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(you)在(zai)超導粒子加速器中，為(wei)了能在(zai)絕對溫度（-273℃）附近(jin)的環(huan)境溫度下使(shi)用，需(xu)開發和使(shi)用在(zai)超低(di)溫狀態(tai)下仍為(wei)非磁性(xing)、高(gao)強度的特殊奧氏體(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)。
普通鋼(gang)(gang)(gang)是一(yi)種高(gao)強(qiang)度材料，但(dan)(dan)在低(di)(di)溫(wen)環(huan)境中(zhong)，因其強(qiang)度和韌性(xing)都有所減弱，在使(shi)用(yong)(yong)上受到(dao)限(xian)制。為此添(tian)加鎳（Ni）成為特殊鋼(gang)(gang)(gang)，可按規定(ding)的用(yong)(yong)途使(shi)用(yong)(yong)。馬氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)、鐵素體(ti)型(xing)(xing)和奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，分別在常溫(wen)以及高(gao)溫(wen)環(huan)境中(zhong)具(ju)有各自(zi)優(you)越(yue)的特性(xing)，但(dan)(dan)在低(di)(di)溫(wen)環(huan)境中(zhong)，馬氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和鐵素體(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，與普通鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)樣，低(di)(di)溫(wen)性(xing)能不(bu)佳，在使(shi)用(yong)(yong)上要(yao)謹慎和注意(yi)。而(er)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，因具(ju)備優(you)良(liang)的低(di)(di)溫(wen)特性(xing)而(er)被(bei)大(da)量使(shi)用(yong)(yong)。
低溫鋼(gang)必須具有的(de)主要性能：
①.韌性-脆性轉變溫度低于使用(yong)溫度；
②. 滿足設計要求的強度；
③. 在使用溫度下組織(zhi)結構穩定；
④. 具(ju)有良(liang)好的焊接性和加工成(cheng)形性；
⑤. 某些特殊用途還要(yao)求極低的磁導率(lv)(lv)、冷(leng)收縮(suo)率(lv)(lv)等。
1. 低溫(wen)下不銹鋼的(de)物理性能
不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)下，電阻、線膨脹(zhang)系(xi)數(shu)、熱(re)導率、質量熱(re)容和磁(ci)性(xing)都會發(fa)生很大變化。電阻，線膨脹(zhang)系(xi)數(shu)在(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)變小；熱(re)導率、質量熱(re)容在(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)急劇減少；楊(yang)氏(shi)(shi)模(mo)量（縱彈性(xing)模(mo)量）在(zai)溫(wen)(wen)(wen)度下降的(de)同時(shi)增大。因為奧氏(shi)(shi)體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)有低(di)溫(wen)(wen)(wen)的(de)Ms點(dian)（馬氏(shi)(shi)體(ti)變態起始溫(wen)(wen)(wen)度），所(suo)以當保持在(zai)M3點(dian)以下時(shi)，即可生成馬氏(shi)(shi)體(ti)。低(di)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)馬氏(shi)(shi)體(ti)的(de)生成，才使奧氏(shi)(shi)體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)代表鋼(gang)(gang)(gang)種06Cr19Ni10（304）在(zai)常溫(wen)(wen)(wen)下是非磁(ci)性(xing)的(de)，而在(zai)低(di)溫(wen)(wen)(wen)環境中變為有磁(ci)性(xing)。
2. 不銹(xiu)鋼低溫特性
低溫(wen)(wen)脆(cui)化-在(zai)低溫(wen)(wen)環(huan)境中，變形能量(liang)小。在(zai)低溫(wen)(wen)環(huan)境中，延伸率(lv)和(he)斷(duan)面收縮率(lv)降低的(de)現象稱為低溫(wen)(wen)脆(cui)化。多在(zai)鐵(tie)素體(ti)型(xing)的(de)體(ti)心立(li)方(fang)（bcc）晶格組織(zhi)上產生。
低溫(wen)加工(gong)（低溫(wen)處理(li)）-將馬氏體型不銹鋼從奧氏體化(hua)溫(wen)度(du)淬(cui)火(huo)后(hou)再冷卻到極低的溫(wen)度(du)，以(yi)促進產生(sheng)馬氏體的淬(cui)火(huo)方法。適合于(yu)容易生(sheng)成殘留(liu)奧氏體的不銹鋼。
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。
奧氏體不銹鋼在(zai)低溫(wen)狀態(tai)下(xia)，因為具有Ms點，所以如果保持在(zai)Ms點以下(xia)時，則(ze)可(ke)生成馬(ma)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)氏體穩定(ding)程(cheng)度不同的(de)(de)(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進(jin)行加(jia)(jia)工時，隨著加(jia)(jia)工溫度的(de)(de)(de)降低強(qiang)度增加(jia)(jia)。按鋼種不同排列(lie)，其強(qiang)度增加(jia)(jia)的(de)(de)(de)次序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣(yang)的(de)(de)(de)奧(ao)氏體穩定(ding)度越差(cha)的(de)(de)(de)材料，其強(qiang)度增加(jia)(jia)就越明顯。
06Cr19Ni9（304）在超低溫下進行拉伸試驗時(shi)，其應(ying)(ying)力-應(ying)(ying)變曲線圖居然出現(xian)的激烈(lie)的鋸齒形狀曲線（突出鋸齒狀曲線），這(zhe)是由于受拉伸而生成(cheng)馬氏體的緣故(gu)。隨(sui)著應(ying)(ying)力的增大，其組織引起Y相→α相或(huo)密排六方晶格（hcp）ε相→α相的變態。同時(shi)表示產生了應(ying)(ying)力緩和。
