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(gang)是在超低溫狀態下使用的優秀材料。
還有在(zai)超導(dao)粒子(zi)加(jia)速器中，為了(le)能(neng)在(zai)絕對溫度（-273℃）附(fu)近(jin)的環(huan)境溫度下(xia)使(shi)用，需開發和使(shi)用在(zai)超低溫狀態下(xia)仍(reng)為非磁性、高強度的特殊奧(ao)氏(shi)體(ti)型不(bu)銹鋼。
普(pu)通鋼是一(yi)種高(gao)(gao)強度材料，但在(zai)低溫環境(jing)中(zhong)，因其強度和韌(ren)性都有(you)所(suo)減弱，在(zai)使用上受到限(xian)制。為此(ci)添加鎳(nie)（Ni）成為特(te)(te)(te)殊鋼，可按規定(ding)的用途使用。馬氏(shi)體(ti)型、鐵(tie)素(su)體(ti)型和奧(ao)氏(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼，分別在(zai)常溫以(yi)及高(gao)(gao)溫環境(jing)中(zhong)具(ju)(ju)有(you)各(ge)自優越的特(te)(te)(te)性，但在(zai)低溫環境(jing)中(zhong)，馬氏(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼和鐵(tie)素(su)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼，與普(pu)通鋼一(yi)樣，低溫性能不(bu)佳，在(zai)使用上要謹慎和注(zhu)意。而奧(ao)氏(shi)體(ti)型不(bu)銹(xiu)鋼，因具(ju)(ju)備優良的低溫特(te)(te)(te)性而被(bei)大量使用。
低(di)溫鋼必須具有的主要性能：
①.韌(ren)性-脆性轉變(bian)溫度低(di)于使用溫度；
②. 滿足設計(ji)要(yao)求的強(qiang)度；
③. 在使用溫度(du)下組織(zhi)結構(gou)穩定；
④. 具有良好的焊接(jie)性和加工成形性；
⑤. 某些特殊用途還(huan)要求極低的磁導率、冷收縮率等(deng)。
1. 低(di)溫下不銹鋼的物理性能
不(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)低溫(wen)下，電阻、線膨脹(zhang)系數(shu)、熱(re)導(dao)率、質量熱(re)容和磁性都會發生(sheng)很大變化。電阻，線膨脹(zhang)系數(shu)在(zai)(zai)低溫(wen)時變小；熱(re)導(dao)率、質量熱(re)容在(zai)(zai)低溫(wen)時急劇減少；楊(yang)氏(shi)(shi)模(mo)量（縱(zong)彈性模(mo)量）在(zai)(zai)溫(wen)度(du)下降的(de)同時增大。因為奧(ao)氏(shi)(shi)體型不(bu)銹鋼(gang)(gang)具有(you)低溫(wen)的(de)Ms點(dian)（馬(ma)氏(shi)(shi)體變態起始溫(wen)度(du)），所以當保(bao)持在(zai)(zai)M3點(dian)以下時，即可生(sheng)成馬(ma)氏(shi)(shi)體。低溫(wen)時馬(ma)氏(shi)(shi)體的(de)生(sheng)成，才使奧(ao)氏(shi)(shi)體型不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)代(dai)表鋼(gang)(gang)種(zhong)06Cr19Ni10（304）在(zai)(zai)常溫(wen)下是非磁性的(de)，而在(zai)(zai)低溫(wen)環境中(zhong)變為有(you)磁性。
2. 不銹鋼低(di)溫(wen)特性
低(di)溫(wen)脆化-在低(di)溫(wen)環(huan)境中，變形能量(liang)小。在低(di)溫(wen)環(huan)境中，延伸(shen)率和斷面收縮率降低(di)的(de)現(xian)象稱為低(di)溫(wen)脆化。多在鐵素體型的(de)體心立(li)方（bcc）晶(jing)格組織上產生(sheng)。
低(di)溫加工（低(di)溫處理）-將馬(ma)氏(shi)(shi)體型(xing)不銹(xiu)鋼(gang)從奧氏(shi)(shi)體化溫度淬(cui)火后再冷卻到極低(di)的(de)(de)溫度，以促進產生馬(ma)氏(shi)(shi)體的(de)(de)淬(cui)火方(fang)法。適合于(yu)容(rong)易(yi)生成殘留奧氏(shi)(shi)體的(de)(de)不銹(xiu)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。
奧氏體不銹鋼在低溫(wen)狀態下，因為(wei)具有Ms點，所以如果保持(chi)在Ms點以下時，則可生(sheng)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(yu)奧氏(shi)體穩(wen)定程度(du)(du)不(bu)同(tong)的(de)12Cr17Ni7（301），06Cr19Nil0（304）和20Cr25Ni20（310），在Ms點以下進行加(jia)工(gong)(gong)時，隨著加(jia)工(gong)(gong)溫(wen)度(du)(du)的(de)降低強(qiang)度(du)(du)增(zeng)加(jia)。按鋼種不(bu)同(tong)排列，其強(qiang)度(du)(du)增(zeng)加(jia)的(de)次序為12Cr17Ni7（301）＞06Cr19Ni10（304）＞20Cr25Ni20（310），像(xiang)12Cr17Ni7（301）那(nei)樣的(de)奧氏(shi)體穩(wen)定度(du)(du)越差的(de)材(cai)料，其強(qiang)度(du)(du)增(zeng)加(jia)就越明顯。
06Cr19Ni9（304）在(zai)超低(di)溫下進行拉(la)伸(shen)試(shi)驗時(shi)，其應(ying)(ying)力(li)-應(ying)(ying)變(bian)曲線(xian)圖居然出現(xian)的(de)激烈的(de)鋸齒形狀曲線(xian)（突出鋸齒狀曲線(xian)），這(zhe)是(shi)由(you)于受(shou)拉(la)伸(shen)而生成馬氏體(ti)的(de)緣故。隨(sui)著應(ying)(ying)力(li)的(de)增大，其組織(zhi)引起Y相(xiang)→α相(xiang)或(huo)密排六(liu)方晶格(ge)（hcp）ε相(xiang)→α相(xiang)的(de)變(bian)態(tai)。同(tong)時(shi)表示產生了應(ying)(ying)力(li)緩和(he)。
