Как правило, с понижением температуры повышаются прочностные характеристики (предел прочности, предел текучести, предел усталости и др.), а также модуль упругости и снижаются показатели пластичности (относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость). Также снижается коэффициент линейного расширения.
Свойство некоторых пластических материалов переходить при понижении температуры к хрупкому разрушению без заметной пластической деформации называют хладоломкостью. Хладоломкость наступает тогда, когда возрастающий с понижением температуры предел текучести достигает значения сопротивления отрыву.
Характер изменения механических свойств с понижением температуры различен у разных материалов. Наибольшее распространение для изделий, работающих ниже -70°С получили хромоникелевые аустенитные стали 12Х18Н10Т в России и стали 300-й серии в США, содержащие 16-22% хрома и 8-14% никеля. Отличительными особенностями таких сталей являются коррозионная стойкость и хорошие показатели вязкости и пластичности при низких температурах. С понижением температуры, понижение пластических показателей таких сталей происходит в значительно меньшей степени, чем у углеродистых и низколегированных сталей. Эти показатели остаются достаточно высокими, чтобы обеспечить надежную работу вплоть до самых низких температур (-269°С).
Также, в аппаратуре, работающей при низких и ультранизких температурах получили самое широкое распространение цветные металлы и сплавы благодаря их свойству сохранять пластичность при низких температурах.
Методика оценки прочности криогенных трубопроводов по ГОСТ 32388-2013 отличается от среднетемпературных трубопроводов. Помимо того, что используются характеристики сталей при низких температурах (допускаемое напряжение, модуль упругости, линейное расширение), изменяется формула вычисления напряжений, в которой в зависимости от значения коэффициента пластичности одновременно используются условия первой и четвертой теории прочности:
А также условия оценки прочности в различных режимах работы
ГОСТ 32388-2013
ОСТ 26-04-2585-86 Техника криогенная и криогенно-вакуумная. Сосуды и камеры. Нормы и методы расчета на прочность, устойчивость и долговечность
М.П. Малков Справочник по физико-техническим основам криогеники