing)(xing)(xing)而(er)被大量使用。
低(di)溫(wen)鋼(gang)必(bi)須具有的(de)主要性能：
①.韌性-脆性轉變溫度低于使用溫度；
②. 滿足(zu)設(she)計要求的強度；
③. 在使用(yong)溫度下(xia)組織結構(gou)穩定；
④. 具有良好的焊(han)接性和加工成形性；
⑤. 某些特殊(shu)用途(tu)還要求極低的(de)磁導率、冷收縮率等(deng)。
1. 低溫下(xia)不銹(xiu)鋼的(de)物理(li)性(xing)能
不(bu)銹鋼在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)下，電阻、線(xian)膨脹(zhang)系數(shu)、熱導率、質量(liang)熱容和磁(ci)性都會發生(sheng)很大變(bian)(bian)(bian)化。電阻，線(xian)膨脹(zhang)系數(shu)在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)時(shi)變(bian)(bian)(bian)小(xiao)；熱導率、質量(liang)熱容在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)時(shi)急(ji)劇減少(shao)；楊氏(shi)(shi)(shi)模(mo)量(liang)（縱彈(dan)性模(mo)量(liang)）在(zai)(zai)(zai)溫(wen)(wen)度下降的(de)同時(shi)增大。因為(wei)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體型不(bu)銹鋼具有低(di)(di)溫(wen)(wen)的(de)Ms點(dian)（馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體變(bian)(bian)(bian)態起(qi)始溫(wen)(wen)度），所以當保持在(zai)(zai)(zai)M3點(dian)以下時(shi)，即可(ke)生(sheng)成馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體。低(di)(di)溫(wen)(wen)時(shi)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體的(de)生(sheng)成，才使奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體型不(bu)銹鋼的(de)代表鋼種06Cr19Ni10（304）在(zai)(zai)(zai)常溫(wen)(wen)下是非(fei)磁(ci)性的(de)，而(er)在(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)環境中變(bian)(bian)(bian)為(wei)有磁(ci)性。
2. 不銹鋼低溫特性
低(di)溫(wen)脆(cui)化-在(zai)(zai)低(di)溫(wen)環境中，變形能量小。在(zai)(zai)低(di)溫(wen)環境中，延伸率(lv)和斷面收(shou)縮率(lv)降低(di)的(de)(de)現象稱為低(di)溫(wen)脆(cui)化。多在(zai)(zai)鐵素體(ti)型的(de)(de)體(ti)心立方（bcc）晶(jing)格組(zu)織上產(chan)生。
低溫(wen)(wen)(wen)加(jia)工（低溫(wen)(wen)(wen)處理）-將馬(ma)氏(shi)體型不銹鋼從奧氏(shi)體化溫(wen)(wen)(wen)度淬(cui)火后再冷卻到極低的(de)溫(wen)(wen)(wen)度，以促進(jin)產生馬(ma)氏(shi)體的(de)淬(cui)火方(fang)法(fa)。適(shi)合于容易生成殘留奧氏(shi)體的(de)不銹鋼。
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。
奧氏體不銹鋼(gang)在(zai)低溫狀(zhuang)態下，因為(wei)具有Ms點，所以如果保持在(zai)Ms點以下時，則可(ke)生成馬(ma)氏體。
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(yu)奧(ao)氏體(ti)(ti)穩定程度(du)不同(tong)的(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進(jin)行加工(gong)(gong)時，隨(sui)著加工(gong)(gong)溫度(du)的(de)降(jiang)低強度(du)增(zeng)加。按鋼種不同(tong)排列，其強度(du)增(zeng)加的(de)次序(xu)為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)穩定度(du)越(yue)差(cha)的(de)材料，其強度(du)增(zeng)加就越(yue)明顯。
06Cr19Ni9（304）在(zai)超低溫下進行拉(la)(la)伸試驗時，其應(ying)力-應(ying)變(bian)曲(qu)(qu)線圖居然出(chu)現(xian)的激烈(lie)的鋸齒形(xing)狀曲(qu)(qu)線（突出(chu)鋸齒狀曲(qu)(qu)線），這(zhe)是由(you)于受(shou)拉(la)(la)伸而生成馬氏體的緣故。隨著應(ying)力的增大，其組織(zhi)引(yin)起Y相→α相或密排六方晶(jing)格(ge)（hcp）ε相→α相的變(bian)態。同時表示(shi)產(chan)生了(le)應(ying)力緩和。
