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)(zai)超導粒子加速器中，為了能在(zai)(zai)絕對溫(wen)度(du)（-273℃）附(fu)近的環(huan)境溫(wen)度(du)下使用(yong)，需開(kai)發和(he)使用(yong)在(zai)(zai)超低溫(wen)狀態下仍為非(fei)磁性、高強度(du)的特殊奧氏體型不銹鋼(gang)。
普通鋼(gang)是(shi)一(yi)種(zhong)高強度(du)材料，但在(zai)(zai)(zai)低(di)溫環境(jing)中(zhong)，因其強度(du)和韌性(xing)都有(you)所減弱，在(zai)(zai)(zai)使(shi)用上受到限制。為(wei)此添(tian)加鎳（Ni）成為(wei)特殊鋼(gang)，可按規定的(de)(de)用途使(shi)用。馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)、鐵素體(ti)(ti)型(xing)和奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)，分(fen)別在(zai)(zai)(zai)常(chang)溫以及高溫環境(jing)中(zhong)具有(you)各(ge)自優(you)越的(de)(de)特性(xing)，但在(zai)(zai)(zai)低(di)溫環境(jing)中(zhong)，馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)和鐵素體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)，與普通鋼(gang)一(yi)樣，低(di)溫性(xing)能不佳，在(zai)(zai)(zai)使(shi)用上要謹慎和注意。而(er)奧氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)，因具備優(you)良的(de)(de)低(di)溫特性(xing)而(er)被(bei)大量(liang)使(shi)用。
低溫鋼必須具(ju)有的主要(yao)性(xing)能：
①.韌性-脆(cui)性轉變溫度低于使(shi)用溫度；
②. 滿足設計要(yao)求的強度；
③. 在使用溫度(du)下組織結構(gou)穩定；
④. 具有良好的焊接性和加工成形性；
⑤. 某些特殊用(yong)途還要(yao)求極低的磁導率、冷收縮率等。
1. 低溫下(xia)不銹鋼的物(wu)理性能
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)下，電阻(zu)(zu)、線膨脹(zhang)系(xi)數、熱導率、質量(liang)熱容(rong)和(he)磁性(xing)都會(hui)發(fa)生很大變化。電阻(zu)(zu)，線膨脹(zhang)系(xi)數在低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)時變小；熱導率、質量(liang)熱容(rong)在低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)時急劇減少；楊氏(shi)模量(liang)（縱(zong)彈性(xing)模量(liang)）在溫(wen)(wen)(wen)度(du)下降的(de)同時增大。因(yin)為奧氏(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)的(de)Ms點（馬氏(shi)體(ti)變態起始溫(wen)(wen)(wen)度(du)），所以(yi)當保持在M3點以(yi)下時，即可(ke)生成馬氏(shi)體(ti)。低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)時馬氏(shi)體(ti)的(de)生成，才使奧氏(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)代表鋼(gang)(gang)種06Cr19Ni10（304）在常溫(wen)(wen)(wen)下是非(fei)磁性(xing)的(de)，而在低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環境中(zhong)變為有磁性(xing)。
2. 不銹鋼(gang)低溫特性
低溫(wen)脆化-在(zai)低溫(wen)環境(jing)中，變形能量小。在(zai)低溫(wen)環境(jing)中，延伸率和斷(duan)面收縮率降低的(de)現(xian)象稱為低溫(wen)脆化。多在(zai)鐵素(su)體型(xing)的(de)體心立方（bcc）晶格組織上產生(sheng)。
低溫加工（低溫處理(li)）-將馬氏體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼從奧(ao)(ao)氏體(ti)化溫度淬火(huo)后(hou)再冷卻(que)到(dao)極(ji)低的(de)溫度，以促進(jin)產(chan)生馬氏體(ti)的(de)淬火(huo)方(fang)法。適合(he)于容易生成(cheng)殘留奧(ao)(ao)氏體(ti)的(de)不(bu)銹(xiu)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(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)在低溫狀(zhuang)態下(xia)，因為(wei)具有(you)Ms點，所(suo)以如果保持在Ms點以下(xia)時(shi)，則可生成馬(ma)氏(shi)體(ti)(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。
對于奧氏體(ti)穩定(ding)(ding)程(cheng)度(du)不同(tong)的(de)(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和(he)20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進行加工時，隨著加工溫度(du)的(de)(de)降低強度(du)增加。按鋼種不同(tong)排列，其強度(du)增加的(de)(de)次(ci)序為(wei)12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)(de)奧氏體(ti)穩定(ding)(ding)度(du)越(yue)(yue)差(cha)的(de)(de)材料，其強度(du)增加就(jiu)越(yue)(yue)明顯(xian)。
06Cr19Ni9（304）在超低溫下進行拉(la)伸試(shi)驗時，其應力(li)-應變曲(qu)線(xian)(xian)圖(tu)居然(ran)出現(xian)的(de)(de)激烈的(de)(de)鋸(ju)齒(chi)形(xing)狀曲(qu)線(xian)(xian)（突出鋸(ju)齒(chi)狀曲(qu)線(xian)(xian)），這(zhe)是由于(yu)受拉(la)伸而生(sheng)成馬(ma)氏體(ti)的(de)(de)緣故。隨著應力(li)的(de)(de)增大，其組織引起Y相(xiang)→α相(xiang)或密排六(liu)方晶格（hcp）ε相(xiang)→α相(xiang)的(de)(de)變態。同時表示產生(sheng)了應力(li)緩和。
