马氏体低温用钢主要是指制造、运输及储存液化气体的机械设备、超导设备、核聚变反应设备等所用的超高强度、超低温材料。这里只涉及常压下液化温度在-103℃以下的常用气体(乙烯:-103℃;天然气:-165℃;氧:-183℃;空气:-190℃;氮:-196℃;氢:-253℃;氯:-269℃)及一些液化温度在-180--80℃之间的碳氢化合物(如甲烷、乙烷)等所用的高合金细晶粒铁素体钢。
作为低温用钢,应具有如下性能:低温下组织稳定,不产生相变,以保持力学性能及物理性较为稳定;有良好的低温韧性:良好的焊接性和加工性能;有时还有其他特殊要求,如无磁性等。
9%Ni钢是低碳马氏体型低温用钢,作为液化天然气(LNG)及液氨用钢,已被世界各国普遍采用,其使用温度可达-196℃。
9%Ni钢的化学成分如表1-14所示
钢中镍含量对韧性有很大影响,随着镍含量的提高,脆性转变,温度不断下降,而韧性提高。钢中碳含量增大,其韧性下降,低温转变温度升高,焊接性恶化。钢中硅是重要的脱氧剂,但又容易形成夹杂物而危害韧性。锰可以细化晶粒,又可提高Mn/C比,提高韧性,降低低温转变温度。氧是降低韧性、提高低温转变温度的元素,因此必须控制。磷不仅与氧有类似的作用,即降低韧性,提高脆性转变温度,而且还恶化焊接性,所以必须严格控制。