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铁素体低温钢一般存在明显的韧性－脆性转变温度，当温度降低至某个临界值（或区间）会出现韧性的突然下降。附图表示含碳 0.2％碳钢冲击值与温度的关系,其转变温度在-20℃左右。因此，铁素体钢不宜在其转变温度以下使用，一般需加入mn、ni等合金元素，降低间隙杂质，细化晶粒，控制钢中第二相的大小、形态和分布等,使铁素体钢的韧性-脆性转变温度降低（见金属的强化）。 　　铁素体低温钢按成分分为三类
①低碳锰钢
　　低碳锰钢(c0.05～0.28％,mn0.6～2％)。使mn/c≈10，降低氧、氮、硫、磷等有害杂质，有的还加入少量铝、铌、钛、钒等元素以细化晶粒。这类钢最低使用温度为－60℃左右。
②低合金钢
　　低合金钢。主要有低镍钢(ni2～4％)、锰镍钼钢(mn0.6～1.5％,ni0.2～1.0％，mo0.4～0.6％，c≤0.25％)、镍铬钼钢 (ni0.7～3.0％，cr0.4～2.0％，mo0.2～0.6％，c≤0.25％)。这些钢种的强度高于低碳钢，最低使用温度可达-110℃左右。中国研制了几种节镍的低温用低合金钢如09mn2v等。
③中（高）合金钢
　　中（高）合金钢。主要有 6％ni钢、9％ni钢、36％ni钢，其中9％ni钢是应用较广的深冷用钢。这类高镍钢的使用温度可低至-196℃。
奥氏体低温钢
　　奥氏体低温钢具有较高的低温韧性，一般没有韧性－脆性转变温度。按合金成分不同，可分为三个系列：
①fe-cr-ni系
　　fe-cr-ni系。主要为18-8型铬镍不锈耐酸钢。这种钢低温韧性、耐蚀性和工艺性均较好，已不同程度地应用于各种深冷(-150～269℃)技术中。
②fe-cr-ni-mn和fe-cr-ni-mn-n 系
　　fe-cr-ni-mn和fe-cr-ni-mn-n 系。这类钢种以锰、氮代替部分镍来稳定奥氏体。氮还有强化作用，使钢具有较高的韧性、极低的磁导率和稳定的奥氏体组织，适用于作超低温无磁钢（即材料的磁导率很小）。如0cr21ni6mn9n和0cr16ni22mn9mo2等在-269℃作无磁结构部件。
③fe-mn-al系奥氏体低温无磁钢
　　fe-mn-al系奥氏体低温无磁钢。是中国研制的节约铬、镍的新钢种，如15mn26al4等可部分代替铬镍奥氏体钢,用于-196℃以下的极低温区。如能改善这种钢的抗化学腐蚀能力，还可扩大其应用范围。
低温钢在石油气深冷分离设备中，绝大部分的最低使用温度为-110℃,个别设备中达-150℃,可分别采用低合金钢、3～6％镍钢或 9％镍钢。在空气分离设备中，最低工作温度达-196℃,一般采用9％镍钢或奥氏体低温钢。工作温度为-253℃的液氢生产、贮运设备，工作温度为-269℃的液氦设备，均应采用组织结构稳定的奥氏体低温钢。而某些特殊设备如超导磁体或超导电机，宜采用在工作温度以下除有稳定的奥氏体组织外,还要能保持极低磁导率(μ)≤1.01或更低）的钢种。 　　一些具有较高低温韧性的铁镍基和镍基高温合金如a-286、inconel718、inconelx-750 等也常用于需要高强度的低温设备上。

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