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。
還有在超(chao)(chao)導(dao)粒子加速器(qi)中(zhong)，為了能在絕對溫(wen)度(du)（-273℃）附近的(de)環境溫(wen)度(du)下使(shi)用，需開發和使(shi)用在超(chao)(chao)低溫(wen)狀態下仍(reng)為非(fei)磁性、高強(qiang)度(du)的(de)特殊(shu)奧氏體型(xing)不銹鋼。
普通鋼(gang)是一種高強度材料(liao)，但在(zai)低溫(wen)(wen)環(huan)境中(zhong)，因(yin)其強度和韌性都有(you)所(suo)減弱，在(zai)使用上受到限制(zhi)。為(wei)此添加鎳（Ni）成為(wei)特殊鋼(gang)，可按(an)規定的(de)用途使用。馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)、鐵素體(ti)(ti)(ti)型(xing)和奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，分別在(zai)常(chang)溫(wen)(wen)以(yi)及高溫(wen)(wen)環(huan)境中(zhong)具(ju)有(you)各(ge)自優(you)越的(de)特性，但在(zai)低溫(wen)(wen)環(huan)境中(zhong)，馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和鐵素體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，與(yu)普通鋼(gang)一樣，低溫(wen)(wen)性能不(bu)(bu)佳，在(zai)使用上要謹慎和注意(yi)。而奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，因(yin)具(ju)備優(you)良(liang)的(de)低溫(wen)(wen)特性而被大量使用。
低(di)溫鋼必須具有的主要(yao)性能：
①.韌性-脆性轉變溫(wen)度低于使用溫(wen)度；
②. 滿(man)足設計要求的強(qiang)度；
③. 在使用溫度(du)下組(zu)織結構穩定；
④. 具(ju)有良好的焊接性和加工成形性；
⑤. 某些特(te)殊用途(tu)還要求極低的磁(ci)導(dao)率、冷收縮率等。
1. 低溫(wen)下不(bu)銹鋼的物理性(xing)能(neng)
不(bu)銹鋼(gang)在(zai)(zai)(zai)低溫(wen)下，電(dian)阻、線膨(peng)脹系數(shu)、熱導率(lv)、質量(liang)熱容和(he)磁性(xing)(xing)都會發生很大變化。電(dian)阻，線膨(peng)脹系數(shu)在(zai)(zai)(zai)低溫(wen)時變小；熱導率(lv)、質量(liang)熱容在(zai)(zai)(zai)低溫(wen)時急(ji)劇減少；楊氏(shi)(shi)(shi)(shi)模量(liang)（縱彈性(xing)(xing)模量(liang)）在(zai)(zai)(zai)溫(wen)度下降的(de)(de)(de)同(tong)時增大。因為(wei)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼(gang)具有低溫(wen)的(de)(de)(de)Ms點(dian)（馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)變態起始(shi)溫(wen)度），所以(yi)當(dang)保持在(zai)(zai)(zai)M3點(dian)以(yi)下時，即可(ke)生成(cheng)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)。低溫(wen)時馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)生成(cheng)，才使(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)代表鋼(gang)種06Cr19Ni10（304）在(zai)(zai)(zai)常溫(wen)下是非磁性(xing)(xing)的(de)(de)(de)，而在(zai)(zai)(zai)低溫(wen)環境中變為(wei)有磁性(xing)(xing)。
2. 不(bu)銹鋼低溫特性
低(di)溫(wen)脆化-在低(di)溫(wen)環境(jing)中(zhong)，變形能量(liang)小。在低(di)溫(wen)環境(jing)中(zhong)，延伸率和斷面收縮率降(jiang)低(di)的(de)(de)現象稱為低(di)溫(wen)脆化。多在鐵素體(ti)型(xing)的(de)(de)體(ti)心(xin)立(li)方（bcc）晶格組織上產生(sheng)。
低(di)溫(wen)加(jia)工(gong)（低(di)溫(wen)處理）-將馬氏體型不銹(xiu)鋼(gang)從奧(ao)氏體化溫(wen)度淬(cui)火后再冷卻到極低(di)的溫(wen)度，以促進產生馬氏體的淬(cui)火方法。適合(he)于容易生成殘留奧(ao)氏體的不銹(xiu)鋼(gang)。
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)在低溫狀態下，因為具(ju)有Ms點(dian)，所(suo)以(yi)如果保持在Ms點(dian)以(yi)下時，則(ze)可(ke)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(cheng)度(du)(du)(du)不同(tong)(tong)的(de)(de)(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進行加(jia)工時，隨著加(jia)工溫度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降低強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)增加(jia)。按鋼種不同(tong)(tong)排列，其(qi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)增加(jia)的(de)(de)(de)次序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣(yang)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體穩定度(du)(du)(du)越差的(de)(de)(de)材料，其(qi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)增加(jia)就(jiu)越明顯。
06Cr19Ni9（304）在超(chao)低溫下進行拉伸試(shi)驗時(shi)，其(qi)應(ying)力(li)-應(ying)變曲(qu)線(xian)圖居然出現的(de)激烈的(de)鋸(ju)齒形狀曲(qu)線(xian)（突出鋸(ju)齒狀曲(qu)線(xian)），這(zhe)是(shi)由于受拉伸而生(sheng)成馬(ma)氏體的(de)緣(yuan)故。隨著應(ying)力(li)的(de)增大，其(qi)組織引起Y相(xiang)→α相(xiang)或密排(pai)六方晶格（hcp）ε相(xiang)→α相(xiang)的(de)變態。同時(shi)表示產生(sheng)了應(ying)力(li)緩和。
