通常所說的低溫定義很廣,在冷藏和冷凍時常提到低溫。從0℃開始到-100℃左右的范圍或超低溫的范圍,其特性大不相同。在生產工業用氧或氮時,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液化天然氣運輸到儲存地,LNG低溫儲運罐車,見圖6-1。不銹鋼低溫儲罐和鋼瓶(液氮、液氬等),見圖6-2和圖6-3。



圖 1.jpg  圖 2.jpg


  在超低溫環境中奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)是最好的使用材料。


  在超導(dao)粒子加(jia)速器中,為(wei)了能(neng)在絕對溫度-273℃環境(jing)溫度下使用,就需要(yao)在超低溫狀態(tai)下仍(reng)為(wei)非磁性、高強度的奧氏(shi)體不(bu)銹鋼材料。


  普(pu)通鋼(gang)雖是(shi)一種高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度材(cai)料,但在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中,因其強(qiang)(qiang)度和韌性都大大降低(di),而在(zai)(zai)使(shi)用(yong)上受到限(xian)制(zhi)。為此出現了添加鎳(nie)(Ni)的特殊鋼(gang),低(di)溫(wen)(wen)(wen)強(qiang)(qiang)度得到了改善和提高(gao)(gao)。馬氏(shi)體、鐵素體和奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang),分別(bie)在(zai)(zai)常溫(wen)(wen)(wen)以及高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中具有各自優越的特性,但在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中,馬氏(shi)體和鐵素體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang),與(yu)普(pu)通鋼(gang)一樣,低(di)溫(wen)(wen)(wen)性能(neng)不(bu)(bu)(bu)佳,不(bu)(bu)(bu)能(neng)適應低(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing),在(zai)(zai)使(shi)用(yong)上要特別(bie)注意(yi)。而奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang),因具有優良(liang)的低(di)溫(wen)(wen)(wen)特性,在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中而被廣(guang)泛(fan)和大量使(shi)用(yong)。


  奧氏體不銹鋼具有優越的低溫特性。如022Cr19Ni10(304L)以及022Cr17Ni12Mo2(316L)這兩種鋼的抗拉強度在低溫時,不但沒有降低,反而均有所上升。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)就成為改善特性的有效因素。低溫的延展性在30%以上,并且是充分而穩定的。奧氏體穩定程度更優越的06Cr17Ni12Mo2(316),022Cr17Ni12Mo2(316L)具有更優良的特性。如前所述,有必要注意奧氏體不銹鋼的低溫馬氏體產生的影響。


  對于奧氏體穩定程度不同的12Cr17Ni7(301)、06Cr19Ni10(304)和06Cr25Ni20(310),在Ms點以下進行加工時,隨著加工溫度的降低,強度增加(被用于subzero加工,即低溫加工)。按鋼種不同排列,其強度增加的次序為12Cr17Ni7(301)>06Cr19Ni10(304)>06Cr25Ni20(310)。奧氏體穩定程度越差的材0(304)>06Cr25N料如12Cr17Ni7(301),強度增加就越明顯。


  在(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia),鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)存在(zai)像碳素(su)(su)鋼(gang)(gang)(gang)一樣的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)脆性(xing)(xing),而(er)(er)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)則不(bu)存在(zai)。因(yin)(yin)此鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)或是(shi)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)產生低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)脆化(hua)(hua)而(er)(er)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)或Ni基合金不(bu)顯(xian)示(shi)(shi)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)脆性(xing)(xing)。鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)12Cr13(410),10Cr17(430)等(deng)在(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia),顯(xian)示(shi)(shi)出(chu)(chu)(chu)沖擊(ji)值急劇下(xia)降。所以鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)使用(yong)時(shi),要特(te)別(bie)加以注意(yi)。作為改善(shan)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)沖擊(ji)韌性(xing)(xing)的(de)(de)(de)方法,可(ke)以考慮(lv)進行高純度(du)化(hua)(hua)工(gong)(gong)藝。借(jie)助于控(kong)制C、N等(deng)級水(shui)平,脆化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)可(ke)在(zai)-100~-50℃范圍內進行改善(shan)時(shi),有可(ke)能(neng)將其用(yong)于與冷(leng)凍(dong)相關(guan)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)程。近年(nian)來,已將011Cr17(430L)和10Cr17MoNb(436)等(deng)應(ying)用(yong)于冷(leng)凍(dong)器具的(de)(de)(de)殼體(ti)(ti)。鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)因(yin)(yin)為是(shi)體(ti)(ti)心立方結構,當材料(liao)性(xing)(xing)能(neng)呈現出(chu)(chu)(chu)變(bian)弱時(shi),尖銳的(de)(de)(de)裂紋(wen)會迅速地擴展而(er)(er)造成脆性(xing)(xing)破壞。而(er)(er)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),因(yin)(yin)為是(shi)面心立方結構,而(er)(er)不(bu)會產生脆性(xing)(xing)破壞。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)06Cr19Ni10(304)和06Cr17Ni12Mo2(316)等(deng),在(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)仍顯(xian)示(shi)(shi)出(chu)(chu)(chu)了優越的(de)(de)(de)沖擊(ji)特(te)性(xing)(xing)。但是(shi),要注意(yi)析(xi)出(chu)(chu)(chu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)或因(yin)(yin)加工(gong)(gong)而(er)(er)引起馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)(chu)(chu),還有因(yin)(yin)敏化(hua)(hua)引起碳化(hua)(hua)物或。相等(deng)異性(xing)(xing)相的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)(chu)(chu)而(er)(er)引起脆化(hua)(hua)的(de)(de)(de)傾(qing)向(xiang)。


  06Cr19Ni10具有優(you)良的(de)耐蝕性及(ji)冷加工沖(chong)壓性,在-180℃條件(jian)下力學性能(neng)仍佳(jia)。是(shi)奧氏體不銹(xiu)鋼中生(sheng)產和用量最多的(de)鋼,用于(yu)生(sheng)產薄壁件(jian)、輸酸管道及(ji)結構件(jian)等(deng)。