本发明涉及低温疲劳裂纹扩展速率测试领域，具体为一种金属材料低温疲劳裂纹扩展试验装置及其使用方法，适用于直流电位降法测量金属材料的低温疲劳裂纹扩展速率及疲劳裂纹扩展门槛值。本发明装置包括低温制冷系统、温度控制系统和裂纹测量系统，采用双级压缩机制冷方式实现低温环境，可以实现从室温至‑60℃的低温，温度控制准确，操作简便，充入的R23环保型氟利昂冷媒属于HFC类物质，对臭氧层无损害，可节约能源。本发明适用于低温空气环境下DCPD法计算材料的疲劳裂纹扩展速率及门槛值，温度控制准确，裂纹长度测量可靠性高，适合在实验室中推广使用，在钢铁、有色等大规模工业生产、检测分析等领域也可广泛应用。