溫度是影響金屬材料和工程結(jié)構(gòu)斷裂方式的重要因素之一。許多斷裂事故發(fā)生在低溫。這是由于溫度對工程上廣泛使用的低中強度結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵的性能影響很大，隨著溫度的降低，鋼的屈服強度增加，韌度降低。隨著溫度降低，缺口沖擊試樣的斷裂形式在某一溫度范圍內(nèi)由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔�，這種隨溫度降低材料由韌性向脆性轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象稱做低溫脆性或冷脆。這種斷裂形式的轉(zhuǎn)變，通常用一個特定的轉(zhuǎn)變溫度表示材料抵抗低溫脆性斷裂的能力。低溫脆性斷裂包括穿晶脆斷和沿晶界的晶間脆斷兩種斷裂方式。穿晶脆斷主要是解理斷裂，常見的低溫脆性斷裂大多數(shù)是沿解理面的穿晶斷裂；而晶間脆斷通常在應(yīng)力腐蝕或發(fā)生回火脆性的情況下出現(xiàn)。

脆性轉(zhuǎn)變溫度用夏比系列沖擊試驗得到的轉(zhuǎn)變溫度曲線確定。鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度愈低，鋼的韌度愈大。脆性轉(zhuǎn)變溫度的工程意義是當(dāng)高于該溫度下服役，構(gòu)件不會發(fā)生脆性斷裂。使用轉(zhuǎn)變溫度曲線進行工程設(shè)計時，關(guān)鍵是根據(jù)該曲線確定一個合理的脆性轉(zhuǎn)變溫度。對于常見的機械零件、大型鑄鍛件和焊接件，在夏比沖擊吸收與溫度的關(guān)系曲線上，試樣斷口上出現(xiàn)50%解理斷口和50%纖維斷口的相應(yīng)溫度為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。

鋼的成分和組織是影響低溫脆性的關(guān)鍵因素。鋼的成分包括碳含量、合金元素含量和雜質(zhì)。整體熱處理只能改變成分分布，不能改變鋼的成分組成，但是鋼的組織卻可以通過熱處理等工藝手段予以改變和控制，因而熱處理的質(zhì)量在一定程度上決定著鋼的低溫脆性傾向。

鋼中碳含量增加韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高，碳含量對韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響與組織狀態(tài)有關(guān)。碳含量對珠光體、貝氏體組織的韌度影響較大，而對馬氏體組織的韌度影響較小，在低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時，碳含量對馬氏體的韌度幾乎沒有什么影響。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，增大了沿晶界脆性斷裂的傾向，降低鋼的脆性斷裂抗力。微量的S、P、As、Sn、Pb、Sb等雜質(zhì)元素及N₂、O₂、H₂等氣體增大了鋼的低溫脆性，P、Cu、Si、Mo、Cr等元素使脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。Mn和Ni能夠減小鋼的低溫脆性和降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。Mn能顯著改善鐵素體—珠光體鋼的韌度，但對調(diào)質(zhì)鋼的韌度的影響則比較復(fù)雜。從提高淬透性的角度，Mn對改善韌度有好處，但是Mn增大了回火脆性傾向，對韌度帶來不利的影響。除了Ni和Mn外，鐵素體形成元素均有促進鋼的脆化的傾向。

鋼的成分相同顯微組織不同，其韌度和韌脆轉(zhuǎn)變溫度也不同。例如，70mm厚的16MnCu鋼板經(jīng)910℃正火與熱軋狀態(tài)相比，其沖擊韌度得到顯著改善。研究表明，馬氏體回火至相同硬度下，完全淬透的馬氏體回火后韌度最好。

細化晶粒可以同時提高鋼的屈服強度和低溫韌度�？偟内厔菔卿摰捻g脆轉(zhuǎn)變溫度隨奧氏體晶粒尺寸、馬氏體晶體和馬氏體板條束的尺寸、貝氏體鐵素體板條束尺寸及珠光體片間距的減小而降低。鋼中夾雜物、碳化物等第二相顆粒的大小、形狀、分布及第二相的性質(zhì)對低溫脆性有重要影響。第二相顆粒細小、圓整且均勻分布對韌性的提高大有好處，晶界上的第二相和碳化物將顯著降低鋼的低溫韌度。

金屬材料發(fā)生冷脆是有一定條件的，脆性與金屬的滑移系多少有直接關(guān)系，從金屬材料的結(jié)構(gòu)來說體心立方、密排六萬金屬或合金出現(xiàn)冷脆，個別的面心立方合金在特殊環(huán)境下出現(xiàn)脆性。性能差別大的異相結(jié)合的部位及有分布不均勻和形態(tài)尖銳的第二相，由于各種原因造成的位錯塞稅造成的顯微裂紋以及應(yīng)力集中部位及體心立方或密排六方在低溫或載荷突然發(fā)生變化等條件下會出現(xiàn)冷脆。