奧氏體不銹鋼低溫性能及選用

一、奧氏體不銹鋼低溫應用

無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2020年6月11日訊  奧氏體不銹鋼在低溫儲運設備中的應用十分廣泛，是制造低溫（低于-200℃）設備最主要的結構材料之一。

二、常見的三種不銹鋼類型

1）固溶化的300系列不銹鋼，例如304  304L 316 316L等。

2）氮強化級不銹鋼，在低溫下有很高的強度，并保持300系列的諸多優點。

3）300系列冷軋鋼板。

三、奧氏體不銹鋼低溫性能特點

1、抗拉伸強度與屈服強度隨著溫度的降低而逐漸升高，其中抗拉強度的升高尤其明顯。

PS：在溫度較高的情況下，金屬原子的熱振動會幫助克服位錯移動障礙；但當溫度降低時，原子熱振動也降低，不利于位錯運動；故大部分金屬都會隨著溫度的降低而升高強度。

2、在低溫下斷裂前仍然會發生大量塑性變形，故脆化傾向小。

3、隨著溫度的降低，熱導率與比熱容也隨之降低。——此可減少低溫容器的熱損失。

4、溫度降低會增加熱膨脹系數而增加變形量，故選擇低溫材料的焊材時，要選用與母材熱膨脹系數相近的焊材。

四、影響奧氏體不銹鋼低溫性能的因素

1、晶體結構

具有面心立方晶格的金屬與合金，在低溫下不會失去韌性，一般沒有轉脆溫度-而奧氏體不銹鋼即屬于立方晶格結構（FCC）。

而體心立方結構（BCC）晶體的金屬或合金會有明顯的轉脆溫度，即在某一臨界溫度以下時會突然脆化。

2、成分

奧氏體不銹鋼的組織很大程度上取決于鋼中的化學成分；碳是穩定奧氏體的元素，增加含碳量可以增加奧氏體不銹鋼的強度，但碳會和鉻在奧氏體晶界形成碳化鉻，從而降低耐蝕性能。同時碳化鉻的析出會增加基體中的鉻鎳當量比而使奧氏體變得不穩定，容易導致馬氏體變態而降低低溫韌性。

鉻能使鋼材表面形成一層致密的氧化膜起到強烈的鈍化作用而提升耐蝕性能。

鎳為奧氏體形成元素，但若單獨存在時，含量至少需要到24%以上才能達到全奧氏體組織；如果鉻含量為18%的條件下，只要8%以上的鎳，就可以形成100%的奧氏體。 

鐵-鉻系中鎳對奧氏體γ相區的影響

3、馬氏體開始轉變溫度（Ms）

除了鋁與鈷之外的其它合金元素，幾乎對穩定奧氏體都會有幫助（在冶金學上即是使C曲線右移）；即會增加馬氏體變態的阻力。其中以碳，鎳，鉻最為重要。

鉻、鎳對馬氏體開始轉變溫度的影響

300系列不銹鋼之所以可以作為低溫材料就是因為其Ms點的溫度約在-200℃左右。

五、結論

1）304型不銹鋼是-196℃（液氮）以上的低溫材料首選。

2）304L與316可做為-196至-253℃（液氫）低溫材料的選擇。

3）316L型含2-3%鉬，提高了強度與抗應力腐蝕及點蝕能力，可做為-269℃（液氦）的低溫儲罐與管道的首選材料。

4）321型不銹鋼的鉻鎳含量更高，在低溫下更穩定；鈮鈦的加入使其在存在加工應力的條件下仍能適用于-269℃的低溫。