“硬”和“脆”形影不离，它们好象总是联系在一起的。在超低温下，合金材料的强度、硬度提高了，可是延伸率显著下降，也就是说，材料的塑性降低也就变脆了。当一个冲击力作用于超低温下的合金材料时，合金材料往往没有发生显著变形就突然断裂，断口比较粗糙，我们称它为脆性断裂。当然，这种现象并不是超低温下特有的现象，它在较高温度下也能发生，只是在超低温下更容易发生罢了。为什么会发生脆性断裂？科学家们发现，这同合金的晶体结构有密切的关系。金属和合金是由无数小晶体组成的，晶体又由原子按一定的方式排列堆积而成。金属原子的体积极小，直径只有几个埃，一立方厘米的金属中就包含有1023个原子。金属里原子的堆积都遵循着某种特定的样式，而且有规律地重复着。

 金属原子的空间、排列方式，主要有面心立方、密排六方、体心立方三种。研究结果告诉我们，在超低温下发生脆性断裂的，主要是体心立方结构的金属，前面提到的碳素钢就属于这一类；面心立方结构的金属不会发生脆性破坏，密排六方结构的金属，有的会发生脆性破坏，有的则不会发生。一般来说，脆性断裂是金属或合金被冷却到一定温度时发生的，在这个温度以上是韧性断裂，在这个温度以下是脆性断裂。这个“韧性脆性转变温度”的大小，不但因金属、合金的种类和成分而异，而且跟它们的受力方式有关。我们应该重视超低温下脆性断裂的研究，因为许多突然破坏的事故都是由它引起的。在使用的超低温下具有足够的韧性，这样的金属才有资格称得上是超低温合金。

  前面已经说过，金属长时间反复受力（尽管这个力可能远小于金属的强度极限）会发生疲劳现象。在超低温下，这种疲劳现象更容易发生。据统计，在超低温下金属结构发生的破坏性事故里，有百分之八是由疲劳引起的，我们应该给予必要的注意。超低温合金在超低温下的受力变形情况也很特殊,在某一温度以上，你给金属加力，使它伸长，加力越大，拉伸越长，这个载荷一伸长曲线是圆滑的。有意思的是，到了超低温领域里，超低温合金的这条载荷一伸长曲线却从某一点开始变成锯齿形的了。这就是说，你拉伸超低温合金，开始也是载荷越大，伸长越长，但是拉到一定程度，它会“自动”伸长，载荷变小，接着又按正常规律变化，达到一定程度，它又“自动”伸长，载荷变小，这样忽高忽低地受力变形。这情况当然同金属内部结构有关。在超低温下，金属的位错移动困难，变形只能够在特定的滑移面上进行，原子扮排列方式在瞬间发生改变，这样自然就会出现“自动变形”一娄的情况了。当然，导致锯齿形不连续变形的原因还有很多，这里不再一一列举。此外，在超低温下，金属或合金的一些特殊性质，比如热传导率、组织稳定性等都会发生一些变化，这在选用超低温合金时也要注意。