冷脆，即低溫脆性，指某些金屬或合金在低于再結(jié)晶溫度或低溫(一般為100~-100℃)時，沖擊韌性急劇下降的現(xiàn)象。有時也指含磷量較高的鋼在冷作加工過程中所發(fā)生的脆性現(xiàn)象。

冷脆與材料的韌性和脆性聯(lián)系緊密。高韌性的材料不容易發(fā)生冷脆，反之就容易發(fā)生。在溫度低于一個特定溫度的時候，材料的吸收的沖擊功會突然減小，從韌性轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈裕@一溫度即為冷脆轉(zhuǎn)變溫度。實驗上一般用沖擊試驗來確定這一溫度。

有些金屬材料，如工程上用的中低強度鋼，當溫度降低到某一程度時，會出現(xiàn)沖擊吸收能量明顯下降并引起脆性破壞的現(xiàn)象，稱為冷脆。歷史上曾經(jīng)發(fā)生過多次由于低溫脆性造成的壓力容器、船舶、橋梁等大型鋼結(jié)構(gòu)脆斷的事故，造成巨大損失，如著名的泰坦尼克冰海沉船事故，美國二戰(zhàn)期間建造的焊接油輪“Victory”斷裂事故，西伯利亞鐵路斷軌事故等。

擊吸收能量與溫度的關系

沖擊吸收能量隨溫度降低而減小，在某個溫度區(qū)間沖擊吸收能量發(fā)生急劇下降，試樣斷口由韌性斷口過渡為脆性斷口，這個溫度區(qū)間就稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度范圍。

三種不同冷脆材料

韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低，金屬材料的低溫沖擊韌性就越好。在嚴寒地區(qū)使用的金屬材料必須有較低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，才能保證正常工作，如高緯度地區(qū)使用的輸油管道、極地考察船等建造用鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度應在-50℃以下。

韌脆轉(zhuǎn)變溫度一般使用標準夏比V型缺口沖擊試驗測定，試驗原理與常溫沖擊試驗相同，只是要增設一個試樣冷卻裝置，如低溫恒溫箱，也可使用廣口保溫瓶等，如下圖所示。

簡易低溫沖擊制冷器示意圖

冷卻介質(zhì)由致冷劑和調(diào)溫劑組成，應無毒、安全和不腐蝕金屬。當使用液體介質(zhì)冷卻試樣時，試樣應放置于一容器中的網(wǎng)柵上，網(wǎng)柵至少高于容器底部25 mm，液體浸過試樣的高度至少25 mm，試樣距容器側(cè)壁至少10mm，并應連續(xù)均勻攪拌介質(zhì)以使溫度均勻。當使用氣體介質(zhì)冷卻試樣時，試樣距低溫裝置內(nèi)表面或試樣與試樣之間應保持足夠的距離，試樣應在規(guī)定溫度下保持至少20min。

過冷溫度范圍

每個試驗溫度一般用三支試樣，試驗溫度的間隔和試驗點應保證繪出完整、明確的曲線。根據(jù)不同溫度下的沖擊試驗結(jié)果，以沖擊吸收能量或脆性斷面(放射區(qū))率為縱坐標，以試驗溫度為橫坐標繪制曲線，確定韌脆轉(zhuǎn)變溫度，如下圖所示。