1. 铁素体低温钢
铁素体低温钢一般存在着明显的韧性-脆性转变温度，当温度降低至某个临界值（或区间）会出现韧性的急剧下降。含碳为0.2％铁素体钢冲击值与温度的关系，其转变温度在-20℃左右。这样一来，铁素体钢不宜在其转变温度以下使用。为此一般需在铁素体钢中加入Mn、Ni等合金元素，以降低间隙杂质，细化晶粒，控制钢中第二相的大小、形态和分布等，使得铁素体钢的韧性-脆性转变温度降低。
铁素体不锈钢在低温状态下，存在着像碳素钢那样的低温脆性，而奥氏体钢则不存在。因此，铁素体或者是马氏体不锈钢有可能产生低温脆化，而奥氏体系不锈钢或Ni基合金则不会显示低温脆性。铁素体不锈钢的12Cr13（410）、10Cr17（430）等在低温状态下，会显示出冲击韧性值急剧下降。所以铁素体不锈钢在低温状态下使用时，要特别注意和谨慎。作为改善铁素体型不锈钢冲击韧性的方法，可考虑进行高纯化工艺处理。借助于控制C，N等级水平，脆化温度可在-100～-50℃范围内得到改善时，使之有可能用于冷冻相关的场合。近年来，已将022Cr18Ti（439）和022Cr18NbTi等应用于冷冻器具的壳体。铁素体不锈钢因为是体心立方（bcc）晶格结构，在加工处理时材料性能呈现出变弱，可能出现尖锐的裂纹并会迅速地扩展而造成脆性破坏。奥氏体型不锈钢因为是面心立方（fcc）晶格结构而不会产生脆性破坏。奥氏体型不锈钢06Cr19Ni10（304）和06Cr17Ni12Mo2（316）等显示出在低温状态下仍具有优越的冲击特性。但是，要注意加工处理时析出铁素体或因加工而引起马氏体的析出，还有因敏化引起碳化物或σ相等异相析出而引起脆化的倾向。
中（高）合金铁素体低温钢主要有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℃。
2. 奥氏体低温钢
在最近十年，奥氏体不锈钢，在-151℃和-269℃之间的低温段内的表现不凡，使用在不断增加，在液化气（LNG）的船运、储存、管道系统及其各种辅助装备上获得了大量的应用。
AISI300 型钢种，如 06Cr18Ni10（304）、022Cr19Ni10(304L)、06Cr25Ni20(310S)、06Cr17Ni12Mo2(316)、022Cr17Ni12Mo2(316L)、06Cr18Ni11Ti（321）和06Cr18Ni11Nb（347）在-269℃的低温下都具有优良的可焊性和韧性。在这些不锈钢中，如06Cr18Ni10（304）和022Cr19Nil0（304L）是最常用的不锈钢。因此，在设计规范中它们具有最多的现场使用经验和覆盖面。这类等级的不锈钢具有中等的强度和优良的韧性，因此常常按照其成形性能、制造性能以及各种制品形式进行选择。
在各种改性类型中，含氮高强度的不锈钢，如06Cr18Nil0N（304N）和022Cr17Ni12Mo2N（316LN）常常用于低温过程装置和液氧和液氮的储存和输送。添加2％的氮提高强度约40％，并且在不损失延伸性和断裂韧性的前提下，适度提高了拉伸强度。
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。
1. Cr-Ni系
Cr-Ni系。主要为18-8型铬镍不锈耐酸钢。这种钢低温韧性、耐腐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。
2. Cr-Ni-Mn和Cr-Ni-Mn-N系
Cr-Ni-Mn和Cr-Ni-Mn-N系。这类钢种以锰、氮代替部分镍来稳定奥氏体。氮还具有强化作用，使钢具有较高的韧性、极低的磁导率和稳定的奥氏体组织，适用于做超低温无磁钢（即材料的磁导率很小）。如 06Cr21Ni6Mn9N 和06Cr16Ni22Mn9Mo2 等在-269℃做无磁结构部件。
3. Mn-Al系奥氏体低温无磁钢
Fe-Mn-Al系奥氏体低温无磁钢。是我国研制的节约铬、镍的新钢种，如15Mn26A14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。
