關于氫脆的機理，尚無統一認識。各種理論的共同點是：氫原子通過應力誘導擴散在高應力區富集，只有當富集的氫濃度達到臨界值C.時，使材料斷裂應力σ降低，才發生脆斷。目前較為普遍的觀點有以下幾種。
1. 氫的擴(kuo)散(san)機理(li)
裂(lie)紋(wen)尖端(duan)處于(yu)陰極區(qu)，由于(yu)陰極反應(ying)的(de)結果，使介(jie)質中的(de)氫(qing)(qing)(qing)離子獲得電子后還(huan)原(yuan)(yuan)(yuan)成氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)(yuan)(yuan)子，一部分氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)(yuan)(yuan)子進(jin)一步結合成氫(qing)(qing)(qing)氣后逸出，另一部分氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)(yuan)(yuan)子向金(jin)屬內(nei)部擴散。原(yuan)(yuan)(yuan)子氫(qing)(qing)(qing)在金(jin)屬中的(de)擴散，有(you)濃差擴散和應(ying)力擴散。裂(lie)紋(wen)尖端(duan)高應(ying)力塑(su)變區(qu)晶格缺陷的(de)堆積，產(chan)生氫(qing)(qing)(qing)與金(jin)屬中缺陷交(jiao)互作用的(de)陷捕效(xiao)應(ying)，使氫(qing)(qing)(qing)在此區(qu)域內(nei)產(chan)生高濃度的(de)集中，從而(er)使該區(qu)域的(de)金(jin)屬脆化。
2. 氫壓理論
在H2環境中，H2分解成H進入金屬，其濃度CH和／P成正比，反過來，如果溶解在金屬中的H進入某些特殊區域（如夾界或第二相界面，空位團），就會復合成H2,即2H→H2,這時該處的H2壓力P就和C2H成正比，但由于H2不是理想氣團，壓力較高時要用逸度f代替，即
f=(CH/S)2=C2Hexp(-2ΔH/RT)（1.5)
當局部區域CH很高時，按式（1.5)算出的逸度換算成壓力后等于原子鍵合力σth,就會使局部地區的原子鍵斷裂而形成微裂紋。在高逸度電解充氫時，充氫過程中就會產生氫鼓泡（出現在表層）或氫致微裂紋，它和是否存在外加應力無關，也不需要滯后時間（即不需要應力誘導擴散、富集），這完全是氫壓力P等于σth,從而使原子鍵斷裂而形成微裂紋。氫壓理論成功地解釋了電解充氫過程中產生的裂紋、鋼中白點以及鋼在硫化氫溶液中產生的裂紋。但對于不可逆損傷，如氫致可逆塑性損失以及氫致滯后開裂，僅僅用氫壓理論無法解釋。
3. 氫降低(di)表(biao)面能理論
氫降(jiang)低(di)(di)(di)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)理(li)(li)論是N.Petch和(he)(he)P.Stabls在(zai)1952年(nian)提出(chu)的(de)(de)。材(cai)料(liao)斷裂時將形(xing)成(cheng)兩個(ge)新的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)，對(dui)于(yu)完全脆性的(de)(de)材(cai)料(liao)，斷裂時所(suo)(suo)需(xu)的(de)(de)外(wai)力(li)做功等于(yu)形(xing)成(cheng)新的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)所(suo)(suo)需(xu)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)。當裂紋(wen)尖端區處(chu)(chu)于(yu)陰極狀態時，由于(yu)陰極反應的(de)(de)結果，表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)將產生大量的(de)(de)氫原子(zi)，根據斷裂力(li)學(xue)的(de)(de)觀點，處(chu)(chu)于(yu)高(gao)應力(li)裂紋(wen)尖端的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)會(hui)有效地(di)促使表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)吸(xi)附(fu)氫原子(zi)，吸(xi)附(fu)在(zai)材(cai)料(liao)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)氫會(hui)使材(cai)料(liao)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)降(jiang)低(di)(di)(di)，使斷裂所(suo)(suo)需(xu)的(de)(de)臨界外(wai)應力(li)降(jiang)低(di)(di)(di)，引起(qi)氫脆。它沒(mei)有考慮塑(su)(su)性變(bian)(bian)形(xing)功，因而對(dui)金屬(shu)材(cai)料(liao)是不(bu)適用的(de)(de)。到了(le)20世紀70年(nian)代，C.McMahon等人對(dui)這一(yi)(yi)(yi)理(li)(li)論進一(yi)(yi)(yi)步作了(le)修正(zheng)。他用Orowan判據，把局(ju)部(bu)塑(su)(su)性變(bian)(bian)形(xing)的(de)(de)因素考慮進去(qu)，導(dao)出(chu)了(le)塑(su)(su)性變(bian)(bian)形(xing)功Tp和(he)(he)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)r的(de)(de)關系。氫降(jiang)低(di)(di)(di)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)理(li)(li)論存在(zai)的(de)(de)問題如下：一(yi)(yi)(yi)方(fang)(fang)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)，對(dui)氫吸(xi)附(fu)后表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)降(jiang)低(di)(di)(di)的(de)(de)物理(li)(li)本(ben)質尚不(bu)清楚(chu)；另(ling)一(yi)(yi)(yi)方(fang)(fang)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)，這一(yi)(yi)(yi)理(li)(li)論忽視(shi)了(le)局(ju)部(bu)塑(su)(su)性變(bian)(bian)形(xing)對(dui)斷裂過(guo)程的(de)(de)主導(dao)作用。
4. 弱(ruo)鍵理(li)論
弱鍵(jian)理(li)論(lun)認為氫進人材料后能使材料的(de)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)間鍵(jian)力降(jiang)低，原(yuan)因(yin)是氫的(de)1s電子(zi)(zi)(zi)進入(ru)過渡族金(jin)屬(shu)的(de)d帶(dai)(dai)(dai)，使d帶(dai)(dai)(dai)電子(zi)(zi)(zi)密度升(sheng)高，s帶(dai)(dai)(dai)與d帶(dai)(dai)(dai)重合(he)部分(fen)(fen)增(zeng)大，因(yin)而原(yuan)子(zi)(zi)(zi)間排斥(chi)力增(zeng)加，即鍵(jian)力下降(jiang)。該理(li)論(lun)簡(jian)單直觀，容易被人們接受。給而實驗證據尚(shang)不充(chong)分(fen)(fen)，如材料的(de)彈性模量與鍵(jian)力有(you)關，但(dan)實驗并未發現氫對彈性模量有(you)顯著的(de)影響。此(ci)外，沒(mei)有(you)3d帶(dai)(dai)(dai)的(de)鋁合(he)金(jin)也能發生可逆氫脆，因(yin)此(ci)不可能有(you)氫的(de)1s電子(zi)(zi)(zi)進入(ru)金(jin)屬(shu)的(de)d帶(dai)(dai)(dai)。
5.氫促進(jin)局部塑性變(bian)形機(ji)理
氫促進局部塑性變形機理的基礎是一系列斷口形貌研究結果和隨后的金相及透射電鏡原位跟蹤實驗結果。該理論認為，氫能促進位錯的增殖和運動，使得局部地區（如裂尖、無位錯區、位錯塞積群前端）的應力集中σy等于被氫降低了的原子鍵合力σth(H),從而導致氫致微裂紋在該處形核，原子鍵進人微裂紋就復合成H2,產生氫壓，它能使微裂紋穩定化，同時也能協助局部應力使之解理擴展。該理論同時考慮了氫促進局部塑性變形，氫降低原子鍵合力以及氫壓作用。該理論表明，從微裂紋上看，氫促進位錯發射和運動；從宏觀上看，氫使門檻應力rc(或應力強度因子）為
也使臨界斷裂應變下降，從而使材料變脆。因為只有當氫通過應力誘導擴散富集到等于臨界值Cth時，才會明顯促進局部塑性變形并使應變高度局部化，同時也使σth(H)明顯下降，從而在低的外應力下就導致開裂。
