金属钢材的冷脆现像

冷脆，即低温脆性，指某些金属或合金在低于再结晶温度或低温(一般为100~-100℃)时，冲击韧性急剧下降的现象。有时也指含磷量较高的钢在冷作加工过程中所发生的脆性现象。

冷脆与材料的韧性和脆性联系紧密。高韧性的材料不容易发生冷脆，反之就容易发生。在温度低于一个特定温度的时候，材料的吸收的冲击功会突然减小，从韧性转变为脆性，这一温度即为冷脆转变温度。实验上一般用冲击试验来确定这一温度。

有些金属材料，如工程上用的中低强度钢，当温度降低到某一程度时，会出现冲击吸收能量明显下降并引起脆性破坏的现象，称为冷脆。历史上曾经发生过多次由于低温脆性造成的压力容器、船舶、桥梁等大型钢结构脆断的事故，造成巨大损失，如著名的泰坦尼克冰海沉船事故，美国二战期间建造的焊接油轮“Victory”断裂事故，西伯利亚铁路断轨事故等。

击吸收能量与温度的关系

冲击吸收能量随温度降低而减小，在某个温度区间冲击吸收能量发生急剧下降，试样断口由韧性断口过渡为脆性断口，这个温度区间就称为韧脆转变温度范围。

三种不同冷脆材料

韧脆转变温度越低，金属材料的低温冲击韧性就越好。在严寒地区使用的金属材料必须有较低的韧脆转变温度，才能保证正常工作，如高纬度地区使用的输油管道、极地考察船等建造用钢的韧脆转变温度应在-50℃以下。

韧脆转变温度一般使用标准夏比V型缺口冲击试验测定，试验原理与常温冲击试验相同，只是要增设一个试样冷却装置，如低温恒温箱，也可使用广口保温瓶等，如下图所示。

简易低温冲击制冷器示意图

冷却介质由致冷剂和调温剂组成，应无毒、安全和不腐蚀金属。当使用液体介质冷却试样时，试样应放置于一容器中的网栅上，网栅至少高于容器底部25 mm，液体浸过试样的高度至少25 mm，试样距容器侧壁至少10mm，并应连续均匀搅拌介质以使温度均匀。当使用气体介质冷却试样时，试样距低温装置内表面或试样与试样之间应保持足够的距离，试样应在规定温度下保持至少20min。

过冷温度范围

每个试验温度一般用三支试样，试验温度的间隔和试验点应保证绘出完整、明确的曲线。根据不同温度下的冲击试验结果，以冲击吸收能量或脆性断面(放射区)率为纵坐标，以试验温度为横坐标绘制曲线，确定韧脆转变温度，如下图所示。