一般来说金属材料在低温下其抗拉强度、屈服强度、疲劳强度会有所增加，而延伸率、端面收缩率、冲击值会降低，也就是强度性能指标会提高，而材料的塑性及韧性下降，冲击韧性则更加敏感。因而低温下金属结构的常见破坏形式为脆性断裂。由于断裂的突然性，给机车的运行带来很大的安全隐患。因此合理选择金属材料以保证金属结构在低温下不发生脆性断裂是机车防寒的重要环节。影响金属材料低温性能的主要因素有晶格及化学成分等。具有面心立方体晶格的金属与体心立方体晶格、密排六方体晶格的金属相比较，具有较好的韧性及较低的脆性转换温度。
晶粒的大小对材料冷脆影响很大，晶粒结构粗糙的晶格比晶粒结构细润的材料容易冷脆，通常我们可以通过热处理细化晶粒大小及改变金相组织，提高金属的强度和韧性，降低脆性转换温度。通过对国内外因低温引起的金属构件脆断事故案例分析来看，事故发生时的气温并不是特别低，结构破坏事故总是发生在应力集中的部位。由于该部位本身存在内应力，在低温下材料收缩引起的应力也较大，使得总应力超过材料的抗拉强度，导致部件破坏。因此，在设计中应减少零部件的应力集中，注意材料的选配，选择膨胀系数小的材料，减少装配热应力。