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。
還有在超(chao)導粒子加速器中，為(wei)了能在絕對溫度（-273℃）附近的(de)環境溫度下使用(yong)，需開發和使用(yong)在超(chao)低溫狀態下仍為(wei)非磁(ci)性(xing)、高強度的(de)特殊奧氏體型不銹鋼。
普(pu)通鋼(gang)是(shi)一(yi)種高(gao)強度(du)材(cai)料，但在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中(zhong)，因(yin)其(qi)強度(du)和(he)韌(ren)性(xing)都(dou)有所(suo)減弱，在(zai)(zai)使用(yong)上受(shou)到限制。為此添加鎳（Ni）成為特殊鋼(gang)，可按(an)規定的用(yong)途使用(yong)。馬(ma)氏(shi)體型(xing)、鐵素(su)(su)體型(xing)和(he)奧氏(shi)體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，分別在(zai)(zai)常(chang)溫(wen)(wen)以及(ji)高(gao)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中(zhong)具(ju)有各自(zi)優越的特性(xing)，但在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中(zhong)，馬(ma)氏(shi)體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)鐵素(su)(su)體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，與普(pu)通鋼(gang)一(yi)樣，低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能不(bu)佳，在(zai)(zai)使用(yong)上要謹(jin)慎和(he)注意。而奧氏(shi)體型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，因(yin)具(ju)備優良的低(di)溫(wen)(wen)特性(xing)而被(bei)大量(liang)使用(yong)。
低溫鋼必(bi)須具(ju)有的主要(yao)性能：
①.韌性-脆性轉(zhuan)變溫度(du)低于使用溫度(du)；
②. 滿足設計(ji)要求(qiu)的(de)強度；
③. 在使用溫度(du)下組織結構穩定；
④. 具有良好(hao)的(de)焊接性和加(jia)工成形性；
⑤. 某些特殊用(yong)途還要求極低的磁導率(lv)、冷(leng)收(shou)縮率(lv)等(deng)。
1. 低溫下不銹鋼的物理性能(neng)
不銹(xiu)鋼在低溫下(xia)，電阻、線膨脹系(xi)數、熱(re)(re)導率(lv)、質量(liang)熱(re)(re)容和磁(ci)(ci)性(xing)(xing)都會發生(sheng)很大變化。電阻，線膨脹系(xi)數在低溫時(shi)變小；熱(re)(re)導率(lv)、質量(liang)熱(re)(re)容在低溫時(shi)急劇(ju)減少；楊氏(shi)(shi)模量(liang)（縱(zong)彈性(xing)(xing)模量(liang)）在溫度下(xia)降的(de)同時(shi)增大。因為奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼具有(you)低溫的(de)Ms點（馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)變態起始溫度），所以(yi)當保持在M3點以(yi)下(xia)時(shi)，即(ji)可生(sheng)成(cheng)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)。低溫時(shi)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)生(sheng)成(cheng)，才使奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型(xing)不銹(xiu)鋼的(de)代(dai)表(biao)鋼種06Cr19Ni10（304）在常溫下(xia)是非(fei)磁(ci)(ci)性(xing)(xing)的(de)，而(er)在低溫環境中變為有(you)磁(ci)(ci)性(xing)(xing)。
2. 不(bu)銹鋼(gang)低溫(wen)特(te)性
低(di)溫脆化-在低(di)溫環(huan)境(jing)中(zhong)，變形(xing)能量小。在低(di)溫環(huan)境(jing)中(zhong)，延伸率和斷面收(shou)縮率降低(di)的現象稱為(wei)低(di)溫脆化。多在鐵素體(ti)(ti)型的體(ti)(ti)心立方(fang)（bcc）晶格組織上產生。
低溫加工（低溫處(chu)理(li)）-將馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型不銹鋼(gang)從奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)化溫度(du)淬(cui)(cui)火(huo)后再冷卻到(dao)極低的(de)溫度(du)，以促進產生馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)淬(cui)(cui)火(huo)方法。適合于容易生成殘(can)留奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)不銹鋼(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。
奧氏體不銹鋼在低溫狀態下，因為具有Ms點，所以(yi)如果(guo)保(bao)持在Ms點以(yi)下時，則可生成(cheng)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。
對于奧氏體穩定程度(du)(du)不(bu)同的12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進行(xing)加(jia)(jia)工時，隨著加(jia)(jia)工溫(wen)度(du)(du)的降(jiang)低強度(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)。按鋼種不(bu)同排列，其強度(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)的次(ci)序為(wei)12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像(xiang)12Cr17Ni7（301）那(nei)樣的奧氏體穩定度(du)(du)越(yue)差的材料，其強度(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)就(jiu)越(yue)明顯。
06Cr19Ni9（304）在超(chao)低溫下進行拉伸試驗時，其(qi)應力-應變曲線(xian)圖居然出(chu)現的(de)激(ji)烈的(de)鋸(ju)齒(chi)形(xing)狀曲線(xian)（突出(chu)鋸(ju)齒(chi)狀曲線(xian)），這是由于受拉伸而生(sheng)(sheng)成馬氏體的(de)緣故。隨(sui)著應力的(de)增大(da)，其(qi)組織(zhi)引(yin)起Y相→α相或密排六方晶格（hcp）ε相→α相的(de)變態(tai)。同時表示產生(sheng)(sheng)了(le)應力緩和。
