低温脆性
温度是影响金属材料和工程结构断裂方式的重要因素之一。许多断裂事故发生在低温。这是由于温度对工程上广泛使用的低中强度结构钢和铸铁的性能影响很大，随着温度的降低，钢的屈服强度增加，韧度降低。随着温度降低，缺口冲击试样的断裂形式在某一温度范围内由韧性断裂转变为脆性断裂，这种随温度降低材料由韧性向脆性转变的现象称做低温脆性或冷脆。这种断裂形式的转变，通常用一个特定的转变温度表示材料抵抗低温脆性断裂的能力。低温脆性断裂包括穿晶脆断和沿晶界的晶间脆断两种断裂方式。穿晶脆断主要是解理断裂，常见的低温脆性断裂大多数是沿解理面的穿晶断裂；而晶间脆断通常在应力腐蚀或发生回火脆性的情况下出现。
脆性转变温度用夏比系列冲击试验得到的转变温度曲线确定。钢的脆性转变温度愈低，钢的韧度愈大。脆性转变温度的工程意义是当高于该温度下服役，构件不会发生脆性断裂。使用转变温度曲线进行工程设计时，关键是根据该曲线确定一个合理的脆性转变温度。对于常见的机械零件、大型铸锻件和焊接件，在夏比冲击吸收与温度的关系曲线上，试样断口上出现50%解理断口和50%纤维断口的相应温度为韧脆转变温度。
钢的成分和组织是影响低温脆性的关键因素。钢的成分包括碳含量、合金元素含量和杂质。整体热处理只能改变成分分布，不能改变钢的成分组成，但是钢的组织却可以通过热处理等工艺手段予以改变和控制，因而热处理的质量在一定程度上决定着钢的低温脆性倾向。
钢中碳含量增加韧脆转变温度升高，碳含量对韧脆转变温度的影响与组织状态有关。碳含量对珠光体、贝氏体组织的韧度影响较大，而对马氏体组织的韧度影响较小，在低于韧脆转变温度时，碳含量对马氏体的韧度几乎没有什么影响。微量的有害元素往往偏析于晶界，降低了晶界表面能，弱化了晶界，增大了沿晶界脆性断裂的倾向，降低钢的脆性断裂抗力。微量的S、P、As、Sn、Pb、Sb等杂质元素及N2、O2、H2等气体增大了钢的低温脆性，P、Cu、Si、Mo、Cr等元素使脆性转变温度升高。Mn和Ni能够减小钢的低温脆性和降低韧脆转变温度。Mn能显著改善铁素体—珠光体钢的韧度，但对调质钢的韧度的影响则比较复杂。从提高淬透性的角度，Mn对改善韧度有好处，但是Mn增大了回火脆性倾向，对韧度带来不利的影响。除了Ni和Mn外，铁素体形成元素均有促进钢的脆化的倾向。
钢的成分相同显微组织不同，其韧度和韧脆转变温度也不同。例如，70mm厚的16MnCu钢板经910℃正火与热轧状态相比，其冲击韧度得到显著改善。研究表明，马氏体回火至相同硬度下，完全淬透的马氏体回火后韧度最好。
细化晶粒可以同时提高钢的屈服强度和低温韧度。总的趋势是钢的韧脆转变温度随奥氏体晶粒尺寸、马氏体晶体和马氏体板条束的尺寸、贝氏体铁素体板条束尺寸及珠光体片间距的减小而降低。钢中夹杂物、碳化物等第二相颗粒的大小、形状、分布及第二相的性质对低温脆性有重要影响。第二相颗粒细小、圆整且均匀分布对韧性的提高大有好处，晶界上的第二相和碳化物将显著降低钢的低温韧度。
金属材料发生冷脆是有一定条件的，脆性与金属的滑移系多少有直接关系，从金属材料的结构来说体心立方、密排六万金属或合金出现冷脆，个别的面心立方合金在特殊环境下出现脆性。性能差别大的异相结合的部位及有分布不均匀和形态尖锐的第二相，由于各种原因造成的位错塞税造成的显微裂纹以及应力集中部位及体心立方或密排六方在低温或载荷突然发生变化等条件下会出现冷脆。
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