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(huan)有在超導(dao)粒(li)子加速器中，為了能在絕對溫度（-273℃）附近(jin)的環境溫度下(xia)使用，需開發(fa)和使用在超低溫狀(zhuang)態下(xia)仍(reng)為非磁性、高強度的特殊(shu)奧(ao)氏體型不銹鋼。
普(pu)(pu)通(tong)鋼(gang)(gang)是(shi)一種高強度材料，但在(zai)(zai)低溫(wen)環境(jing)中(zhong)，因其(qi)強度和(he)韌性都(dou)有所減弱，在(zai)(zai)使用(yong)上(shang)受到限(xian)制(zhi)。為此添加鎳（Ni）成為特殊鋼(gang)(gang)，可按規(gui)定(ding)的(de)用(yong)途使用(yong)。馬氏(shi)體型(xing)、鐵(tie)素體型(xing)和(he)奧氏(shi)體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，分別(bie)在(zai)(zai)常溫(wen)以及高溫(wen)環境(jing)中(zhong)具有各自優越的(de)特性，但在(zai)(zai)低溫(wen)環境(jing)中(zhong)，馬氏(shi)體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)鐵(tie)素體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，與(yu)普(pu)(pu)通(tong)鋼(gang)(gang)一樣，低溫(wen)性能不佳，在(zai)(zai)使用(yong)上(shang)要(yao)謹慎和(he)注意。而奧氏(shi)體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，因具備優良的(de)低溫(wen)特性而被大量使用(yong)。
低溫鋼必須具有的(de)主要性(xing)能：
①.韌性-脆性轉變(bian)溫度(du)(du)低于使用(yong)溫度(du)(du)；
②. 滿足設(she)計要(yao)求的(de)強度；
③. 在使用溫度下(xia)組織(zhi)結構穩定；
④. 具(ju)有(you)良(liang)好的焊接性和(he)加工成形(xing)性；
⑤. 某些特(te)殊用途還(huan)要(yao)求(qiu)極低的磁導(dao)率(lv)、冷收縮率(lv)等。
1. 低溫下(xia)不銹鋼的物理性能
不銹鋼(gang)在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)，電阻(zu)(zu)、線膨脹(zhang)系數、熱(re)導率(lv)(lv)、質量(liang)熱(re)容和磁(ci)性(xing)都會發(fa)生很大變(bian)化。電阻(zu)(zu)，線膨脹(zhang)系數在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)變(bian)小(xiao)；熱(re)導率(lv)(lv)、質量(liang)熱(re)容在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)急劇減少；楊氏(shi)(shi)模量(liang)（縱彈(dan)性(xing)模量(liang)）在(zai)(zai)溫(wen)(wen)(wen)度下(xia)(xia)降的(de)(de)同時(shi)(shi)增(zeng)大。因(yin)為奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)不銹鋼(gang)具有(you)低(di)溫(wen)(wen)(wen)的(de)(de)Ms點(dian)（馬氏(shi)(shi)體(ti)變(bian)態起始溫(wen)(wen)(wen)度），所以當保持在(zai)(zai)M3點(dian)以下(xia)(xia)時(shi)(shi)，即可生成馬氏(shi)(shi)體(ti)。低(di)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)馬氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)生成，才使奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)不銹鋼(gang)的(de)(de)代表鋼(gang)種(zhong)06Cr19Ni10（304）在(zai)(zai)常溫(wen)(wen)(wen)下(xia)(xia)是非磁(ci)性(xing)的(de)(de)，而在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)境中變(bian)為有(you)磁(ci)性(xing)。
2. 不銹鋼低溫特性(xing)
低溫(wen)(wen)脆化-在低溫(wen)(wen)環(huan)境中，變(bian)形能量小。在低溫(wen)(wen)環(huan)境中，延(yan)伸率和斷面(mian)收縮(suo)率降低的現象稱為低溫(wen)(wen)脆化。多在鐵素體(ti)(ti)型(xing)的體(ti)(ti)心立方（bcc）晶格組織上產生。
低(di)溫加(jia)工（低(di)溫處理(li)）-將馬(ma)(ma)氏(shi)體型不銹鋼從奧氏(shi)體化溫度淬火(huo)后再冷卻到極低(di)的(de)溫度，以(yi)促進產(chan)生馬(ma)(ma)氏(shi)體的(de)淬火(huo)方法。適合于容(rong)易生成殘留(liu)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(ti)不銹鋼(gang)在低(di)溫狀態下，因為具有Ms點(dian)，所(suo)以如果(guo)保持(chi)在Ms點(dian)以下時，則可生成馬氏體(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。
對于奧氏(shi)體穩定程度(du)(du)不同的12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在(zai)Ms點以下進(jin)行加(jia)(jia)工時，隨(sui)著加(jia)(jia)工溫度(du)(du)的降(jiang)低強(qiang)度(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)。按鋼種不同排列，其強(qiang)度(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)的次序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的奧氏(shi)體穩定度(du)(du)越差的材料，其強(qiang)度(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)就越明顯。
06Cr19Ni9（304）在超低溫下(xia)進行拉伸(shen)試驗時(shi)，其(qi)應力-應變(bian)(bian)曲線圖(tu)居然出現的(de)(de)激烈(lie)的(de)(de)鋸齒形(xing)狀曲線（突出鋸齒狀曲線），這是由于受拉伸(shen)而生成(cheng)馬氏體的(de)(de)緣故。隨著(zhu)應力的(de)(de)增大(da)，其(qi)組織引(yin)起(qi)Y相(xiang)→α相(xiang)或密排六方晶格（hcp）ε相(xiang)→α相(xiang)的(de)(de)變(bian)(bian)態。同時(shi)表示產(chan)生了應力緩和。
