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(gang)是在超低溫狀態下使用的優秀材料。
還有在超導粒子(zi)加速器中(zhong)，為了能在絕(jue)對溫度（-273℃）附近的環(huan)境溫度下(xia)使用(yong)，需開發和(he)使用(yong)在超低溫狀(zhuang)態下(xia)仍(reng)為非(fei)磁性、高(gao)強度的特殊(shu)奧(ao)氏體型不銹鋼。
普通鋼(gang)是(shi)一種高強度(du)材(cai)料，但在(zai)低(di)溫(wen)(wen)環境中，因其強度(du)和(he)(he)(he)韌性(xing)(xing)(xing)都(dou)有(you)所(suo)減弱，在(zai)使(shi)用(yong)上受到限制(zhi)。為(wei)此添(tian)加鎳（Ni）成為(wei)特(te)殊鋼(gang)，可按規定(ding)的用(yong)途使(shi)用(yong)。馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)、鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)型(xing)和(he)(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，分別(bie)在(zai)常溫(wen)(wen)以及高溫(wen)(wen)環境中具(ju)有(you)各(ge)自優越(yue)的特(te)性(xing)(xing)(xing)，但在(zai)低(di)溫(wen)(wen)環境中，馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，與普通鋼(gang)一樣，低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)能不(bu)佳，在(zai)使(shi)用(yong)上要(yao)謹慎和(he)(he)(he)注意。而(er)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，因具(ju)備優良的低(di)溫(wen)(wen)特(te)性(xing)(xing)(xing)而(er)被大(da)量使(shi)用(yong)。
低溫鋼必須具有(you)的主要性能(neng)：
①.韌性(xing)-脆性(xing)轉(zhuan)變溫(wen)度(du)低于使(shi)用溫(wen)度(du)；
②. 滿足設計(ji)要求的(de)強度；
③. 在使用溫(wen)度(du)下(xia)組(zu)織結構穩定；
④. 具有良(liang)好(hao)的焊接(jie)性和(he)加工成形(xing)性；
⑤. 某些特殊用途還要求(qiu)極低的磁導(dao)率、冷收縮率等。
1. 低溫(wen)下不銹鋼的(de)物理性能(neng)
不銹鋼(gang)(gang)在(zai)低溫(wen)(wen)下，電阻、線(xian)(xian)膨脹系數、熱(re)(re)導(dao)率(lv)、質量熱(re)(re)容(rong)和磁性都(dou)會發生(sheng)很大變化(hua)。電阻，線(xian)(xian)膨脹系數在(zai)低溫(wen)(wen)時(shi)變小；熱(re)(re)導(dao)率(lv)、質量熱(re)(re)容(rong)在(zai)低溫(wen)(wen)時(shi)急劇減少；楊氏(shi)(shi)模(mo)量（縱彈性模(mo)量）在(zai)溫(wen)(wen)度下降的(de)(de)同(tong)時(shi)增大。因為奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型不銹鋼(gang)(gang)具有低溫(wen)(wen)的(de)(de)Ms點（馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)變態起(qi)始溫(wen)(wen)度），所(suo)以(yi)當保持(chi)在(zai)M3點以(yi)下時(shi)，即可生(sheng)成馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)。低溫(wen)(wen)時(shi)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)生(sheng)成，才使奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)代(dai)表鋼(gang)(gang)種06Cr19Ni10（304）在(zai)常溫(wen)(wen)下是非磁性的(de)(de)，而在(zai)低溫(wen)(wen)環境中變為有磁性。
2. 不銹鋼(gang)低(di)溫(wen)特性(xing)
低溫脆化-在低溫環境中，變形能量小。在低溫環境中，延(yan)伸(shen)率和斷面(mian)收縮率降(jiang)低的(de)現象(xiang)稱為低溫脆化。多在鐵素(su)體型的(de)體心(xin)立方（bcc）晶格(ge)組織上(shang)產生(sheng)。
低溫加工（低溫處理）-將(jiang)馬氏(shi)(shi)體型不(bu)銹(xiu)鋼從奧(ao)氏(shi)(shi)體化溫度淬火后(hou)再冷卻到極低的(de)溫度，以促進產(chan)生(sheng)馬氏(shi)(shi)體的(de)淬火方法(fa)。適合于容易生(sheng)成(cheng)殘留奧(ao)氏(shi)(shi)體的(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。
奧氏體(ti)不銹鋼在低溫(wen)狀態下，因為(wei)具有(you)Ms點(dian)，所以如(ru)果保持在Ms點(dian)以下時，則可生(sheng)成(cheng)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。
對于奧氏體(ti)穩定程(cheng)度不同的(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在(zai)Ms點(dian)以下進行(xing)加(jia)(jia)工時，隨(sui)著(zhu)加(jia)(jia)工溫度的(de)降(jiang)低(di)強(qiang)度增(zeng)加(jia)(jia)。按鋼(gang)種不同排列，其強(qiang)度增(zeng)加(jia)(jia)的(de)次序(xu)為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)奧氏體(ti)穩定度越(yue)差的(de)材(cai)料，其強(qiang)度增(zeng)加(jia)(jia)就越(yue)明顯。
06Cr19Ni9（304）在(zai)超低溫下進行拉(la)伸試驗時，其應(ying)力-應(ying)變曲線圖居(ju)然出現的(de)激烈的(de)鋸(ju)(ju)齒形狀曲線（突出鋸(ju)(ju)齒狀曲線），這是由于受拉(la)伸而生(sheng)成馬氏體的(de)緣(yuan)故。隨著應(ying)力的(de)增大，其組織(zhi)引起Y相(xiang)(xiang)→α相(xiang)(xiang)或(huo)密排六(liu)方晶格（hcp）ε相(xiang)(xiang)→α相(xiang)(xiang)的(de)變態。同時表示(shi)產生(sheng)了應(ying)力緩和。
