奥氏体不锈钢低温性能及选用

一、奥氏体不锈钢低温应用

无锡不锈钢板厂家无锡汉能不锈钢2020年6月11日讯  奥氏体不锈钢在低温储运设备中的应用十分广泛，是制造低温（低于-200℃）设备最主要的结构材料之一。

二、常见的三种不锈钢类型

1）固溶化的300系列不锈钢，例如304  304L 316 316L等。

2）氮强化级不锈钢，在低温下有很高的强度，并保持300系列的诸多优点。

3）300系列冷轧钢板。

三、奥氏体不锈钢低温性能特点

1、抗拉伸强度与屈服强度随着温度的降低而逐渐升高，其中抗拉强度的升高尤其明显。

PS：在温度较高的情况下，金属原子的热振动会帮助克服位错移动障碍；但当温度降低时，原子热振动也降低，不利于位错运动；故大部分金属都会随着温度的降低而升高强度。

2、在低温下断裂前仍然会发生大量塑性变形，故脆化倾向小。

3、随着温度的降低，热导率与比热容也随之降低。——此可减少低温容器的热损失。

4、温度降低会增加热膨胀系数而增加变形量，故选择低温材料的焊材时，要选用与母材热膨胀系数相近的焊材。

四、影响奥氏体不锈钢低温性能的因素

1、晶体结构

具有面心立方晶格的金属与合金，在低温下不会失去韧性，一般没有转脆温度-而奥氏体不锈钢即属于立方晶格结构（FCC）。

而体心立方结构（BCC）晶体的金属或合金会有明显的转脆温度，即在某一临界温度以下时会突然脆化。

2、成分

奥氏体不锈钢的组织很大程度上取决于钢中的化学成分；碳是稳定奥氏体的元素，增加含碳量可以增加奥氏体不锈钢的强度，但碳会和铬在奥氏体晶界形成碳化铬，从而降低耐蚀性能。同时碳化铬的析出会增加基体中的铬镍当量比而使奥氏体变得不稳定，容易导致马氏体变态而降低低温韧性。

铬能使钢材表面形成一层致密的氧化膜起到强烈的钝化作用而提升耐蚀性能。

镍为奥氏体形成元素，但若单独存在时，含量至少需要到24%以上才能达到全奥氏体组织；如果铬含量为18%的条件下，只要8%以上的镍，就可以形成100%的奥氏体。 

铁-铬系中镍对奥氏体γ相区的影响

3、马氏体开始转变温度（Ms）

除了铝与钴之外的其它合金元素，几乎对稳定奥氏体都会有帮助（在冶金学上即是使C曲线右移）；即会增加马氏体变态的阻力。其中以碳，镍，铬最为重要。

铬、镍对马氏体开始转变温度的影响

300系列不锈钢之所以可以作为低温材料就是因为其Ms点的温度约在-200℃左右。

五、结论

1）304型不锈钢是-196℃（液氮）以上的低温材料首选。

2）304L与316可做为-196至-253℃（液氢）低温材料的选择。

3）316L型含2-3%钼，提高了强度与抗应力腐蚀及点蚀能力，可做为-269℃（液氦）的低温储罐与管道的首选材料。

4）321型不锈钢的铬镍含量更高，在低温下更稳定；铌钛的加入使其在存在加工应力的条件下仍能适用于-269℃的低温。