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(xiu)鋼是最好的使用材料。


  在(zai)超(chao)導粒子加(jia)速(su)器中,為(wei)了能(neng)在(zai)絕對溫(wen)度(du)-273℃環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)下使用,就(jiu)需(xu)要在(zai)超(chao)低溫(wen)狀態下仍(reng)為(wei)非磁性、高強度(du)的奧氏(shi)體不銹鋼材料。


  普通鋼(gang)(gang)雖是(shi)一(yi)種(zhong)高強度材(cai)料,但(dan)在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)環境中(zhong)(zhong),因(yin)其強度和韌性都大(da)大(da)降低(di)(di)(di),而在(zai)使(shi)用(yong)(yong)上受到限制。為此出(chu)現了添加鎳(Ni)的特(te)殊鋼(gang)(gang),低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)強度得到了改善(shan)和提高。馬氏體(ti)、鐵素(su)(su)體(ti)和奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang),分別(bie)在(zai)常(chang)溫(wen)(wen)以及高溫(wen)(wen)環境中(zhong)(zhong)具有(you)各自優越的特(te)性,但(dan)在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)環境中(zhong)(zhong),馬氏體(ti)和鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang),與普通鋼(gang)(gang)一(yi)樣(yang),低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)性能(neng)不(bu)佳,不(bu)能(neng)適應低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)環境,在(zai)使(shi)用(yong)(yong)上要特(te)別(bie)注意。而奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang),因(yin)具有(you)優良的低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)特(te)性,在(zai)低(di)(di)(di)溫(wen)(wen)環境中(zhong)(zhong)而被(bei)廣泛和大(da)量(liang)使(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)(di)溫(wen)狀(zhuang)(zhuang)態下,鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)存(cun)在(zai)像(xiang)碳素(su)鋼(gang)一樣(yang)的(de)(de)低(di)(di)溫(wen)脆(cui)性(xing)(xing)(xing),而奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)則不(bu)(bu)存(cun)在(zai)。因(yin)(yin)(yin)此鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)或(huo)是(shi)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)產(chan)生低(di)(di)溫(wen)脆(cui)化(hua)而奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)或(huo)Ni基合金不(bu)(bu)顯示低(di)(di)溫(wen)脆(cui)性(xing)(xing)(xing)。鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)12Cr13(410),10Cr17(430)等在(zai)低(di)(di)溫(wen)狀(zhuang)(zhuang)態下,顯示出沖(chong)擊值急(ji)劇下降(jiang)。所以鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)低(di)(di)溫(wen)狀(zhuang)(zhuang)態下使用(yong)時,要特(te)別加以注(zhu)(zhu)意(yi)。作為改(gai)善鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)沖(chong)擊韌性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)方(fang)法,可(ke)以考慮進行(xing)高純(chun)度化(hua)工(gong)藝。借助于控制(zhi)C、N等級水(shui)平,脆(cui)化(hua)溫(wen)度可(ke)在(zai)-100~-50℃范圍(wei)內進行(xing)改(gai)善時,有可(ke)能將其用(yong)于與冷凍相(xiang)關的(de)(de)工(gong)程。近年來,已將011Cr17(430L)和(he)10Cr17MoNb(436)等應用(yong)于冷凍器(qi)具的(de)(de)殼體(ti)(ti)(ti)。鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)因(yin)(yin)(yin)為是(shi)體(ti)(ti)(ti)心(xin)立(li)方(fang)結構(gou),當(dang)材料(liao)性(xing)(xing)(xing)能呈現出變弱(ruo)時,尖銳的(de)(de)裂紋(wen)會(hui)迅速地擴展而造(zao)成脆(cui)性(xing)(xing)(xing)破壞。而奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),因(yin)(yin)(yin)為是(shi)面心(xin)立(li)方(fang)結構(gou),而不(bu)(bu)會(hui)產(chan)生脆(cui)性(xing)(xing)(xing)破壞。奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)06Cr19Ni10(304)和(he)06Cr17Ni12Mo2(316)等,在(zai)低(di)(di)溫(wen)狀(zhuang)(zhuang)態下仍顯示出了優越的(de)(de)沖(chong)擊特(te)性(xing)(xing)(xing)。但是(shi),要注(zhu)(zhu)意(yi)析(xi)出鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)或(huo)因(yin)(yin)(yin)加工(gong)而引(yin)起馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)析(xi)出,還有因(yin)(yin)(yin)敏化(hua)引(yin)起碳化(hua)物或(huo)。相(xiang)等異性(xing)(xing)(xing)相(xiang)的(de)(de)析(xi)出而引(yin)起脆(cui)化(hua)的(de)(de)傾向。


  06Cr19Ni10具有優良(liang)的(de)耐蝕性及(ji)冷加工沖(chong)壓(ya)性,在-180℃條(tiao)件下力學性能仍佳。是(shi)奧氏體(ti)不銹鋼中生產和(he)用(yong)量最多的(de)鋼,用(yong)于(yu)生產薄壁(bi)件、輸(shu)酸管道(dao)及(ji)結構件等。