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(huan)有在超導粒子加速器中，為了能在絕對溫度（-273℃）附(fu)近的(de)環境(jing)溫度下使(shi)用，需開發和(he)使(shi)用在超低溫狀態下仍為非磁性、高強度的(de)特(te)殊奧氏體型不銹鋼。
普(pu)通鋼(gang)是一種(zhong)高強度材料，但(dan)在(zai)低溫(wen)環境中，因(yin)(yin)其強度和(he)韌性(xing)都有所減弱，在(zai)使(shi)(shi)用(yong)上受到限制。為此添加鎳（Ni）成為特殊鋼(gang)，可按(an)規定(ding)的(de)(de)(de)用(yong)途使(shi)(shi)用(yong)。馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)型(xing)、鐵(tie)素體(ti)(ti)型(xing)和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，分別在(zai)常溫(wen)以(yi)及高溫(wen)環境中具有各自優越的(de)(de)(de)特性(xing)，但(dan)在(zai)低溫(wen)環境中，馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)鐵(tie)素體(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，與普(pu)通鋼(gang)一樣，低溫(wen)性(xing)能(neng)不(bu)(bu)(bu)(bu)佳(jia)，在(zai)使(shi)(shi)用(yong)上要謹慎和(he)注意(yi)。而奧(ao)氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，因(yin)(yin)具備優良的(de)(de)(de)低溫(wen)特性(xing)而被大量使(shi)(shi)用(yong)。
低溫鋼必須具有的(de)主要性能(neng)：
①.韌性(xing)-脆性(xing)轉變溫(wen)度(du)低于使(shi)用溫(wen)度(du)；
②. 滿足(zu)設計(ji)要(yao)求的強度；
③. 在使用(yong)溫度下組織結構穩定；
④. 具有(you)良好的(de)焊接(jie)性和加工成形性；
⑤. 某些(xie)特殊用(yong)途還(huan)要求(qiu)極低的磁導率(lv)、冷收縮(suo)率(lv)等。
1. 低溫(wen)下不銹(xiu)鋼的(de)物(wu)理性能
不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)低(di)(di)溫(wen)下，電阻、線膨脹(zhang)系(xi)數、熱導率、質量(liang)熱容和(he)磁性(xing)都會發生很大變化。電阻，線膨脹(zhang)系(xi)數在(zai)低(di)(di)溫(wen)時(shi)(shi)變小；熱導率、質量(liang)熱容在(zai)低(di)(di)溫(wen)時(shi)(shi)急(ji)劇(ju)減少；楊氏模量(liang)（縱彈性(xing)模量(liang)）在(zai)溫(wen)度(du)下降(jiang)的(de)同時(shi)(shi)增大。因為奧氏體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有低(di)(di)溫(wen)的(de)Ms點（馬氏體(ti)變態起始溫(wen)度(du)），所以當(dang)保持在(zai)M3點以下時(shi)(shi)，即(ji)可生成馬氏體(ti)。低(di)(di)溫(wen)時(shi)(shi)馬氏體(ti)的(de)生成，才(cai)使奧氏體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)代表鋼(gang)(gang)種06Cr19Ni10（304）在(zai)常(chang)溫(wen)下是非磁性(xing)的(de)，而在(zai)低(di)(di)溫(wen)環境中變為有磁性(xing)。
2. 不(bu)銹鋼(gang)低溫特性
低溫脆(cui)化(hua)-在(zai)低溫環境中，變形能(neng)量(liang)小(xiao)。在(zai)低溫環境中，延伸(shen)率和斷面收縮(suo)率降低的(de)現象稱為低溫脆(cui)化(hua)。多在(zai)鐵素體(ti)型的(de)體(ti)心立方（bcc）晶格組織上(shang)產生(sheng)。
低(di)溫加工（低(di)溫處理）-將(jiang)馬(ma)氏體(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)從奧氏體(ti)化溫度(du)(du)淬火后再冷卻到極低(di)的溫度(du)(du)，以(yi)促進產生馬(ma)氏體(ti)的淬火方法。適合于容易生成殘(can)留(liu)奧氏體(ti)的不(bu)(bu)銹鋼(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)不銹鋼在低溫狀態下(xia)，因為具有Ms點，所以(yi)如果保持在Ms點以(yi)下(xia)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(dui)于奧氏體穩(wen)定(ding)程度(du)(du)(du)不同的(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和(he)20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進行加(jia)工(gong)時，隨著加(jia)工(gong)溫度(du)(du)(du)的(de)降(jiang)低強(qiang)度(du)(du)(du)增(zeng)加(jia)。按鋼種不同排列，其(qi)強(qiang)度(du)(du)(du)增(zeng)加(jia)的(de)次(ci)序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)奧氏體穩(wen)定(ding)度(du)(du)(du)越(yue)差的(de)材料，其(qi)強(qiang)度(du)(du)(du)增(zeng)加(jia)就(jiu)越(yue)明顯。
06Cr19Ni9（304）在超低溫下進行拉(la)伸試驗時，其(qi)應(ying)力(li)(li)-應(ying)變曲(qu)線(xian)圖居然出(chu)現的(de)(de)(de)激烈的(de)(de)(de)鋸齒(chi)(chi)形狀曲(qu)線(xian)（突出(chu)鋸齒(chi)(chi)狀曲(qu)線(xian)），這是由于受拉(la)伸而生成(cheng)馬(ma)氏體(ti)的(de)(de)(de)緣故。隨著應(ying)力(li)(li)的(de)(de)(de)增大，其(qi)組(zu)織(zhi)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)(de)(de)變態。同(tong)時表示(shi)產(chan)生了應(ying)力(li)(li)緩和。
