金屬材料在低溫環境下使用時，除了應具有令人滿意的力學（機械）性能外，如屈服強度和抗拉張強度，還必須具備一些特殊的性能，如低溫性能。

  在低溫環境下工作的金屬材料主要危險是脆斷性破壞，這種脆斷性破壞會使復雜的工程結構和設備造成災難性的破壞。一般來講，金屬材料在斷裂前都會顯示拉長、松弛、凸脹或其他塑性斷裂跡象。但在某些情況下，普通延性金屬會在很低的應力作用下突然斷裂，而在塑性變形前沒有顯示任何跡象。這種脆斷性破壞通常在低溫下發生。

  為解決低溫下金屬材料脆斷問題，在結構和設備的設計時，要使應力集中降低到最小程度，并在試驗和使用經驗的基礎上采用在低溫環境下具有良好韌性的材料。

  許多鋼種都具有良好的低溫特性。但適用于液化氣體如天然氣、氮、氧、氫和氦的處理，儲存和運輸的鋼種卻很少。這些液化氣體在約-66℃的低溫時發生氣化。奧氏體不銹鋼具有良好的低溫韌性是最適用于低溫環境中的鋼種。

  在用于低溫環境上的設備的設計中，材料的低溫韌性雖然極其重要，但也應考慮到材料的其他重要性能。例如，決定設備壁厚的抗拉性能。在溫度變化很劇烈（低溫至室溫）的環境中，材料的熱脹性能就顯得很重要，因為劇烈熱脹將對設備部件產生很大的應力。此外，由于低溫較難保持，因此，在低溫下使用的設備的導熱率和比熱也是很重要的。下面將討論低溫對奧氏體的影響。

  首先討論低溫對奧氏體不銹鋼的抗拉性能的影響。表4-9是四種在低溫下使用的奧氏體不銹鋼（06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、20Cr25Ni20和06Cr18Ni11Nb）在室溫、-178℃、-237℃時抗拉特性。從表4-9中可以看出，奧氏體鋼在低溫下仍能保持良好的延展性（延伸率和斷面收縮率）。同時也可以看出，這些鋼的屈服強度和抗拉強度隨溫度的升高而增大，而且抗拉強度的增大速度比溫度升高的速度快。只有20Cr25Ni20（310）鋼是一個例外，屈服強度的增大和抗拉強度的增大幾乎是一樣，這種特性可能是由于20Cr25Ni20（310）鋼的含碳量高于其他三個鋼種的緣故。碳等間隙元素對合金在低溫下的屈服強度有顯著影響。

  從奧氏體不銹鋼的良好延展性可以預料這類鋼在低溫也將具有良好的韌性。表4-10所列出的是 06Cr19Ni10（304）、022Cr19Ni10（304L）、20Cr25Ni20（310）和06Cr18Nil1Nb（347）鋼在室溫、-196℃以及-218℃所做的沖擊韌性試驗結果。隨著溫度從室溫下降到-196℃，這四種鋼的韌性稍有降低，但在進一步降低到-218℃的過程中，韌性大致保持恒定。表4-10可以看出，這四種鋼在-218℃都有良好的韌性，同時也可以看出，06Cr19Ni10（304）和 20Cr25Ni20（310）鋼的韌性稍高于022Cr19Ni10（304L）和06Cr18Nil1Nb（347）鋼。這為低溫不銹鋼的選用，提供了試驗依據。

表4-10 幾種常用奧氏體不銹鋼的橫向沖擊韌性

  表4-11是06Cr19Ni10（304）奧氏體不銹鋼放置在-196℃溫度下一年后的鑰匙形缺口沖擊韌性試驗結果。從試驗結果可以看出，304鋼沖擊韌性值很穩定，在-196℃溫度下長期放置，其韌性并沒有發生顯著下降。

  表4-11 06Cr19Ni10（304）不銹鋼在-196℃長期放置后在該溫度下的鑰匙形缺口沖擊韌性值

 表4-12是用這四種鋼制成的不同厚度的板材在-196℃和-218℃時的沖擊韌性值。從表4-12中的沖擊韌性值可以看出，板厚對奧氏體不銹鋼板的沖擊韌性沒有顯著的影響。

  表4-12幾種常用退火后奧氏體不銹鋼的低溫沖擊韌性