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在低溫狀態(tài)下，不銹鋼工業(yè)管常用于冷凍設(shè)備等應(yīng)用。鐵素體不銹鋼由于其體心立方結(jié)構(gòu)，當(dāng)材料功能變?nèi)鯐r(shí)，尖銳的裂紋會(huì)迅速擴(kuò)展導(dǎo)致脆性破壞。因此，400系列不銹鋼在耐低溫性能方面并不突出，而300系列奧氏體不銹鋼在這方面表現(xiàn)出色。下面我將介紹奧氏體不銹鋼在低溫環(huán)境下的性能特點(diǎn)。
根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)報(bào)告，在低溫條件下，奧氏體不銹鋼的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的降低而增加，并且在抗拉強(qiáng)度上有明顯的提高。在斷裂之前，低溫下的奧氏體不銹鋼會(huì)產(chǎn)生大量的塑性變形，因此材料的脆化傾向較小。
此外，奧氏體不銹鋼還具有較低的熱導(dǎo)率和比熱容。這意味著隨著溫度的降低，熱導(dǎo)率和比熱容也會(huì)下降。相對(duì)較低的熱導(dǎo)率會(huì)減少其在低溫下的傳熱性，從而有效地減少材料的熱損失，保護(hù)材料在低溫下的性能。
金屬的熱膨脹系數(shù)會(huì)導(dǎo)致低溫儲(chǔ)罐在不同溫度下產(chǎn)生不同的變形，增加了低溫儲(chǔ)罐的疲勞載荷。因此，低溫儲(chǔ)罐需要具有較小的熱膨脹系數(shù)。對(duì)于奧氏體不銹鋼來(lái)說(shuō)，其熱膨脹系數(shù)隨著溫度的降低而增大。因此，在焊接奧氏體不銹鋼時(shí)，除了滿足力學(xué)性能要求外，還需要選擇與材料熱膨脹系數(shù)相當(dāng)?shù)暮覆摹?
然而，即使在低溫環(huán)境下，不銹鋼仍有一定的工作限制。不銹鋼中最重要的元素是鎳和碳。一般情況下，當(dāng)鎳含量達(dá)到3.5%時(shí)，可以在-100℃的低溫下使用；如果鎳含量達(dá)到9%，則可以在-196℃的低溫環(huán)境下使用；如果不銹鋼中的鎳含量較高，極限可達(dá)-650℃。因此，304不銹鋼非常適合作為冷凍儲(chǔ)罐的主要材料。
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