非平衡晶界偏聚经过近半个世纪的理论和实验研究,已形成了完备的理论体系,现已应用于解释晶间脆性现象中。为了进一步挖掘金属与合金的加工与使役潜能,本论文以非平衡偏聚理论为基础,根据晶间脆性的非平衡偏聚机理这一最新成果,对非平衡偏聚理论及其导致的中温脆性开展了下面三个方向的理论和实验研究：1、晶界滞弹性弛豫引起的非平衡偏聚理论与材料的脆性研究论述了晶界滞弹性弛豫理论的研究进展,根据晶界滞弹性弛豫引起的非平衡偏聚峰温度及其移动的概念,分析了Sun等报导的17Cr铁素体不锈钢的中温脆性特征。结果表明：其塑性极小值发生温度随着应变速率的升高而升高的现象是由于晶界滞弹性弛豫引起的非平衡偏聚峰温度移动导致的。2、C-Mn钢中温脆性的非平衡偏聚机理研究根据热循环引起的非平衡偏聚理论,分析了大量关于C-Mn钢热韧性实验数据,包括韧性槽的产生,韧性回复现象,高温拉伸实验过程中固溶处理温度与实验温度之间的温差效应,冷却速率对热韧性的影响以及孔洞的形成等。数据分析和计算表明：C-Mn钢的中温脆性是由于热循环引起杂质的非平衡偏聚引起的。3、以17Cr铁素体不锈钢为例进行了中温脆性非平衡偏聚机理的实验研究通过对1100℃固溶处理30min后水淬的17Cr铁素体不锈钢试样,在300到500℃保温10min后进行高温拉伸,实验发现韧性极小值发生在400℃附近。在400℃延长保温时间,钢的韧性回复。该实验结果验证了17Cr铁素体不锈钢中温脆性的非平衡偏聚机理。然后,基于实验测量的临界时间结果,利用临界时间公式,首次计算了钢中P的非平衡偏聚有效扩散距离。