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。不銹鋼低溫儲罐和鋼瓶(液氮、液氬等),見圖6-2和圖6-3。



圖 1.jpg  圖 2.jpg


  在超低溫環境中奧氏體不銹鋼是最好的使用材料。


  在(zai)(zai)超(chao)導粒子(zi)加速器中,為(wei)了能在(zai)(zai)絕對溫(wen)度(du)-273℃環境溫(wen)度(du)下使(shi)用,就需要在(zai)(zai)超(chao)低溫(wen)狀態下仍為(wei)非磁性、高強(qiang)度(du)的奧氏體(ti)不銹鋼材料。


  普通(tong)鋼(gang)雖是一(yi)種高(gao)強(qiang)(qiang)度材料,但(dan)在(zai)低(di)溫(wen)環境中(zhong)(zhong)(zhong),因其強(qiang)(qiang)度和(he)(he)韌性都大大降低(di),而在(zai)使(shi)(shi)用(yong)(yong)上(shang)受到(dao)限(xian)制。為(wei)此出現了(le)添加鎳(Ni)的特殊鋼(gang),低(di)溫(wen)強(qiang)(qiang)度得到(dao)了(le)改善和(he)(he)提高(gao)。馬氏體、鐵素(su)體和(he)(he)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang),分別在(zai)常溫(wen)以及高(gao)溫(wen)環境中(zhong)(zhong)(zhong)具有(you)各自優越的特性,但(dan)在(zai)低(di)溫(wen)環境中(zhong)(zhong)(zhong),馬氏體和(he)(he)鐵素(su)體不(bu)(bu)銹鋼(gang),與(yu)普通(tong)鋼(gang)一(yi)樣,低(di)溫(wen)性能不(bu)(bu)佳,不(bu)(bu)能適應低(di)溫(wen)環境,在(zai)使(shi)(shi)用(yong)(yong)上(shang)要特別注意。而奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang),因具有(you)優良的低(di)溫(wen)特性,在(zai)低(di)溫(wen)環境中(zhong)(zhong)(zhong)而被廣泛(fan)和(he)(he)大量使(shi)(shi)用(yong)(yong)。


  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(zai)低(di)溫狀態下,鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)存在(zai)像(xiang)碳(tan)素(su)(su)鋼(gang)一樣的(de)(de)低(di)溫脆(cui)性(xing),而(er)(er)(er)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)則不(bu)(bu)存在(zai)。因(yin)此鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)或(huo)是馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)產(chan)生低(di)溫脆(cui)化(hua)(hua)(hua)而(er)(er)(er)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)或(huo)Ni基合(he)金不(bu)(bu)顯(xian)(xian)示低(di)溫脆(cui)性(xing)。鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)12Cr13(410),10Cr17(430)等(deng)在(zai)低(di)溫狀態下,顯(xian)(xian)示出(chu)沖擊值(zhi)急劇下降。所以(yi)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)低(di)溫狀態下使用(yong)時,要(yao)特(te)別加(jia)以(yi)注(zhu)意。作(zuo)為(wei)改善鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)沖擊韌(ren)性(xing)的(de)(de)方(fang)法,可以(yi)考慮(lv)進行(xing)高純度(du)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)。借助(zhu)于(yu)(yu)控(kong)制C、N等(deng)級水平,脆(cui)化(hua)(hua)(hua)溫度(du)可在(zai)-100~-50℃范圍(wei)內(nei)進行(xing)改善時,有(you)可能將(jiang)其(qi)用(yong)于(yu)(yu)與冷(leng)(leng)凍相關的(de)(de)工(gong)程(cheng)。近年來(lai),已將(jiang)011Cr17(430L)和(he)10Cr17MoNb(436)等(deng)應用(yong)于(yu)(yu)冷(leng)(leng)凍器具的(de)(de)殼體(ti)(ti)(ti)。鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)因(yin)為(wei)是體(ti)(ti)(ti)心(xin)立(li)方(fang)結構,當(dang)材料性(xing)能呈現出(chu)變(bian)弱(ruo)時,尖(jian)銳的(de)(de)裂紋會迅速地擴展而(er)(er)(er)造成(cheng)脆(cui)性(xing)破壞(huai)(huai)。而(er)(er)(er)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),因(yin)為(wei)是面(mian)心(xin)立(li)方(fang)結構,而(er)(er)(er)不(bu)(bu)會產(chan)生脆(cui)性(xing)破壞(huai)(huai)。奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)06Cr19Ni10(304)和(he)06Cr17Ni12Mo2(316)等(deng),在(zai)低(di)溫狀態下仍顯(xian)(xian)示出(chu)了(le)優越(yue)的(de)(de)沖擊特(te)性(xing)。但是,要(yao)注(zhu)意析出(chu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)或(huo)因(yin)加(jia)工(gong)而(er)(er)(er)引(yin)起(qi)馬(ma)(ma)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)析出(chu),還有(you)因(yin)敏化(hua)(hua)(hua)引(yin)起(qi)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物或(huo)。相等(deng)異性(xing)相的(de)(de)析出(chu)而(er)(er)(er)引(yin)起(qi)脆(cui)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)傾向。


  06Cr19Ni10具(ju)有優良的耐蝕性(xing)(xing)及冷加(jia)工沖壓性(xing)(xing),在(zai)-180℃條(tiao)件下力學(xue)性(xing)(xing)能仍佳。是奧氏體不銹鋼中生產和用(yong)量最多的鋼,用(yong)于生產薄壁件、輸酸管道及結構(gou)件等。