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. 氫的擴散機理
裂紋尖端處于陰極區(qu)，由于陰極反應(ying)(ying)的結果，使介質中(zhong)的氫(qing)(qing)離子(zi)獲得電(dian)子(zi)后還原(yuan)成(cheng)氫(qing)(qing)原(yuan)子(zi)，一部(bu)分(fen)氫(qing)(qing)原(yuan)子(zi)進(jin)一步結合成(cheng)氫(qing)(qing)氣后逸出，另一部(bu)分(fen)氫(qing)(qing)原(yuan)子(zi)向金(jin)屬內部(bu)擴(kuo)散。原(yuan)子(zi)氫(qing)(qing)在(zai)金(jin)屬中(zhong)的擴(kuo)散，有濃差(cha)擴(kuo)散和應(ying)(ying)力(li)擴(kuo)散。裂紋尖端高應(ying)(ying)力(li)塑變區(qu)晶(jing)格缺陷(xian)的堆積，產生氫(qing)(qing)與金(jin)屬中(zhong)缺陷(xian)交互(hu)作用的陷(xian)捕(bu)效應(ying)(ying)，使氫(qing)(qing)在(zai)此區(qu)域內產生高濃度的集中(zhong)，從而使該區(qu)域的金(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(jiang)低表面(mian)能理論(lun)
氫降(jiang)低表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)理論是N.Petch和P.Stabls在1952年提出(chu)的(de)(de)(de)。材料(liao)斷(duan)裂(lie)時將形(xing)(xing)成兩個新(xin)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)，對(dui)于(yu)完全脆性(xing)(xing)的(de)(de)(de)材料(liao)，斷(duan)裂(lie)時所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)外力做功等于(yu)形(xing)(xing)成新(xin)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)。當裂(lie)紋尖端區(qu)處(chu)于(yu)陰極狀態時，由于(yu)陰極反應(ying)(ying)的(de)(de)(de)結果(guo)，表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)將產生大量的(de)(de)(de)氫原子，根據斷(duan)裂(lie)力學的(de)(de)(de)觀點(dian)，處(chu)于(yu)高應(ying)(ying)力裂(lie)紋尖端的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)會(hui)有(you)效地促使(shi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)吸附(fu)氫原子，吸附(fu)在材料(liao)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)氫會(hui)使(shi)材料(liao)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)降(jiang)低，使(shi)斷(duan)裂(lie)所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)臨界外應(ying)(ying)力降(jiang)低，引起氫脆。它沒有(you)考慮(lv)塑性(xing)(xing)變形(xing)(xing)功，因而對(dui)金(jin)屬材料(liao)是不(bu)適用(yong)的(de)(de)(de)。到(dao)了(le)(le)20世(shi)紀70年代，C.McMahon等人對(dui)這一(yi)理論進(jin)一(yi)步作(zuo)了(le)(le)修正。他用(yong)Orowan判據，把局(ju)部(bu)塑性(xing)(xing)變形(xing)(xing)的(de)(de)(de)因素考慮(lv)進(jin)去，導(dao)出(chu)了(le)(le)塑性(xing)(xing)變形(xing)(xing)功Tp和表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)r的(de)(de)(de)關系(xi)。氫降(jiang)低表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)理論存(cun)在的(de)(de)(de)問(wen)題如(ru)下：一(yi)方(fang)面(mian)(mian)(mian)(mian)，對(dui)氫吸附(fu)后表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)降(jiang)低的(de)(de)(de)物理本質(zhi)尚不(bu)清楚(chu)；另一(yi)方(fang)面(mian)(mian)(mian)(mian)，這一(yi)理論忽視了(le)(le)局(ju)部(bu)塑性(xing)(xing)變形(xing)(xing)對(dui)斷(duan)裂(lie)過程的(de)(de)(de)主導(dao)作(zuo)用(yong)。
4. 弱鍵理論
弱鍵(jian)理論(lun)認為(wei)氫進人材(cai)(cai)料(liao)后(hou)能(neng)使材(cai)(cai)料(liao)的(de)原(yuan)子(zi)間鍵(jian)力(li)降(jiang)低(di)，原(yuan)因(yin)是氫的(de)1s電(dian)子(zi)進入(ru)(ru)過渡族金(jin)屬的(de)d帶(dai)，使d帶(dai)電(dian)子(zi)密度(du)升高，s帶(dai)與(yu)d帶(dai)重合部分(fen)增(zeng)大(da)，因(yin)而原(yuan)子(zi)間排斥力(li)增(zeng)加(jia)，即(ji)鍵(jian)力(li)下降(jiang)。該理論(lun)簡單直觀，容易被人們接受。給(gei)而實驗(yan)證據尚(shang)不(bu)充(chong)分(fen)，如(ru)材(cai)(cai)料(liao)的(de)彈(dan)性模(mo)量與(yu)鍵(jian)力(li)有(you)關(guan)，但實驗(yan)并未(wei)發(fa)現氫對彈(dan)性模(mo)量有(you)顯(xian)著(zhu)的(de)影(ying)響。此外，沒有(you)3d帶(dai)的(de)鋁合金(jin)也能(neng)發(fa)生可逆氫脆，因(yin)此不(bu)可能(neng)有(you)氫的(de)1s電(dian)子(zi)進入(ru)(ru)金(jin)屬的(de)d帶(dai)。
5.氫促進局(ju)部塑(su)性變形(xing)機理
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。
