氫脆的研究由來(lái)已久，各國(guó)學(xué)者對(duì)其在各種環(huán)境下的產(chǎn)生原理及過(guò)程有著廣泛而深入的探索。J.Woodtli等學(xué)者研究了氫脆現(xiàn)象和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂現(xiàn)象的特征及破壞作用；M.V.Biezma等學(xué)者探討了氫在微生物腐蝕環(huán)境下對(duì)于應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂過(guò)程的影響，結(jié)果表明在此環(huán)境下，氫脆和應(yīng)力腐蝕使材料力學(xué)性能的下降，并且兩者之間有協(xié)同作用；R.A.Oriani等學(xué)者在氫的作用導(dǎo)致材料性能降低方面進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)考察了吸收和解吸作用對(duì)氫滲透電流的影響，建立了一種新型的氫滲透數(shù)據(jù)處理模型。

  隨著氫脆理論的完善，很多學(xué)者將理論與實(shí)際結(jié)合起來(lái)，在工程應(yīng)用中探討氫脆現(xiàn)象的發(fā)生機(jī)理。在石油化工行業(yè)中，氫致開(kāi)裂事故在設(shè)備及管道中時(shí)有發(fā)生，氫致開(kāi)裂屬于低應(yīng)力脆性破壞的一種，斷裂前很少出現(xiàn)宏觀上的塑性變形，發(fā)生時(shí)往往沒(méi)有征兆，而生產(chǎn)過(guò)程中的物料多具有腐蝕性質(zhì)，因此學(xué)者們將主要研究方向放在了設(shè)備管線內(nèi)部介質(zhì)對(duì)鋼材的氫脆機(jī)理上。例如，盧志明等學(xué)者研究了含有硫化氫的介質(zhì)對(duì)于16MnR鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂敏感性。

  在大氣腐蝕方面，學(xué)者們主要研究了大氣腐蝕中陰極過(guò)程的氧還原對(duì)于鋼材的腐蝕，卻忽略了氫的還原，所以關(guān)于大氣環(huán)境中的氫脆現(xiàn)象的研究并不多見(jiàn)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，用蒸餾水濕潤(rùn)過(guò)的鋼材試樣表面可以檢測(cè)出明顯的氫滲透電流，這說(shuō)明氫滲透現(xiàn)象是普遍存在的；張大磊等人研究了濕度對(duì)熱鍍鋅鋼材在海洋大氣環(huán)境中氫脆敏感性的影響，結(jié)果表明相對(duì)濕度在70%以上時(shí)，氫滲透電流隨著濕度的增加而增大，氫脆敏感性提高。由此可見(jiàn)，海洋大氣環(huán)境中鋼材的氫致敏感斷裂問(wèn)題不容忽視。

  由氫和應(yīng)力的共同作用導(dǎo)致的金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象，稱為氫致開(kāi)裂，簡(jiǎn)稱氫脆。近年來(lái)，應(yīng)力腐蝕的吸氫脆變理論引起了部分科技工作者的關(guān)注。該理論認(rèn)為由于腐蝕的陰極反應(yīng)產(chǎn)生氫，氫原子擴(kuò)散到裂縫尖端金屬內(nèi)部，金屬材料在拉應(yīng)力作用下脆斷。在腐蝕很強(qiáng)的海洋環(huán)境中，在金屬表面容易發(fā)生陰極析氫反應(yīng)，造成氫在鋼鐵表面的吸附及向內(nèi)部的擴(kuò)散，由于氫原子很小，很容易在金屬的晶格中移動(dòng)，使鋼鐵結(jié)構(gòu)脆變，同時(shí)在交變載荷作用下，鋼鐵結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生由氫脆造成的斷裂，危害巨大。

  氫致開(kāi)裂是重要的應(yīng)力腐蝕機(jī)理之一。氫致開(kāi)裂是原子氫在合金晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的滲入和擴(kuò)散所導(dǎo)致的脆性斷裂的現(xiàn)象，有時(shí)又稱為氫脆或氫損傷。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，氫脆主要涉及金屬韌性的降低，而氫損傷除涉及韌性降低和開(kāi)裂外，還包括金屬材料其他物理性能或化學(xué)性能的下降，因此含義更為廣泛。

1. 氫的來(lái)源

  氫的來(lái)源可分為內(nèi)氫和外氫兩種。內(nèi)氫是指材料在使用前內(nèi)部就已經(jīng)存在的氫，主要是在冶煉、熱處理、酸洗、電鍍、焊接等過(guò)程中吸收的氫。外氫或環(huán)境氫是指材料在使用過(guò)程中與含氫介質(zhì)接觸或進(jìn)行陰極析氫反應(yīng)吸收的氫。

2. 氫的傳輸

  氫的傳輸有兩種方式：一是擴(kuò)散，金屬中存在氫的濃度梯度或應(yīng)力梯度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致氫的擴(kuò)散。當(dāng)金屬中存在氫的濃度梯度時(shí)，氫將從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散。在穩(wěn)態(tài)條件下，擴(kuò)散遵從菲克定律。在常溫下，由于氫陷阱的存在，對(duì)氫在金屬中的擴(kuò)散行為影響較大；在高溫下，影響較小。二是位錯(cuò)遷移，位錯(cuò)是一種特殊的氫陷阱。位錯(cuò)不僅能將氫原子捕獲在其周?chē)纬煽剖蠚鈭F(tuán)，而且由于氫在金屬中擴(kuò)散快，在位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)氫氣團(tuán)還能夠跟上位錯(cuò)一起運(yùn)動(dòng)，即位錯(cuò)能夠遷移氫。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)遇到與氫結(jié)合能更大的不可逆陷阱時(shí)，氫將被“傾倒”在這些陷阱處。

3. 氫的存在形式

 在金屬中，氫的存在形式有很多種；①. H^-、H、H⁺,氫可以H^-、H、H⁺的形式固溶在金屬中；②. 氫分子，當(dāng)金屬中的氫含量超過(guò)溶解度時(shí)，氫原子往往在金屬的缺陷（孔洞、裂紋、晶間等）聚集形成氫分子；③. 氫化物，氫在V、Ti、Zr等IVB或VB族金屬中的溶解度較大，但超過(guò)溶解度后會(huì)形成TiH4,Ni也可以形成氫化物；④. 氣團(tuán)，氫與位錯(cuò)結(jié)合形成氣團(tuán)，可看作是一種相。