通常所說的低溫定義很廣,在冷藏和冷凍時常提到低溫。從0℃開始到-100℃左右的范圍或超低溫的范圍,其特性大不相同。在生產工業用氧或氮時,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液化天然氣運輸到儲存地,LNG低溫儲運罐車,見圖6-1。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)低溫儲罐和鋼瓶(液氮、液氬等),見圖6-2和圖6-3。
在超低溫環境中奧氏體不銹鋼(gang)是最好的使用材料。
在超導粒子加(jia)速(su)器中(zhong),為了能在絕對溫(wen)(wen)度-273℃環境溫(wen)(wen)度下使用,就需要在超低溫(wen)(wen)狀(zhuang)態(tai)下仍為非磁性、高強度的奧氏體不銹鋼材料。
普通鋼(gang)雖是一種(zhong)高強度材料,但在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong),因(yin)其強度和(he)韌(ren)性(xing)(xing)(xing)都大大降低(di)(di)(di),而在(zai)使用上受(shou)到限制。為此出現了(le)添加鎳(Ni)的(de)特(te)(te)殊鋼(gang),低(di)(di)(di)溫(wen)強度得(de)到了(le)改善和(he)提高。馬氏(shi)體(ti)、鐵素(su)體(ti)和(he)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),分別(bie)在(zai)常溫(wen)以及(ji)高溫(wen)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)具有各自優越的(de)特(te)(te)性(xing)(xing)(xing),但在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong),馬氏(shi)體(ti)和(he)鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),與普通鋼(gang)一樣,低(di)(di)(di)溫(wen)性(xing)(xing)(xing)能(neng)不(bu)(bu)(bu)佳,不(bu)(bu)(bu)能(neng)適(shi)應低(di)(di)(di)溫(wen)環(huan)(huan)境(jing),在(zai)使用上要特(te)(te)別(bie)注意。而奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),因(yin)具有優良(liang)的(de)低(di)(di)(di)溫(wen)特(te)(te)性(xing)(xing)(xing),在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)而被(bei)廣泛和(he)大量使用。
奧氏體不銹鋼具有優越的低溫特性。如022Cr19Ni10(304L)以及022Cr17Ni12Mo2(316L)這兩種鋼的抗拉強度在低溫時,不但沒有降低,反而均有所上升。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)就成為改善特性的有效因素。低溫的延展性在30%以上,并且是充分而穩定的。奧氏體穩定程度更優越的06Cr17Ni12Mo2(316),022Cr17Ni12Mo2(316L)具有更優良的特性。如前所述,有必要注意奧氏體不銹鋼的低溫馬氏體產生的影響。
對于奧氏體穩定程度不同的12Cr17Ni7(301)、06Cr19Ni10(304)和06Cr25Ni20(310),在Ms點以下進行加工時,隨著加工溫度的降低,強度增加(被用于subzero加工,即低溫加工)。按鋼種不同排列,其強度增加的次序為12Cr17Ni7(301)>06Cr19Ni10(304)>06Cr25Ni20(310)。奧氏體穩定程度越差的材0(304)>06Cr25N料如12Cr17Ni7(301),強度增加就越明顯。
在低(di)(di)(di)溫(wen)狀態下(xia)(xia),鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)存(cun)在像碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)一樣的(de)(de)(de)低(di)(di)(di)溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing),而(er)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)則不(bu)(bu)(bu)存(cun)在。因此鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)或是(shi)(shi)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)產生低(di)(di)(di)溫(wen)脆(cui)(cui)化(hua)而(er)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)或Ni基合(he)金不(bu)(bu)(bu)顯(xian)示(shi)低(di)(di)(di)溫(wen)脆(cui)(cui)性(xing)。鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)12Cr13(410),10Cr17(430)等在低(di)(di)(di)溫(wen)狀態下(xia)(xia),顯(xian)示(shi)出沖擊值(zhi)急劇下(xia)(xia)降(jiang)。所(suo)以(yi)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在低(di)(di)(di)溫(wen)狀態下(xia)(xia)使用時,要特別加(jia)以(yi)注意。作為改善(shan)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)沖擊韌(ren)性(xing)的(de)(de)(de)方(fang)法,可(ke)以(yi)考慮進行高純度(du)化(hua)工(gong)藝。借助(zhu)于控制(zhi)C、N等級水平,脆(cui)(cui)化(hua)溫(wen)度(du)可(ke)在-100~-50℃范圍內進行改善(shan)時,有可(ke)能將其用于與冷凍(dong)相關的(de)(de)(de)工(gong)程(cheng)。近(jin)年來,已(yi)將011Cr17(430L)和(he)10Cr17MoNb(436)等應用于冷凍(dong)器具的(de)(de)(de)殼體(ti)(ti)。鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)因為是(shi)(shi)體(ti)(ti)心(xin)立方(fang)結構,當材料性(xing)能呈現出變弱時,尖銳的(de)(de)(de)裂紋會迅速(su)地(di)擴展而(er)造成脆(cui)(cui)性(xing)破壞。而(er)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),因為是(shi)(shi)面心(xin)立方(fang)結構,而(er)不(bu)(bu)(bu)會產生脆(cui)(cui)性(xing)破壞。奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)06Cr19Ni10(304)和(he)06Cr17Ni12Mo2(316)等,在低(di)(di)(di)溫(wen)狀態下(xia)(xia)仍顯(xian)示(shi)出了優越的(de)(de)(de)沖擊特性(xing)。但(dan)是(shi)(shi),要注意析(xi)(xi)出鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)或因加(jia)工(gong)而(er)引(yin)起馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)析(xi)(xi)出,還有因敏化(hua)引(yin)起碳(tan)化(hua)物或。相等異性(xing)相的(de)(de)(de)析(xi)(xi)出而(er)引(yin)起脆(cui)(cui)化(hua)的(de)(de)(de)傾向。
06Cr19Ni10具有(you)優良的耐(nai)蝕性(xing)(xing)及(ji)(ji)冷加工沖壓性(xing)(xing),在-180℃條件(jian)(jian)下力學性(xing)(xing)能(neng)仍佳。是奧(ao)氏體不銹鋼中生產(chan)和用量(liang)最多的鋼,用于生產(chan)薄壁件(jian)(jian)、輸酸(suan)管道及(ji)(ji)結構件(jian)(jian)等。