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(shi)體不銹鋼(gang)是最好的使用材料。


  在(zai)(zai)超導粒子加速器中,為(wei)了(le)能在(zai)(zai)絕對溫度(du)(du)-273℃環境溫度(du)(du)下使用,就需(xu)要(yao)在(zai)(zai)超低溫狀(zhuang)態下仍為(wei)非磁性、高強度(du)(du)的奧氏體不銹鋼材料。


  普(pu)通(tong)鋼雖是一種(zhong)高強度(du)(du)材(cai)料,但(dan)(dan)在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong),因其強度(du)(du)和韌(ren)性(xing)都大(da)大(da)降低(di)(di),而在(zai)使(shi)用上(shang)受到限制。為此出現(xian)了添加鎳(Ni)的特(te)(te)(te)殊鋼,低(di)(di)溫(wen)(wen)強度(du)(du)得到了改善和提高。馬(ma)氏(shi)體(ti)、鐵(tie)素體(ti)和奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼,分(fen)別在(zai)常溫(wen)(wen)以及(ji)高溫(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)具有各自優越的特(te)(te)(te)性(xing),但(dan)(dan)在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong),馬(ma)氏(shi)體(ti)和鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼,與普(pu)通(tong)鋼一樣,低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能不(bu)(bu)(bu)佳(jia),不(bu)(bu)(bu)能適應低(di)(di)溫(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing),在(zai)使(shi)用上(shang)要特(te)(te)(te)別注(zhu)意。而奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼,因具有優良的低(di)(di)溫(wen)(wen)特(te)(te)(te)性(xing),在(zai)低(di)(di)溫(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)而被(bei)廣泛(fan)和大(da)量使(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)(zai)低(di)溫狀(zhuang)(zhuang)態下(xia),鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)存在(zai)(zai)(zai)(zai)像碳素(su)鋼(gang)(gang)一(yi)樣(yang)的(de)(de)低(di)溫脆(cui)性,而(er)(er)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)則不(bu)(bu)(bu)(bu)存在(zai)(zai)(zai)(zai)。因此鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)或是(shi)馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)產生低(di)溫脆(cui)化而(er)(er)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)或Ni基合金不(bu)(bu)(bu)(bu)顯(xian)示低(di)溫脆(cui)性。鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)12Cr13(410),10Cr17(430)等(deng)(deng)在(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)溫狀(zhuang)(zhuang)態下(xia),顯(xian)示出(chu)沖(chong)擊值急劇(ju)下(xia)降。所(suo)以(yi)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)溫狀(zhuang)(zhuang)態下(xia)使(shi)用(yong)(yong)時(shi)(shi),要(yao)特(te)別加以(yi)注(zhu)意。作為改善鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)沖(chong)擊韌性的(de)(de)方法(fa),可(ke)以(yi)考慮進行(xing)高純度(du)化工藝。借助于(yu)(yu)控制C、N等(deng)(deng)級水平,脆(cui)化溫度(du)可(ke)在(zai)(zai)(zai)(zai)-100~-50℃范圍內(nei)進行(xing)改善時(shi)(shi),有可(ke)能將其用(yong)(yong)于(yu)(yu)與(yu)冷凍相關(guan)的(de)(de)工程。近年來,已將011Cr17(430L)和(he)10Cr17MoNb(436)等(deng)(deng)應用(yong)(yong)于(yu)(yu)冷凍器具的(de)(de)殼體(ti)(ti)。鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)因為是(shi)體(ti)(ti)心(xin)立(li)方結(jie)(jie)構,當(dang)材料性能呈(cheng)現出(chu)變弱(ruo)時(shi)(shi),尖銳的(de)(de)裂紋會迅速(su)地(di)擴展而(er)(er)造成(cheng)脆(cui)性破壞(huai)。而(er)(er)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),因為是(shi)面(mian)心(xin)立(li)方結(jie)(jie)構,而(er)(er)不(bu)(bu)(bu)(bu)會產生脆(cui)性破壞(huai)。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)06Cr19Ni10(304)和(he)06Cr17Ni12Mo2(316)等(deng)(deng),在(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)溫狀(zhuang)(zhuang)態下(xia)仍顯(xian)示出(chu)了優(you)越(yue)的(de)(de)沖(chong)擊特(te)性。但是(shi),要(yao)注(zhu)意析(xi)出(chu)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)或因加工而(er)(er)引(yin)(yin)起馬氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)析(xi)出(chu),還有因敏化引(yin)(yin)起碳化物或。相等(deng)(deng)異性相的(de)(de)析(xi)出(chu)而(er)(er)引(yin)(yin)起脆(cui)化的(de)(de)傾向。


  06Cr19Ni10具有優良的耐蝕性及冷加工沖壓性,在-180℃條件下力學(xue)性能仍佳。是奧(ao)氏體不銹鋼(gang)中生產(chan)和(he)用(yong)量最多的鋼(gang),用(yong)于(yu)生產(chan)薄壁(bi)件、輸酸管(guan)道及結構件等。