(1)传统或改进型镍铬奥氏体不锈钢的屈服强度太低。
(2)钢的奥氏体组织稳定性较差，因为这类钢的马氏体转变温度(船)在室温左右或不比室温低很多，所以在较低的温度下部分奥氏体转变为马氏体，改变了钢的奥氏体组织稳定性。材料的强度、韧性和磁性。
(3)增加镍、铬的含量，可以增加奥氏体组织的稳定性，但会使钢在低温下出现磁性，对强度不会做出较大的贡献。
(4)在核聚变装置中，由于镍的存在，可以产生半衰期较长的放射性同位素。
(5)镍元素价格较贵，属于稀缺资源，镍会降低尼尔(TN)温度。
为了制造上述现代高科技仪器、设备和装置，需要开发各种条件下使用的新型结构钢材料。 主要性能技术要求如下。
(1)屈服强度高。 由于强磁场、高应力等环境因素的影响，结构材料承受重载荷，材料必须具有较高的屈服强度。
(2)优良的塑性韧性。 许多设备在低温和超低温下工作，因此安全性和可靠性非常重要。 材料应具有良好的塑性韧性（特别是低温下的塑性韧性），以防止低应力脆性破坏。
(3)非磁性。 一般要求磁导率低于1.02。 通常仅限于奥氏体结构钢。 在受控热核聚变、磁悬浮高速列车、超导电磁推进船舶等大型超导设备中，要求所使用的结构材料是非磁性的。 因为如果引入磁性，结构材料本身就会产生电磁力并影响整个磁场的分布，产生涡流并产生热量。
(4)材料结构必须稳定。 如果材料结构在使用的温度和工作环境下不稳定，就会发生相变，使韧性降低，产生磁性，改变磁场的分布，引起体积变化和变形，引起局部高应力。
用于超低温（低至4K）结构应用的钢必须满足强度和韧性的要求。 尽管人们努力提高高强度铁素体钢的韧性并使其适合低温应用，但最终选择的微观结构是奥氏体，因为它具有优异的韧性。 通常以奥氏体镍铬不锈钢为首选材料，如美国300系列AISl304、AISl310、AISl316等钢种，以及低碳钢种如日本JIS SUS304L、SUS316L等钢种。 但通过研究发现，这些镍铬不锈钢由于屈服强度低、组织不稳定，不适合制造许多低温设备和装置所需的超低温钢。
奥氏体钢适合制造这些在低温、无磁环境等特殊环境下使用的结构件。 其中奥氏体不锈钢是奥氏体钢中最重要的一类。 由于奥氏体不锈钢具有优良的耐酸性、抗氧化性、抗辐射性、高低温机械性能、生物中性性以及与食品相容性好等特点，广泛应用于石油、化工、电力等领域。交通、航空、航天、航海、国防、能源开发、轻工、纺织、医药、食品等工业领域。 由于各种现代技术（特别是低温技术）的温度、应力等使用环境不同，对所需结构材料的性能要求也不同。 需要研究开发各种系列用途的奥氏体结构钢。 因此，自20世纪80年代以来，美国、日本等许多国家致力于开发各种新型奥氏体结构钢，主要以高锰奥氏体低温钢为代表。 主要包括Fe-Mn、Fe-Mn-Cr、Fe-Mn-Cr-N、Fe-Mn-Cr-Ni-N、Fe-Cr-Ni-N、Fe-Mn-Al、Fe-Mn-Cr- Si、Fe-Mn-Si等系列。 如日本神户制钢所的22Mn-13Cr-5Ni-0.2N和18Mn-16Cr-5Ni-0.2N，新日铁的25Mn-5Cr-lNi、25Mn-15Cr-1Ni-1Cu和22Mn-13Cr-3Ni-1Mo- 1Cu-0.2N。 其中日本神户制钢厂开发的18Mn-16Cr-5Ni-0.22N具有优异的低温性能。 符合日本原子能研究所关于4K热轧钢强度和韧性的规格。 苏联开发了铸造用锰铬不锈钢。 它是在常用的Fe-Cr-Mn钢中添加适量的Ce、Cu、Ti、Zr等元素而开发的新钢种。 其成分为（质量分数%）：（0.02%～0.15%）C、（19%～25%）Mn、（12%～15%）Cr、（0.05%～0.10%）N、（0.2%～0.8） %)Si、(0.005%～0.01%)Ba、0.05%、(0.05%～0.20%)Ce、(0.005%～0.20%)Zr、(0.4%～4%)Cu、(.55%～1.5%) ）钛。 美国开发了Cr-Ni-Mn奥氏体不锈钢。 其含碳量最高为0.03%。 它是一种兼具高强度和高延展性的低碳奥氏体不锈钢。 氮强化生物不锈钢有17Cr-12Mn-3Mo-0.9N、17Cr-10Mn-3Mo-0.5N、18Cr-13Mn-0.4N等，这些材料仍在研究并逐步改进。
我国这方面的研究起步较晚。 早期开发了一些适合77K的Fe-Mn-Al系超低温钢。 这些钢的强度相对较低。 氮用于强化超低温钢，但氮不能用于强化Fe-Mn-Al钢，因为氮和铝会结合夹杂物。 我国也仿制了美国Nitronic40（21Cr-6Ni~9Mn）钢，但该钢组织易产生膨胀铁素体，且带磁性。 在国外，钢容易产生铁素体，低温韧性低，因此不再继续研究。 戴启勋等. 系统研究了低温奥氏体钢的组织、变形和断裂特性以及合金元素和温度对强度和韧性的影响； 讨论了堆垛层错能以及合金元素对堆垛层错能[m]的影响，并基于温变相变理论的推导得出了相变驱动力与堆垛层错能之间的直接关系，以及影响讨论了堆垛层错能对马氏体类型和形貌的影响。 在此基础上，进一步研究了合金元素和堆垛层错。 对低温奥氏体钢相变强度的综合影响为低温奥氏体钢的优化设计提供了一定的理论依据。
