平時講的氫脆為由內氫或者外氫導致(zhi)而形成的可逆(ni)氫脆，其主要特點(dian)如下：


 1. 應變(bian)速度(du)低氫(qing)脆(cui)敏(min)感性強，形變(bian)速度(du)的增高(gao)導(dao)致氫(qing)脆(cui)發生的溫度(du)范疇變(bian)窄(zhai)、塑性減(jian)小、幅度(du)變(bian)低，即(ji)氫(qing)脆(cui)不容易發生。此外，如果(guo)應變(bian)速度(du)高(gao)于(yu)某臨(lin)界值，則氫(qing)脆(cui)不會發生。


 2. 氫脆對高強度(du)鋼較敏(min)感(gan)，這(zhe)是(shi)由于高強度(du)鋼在(zai)熱力學上比較不穩定，容易發(fa)生脆化，氫脆的(de)(de)敏(min)感(gan)性隨著材料屈服極限(xian)值的(de)(de)升高而升高。


 3. 氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)對含氫(qing)(qing)(qing)量較敏感，鋼的氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)臨(lin)界(jie)應(ying)力值隨著(zhu)氫(qing)(qing)(qing)濃(nong)度的增加而(er)下降，同時(shi)鋼發生氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)的孕育期和破壞時(shi)間(jian)均隨著(zhu)氫(qing)(qing)(qing)濃(nong)度的升(sheng)高(gao)而(er)縮短。


 4. 氫脆的(de)產生(sheng)是在某(mou)個(ge)應(ying)(ying)(ying)力(li)范圍之(zhi)內的(de)，即氫脆的(de)產生(sheng)存在一(yi)個(ge)上、下臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)(ying)力(li)值，其為(wei)一(yi)種(zhong)延遲破(po)壞(huai)。只有當(dang)應(ying)(ying)(ying)力(li)在上、下臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)(ying)力(li)值之(zhi)間(jian)(jian)時(shi)(shi)延遲破(po)壞(huai)才會發生(sheng)，其發生(sheng)主要有三個(ge)階段，分別為(wei)孕育期、裂(lie)紋在應(ying)(ying)(ying)力(li)作用下長大及失穩(wen)斷(duan)裂(lie)。而應(ying)(ying)(ying)力(li)低于下臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)(ying)力(li)值時(shi)(shi)不管時(shi)(shi)間(jian)(jian)多久都不會出(chu)現(xian)(xian)脆斷(duan)現(xian)(xian)象；當(dang)應(ying)(ying)(ying)力(li)高于上臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)(ying)力(li)值時(shi)(shi)就能夠出(chu)現(xian)(xian)瞬時(shi)(shi)脆斷(duan)的(de)現(xian)(xian)象。

 

 5. 溫(wen)度(du)越高氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)感(gan)性越低，即氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)具(ju)(ju)有(you)低脆(cui)(cui)性溫(wen)度(du)特(te)征(zheng)。此(ci)外，氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)的裂(lie)紋擴展具(ju)(ju)有(you)不連(lian)續的特(te)征(zheng)，很(hen)少出現分支(zhi)并且通常情況下很(hen)少在材料(liao)的表面形成裂(lie)紋源。



在(zai)應力(li)影響(xiang)下，氫能夠(gou)在(zai)裂(lie)紋尖端的三向應力(li)區(qu)富(fu)集(ji)，導致材料斷裂(lie)應力(li)減小從而(er)造成脆(cui)性斷裂(lie)。現階段(duan)較為(wei)流行的氫脆(cui)機制如(ru)下：


1. 氫(qing)壓(ya)理論


  氫壓(ya)理論指(zhi)出(chu)(chu)一(yi)(yi)些過飽和的氧在金(jin)(jin)屬(shu)(shu)中的一(yi)(yi)些缺(que)陷位置（如孔隙，晶界）析出(chu)(chu)，并且H結合成H2能夠在金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的這些缺(que)陷處(chu)形(xing)成比(bi)較大的內壓(ya)力(li)，該(gai)內壓(ya)力(li)跟外外應力(li)或者金(jin)(jin)屬(shu)(shu)內部的殘(can)余應力(li)形(xing)成合力(li)，當金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的屈服極限低于這個合力(li)時(shi)，斷裂(lie)(lie)就會發生(sheng)、即(ji)氫在金(jin)(jin)屬(shu)(shu)材料缺(que)陷處(chu)所形(xing)成的內壓(ya)力(li)跟外應力(li)促進(jin)了裂(lie)(lie)紋的形(xing)成和發展，


2. 吸附氫降低(di)表(biao)面能理(li)論


  氫吸附(fu)(fu)在(zai)裂(lie)紋尖端時(shi)能(neng)夠導致金屬(shu)表(biao)面能(neng)減(jian)小，進面造成(cheng)金屬(shu)的(de)(de)斷裂(lie)應力減(jian)小，吸附(fu)(fu)氫降低(di)表(biao)面能(neng)理(li)論可(ke)以被用來很好地詮釋應變速率對氫脆(cui)的(de)(de)作用，闡(chan)明氫脆(cui)發(fa)生孕育期的(de)(de)存(cun)在(zai)及(ji)(ji)在(zai)較低(di)的(de)(de)氫分壓(ya)條件下實驗過程中出現(xian)脆(cui)斷現(xian)象等。但是吸附(fu)(fu)氫降低(di)表(biao)面能(neng)理(li)論不(bu)可(ke)以用來解釋氫脆(cui)可(ke)逆(ni)性的(de)(de)特(te)點，以及(ji)(ji)不(bu)可(ke)以解釋氫脆(cui)裂(lie)紋擴展具有不(bu)連(lian)續(xu)特(te)征等。


3. 弱鍵理論


  氫(qing)在(zai)應力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)下會(hui)在(zai)材(cai)料缺口或者裂(lie)紋尖端的(de)(de)(de)(de)(de)三向應力(li)(li)(li)區(qu)聚集，進而導致(zhi)該處(chu)金(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子(zi)(zi)鍵(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)結合能(neng)降低(di)，金(jin)屬(shu)(shu)在(zai)較小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)應力(li)(li)(li)作用(yong)下就會(hui)發生脆(cui)性斷(duan)裂(lie)。氫(qing)能(neng)夠減(jian)弱原(yuan)子(zi)(zi)鍵(jian)(jian)(jian)結合能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)在(zai)于氫(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)1S電(dian)子(zi)(zi)進人到了過渡(du)族(zu)(zu)金(jin)屬(shu)(shu)元素(su)沒(mei)有填(tian)滿(man)的(de)(de)(de)(de)(de)3d帶，使得金(jin)屬(shu)(shu)3d帶電(dian)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)密集度(du)增強，提高了金(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子(zi)(zi)之間的(de)(de)(de)(de)(de)排斥力(li)(li)(li)、減(jian)弱了其鍵(jian)(jian)(jian)力(li)(li)(li)，進而導致(zhi)了金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)脆(cui)化。但是非(fei)過渡(du)族(zu)(zu)由于金(jin)屬(shu)(shu)元素(su)不存在(zai)3d帶，因(yin)而該理論的(de)(de)(de)(de)(de)缺陷(xian)在(zai)于無法解釋(shi)非(fei)過渡(du)族(zu)(zu)金(jin)屬(shu)(shu)合金(jin)，例如，鋁合金(jin)、鎂合金(jin)等的(de)(de)(de)(de)(de)可逆性氫(qing)脆(cui)。


4. 氫氣(qi)團釘扎理(li)論


  氫(qing)(qing)氣團(tuan)釘(ding)扎(zha)(zha)理(li)論(lun)指(zhi)出氫(qing)(qing)脆的(de)(de)(de)(de)(de)發生(sheng)是由于(yu)(yu)位(wei)錯(cuo)的(de)(de)(de)(de)(de)移(yi)動受到氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)釘(ding)扎(zha)(zha)作(zuo)用導(dao)致的(de)(de)(de)(de)(de)，同時氫(qing)(qing)與位(wei)錯(cuo)之間的(de)(de)(de)(de)(de)互相作(zuo)用理(li)論(lun)指(zhi)出氫(qing)(qing)脆僅(jin)存(cun)在(zai)(zai)于(yu)(yu)在(zai)(zai)特定的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)及(ji)形變(bian)范疇之內。當溫度(du)處(chu)于(yu)(yu)小(xiao)于(yu)(yu)臨界(jie)溫度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下(xia)，Cottrell氣團(tuan)能(neng)(neng)夠在(zai)(zai)含(han)氫(qing)(qing)金屬的(de)(de)(de)(de)(de)形變(bian)過程中產生(sheng)。氫(qing)(qing)原子的(de)(de)(de)(de)(de)擴散在(zai)(zai)溫度(du)不太(tai)低但是形變(bian)速度(du)較小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)下(xia)能(neng)(neng)夠與位(wei)錯(cuo)運動速度(du)相適合，即Cottrell氣團(tuan)在(zai)(zai)落(luo)后于(yu)(yu)位(wei)錯(cuo)一(yi)定距離的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)(qing)況下(xia)伴隨著位(wei)錯(cuo)運動而運動，即導(dao)致位(wei)錯(cuo)不能(neng)(neng)自由運動，該(gai)種(zhong)情(qing)(qing)形被稱(cheng)為氫(qing)(qing)對位(wei)錯(cuo)移(yi)動產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)釘(ding)扎(zha)(zha)效應(ying)。該(gai)種(zhong)效應(ying)能(neng)(neng)夠導(dao)致材料發生(sheng)局部(bu)硬化的(de)(de)(de)(de)(de)現象，新位(wei)錯(cuo)在(zai)(zai)外力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)下(xia)連(lian)續產生(sheng)，當新位(wei)錯(cuo)跟 Cottrell氣團(tuan)在(zai)(zai)移(yi)動過程中碰到例如晶界(jie)等障(zhang)礙(ai)(ai)時，就(jiu)會在(zai)(zai)障(zhang)礙(ai)(ai)處(chu)產生(sheng)氫(qing)(qing)氣集(ji)結及(ji)位(wei)錯(cuo)塞(sai)積，在(zai)(zai)應(ying)力(li)足夠大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)狀況下(xia)就(jiu)會形成裂紋，并(bing)且會自此(ci)擴展以(yi)及(ji)長大(da)。