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。
還有在超導粒子(zi)加(jia)速器(qi)中(zhong)，為了能(neng)在絕對溫(wen)度（-273℃）附近的(de)環境溫(wen)度下(xia)使用，需開發和使用在超低溫(wen)狀態下(xia)仍為非(fei)磁(ci)性、高強(qiang)度的(de)特(te)殊奧(ao)氏體型不銹(xiu)鋼。
普通(tong)鋼(gang)(gang)(gang)是一(yi)種高強(qiang)度(du)(du)材(cai)料，但在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)環(huan)(huan)(huan)境中，因其強(qiang)度(du)(du)和(he)(he)韌性都有所減弱，在(zai)(zai)使(shi)用上受到限制。為此添加鎳（Ni）成(cheng)為特殊鋼(gang)(gang)(gang)，可按(an)規(gui)定(ding)的用途(tu)使(shi)用。馬(ma)氏(shi)體(ti)型(xing)、鐵素(su)體(ti)型(xing)和(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，分別(bie)在(zai)(zai)常溫(wen)(wen)以及高溫(wen)(wen)環(huan)(huan)(huan)境中具(ju)有各自優(you)越(yue)的特性，但在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)環(huan)(huan)(huan)境中，馬(ma)氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)鐵素(su)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，與普通(tong)鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)樣，低(di)溫(wen)(wen)性能(neng)不(bu)佳，在(zai)(zai)使(shi)用上要謹慎和(he)(he)注意(yi)。而(er)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)型(xing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)，因具(ju)備優(you)良的低(di)溫(wen)(wen)特性而(er)被大量使(shi)用。
低溫鋼必須(xu)具有的主要(yao)性能：
①.韌性-脆性轉變溫度低于(yu)使用溫度；
②. 滿(man)足設計要求的強(qiang)度；
③. 在使用溫度下組織(zhi)結構穩定；
④. 具有良好的焊接性和加(jia)工成(cheng)形性；
⑤. 某(mou)些特(te)殊用途(tu)還(huan)要求極(ji)低(di)的磁導率、冷收縮率等。
1. 低溫下不銹(xiu)鋼的物理性能
不(bu)(bu)銹鋼在(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)，電(dian)阻、線膨脹系(xi)數、熱導率(lv)(lv)、質(zhi)量熱容和磁(ci)性(xing)都會(hui)發生很(hen)大變化(hua)。電(dian)阻，線膨脹系(xi)數在(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)時(shi)變小(xiao)；熱導率(lv)(lv)、質(zhi)量熱容在(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)時(shi)急劇減少；楊氏(shi)模量（縱(zong)彈性(xing)模量）在(zai)(zai)(zai)(zai)溫(wen)度(du)下(xia)(xia)(xia)降的(de)同時(shi)增(zeng)大。因為奧氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹鋼具有低(di)(di)溫(wen)的(de)Ms點（馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)變態起始溫(wen)度(du)），所(suo)以當保持在(zai)(zai)(zai)(zai)M3點以下(xia)(xia)(xia)時(shi)，即可生成馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)。低(di)(di)溫(wen)時(shi)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)生成，才使奧氏(shi)體(ti)(ti)型不(bu)(bu)銹鋼的(de)代表鋼種06Cr19Ni10（304）在(zai)(zai)(zai)(zai)常(chang)溫(wen)下(xia)(xia)(xia)是(shi)非磁(ci)性(xing)的(de)，而(er)在(zai)(zai)(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)環境中變為有磁(ci)性(xing)。
2. 不銹(xiu)鋼低溫(wen)特性
低(di)溫(wen)(wen)脆化-在(zai)低(di)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中(zhong)，變形能量小(xiao)。在(zai)低(di)溫(wen)(wen)環(huan)境(jing)中(zhong)，延伸率和斷面收縮(suo)率降低(di)的(de)現象(xiang)稱為低(di)溫(wen)(wen)脆化。多在(zai)鐵素體型的(de)體心立方（bcc）晶格組(zu)織上產(chan)生。
低溫加工（低溫處理(li)）-將馬氏(shi)(shi)體型(xing)不銹鋼(gang)從(cong)奧(ao)氏(shi)(shi)體化溫度淬火后再(zai)冷卻到極低的(de)溫度，以促進產(chan)生馬氏(shi)(shi)體的(de)淬火方法。適合于(yu)容(rong)易生成殘留奧(ao)氏(shi)(shi)體的(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(shi)(shi)體不銹鋼在低溫(wen)狀態下，因為(wei)具有Ms點，所(suo)以如果(guo)保持在Ms點以下時，則可生(sheng)成馬(ma)氏(shi)(shi)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(yu)奧(ao)氏體穩定程度(du)(du)不(bu)同(tong)的(de)(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進行加工(gong)(gong)時(shi)，隨著(zhu)加工(gong)(gong)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)降(jiang)低強度(du)(du)增加。按(an)鋼(gang)種不(bu)同(tong)排列，其(qi)強度(du)(du)增加的(de)(de)次(ci)序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像12Cr17Ni7（301）那樣的(de)(de)奧(ao)氏體穩定度(du)(du)越(yue)差(cha)的(de)(de)材料，其(qi)強度(du)(du)增加就越(yue)明顯。
06Cr19Ni9（304）在超低(di)溫下進行拉(la)伸(shen)試驗(yan)時，其(qi)應力-應變曲線(xian)(xian)圖居然出現的激(ji)烈(lie)的鋸齒形狀(zhuang)曲線(xian)(xian)（突(tu)出鋸齒狀(zhuang)曲線(xian)(xian)），這(zhe)是由于受拉(la)伸(shen)而生(sheng)成馬氏體的緣故。隨著應力的增大，其(qi)組織引起Y相→α相或密排六方晶格（hcp）ε相→α相的變態。同時表示產(chan)生(sheng)了應力緩(huan)和。
