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。奧氏體系列不銹鋼是在超低溫狀態下使用的優秀材料。
還有在(zai)超導粒子加(jia)速器中，為(wei)了能在(zai)絕對溫度（-273℃）附近(jin)的環境溫度下(xia)使用，需開發和(he)使用在(zai)超低(di)溫狀(zhuang)態下(xia)仍為(wei)非(fei)磁性、高強(qiang)度的特(te)殊奧(ao)氏體型不銹(xiu)鋼。
普通(tong)鋼是一種(zhong)高強(qiang)度(du)材料(liao)，但(dan)在(zai)低溫環境中(zhong)，因其強(qiang)度(du)和韌性(xing)(xing)都有所(suo)減(jian)弱(ruo)，在(zai)使用(yong)(yong)上受到限制。為(wei)此(ci)添加鎳（Ni）成為(wei)特(te)殊鋼，可按規定的(de)用(yong)(yong)途使用(yong)(yong)。馬氏體(ti)(ti)型(xing)、鐵(tie)素體(ti)(ti)型(xing)和奧(ao)氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼，分別在(zai)常溫以及高溫環境中(zhong)具(ju)(ju)有各自優越的(de)特(te)性(xing)(xing)，但(dan)在(zai)低溫環境中(zhong)，馬氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼和鐵(tie)素體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼，與普通(tong)鋼一樣(yang)，低溫性(xing)(xing)能不(bu)佳，在(zai)使用(yong)(yong)上要謹慎和注意。而(er)(er)奧(ao)氏體(ti)(ti)型(xing)不(bu)銹鋼，因具(ju)(ju)備優良(liang)的(de)低溫特(te)性(xing)(xing)而(er)(er)被大(da)量使用(yong)(yong)。
低溫鋼必須具有的主要性能：
①.韌(ren)性-脆性轉變溫度低于使用(yong)溫度；
②. 滿足設計要求的強度；
③. 在使用溫(wen)度(du)下組織結構穩定；
④. 具有良好的焊接(jie)性(xing)和加工成形性(xing)；
⑤. 某些特殊用途還要(yao)求(qiu)極低的磁導率(lv)(lv)、冷收(shou)縮率(lv)(lv)等。
1. 低溫下(xia)不銹鋼的(de)物理性能
不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)(zai)低溫(wen)(wen)下，電阻(zu)、線膨(peng)脹(zhang)(zhang)系數(shu)、熱導率、質(zhi)量熱容(rong)和(he)磁(ci)性都會發(fa)生(sheng)(sheng)很大變化。電阻(zu)，線膨(peng)脹(zhang)(zhang)系數(shu)在(zai)(zai)(zai)低溫(wen)(wen)時(shi)(shi)變小；熱導率、質(zhi)量熱容(rong)在(zai)(zai)(zai)低溫(wen)(wen)時(shi)(shi)急劇減少；楊氏(shi)(shi)模(mo)量（縱彈性模(mo)量）在(zai)(zai)(zai)溫(wen)(wen)度下降的(de)同時(shi)(shi)增大。因為奧氏(shi)(shi)體(ti)型不銹(xiu)鋼(gang)具有低溫(wen)(wen)的(de)Ms點（馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)變態起始溫(wen)(wen)度），所以(yi)當保(bao)持(chi)在(zai)(zai)(zai)M3點以(yi)下時(shi)(shi)，即可生(sheng)(sheng)成(cheng)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)。低溫(wen)(wen)時(shi)(shi)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)生(sheng)(sheng)成(cheng)，才使奧氏(shi)(shi)體(ti)型不銹(xiu)鋼(gang)的(de)代表(biao)鋼(gang)種(zhong)06Cr19Ni10（304）在(zai)(zai)(zai)常溫(wen)(wen)下是(shi)非(fei)磁(ci)性的(de)，而(er)在(zai)(zai)(zai)低溫(wen)(wen)環境中(zhong)變為有磁(ci)性。
2. 不銹鋼低溫特性
低溫(wen)脆(cui)化(hua)-在(zai)低溫(wen)環境(jing)中，變形能量小(xiao)。在(zai)低溫(wen)環境(jing)中，延伸率和(he)斷(duan)面收(shou)縮率降低的現(xian)象稱為低溫(wen)脆(cui)化(hua)。多在(zai)鐵素體(ti)型的體(ti)心立方（bcc）晶格組織(zhi)上產生。
低(di)溫(wen)加工（低(di)溫(wen)處(chu)理(li)）-將馬氏體型(xing)不(bu)銹鋼從(cong)奧(ao)氏體化(hua)溫(wen)度(du)淬火(huo)后(hou)再(zai)冷卻到極低(di)的溫(wen)度(du)，以(yi)促進產生(sheng)馬氏體的淬火(huo)方法。適合于容易生(sheng)成殘留奧(ao)氏體的不(bu)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。
奧氏體不銹鋼在低溫狀態(tai)下，因為具(ju)有Ms點，所(suo)以(yi)如果保持在Ms點以(yi)下時，則(ze)可生成馬氏體。
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(ao)氏體(ti)穩定(ding)程度(du)不同的(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進(jin)行(xing)加(jia)工時，隨著(zhu)加(jia)工溫度(du)的(de)降(jiang)低強(qiang)度(du)增(zeng)加(jia)。按鋼種不同排列(lie)，其強(qiang)度(du)增(zeng)加(jia)的(de)次序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)奧(ao)氏體(ti)穩定(ding)度(du)越(yue)差的(de)材料(liao)，其強(qiang)度(du)增(zeng)加(jia)就越(yue)明顯(xian)。
06Cr19Ni9（304）在超低溫(wen)下進(jin)行(xing)拉(la)(la)伸(shen)試驗(yan)時，其應力-應變(bian)曲(qu)線(xian)圖居然(ran)出現的(de)激烈的(de)鋸(ju)(ju)齒形(xing)狀曲(qu)線(xian)（突出鋸(ju)(ju)齒狀曲(qu)線(xian)），這(zhe)是(shi)由于受拉(la)(la)伸(shen)而生成馬(ma)氏體的(de)緣(yuan)故(gu)。隨著應力的(de)增大，其組織引起Y相(xiang)(xiang)→α相(xiang)(xiang)或密排六方晶(jing)格(ge)（hcp）ε相(xiang)(xiang)→α相(xiang)(xiang)的(de)變(bian)態(tai)。同時表示產生了應力緩(huan)和。
