Их нельзя путать со сталями северного исполнения, рассчитанными на использование при температурах до минус семидесяти градусов по Цельсию.
Главное требование, которому должны удовлетворять криогенные стали, состоит в гарантированном запасе пластичности и вязкости разрушения в условиях, на которые они рассчитаны. Это означает, что данный материал не должен быть склонным к хрупкому разрушению при низких температурах. Как правило, запас вязкости материала прямо пропорционален разнице между рабочей температурой и границей хладноломкости.
Существуют следующие разновидности криогенных сталей:
Аустенитные хромоникелевые сплавы. Они содержат от восемнадцати до двадцати процентов хрома и от восьми до двенадцати процентов никеля и сохраняют аустенитную структуру при криогенных температурах. Недостаток таких сплавов состоит в нестабильности аустенита. Кроме того, их прочность в обычных условиях невысока. Чтобы повысить прочность этих сплавов при криогенных температурах, используется пластическая холодная деформация, но это приводит к ухудшению пластических качеств. К тому же такие сплавы являются дорогими из-за большого содержания в них никеля.
Хромоникельмарганцевые и хромомарганцевые сплавы. Марганец, подобно никелю, повышает стабильность аустенита, но уменьшает энергию дефектов упаковки аустенита. Если никель полностью заменить марганцем, то увеличивается вероятность хрупкого разрушения. Поэтому данные сплавы легируют азотом, никелем либо двумя этими веществами сразу. Такие материалы, к примеру 03х17н14м3 круг, обладают повышенной прочностью по сравнению с аустенитными хромоникелевыми сплавами. Их используют в криогенном машиностроении при рабочих температурах не ниже минус сто девяносто шесть градусов по Цельсию.
Ферритные сплавы, легированные никелем. Они содержат от трех с половиной до девяти процентов никеля и являются более прочными, чем хромоникелевые аустенитные сплавы. Благодаря легированию никелем достигаются результативное понижение порога хладноломкости железа и улучшение развития трещины при вязком разрушении (один процент никеля понижает порог хладноломкости приблизительно на двадцать градусов по Цельсию).
