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(chao)導粒(li)子(zi)加速器中，為了能(neng)在(zai)(zai)絕對溫度(du)（-273℃）附近的環境(jing)溫度(du)下使用(yong)，需開發和使用(yong)在(zai)(zai)超(chao)低(di)溫狀態(tai)下仍為非磁性、高強度(du)的特殊奧氏體(ti)型不銹(xiu)鋼。
普通(tong)鋼(gang)是一(yi)種高(gao)強度材料，但在(zai)低(di)溫環境中，因其強度和韌性(xing)(xing)都有(you)所減弱(ruo)，在(zai)使用(yong)上受到限制。為(wei)此(ci)添加鎳（Ni）成為(wei)特(te)殊鋼(gang)，可按規定的用(yong)途使用(yong)。馬氏(shi)(shi)體(ti)型、鐵素體(ti)型和奧氏(shi)(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，分(fen)別在(zai)常(chang)溫以及高(gao)溫環境中具(ju)有(you)各自優越的特(te)性(xing)(xing)，但在(zai)低(di)溫環境中，馬氏(shi)(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和鐵素體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，與普通(tong)鋼(gang)一(yi)樣，低(di)溫性(xing)(xing)能不(bu)佳，在(zai)使用(yong)上要謹(jin)慎和注(zhu)意。而奧氏(shi)(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，因具(ju)備(bei)優良的低(di)溫特(te)性(xing)(xing)而被大量使用(yong)。
低溫鋼必須具有(you)的主要性能(neng)：
①.韌性-脆性轉變(bian)溫度低于使用溫度；
②. 滿足設計要求的強(qiang)度；
③. 在使用溫度下(xia)組織(zhi)結構穩定；
④. 具有良(liang)好的(de)焊接性和加工成形性；
⑤. 某些特殊用途還要(yao)求極低(di)的磁導率、冷(leng)收縮率等。
1. 低溫下不銹(xiu)鋼的物理性能
不銹鋼在(zai)低溫下，電阻(zu)、線膨脹系數、熱(re)導(dao)率(lv)、質(zhi)量熱(re)容和(he)磁(ci)(ci)性(xing)都會發生(sheng)(sheng)很大變(bian)化。電阻(zu)，線膨脹系數在(zai)低溫時(shi)變(bian)小；熱(re)導(dao)率(lv)、質(zhi)量熱(re)容在(zai)低溫時(shi)急(ji)劇減少(shao)；楊氏(shi)模(mo)量（縱彈性(xing)模(mo)量）在(zai)溫度下降(jiang)的(de)同時(shi)增(zeng)大。因為奧氏(shi)體(ti)(ti)型不銹鋼具有低溫的(de)Ms點（馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)變(bian)態起始溫度），所以(yi)當保持在(zai)M3點以(yi)下時(shi)，即可(ke)生(sheng)(sheng)成(cheng)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)。低溫時(shi)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)(sheng)成(cheng)，才使(shi)奧氏(shi)體(ti)(ti)型不銹鋼的(de)代(dai)表(biao)鋼種06Cr19Ni10（304）在(zai)常溫下是(shi)非磁(ci)(ci)性(xing)的(de)，而在(zai)低溫環境中變(bian)為有磁(ci)(ci)性(xing)。
2. 不銹鋼(gang)低溫特性
低(di)溫(wen)脆化-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(he)斷面收(shou)縮率(lv)降低(di)的(de)現象稱為低(di)溫(wen)脆化。多(duo)在(zai)(zai)鐵素(su)體(ti)型(xing)的(de)體(ti)心(xin)立方(fang)（bcc）晶格(ge)組織上產生。
低溫(wen)加工(gong)（低溫(wen)處(chu)理）-將(jiang)馬氏體(ti)型不銹鋼從奧氏體(ti)化溫(wen)度淬火后再(zai)冷卻到極低的(de)(de)溫(wen)度，以(yi)促進產生馬氏體(ti)的(de)(de)淬火方法。適合于容易生成殘留奧氏體(ti)的(de)(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(shi)體不(bu)銹鋼在低(di)溫(wen)狀(zhuang)態(tai)下，因(yin)為具有Ms點，所以(yi)如(ru)果保(bao)持在Ms點以(yi)下時，則(ze)可生成馬氏(shi)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(dui)于(yu)奧(ao)氏體穩定程(cheng)度(du)(du)不同的12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點(dian)以(yi)下(xia)進行加工時，隨著加工溫度(du)(du)的降低強度(du)(du)增加。按鋼種不同排(pai)列，其強度(du)(du)增加的次序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像(xiang)12Cr17Ni7（301）那(nei)樣的奧(ao)氏體穩定度(du)(du)越差的材料，其強度(du)(du)增加就越明顯(xian)。
06Cr19Ni9（304）在超低(di)溫(wen)下進行拉(la)(la)伸試(shi)驗時(shi)，其(qi)應力-應變(bian)曲(qu)線圖(tu)居然(ran)出現的(de)(de)(de)激烈的(de)(de)(de)鋸齒形(xing)狀(zhuang)曲(qu)線（突出鋸齒狀(zhuang)曲(qu)線），這是由于受拉(la)(la)伸而生成馬(ma)氏(shi)體的(de)(de)(de)緣故。隨著應力的(de)(de)(de)增大，其(qi)組(zu)織引起Y相(xiang)→α相(xiang)或(huo)密排六方晶格(ge)（hcp）ε相(xiang)→α相(xiang)的(de)(de)(de)變(bian)態。同時(shi)表(biao)示(shi)產(chan)生了(le)應力緩(huan)和。
