小侯飞氘，御氘术九级 阅读原文 这个问题还真不是一两句话能讲清楚的。不过俗话怎么说的来着，一图胜千言，好在我图多。 先简单的说，常温下韧性很好的钢材，在低温下确实可能变得很脆。所以在南方能正常使用的钢材，拿到北方很可能就不能用了。 这种低温脆性多见于铁素体钢、马氏体钢。奥氏体钢产生低温脆性的情况较少。 我们先介绍几个基本概念： 首先要明确，材料的脆 / 韧性，是指它通过塑性变形吸收冲击能量的能力。而能量≈力×变形距离。 在微观尺度上，大块原子的滑动变形很难，但可以借助一种叫“位错（dislocation）”的晶体缺陷，通过局部滑动来一步步完成整体变形： 剪切力驱动刃位错滑移导致材料变形 所以，材料的脆 / 韧性，很大程度上取决于“位错”滑动的难易程度。上图中的位错称为刃位错，因其核心区域多出来半列原子就像一个刀刃插在材料中。其中，滑移与未滑移的交界线，我们称为位错线（dislocation line）。 除了刃位错，还有一种基本位错类型，称为螺位错。沿着位错线方向绕一圈原子就滑移一格，如螺旋线一般： 螺位错示意图 螺位错运动导致材料变形 那么，为什么铁素体、马氏体钢有低温脆性，奥氏体钢却一般没有呢？这是因为在原子排列方式上，铁素体、马氏体钢与奥氏体钢并不一样： 左：体心立方（bcc)；右：面心立方（fcc) 铁素体、马氏体钢中的 Fe 原子是以体心结构排列的，而奥氏体则是面心结构。 bcc 金属中的螺位错比较特殊。由于在 bcc 金属的密排方向上，原子本身也是呈现螺旋状排列的。因此当存在螺位错时，两个螺旋要么叠加，要么抵消，也就带来了两种不同的能量状态。 因此当螺位错尝试滑移时，能量高的位置就成了滑移的阻碍，导致这类位错较难开动，很容易成为变形的主要瓶颈。 因此，bcc 金属中螺位错的位错线并不是整体一块滑移的，而是一小段一小段滑移的： https://www.zhihu.com/video/960670374258712576 也就是说，螺位错要先产生一对扭折（kink pair），然后扭折不断扩大，导致整个位错线的移动。 而产生这对扭折的过程，是通过热涨落来激活的。 没有足够的温度，就不能有效的产生扭折，螺位错就滑动不了。于是 bcc 金属就难以产生塑性变形，不能有效的吸收冲击能量，宏观上就体现为低温脆性。 阅读原文
