低温钢

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。含碳 0.2%碳钢冲击值转变温度在-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。

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 。

低温钢主要应具有如下的性能：

①韧性－脆性转变温度低于使用温度；

②满足设计要求的强度；

③在使用温度下组织结构稳定；

④良好的焊接性和加工成型性；

⑤某些特殊用途还要求极低的磁导率、冷收缩率等 。

低温钢按晶体点阵类型一般可分为体心立方的铁素体低温钢和面心立方的奥氏体低温钢两大类 。

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。

随着科学技术的不断发展及石油化工装置的大型化和规模化，低温钢的用量将不断增加，其中孕育着无限商机。国外已建立了完善的低温钢体系，低温钢品种繁多，质量优良，而国产低温钢尚未形成体系，而且品种也较少，国内大部分低温钢市场被国外所垄断。所以我国应尽快建设完善自己的低温钢体系（一20～－196℃），以满足市场的需要 。2100433B

超低温钢，在−196～−269℃温度范围内使用的低温钢。

超低温钢，在−196～−269℃温度范围内使用的低温钢。 2100433B

低温钢管淬火温度在A3 (30～50)℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使低温钢管加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。

因为低温钢管淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果45#精密钢管在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火低温钢管快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷(如能油冷更好)。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。

低温钢管调质件淬火后的硬度应该达到HRC56～59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。

低温钢管淬火后的高温回火，加热温度通常为560～600℃，硬度要求为HRC22～34。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类低温钢管要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。