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)超導粒子加速(su)器(qi)中，為了能在(zai)絕對(dui)溫(wen)度（-273℃）附近的環境溫(wen)度下使用，需開發和使用在(zai)超低溫(wen)狀態下仍為非磁性(xing)、高(gao)強度的特殊奧氏體型不銹鋼。
普通鋼(gang)(gang)是一種高強(qiang)度(du)材料，但(dan)在(zai)(zai)低溫(wen)環境中(zhong)，因其強(qiang)度(du)和韌性都有(you)所減弱，在(zai)(zai)使(shi)(shi)用上受到限制。為此添加鎳(nie)（Ni）成為特殊(shu)鋼(gang)(gang)，可按規定的用途使(shi)(shi)用。馬氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)、鐵素體(ti)型(xing)和奧氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，分別在(zai)(zai)常溫(wen)以及高溫(wen)環境中(zhong)具有(you)各自優越的特性，但(dan)在(zai)(zai)低溫(wen)環境中(zhong)，馬氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)和鐵素體(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，與普通鋼(gang)(gang)一樣，低溫(wen)性能不(bu)(bu)佳(jia)，在(zai)(zai)使(shi)(shi)用上要謹慎和注意(yi)。而奧氏(shi)(shi)體(ti)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，因具備優良(liang)的低溫(wen)特性而被(bei)大量使(shi)(shi)用。
低溫鋼必須具(ju)有的(de)主要性能：
①.韌(ren)性(xing)-脆性(xing)轉變溫(wen)度低(di)于使(shi)用(yong)溫(wen)度；
②. 滿足設計要求(qiu)的強度；
③. 在使用溫度下(xia)組織結構(gou)穩定；
④. 具有良好的焊(han)接性(xing)(xing)和加工(gong)成形(xing)性(xing)(xing)；
⑤. 某些(xie)特殊用(yong)途還(huan)要求極低的磁導率、冷收(shou)縮(suo)率等(deng)。
1. 低溫下不(bu)銹鋼(gang)的物理性能
不(bu)銹鋼(gang)在低(di)溫下，電阻(zu)、線(xian)膨(peng)脹系數、熱導率(lv)(lv)、質量熱容和磁性都會發生(sheng)很(hen)大變(bian)(bian)化(hua)。電阻(zu)，線(xian)膨(peng)脹系數在低(di)溫時(shi)變(bian)(bian)小；熱導率(lv)(lv)、質量熱容在低(di)溫時(shi)急劇減(jian)少(shao)；楊氏(shi)模(mo)量（縱彈性模(mo)量）在溫度下降的同時(shi)增大。因為奧氏(shi)體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)具有(you)低(di)溫的Ms點（馬(ma)氏(shi)體(ti)變(bian)(bian)態起始溫度），所以(yi)(yi)當(dang)保持(chi)在M3點以(yi)(yi)下時(shi)，即可(ke)生(sheng)成馬(ma)氏(shi)體(ti)。低(di)溫時(shi)馬(ma)氏(shi)體(ti)的生(sheng)成，才使(shi)奧氏(shi)體(ti)型不(bu)銹鋼(gang)的代表鋼(gang)種(zhong)06Cr19Ni10（304）在常溫下是非磁性的，而在低(di)溫環境(jing)中變(bian)(bian)為有(you)磁性。
2. 不(bu)銹鋼低溫特性
低(di)(di)溫脆化-在低(di)(di)溫環境中，變形能(neng)量小。在低(di)(di)溫環境中，延(yan)伸率和斷面(mian)收縮(suo)率降(jiang)低(di)(di)的現象稱為(wei)低(di)(di)溫脆化。多在鐵素體型的體心立方(fang)（bcc）晶格(ge)組(zu)織上產生(sheng)。
低溫加(jia)工（低溫處理）-將馬氏(shi)(shi)體型不(bu)銹鋼(gang)從奧氏(shi)(shi)體化(hua)溫度淬(cui)火后再冷卻到極低的(de)溫度，以促進產(chan)生馬氏(shi)(shi)體的(de)淬(cui)火方法。適合于容易生成(cheng)殘(can)留(liu)奧氏(shi)(shi)體的(de)不(bu)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(xiu)鋼在低溫(wen)狀態(tai)下，因為具(ju)有Ms點，所以如果保(bao)持(chi)在Ms點以下時，則可生成馬氏體。
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。
對于奧氏體(ti)穩定程度(du)不同的(de)(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進行加(jia)工時，隨著加(jia)工溫度(du)的(de)(de)降(jiang)低強度(du)增加(jia)。按鋼種不同排列，其(qi)強度(du)增加(jia)的(de)(de)次序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)(de)奧氏體(ti)穩定度(du)越(yue)差的(de)(de)材料(liao)，其(qi)強度(du)增加(jia)就越(yue)明顯。
06Cr19Ni9（304）在超低溫下進行(xing)拉伸試(shi)驗(yan)時(shi)，其(qi)應力(li)-應變曲線(xian)(xian)圖居然出現的(de)(de)激(ji)烈的(de)(de)鋸(ju)齒(chi)形(xing)狀曲線(xian)(xian)（突(tu)出鋸(ju)齒(chi)狀曲線(xian)(xian)），這是由于受拉伸而生成馬(ma)氏體的(de)(de)緣故。隨(sui)著應力(li)的(de)(de)增大，其(qi)組織引起Y相(xiang)→α相(xiang)或密排六(liu)方晶格（hcp）ε相(xiang)→α相(xiang)的(de)(de)變態。同時(shi)表(biao)示產生了應力(li)緩和。
