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(bu)銹(xiu)鋼是在超低溫狀態下使用的優秀材料。
還有在超導(dao)粒子(zi)加(jia)速器中，為(wei)了能在絕(jue)對溫度(du)（-273℃）附近(jin)的環境溫度(du)下使用，需開(kai)發和使用在超低溫狀態下仍為(wei)非(fei)磁性、高強度(du)的特殊奧氏體(ti)型不(bu)銹鋼。
普通鋼是一種高強度材料，但(dan)在(zai)低(di)溫環(huan)境中，因其強度和(he)(he)韌性(xing)(xing)都有(you)所減弱，在(zai)使用(yong)(yong)(yong)上(shang)受到限制。為此添加鎳(nie)（Ni）成為特(te)殊鋼，可按(an)規定(ding)的用(yong)(yong)(yong)途使用(yong)(yong)(yong)。馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)(xing)、鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)型(xing)(xing)和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼，分別在(zai)常溫以及高溫環(huan)境中具(ju)有(you)各自優越的特(te)性(xing)(xing)，但(dan)在(zai)低(di)溫環(huan)境中，馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼和(he)(he)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼，與普通鋼一樣，低(di)溫性(xing)(xing)能不(bu)(bu)佳，在(zai)使用(yong)(yong)(yong)上(shang)要謹(jin)慎和(he)(he)注意。而奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼，因具(ju)備(bei)優良(liang)的低(di)溫特(te)性(xing)(xing)而被大量使用(yong)(yong)(yong)。
低溫鋼必須具有的主要(yao)性能：
①.韌性-脆性轉變溫(wen)(wen)度(du)低于使用溫(wen)(wen)度(du)；
②. 滿(man)足設計(ji)要求的強度(du)；
③. 在使用溫(wen)度下組織結(jie)構穩定；
④. 具有良好的焊接性和加(jia)工(gong)成形性；
⑤. 某些特殊用途還(huan)要求極低的磁導率(lv)、冷收縮(suo)率(lv)等。
1. 低溫下不銹鋼的物(wu)理性能
不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)低(di)溫(wen)下，電(dian)阻、線膨脹(zhang)系數(shu)、熱導(dao)率、質(zhi)量(liang)熱容(rong)和磁(ci)性都會發(fa)生(sheng)(sheng)很大變化。電(dian)阻，線膨脹(zhang)系數(shu)在(zai)(zai)低(di)溫(wen)時(shi)變小；熱導(dao)率、質(zhi)量(liang)熱容(rong)在(zai)(zai)低(di)溫(wen)時(shi)急劇減少；楊氏模量(liang)（縱彈性模量(liang)）在(zai)(zai)溫(wen)度(du)下降的同(tong)時(shi)增大。因為(wei)奧氏體型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)低(di)溫(wen)的Ms點（馬氏體變態起(qi)始溫(wen)度(du)），所以(yi)當保持在(zai)(zai)M3點以(yi)下時(shi)，即可(ke)生(sheng)(sheng)成馬氏體。低(di)溫(wen)時(shi)馬氏體的生(sheng)(sheng)成，才使奧氏體型不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的代表(biao)鋼(gang)種06Cr19Ni10（304）在(zai)(zai)常溫(wen)下是非磁(ci)性的，而(er)在(zai)(zai)低(di)溫(wen)環(huan)境中變為(wei)有(you)磁(ci)性。
2. 不銹鋼低溫特性
低(di)溫脆化-在(zai)(zai)低(di)溫環(huan)境(jing)中，變形能量小。在(zai)(zai)低(di)溫環(huan)境(jing)中，延伸率(lv)和(he)斷面收縮率(lv)降低(di)的現象稱為低(di)溫脆化。多在(zai)(zai)鐵素體型(xing)的體心立(li)方(fang)（bcc）晶(jing)格組織上產生。
低(di)溫(wen)加工（低(di)溫(wen)處理）-將(jiang)馬(ma)氏(shi)體(ti)型不銹鋼從奧氏(shi)體(ti)化溫(wen)度淬火后(hou)再冷卻到極低(di)的溫(wen)度，以(yi)促進產生(sheng)馬(ma)氏(shi)體(ti)的淬火方法。適合(he)于容易生(sheng)成(cheng)殘留奧氏(shi)體(ti)的不銹鋼。
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(bu)銹鋼在(zai)(zai)低溫狀(zhuang)態下，因為具有Ms點(dian)，所以(yi)如果保持在(zai)(zai)Ms點(dian)以(yi)下時，則(ze)可生(sheng)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(dui)于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)穩定程度(du)不同的(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下(xia)進行加(jia)(jia)工時，隨著加(jia)(jia)工溫度(du)的(de)降(jiang)低強(qiang)度(du)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。按鋼種不同排列，其強(qiang)度(du)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)的(de)次序為(wei)12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)穩定度(du)越差的(de)材料，其強(qiang)度(du)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)就越明顯。
06Cr19Ni9（304）在(zai)超低溫下進行拉伸試驗時，其(qi)應(ying)力-應(ying)變曲(qu)(qu)線圖居然出現的(de)激烈的(de)鋸(ju)齒形狀(zhuang)曲(qu)(qu)線（突出鋸(ju)齒狀(zhuang)曲(qu)(qu)線），這(zhe)是由于受拉伸而生成馬氏體(ti)的(de)緣故(gu)。隨(sui)著應(ying)力的(de)增大，其(qi)組織引起Y相→α相或密排六方晶格（hcp）ε相→α相的(de)變態。同時表示產生了應(ying)力緩和。
