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鋼是最好的使用材料。


  在(zai)超導粒(li)子加速器中(zhong),為了(le)能(neng)在(zai)絕對溫度(du)-273℃環(huan)境溫度(du)下(xia)使用,就需要在(zai)超低溫狀態下(xia)仍為非磁性、高強度(du)的奧(ao)氏體不銹鋼材(cai)料。


  普通鋼雖是一種高(gao)強(qiang)度材料,但(dan)在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中,因(yin)(yin)其強(qiang)度和(he)韌性(xing)都大(da)(da)大(da)(da)降(jiang)低(di)(di)(di),而在(zai)使(shi)用(yong)上(shang)受到限制。為此出現了(le)添加鎳(nie)(Ni)的特(te)殊鋼,低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)強(qiang)度得到了(le)改善(shan)和(he)提高(gao)。馬氏體(ti)、鐵素(su)體(ti)和(he)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,分別(bie)在(zai)常溫(wen)(wen)(wen)以及高(gao)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中具(ju)有各自優越(yue)的特(te)性(xing),但(dan)在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中,馬氏體(ti)和(he)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,與普通鋼一樣,低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能(neng)不(bu)佳,不(bu)能(neng)適應低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing),在(zai)使(shi)用(yong)上(shang)要特(te)別(bie)注意。而奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,因(yin)(yin)具(ju)有優良(liang)的低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)特(te)性(xing),在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)(wen)環(huan)(huan)境(jing)中而被廣泛和(he)大(da)(da)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。


  在低(di)溫(wen)(wen)狀態(tai)(tai)(tai)下(xia),鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)存在像碳素(su)(su)鋼(gang)一樣的(de)(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)脆(cui)(cui)性,而(er)(er)(er)(er)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)鋼(gang)則不(bu)(bu)存在。因(yin)此(ci)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)是馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)產生低(di)溫(wen)(wen)脆(cui)(cui)化(hua)(hua)而(er)(er)(er)(er)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)或(huo)Ni基合(he)金(jin)不(bu)(bu)顯(xian)示(shi)低(di)溫(wen)(wen)脆(cui)(cui)性。鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)12Cr13(410),10Cr17(430)等(deng)(deng)在低(di)溫(wen)(wen)狀態(tai)(tai)(tai)下(xia),顯(xian)示(shi)出(chu)沖(chong)擊(ji)(ji)值急劇下(xia)降。所(suo)以鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)在低(di)溫(wen)(wen)狀態(tai)(tai)(tai)下(xia)使用(yong)時,要(yao)特別(bie)加以注意(yi)。作為(wei)改善(shan)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)沖(chong)擊(ji)(ji)韌性的(de)(de)(de)方(fang)法,可(ke)以考慮(lv)進行(xing)高純度化(hua)(hua)工藝。借(jie)助于控制C、N等(deng)(deng)級水平,脆(cui)(cui)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)度可(ke)在-100~-50℃范圍內(nei)進行(xing)改善(shan)時,有(you)(you)可(ke)能將其用(yong)于與冷凍(dong)相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)工程(cheng)。近年來,已將011Cr17(430L)和(he)10Cr17MoNb(436)等(deng)(deng)應用(yong)于冷凍(dong)器具(ju)的(de)(de)(de)殼體(ti)(ti)(ti)(ti)。鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)因(yin)為(wei)是體(ti)(ti)(ti)(ti)心(xin)立(li)方(fang)結構(gou),當材料性能呈現出(chu)變弱(ruo)時,尖銳(rui)的(de)(de)(de)裂紋會迅速地擴展而(er)(er)(er)(er)造成脆(cui)(cui)性破(po)壞。而(er)(er)(er)(er)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),因(yin)為(wei)是面心(xin)立(li)方(fang)結構(gou),而(er)(er)(er)(er)不(bu)(bu)會產生脆(cui)(cui)性破(po)壞。奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)06Cr19Ni10(304)和(he)06Cr17Ni12Mo2(316)等(deng)(deng),在低(di)溫(wen)(wen)狀態(tai)(tai)(tai)下(xia)仍顯(xian)示(shi)出(chu)了優越(yue)的(de)(de)(de)沖(chong)擊(ji)(ji)特性。但是,要(yao)注意(yi)析出(chu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)因(yin)加工而(er)(er)(er)(er)引(yin)起(qi)(qi)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)析出(chu),還有(you)(you)因(yin)敏化(hua)(hua)引(yin)起(qi)(qi)碳化(hua)(hua)物(wu)或(huo)。相(xiang)等(deng)(deng)異性相(xiang)的(de)(de)(de)析出(chu)而(er)(er)(er)(er)引(yin)起(qi)(qi)脆(cui)(cui)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)傾向(xiang)。


  06Cr19Ni10具有(you)優良(liang)的耐蝕(shi)性及(ji)冷加工沖壓性,在-180℃條件(jian)下(xia)力學性能仍佳。是奧氏體不銹鋼中生(sheng)產和用量最多的鋼,用于生(sheng)產薄(bo)壁件(jian)、輸酸管道及(ji)結構(gou)件(jian)等。