奥氏体不锈钢是在使用条件下以奥氏体组织或以奥氏体组织为主的不锈钢。奥氏体不锈钢具有多种优越的性能,可用于各种不同的领域中,尤其是优异的低温韧性使之作为低温结构材料而被广泛应用在超低温工程中。目前,超低温阀大多选用奥氏体不锈钢制造。 超低温阀门是低温工程中不可缺少的流体管路控制装置。超低温阀门的功能与普通阀门基本一致,也是用于接通或切断管路介质、调节介质压力和流量。目前,超低温阀门有闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀及节流阀等类型,主要用于气体的液化、分离、输送和贮存等设备上。使用温度可达-270℃以下。 超低温阀是在深冷的低温范围内工作的阀门。对其工作温度的划界,目前尚无统一的规定。例如俄罗斯(前苏联)把在-272～-153℃温度范围工作的阀门称为超低温阀门。日本液化石油气管理法则把工作在低于-150℃的阀门称为超低温阀门。 我国目前尚未规定超低温阀门的温度界限。奥氏体不锈钢具有许多优点，虽然机械性能也比较低，和铁素体不锈钢 —样不能热处理强化，但可以通过冷加工变形的方法，利用加工硬化作用提高它们的强度。 这类钢的缺点是对晶间腐蚀及应力腐蚀比较敏感，需通过适当地合金添加剂及工艺措施消除。 2-6.奥氏体－铁素体钢 这类钢因扩大y区和稳定奥氏体元素的作用程度，不足以使钢在常温或很高的温度下具有纯奥氏体组织，因此为奥氏体－铁素体复相状态，其铁素体量也因成分及加热温度不同而可在较大的范围内变化。 属于这一类的不锈钢很多，如低碳的18－8铬镍钢，加钛、铌、钼的18－8铬镍钢，特别是在铸钢的组织中均可见到铁素体，此外含铬大于14-15％而碳低于0.2％的铬锰不锈钢（如Cr17Mnll），以及目前研究的和已获得应用的大多数铬锰氮不锈钢等。与纯奥氏体不锈钢比较，这类钢的优点很多，如屈服强度较高，抗晶间腐蚀的能力较高，应力腐蚀的敏感性低，焊接时产生热裂纹的倾向小，铸造流动性好等等。缺点是压力加工性能较差，点腐蚀倾向较大，易产生c相脆性，在强磁场作用下表现出弱磁性等。所有这些优点和缺点均来源于组织中的铁素体。 2-7.奥氏钵－马氏体钢 这类钢的Ms点低于室温，固溶处理以后为奥氏体组织，易于成形和焊接。通常可用两种工艺方法使之发生马氏体转变。一是固溶处理以后经700-800度加热，奥氏体因析出碳化铬而转变为介稳定状态，Ms点升高至室温以上，冷却时转变为马氏体；二是固溶处理以后直接冷却至Ms与Mf点之间，使奥氏体转变为马氏体。后一方法可获得较高的耐腐蚀性能，但固溶处理以后至深冷的间隔时间不宜过久，否则会因奥氏体的陈化稳定作用而使深冷的强化效应降低。经上述处理以后钢再经400-500度时效，使析出金属间化合物进—步强化。这类钢的典型钢号有17Cr一7Ni一A1、15Cr－9Ni－A1,17Cr—5Ni－Mo、15Cr-8Ni－Mo一A1等等。这类钢也称为奥氏体－马氏体时效不锈钢，并因为实际上这些钢的组织中除奥氏体和马氏体以外，还存在不同数量的铁素体，故也称为半奥氏体沉淀硬化不锈钢。 这类钢是50年代后期发展和应用的新型不锈钢，它们总的特点是强度高（C可达100一150）及热强性好，但由于含铬量较低并在热处理时有碳化铬析出，因此耐腐蚀性能比标准的奥氏体不锈钢要低一些。也可以说这类钢的高强度是在牺牲一部分耐腐蚀性能与其他性能（如非磁性）的情况下获得的，目前这类钢主要用于航空工业及火箭导弹生产方面，一般机械制造中应用尚不普遍，并且在分类上也有把它们纳为超高强度钢的一个系列。不锈钢的耐蚀性能 一种不锈钢可在许多介质中具有良好的耐蚀性，但在另外某种介质中，却可能因化学稳定性低而发生腐蚀。所以说，一种不锈钢不可能对所有介质都耐蚀。 在众多的工业用途中，不锈钢都能提供今人满意的耐蚀性能。根据使用的经验来看，除机械失效外，不锈钢的腐蚀主要表现在：不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀（亦即应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀）。这些局部腐蚀所导致的失效事例几乎占失效事例的一半以上。事实上，很多失效事故是可以通过合理的选材而予以避免的。 金属的腐蚀，按机理可分为特理腐蚀、化学腐蚀与电化学腐蚀三种。生活实际、工程实际中的金属腐蚀，绝大多数都属于电化学腐蚀。应力腐蚀开裂（SCC）：是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于烈纹的扩展而互生失效的一种通用术语。应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但它也可能发生于韧性高的材料中。在阀门行业,趋向以-100℃作为超低温阀门的工作温度上限,也就是把工作温度低于-100℃的阀门定为超低温度阀门。这是一种按阀门使用材料来进行分界的方法。即当工作温度<100℃时,阀门的主体材料选用奥氏体不锈钢。 超低温阀门的工作介质不仅温度低,而且大部分或有毒,或易燃易爆,而且渗透性强,因此决定了对阀门用材的诸多特殊要求。 (1)良好的耐低温性 超低温阀不仅要求在设定的温度下能正常工作,同时也要保证在常温下的工作性能。因此,所选材料既要满足常温力学性能,又要符合使用温度下对力学性能的要求。尤其要求材料在超低温下应具有足够的韧性以防止低应力下的脆性断裂。同时要求材料组织稳定,保证在使用过程中不会因相变而引起尺寸变化,最终导致阀门密封失效。 (2)与介质相容性 超低温阀门用材应与工作介质相容,即对介质具有足够的化学抵抗力,保证阀门在使用期限内,与介质相接触材料的化学及物理性质不会发生显著变化。同时,阀门用材还应符合低温介质防爆性的相容条件。 (3)低的热导率 由于超低温阀的工作温度很低,为降低传热,控制热漏,阀门除采用特殊结构(设置绝热装置)外,还应选用热导率相对低的材料,以减少热损失。 (4)良好的焊接性能 锻焊结构的阀体材料或对焊连接的阀门主体材料,应考虑材料的焊接性能和在使用温度下焊缝的可靠性。需熔敷特殊合金(如Co-Cr-W硬质合金)的密封面时,还应考虑材料本身堆焊(喷焊)的可行性。 经过分析,具有面心立方晶格的铜、铝合金和奥氏体不锈钢等材料,因没有低温脆性现象,故可作为超低温阀门用材。虽然铜、铝合金各有一定的优点,但因强度低,一般只用于低压及小口径阀门。而9%镍钢虽然可用于-196℃工况中,但由于工艺复杂,一般很少选用。只有奥氏体不锈钢适宜作为各种规格、不同压力等级的超低温阀门用材。