1樓：零度君
我想題主說的應該是低溫導致韌脆轉變，即某些材料在低於某一臨界溫度後出現的韌性迅速降低的現象。在某些科普讀物中被描述為「鋼鐵在低溫下會變得和玻璃一樣脆」。
然後回答問題，並非所有的鐵製品都會發生韌脆轉變。@小侯飛氘 已經從位錯的角度進行了分析，可能位錯對於非材料專業的同學來說比較難理解，所以我這裡用材料力學的知識進行一些補充。
我們要明白，在材料受力變形的過程中同時存在兩種應力：正應力和剪應力。在材料變形中剪應力和正應力的比值是乙個很重要的引數，它在很大程度上決定了材料的斷裂傾向。
所以工程師們定義了應力狀態軟性係數 ，它等於臨界分切應力 和臨界解理正應力 的比值，即 。
這裡先提一下兩個概念，臨界分切應力 指的是滑移系開動的最小分切應力，從巨集觀上來說的話可以理解為產生塑性變形的最小切應力。臨界解理正應力 相對來說就可以理解為發生解理斷裂的臨界正應力。在材料變形中，正應力和切應力之間的關係可用一張圖表示（下圖）
手上沒有合適的圖，我就手畫了乙個，嗯看上去還像那麼回事。途中藍線就是韌性斷裂的狀況，材料先達到臨界分切應力 ，之後就會開始發生塑性形變了，最終砰的一下斷開。從材料斷裂的角度來說，此時材料是「軟」的，即處於韌性狀態。
如果因為某種情況，導致材料的走了下圖中橙色的線，即先達到臨界解理正應力，此時很不幸，由於剪應力還沒有達到臨界值，材料就會在不產生塑性變形的情況下直接斷掉，就是脆斷。此時材料是「硬」的，處於脆性狀態。
那麼現在的問題就是所謂對額「某些情況」是什麼意思。從材料力學的觀點上導致韌脆轉變可能出現的條件有以下三個：
應力集中
低溫大變形速率
嚴格來說材料並沒有處於韌性或脆性的說法，而是材料在某種應力狀態下處於韌性或脆性狀態。比如韌性很好的低碳鋼，我們只要預先製作幾個豁口，很容易就會直接脆斷了。同樣的，很脆的高碳鋼甚至鑄鐵，在受到壓縮應力的時候也能產生很大的塑性變形。
通過合理的改變應力狀態，就能在本身不發生變化的前提下，通過改變切應力和正應力的比值實現韌脆轉變。
溫度對韌脆轉變的影響應該就是題主說的問題的正解了。由於還是沒圖，我又手畫了乙個。溫度之所以可能會導致韌脆轉變是因為臨界切分應力和臨界解理正應力都受溫度的影響，而且二者對溫度的敏感度不同。
在高溫區，臨界分切應力 要小得多，即高溫下位錯滑移更為容易，而臨界解理正應力 本身雖然也降低但是影響要小得多。所以材料更容易先發生塑性變形。反過來，在低溫區，臨界分切應力 要增大了很多，而臨界解理正應力 又是變化很小，材料就可能先達到從而產生脆斷。
大變形速率導致脆斷的機理大致上是這樣的，高速變形時滑移系開動多，甚至非主要滑移系也能開動，大量的位錯相互產生割階導致位錯繼續開動阻力增大，變相的提高了臨界分切應力 。一般工程上認為大變形速率和降低溫度具有一定的等效關係。所以在進行力學效能實驗的時候一定要注意變形速率的問題。
那麼問題來了，是所有的鐵製品都會發生韌脆轉變嗎？這就要說到影響韌脆轉變溫度的第四個引數了：材料結構。
剛剛我們說了，相對來說臨界分切應力 對溫度更敏感一些，但是還隱藏了乙個問題。如果某個金屬的臨界分切應力 非常小，小到什麼程度呢？小到即使溫度到極低溫都還是低於，這樣的金屬在極低溫下也不會發生溫度導致的韌脆轉變。
那麼這樣的金屬真的存在嗎？存在，而且還真不少。說臨界分切應力本質上來說是位錯滑移的臨界開動分切應力，所以只要位錯容易開動就行了。
在常見的金屬結構中，麵心立方（FCC）就是這樣的一種結構，他的位錯阻力極小，所以（FCC）結構的的金屬一般都具有極高的延展性。比如常見的：金、銀、銅、鋁還有奧氏體不鏽鋼。
要說鐵這東西是很怪的，在912℃下是體心立方結構（BCC）稱為α鐵，或者說是鐵素體；912℃到1394℃是麵心立方結構，成為γ鐵，也稱奧氏體；再高溫又變成了BCC，稱為β鐵。通過加入不同的合金元素，能讓鋼或者鐵合金呈現不同的結構，奧氏體的不鏽鋼就是一種常用的FCC-Fe。所以不是所有的鐵製品在極低溫下都會脆斷，實際上奧氏體不鏽鋼這個特性被拿來用在很多低溫環境中，表現棒棒噠。
說完FCC，在BCC結構的金屬中，因為點陣阻力要大不少，通常表現為高溫和常溫下顯示塑性，在低溫下容易顯示脆性。中間存在乙個重要的過度溫度，也就是圖2中的Tc，叫做韌脆轉變溫度。比如bcc-鐵、鎢、鉬之類。
需要說明乙個問題，脆性的金屬並不是說像某些科普讀物裡提的那樣一碰就碎了，實際上即使處於脆性狀態，想要破壞材料也需要超過屈服強度，否則只會發生彈性形變。比如，很多老機器的底座用的都是很脆的鑄鐵，你拿個玻璃和它對敲一下試試。
脆性的危害在於在材料斷裂前沒有任何徵兆，就那麼啪嗒一下就斷了，據說斷裂速度超過500m/s。相比之下韌性斷裂就友善多了，就算超負荷了還能先變形一下，提個醒，加工硬化再多吸收點能量什麼的，甚至就算開裂了破口也是一步步擴大的。
楊王玥、強文江老師主編的《材料力學行為》，如果不是深入學習可以不看公式......畢竟一言不合就解微分方程不是誰都受得了的
於永寧老師主編的《材料科學基礎》，這個難度可能會有點大......畢竟號稱北科大材料的鎮殿之寶。
2樓：HUJX
金屬材料工程本科學渣做一點小補充_(:з)∠)_
對於金屬材料而言，按斷裂面是否穿過晶粒可以分為沿晶斷裂和穿晶斷裂。一般來說，沿晶斷裂一定是脆性斷裂，穿晶斷裂則主要是韌性斷裂。
對於大部分金屬材料而言，在微觀上都不是乙個均質完整的晶體，而是由許多細小的晶粒組成的整體，晶粒和晶粒之間的交介面就叫做晶界。和巨集觀上的兩個物體連線在一起類似，介面處的強度和物體本身之間的強度存在差別，所以對於乙個金屬材料幾乎一定會有晶界強度和晶內強度兩個強度指標，兩個指標都會隨著溫度的公升高而下降但是下降的斜率有所不同，晶界強度比晶內強度的變化更加平緩。所以我們如果把兩天溫度-強度曲線畫在乙個座標系裡的話，可能就會出現乙個交點，也就是在該溫度下晶界強度和晶內強度相同。
高於這個溫度，晶內強度就會低於晶界強度，那麼如果發生斷裂就會優先從晶粒內開始，也就是發生了沿晶斷裂，這種斷裂大部分都是韌性斷裂，表現出來就是在較高溫度下金屬力學效能偏向韌性，可是如果低於這個溫度，晶界強度就會低於晶內，斷裂就會優先從晶界開始，產生的斷裂方式就是沿晶斷裂，屬於脆性斷裂，整個金屬從巨集觀上看也就變脆了。
3樓：NarcissusX
當溫度低於韌脆轉變溫度時，屈服強度公升高至極限強度以上。
當應力高於屈服強度時，材料會發生塑性變形；當應力高於極限強度時，材料會發生頸縮並發展為斷裂。
材料在受到衝擊時可以以塑性變形的方式吸收能量，防止斷裂的發生。
由上述三條，當溫度降至韌脆轉變溫度以下，並且足夠低時，鋼鐵可以如室溫下的玻璃一般脆。
4樓：
Fe的合金種類太多了，不同的Fe合金適用於不同的環境。我目前參與的乙個專案，溫度越低（最低液氮）效能越好（強度韌性都比常溫好）。說明在極度寒冷的環境中，合適的材料依然能保持穩定的效能。
5樓：范文俊
鐵達尼號撞冰撞出個窟窿是因為用的鋼含磷太高了。 這個例子在上大學時都被老師說爛了。大學讀的冶金。
具體原因沒研究過只知道含磷太高會導致鋼的低溫冷脆性而硫會導致熱脆性。脫磷脫硫是煉鋼中很關鍵的2步
6樓：Vvvvvvvc
高分子來搶答一下:D
材料的脆韌特性都不是絕對的
脆性和韌性與外界溫度，外力作用速度有關
高分子物理金日光第五版
如圖a，隨著溫度降低屈服應力急劇上公升，斷裂應力緩慢增加，換言之，溫度越低，斷裂應力越顯著低於屈服應力，斷裂應力值越低，材料越容易發生脆性斷裂；而屈服應力值越低，材料越容易發生塑性屈服。
如圖b,同理，應變速率越快時，材料就表現為脆性，反之就表現為韌性。
在我看來，金屬和高分子同為材料，在脆韌特性上可能具有相似性。
所以本文認為金屬在極低溫度下是可能表現出脆性的，或者在極快的外力作用下，材料也會表現出脆性。
7樓：張浩
得看是具體什麼「鐵製品」了。常見的材料可以查它的低溫斷裂韌性、伸長率資料。沒有資料就得實測了。
打個廣告，我們這裡可以測試，低溫拉壓彎剪，衝擊，疲勞，都能做。
8樓：李瑞溪
鐵製品可以發到樓主所描述的，但是合金鋼就不好說了，合金鋼的種類也就是鋼鐵的種類那是相當的多的，做個模具都可以參考十幾種的
9樓：「已登出」
高低溫衝擊測試是在周圍大氣溫度急劇變化條件下的適應性試驗（衝擊）。
這是那台機子。
所以咯，要認真考慮溫度這種因素。
比如月球探測器，它的合金不但是有鋼，還有鈦等元素。
10樓：雨落夢醒時分
我來現身說法吧。自己手機是金屬邊框和後殼還帶個塑料套，在南方用了一年多，一公尺多高度摔了好幾次就有點劃痕。去東北過年，在外面玩，零下27 8度，手機拍照啥的待了半個多小時，手機掉到泥巴地上帶的塑料手機殼瞬間四分五裂，撿起來一看手機中框都彎了……把我鬱悶壞了。
所以得出結論：寒冷環境，金屬硬度降低了
11樓：黃子彥
首先鐵製品定義很寬泛，例如工業純鐵室溫下塑型非常高，但是碳含量達到2.11%，變成了我們俗稱的鑄鐵，脆性已經非常大了，當達到6.69%的碳含量成為滲碳體幾乎沒有任何塑型，硬度很高脆性極大。
同樣的，還有乙個韌脆轉變溫度，合金成分不同這個溫度也差異很大，一旦低於這個溫度材料基本只體現出脆性，很容易脆斷了。
12樓：yeho
有人已經提到，泰坦尼克就是因為當時鋼鐵工業未注意到鐵在低溫下會變脆的特性，現代船舶承受同樣條件下撞擊應不會導致像泰坦尼克一樣大面積漏水。
13樓：矽基生物
題主你要知道，鋼鐵的種類雖然沒有中國菜種類多，估計也比你吃過的菜種類多，問鋼鐵脆不脆就像問你菜油膩不油膩——至少得說出是什麼菜吧。
最脆的高速鋼常溫下掉在水泥地上就能摔碎（注意是掉在地上不是用力摔在地上），最軟的IF鋼可以和加了水的麵粉一樣揉成各種形狀（當然不是用手揉）
有人說我沒說到底有沒有低溫脆性，其實我的意思很清楚了——至少某些鋼是有的。記得老師就講過火車箱（又叫火車皮，不是拉客的，大家不用擔心）就發生過跑到北方裂開的情況。
不過目前來說，中國的車輛外殼主軸等，暴露在環境中的材料，對冷脆的控制是很嚴格的，不少汽車企業在黑龍江的黑河有試驗場，那裡冬季零下40多度。而鋼材企業則一般直接配低溫實驗環境，比如低溫衝擊試驗機，我們公司還評估過，後來覺得太貴沒買。
至於有沒有玻璃脆，顯然最脆的鋼噴上液氮，要比某些玻璃還脆。但是其他的答主也說了，鋼的脆性本質上是位錯不能滑移的結果。問題是就算完全沒有位錯滑移，鋼的效能應該也比鈣鈉玻璃強，
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