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(chao)導粒子加(jia)速器中，為(wei)了能在(zai)絕對溫(wen)度(du)(du)（-273℃）附近的(de)環境溫(wen)度(du)(du)下使用，需(xu)開發和使用在(zai)超(chao)低溫(wen)狀態下仍為(wei)非(fei)磁性、高強度(du)(du)的(de)特殊奧(ao)氏體型不銹鋼。
普通(tong)鋼(gang)是一(yi)種高強(qiang)(qiang)度(du)材料，但在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)環境(jing)(jing)中(zhong)，因其強(qiang)(qiang)度(du)和韌(ren)性(xing)(xing)都有所減弱，在(zai)(zai)使(shi)用上(shang)受到(dao)限制。為(wei)此(ci)添(tian)加鎳（Ni）成為(wei)特殊鋼(gang)，可(ke)按規定的用途使(shi)用。馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)(xing)、鐵素體(ti)(ti)型(xing)(xing)和奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，分別在(zai)(zai)常溫(wen)(wen)以及高溫(wen)(wen)環境(jing)(jing)中(zhong)具有各自(zi)優(you)越的特性(xing)(xing)，但在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)環境(jing)(jing)中(zhong)，馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和鐵素體(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，與普通(tong)鋼(gang)一(yi)樣(yang)，低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能不(bu)佳，在(zai)(zai)使(shi)用上(shang)要謹慎和注(zhu)意。而奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，因具備優(you)良的低(di)溫(wen)(wen)特性(xing)(xing)而被大量使(shi)用。
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溫度；
②. 滿足(zu)設(she)計要求的強度；
③. 在使用溫度下組織結構穩定(ding)；
④. 具(ju)有良好的焊接性和(he)加(jia)工成(cheng)形性；
⑤. 某些特殊用途還要求(qiu)極低的(de)磁導率(lv)、冷收(shou)縮率(lv)等。
1. 低溫下不(bu)銹(xiu)鋼的物(wu)理性(xing)能
不銹(xiu)鋼在(zai)低(di)(di)(di)溫下，電阻(zu)、線膨脹(zhang)系(xi)數、熱(re)(re)導(dao)率、質量熱(re)(re)容和(he)磁性(xing)(xing)都會發生很大變(bian)化(hua)。電阻(zu)，線膨脹(zhang)系(xi)數在(zai)低(di)(di)(di)溫時(shi)(shi)變(bian)小；熱(re)(re)導(dao)率、質量熱(re)(re)容在(zai)低(di)(di)(di)溫時(shi)(shi)急劇減少；楊氏(shi)模量（縱彈性(xing)(xing)模量）在(zai)溫度下降的同時(shi)(shi)增大。因為奧氏(shi)體型不銹(xiu)鋼具有(you)(you)低(di)(di)(di)溫的Ms點（馬氏(shi)體變(bian)態起始溫度），所以(yi)當(dang)保(bao)持(chi)在(zai)M3點以(yi)下時(shi)(shi)，即可生成馬氏(shi)體。低(di)(di)(di)溫時(shi)(shi)馬氏(shi)體的生成，才使奧氏(shi)體型不銹(xiu)鋼的代表鋼種(zhong)06Cr19Ni10（304）在(zai)常溫下是非磁性(xing)(xing)的，而(er)在(zai)低(di)(di)(di)溫環境中變(bian)為有(you)(you)磁性(xing)(xing)。
2. 不銹(xiu)鋼低(di)溫特性
低溫脆(cui)化-在低溫環境中(zhong)，變形(xing)能量小。在低溫環境中(zhong)，延伸率(lv)和斷面收縮率(lv)降低的(de)現象稱(cheng)為低溫脆(cui)化。多在鐵素體(ti)型的(de)體(ti)心立(li)方(fang)（bcc）晶格組織上產(chan)生。
低(di)(di)溫(wen)加工(gong)（低(di)(di)溫(wen)處(chu)理(li)）-將馬(ma)氏(shi)體型不(bu)銹鋼從奧氏(shi)體化(hua)溫(wen)度淬火后再(zai)冷卻到極低(di)(di)的(de)溫(wen)度，以促進產生馬(ma)氏(shi)體的(de)淬火方法。適合(he)于(yu)容易生成(cheng)殘留奧氏(shi)體的(de)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(ti)不銹(xiu)鋼(gang)在(zai)低溫狀態下(xia)(xia)，因為具有Ms點(dian)，所以如(ru)果保持(chi)在(zai)Ms點(dian)以下(xia)(xia)時，則可(ke)生成(cheng)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。
對于奧氏(shi)體(ti)穩(wen)(wen)定程度(du)(du)不同(tong)的(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下(xia)進行加(jia)工時，隨著(zhu)加(jia)工溫度(du)(du)的(de)降低強度(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)。按鋼(gang)種不同(tong)排列，其(qi)強度(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)的(de)次序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)奧氏(shi)體(ti)穩(wen)(wen)定度(du)(du)越(yue)差的(de)材(cai)料(liao)，其(qi)強度(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)就(jiu)越(yue)明顯。
06Cr19Ni9（304）在(zai)超低溫(wen)下進行拉(la)伸試驗時(shi)(shi)，其應(ying)(ying)力(li)-應(ying)(ying)變(bian)曲線(xian)(xian)圖居然出現的(de)(de)激烈的(de)(de)鋸齒形狀曲線(xian)(xian)（突出鋸齒狀曲線(xian)(xian)），這(zhe)是由于受拉(la)伸而生成馬氏(shi)體的(de)(de)緣故。隨著(zhu)應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)增大，其組織引起Y相(xiang)(xiang)→α相(xiang)(xiang)或(huo)密(mi)排六(liu)方晶格（hcp）ε相(xiang)(xiang)→α相(xiang)(xiang)的(de)(de)變(bian)態。同時(shi)(shi)表示(shi)產生了(le)應(ying)(ying)力(li)緩和。
