金属钢材的冷脆现象，是指在低温（约100℃至-100℃）下，某些金属或合金的冲击韧性显著下降，甚至可能发生脆性断裂。这种现象在体心立方、六方晶体和三方晶体的金属中尤为明显，且不同金属的起始温度各不相同。例如，含磷高的黑心可锻铸铁，在特定条件下可能发生冷脆，断口呈现白色。

冷脆性与材料的韧性和晶格结构紧密相连，高韧性材料较少出现。当温度低于冷脆转变温度，冲击吸收能量会突然减少，材料从韧性转为脆性。测定这一温度通常通过冲击试验。晶体结构、基体组织、元素引入、相大小及夹杂物等因素都会影响冷脆转变温度，磷会显著提高钢的脆性转变温度，使之更易在低温下表现出冷脆特性。

历史上，由于冷脆引发的事故频发，如泰坦尼克号沉船和二战期间的“Victory”油轮断裂，都警示了对低温度下金属材料韧性的重视。通过测量不同温度下的冲击吸收能量，可以确定材料的韧脆转变温度范围。体心立方结构的中低强度钢尤其容易显示出明显冷脆现象，而面心立方金属则通常没有明显低温脆性，但在极低温度下也可能出现。

为了确保严寒环境中材料的正常工作，如输油管道和极地考察船，需要选用韧脆转变温度在-50℃以下的材料。测定韧脆转变温度通常通过标准夏比V型缺口冲击试验，需要配备低温装置，如低温恒温箱或保温瓶。试验过程需严格控制试样冷却和冲击的时间，以确保数据的准确性。

通过绘制冲击吸收能量与温度的曲线，以及脆性断面率与温度的关系，可以准确地确定金属材料的韧脆转变温度，为材料选择和设计提供重要依据。