氫脆的研究由來已久，各國學者對其在各種環境下的產生原理及過程有著廣泛而深入的探索。J.Woodtli等學者研究了氫脆現象和應力腐蝕開裂現象的特征及破壞作用；M.V.Biezma等學者探討了氫在微生物腐蝕環境下對于應力腐(fu)蝕(shi)開裂過程的影響，結果表明在此環境下，氫脆和應力腐蝕使材料力學性能的下降，并且兩者之間有協同作用；R.A.Oriani等學者在氫的作用導致材料性能降低方面進行了研究，實驗重點考察了吸收和解吸作用對氫滲透電流的影響，建立了一種新型的氫滲透數據處理模型。


1. 環境因素(su)的影(ying)響(xiang)


  氫脆是特定材(cai)料在特定環(huan)(huan)境(jing)(jing)下的脆斷現象，是環(huan)(huan)境(jing)(jing)與材(cai)料相互作用的結果。敏感材(cai)料在含有(you)氫元素(su)的環(huan)(huan)境(jing)(jing)中都有(you)可能(neng)發(fa)生(sheng)氫脆，影響氫脆的環(huan)(huan)境(jing)(jing)因素(su)有(you)溫度、pH、氧(yang)化還原電位(wei)、特殊離子、氣體化合物等。


a. 溫度


 氫脆(cui)在(zai)(zai)溫(wen)度-30~30℃附近最敏感(gan)，一(yi)般(ban)發(fa)生在(zai)(zai)-100~150℃范圍內，在(zai)(zai)低溫(wen)或高(gao)溫(wen)時氫脆(cui)敏感(gan)性(xing)降低。隨溫(wen)度的(de)升高(gao)氫在(zai)(zai)金屬中(zhong)的(de)溶(rong)解度、擴散(san)速(su)率升高(gao)。溫(wen)度不僅有利(li)于(yu)氫滲透也有利(li)于(yu)氫的(de)復合(he)，是(shi)一(yi)種雙重(zhong)影響。溫(wen)度主(zhu)要通過影響材(cai)料(liao)中(zhong)氫濃度、氫擴散(san)速(su)率從而影響材(cai)料(liao)的(de)氫脆(cui)。


b. pH值


  pH值(zhi)(zhi)的(de)大小直接決定(ding)了H+的(de)多少，進而(er)(er)可能(neng)影響(xiang)氫(qing)(qing)的(de)生成(cheng)，但(dan)(dan)并不(bu)是簡單的(de)pH越低(di)(di)氫(qing)(qing)脆越容易發生。不(bu)同的(de)材料(liao)和溶液會有不(bu)同的(de)影響(xiang)結果(guo)，通常(chang)情況下(xia)，由(you)于(yu)(yu)pH值(zhi)(zhi)降低(di)(di)H+增多有利(li)于(yu)(yu)氫(qing)(qing)的(de)產生，氫(qing)(qing)脆敏(min)感性升(sheng)高(gao)。但(dan)(dan)E.M.K.Hillier等人研究發現，電(dian)鍍中pH值(zhi)(zhi)降低(di)(di)有利(li)于(yu)(yu)能(neng)抑制氫(qing)(qing)脆的(de)富鈷相的(de)形(xing)成(cheng)，從而(er)(er)降低(di)(di)了材料(liao)的(de)氫(qing)(qing)脆敏(min)感性。雖然(ran)在高(gao)pH值(zhi)(zhi)條件下(xia)H+較少，但(dan)(dan)并不(bu)一定(ding)影響(xiang)氫(qing)(qing)的(de)生成(cheng)，主要起(qi)決定(ding)作(zuo)用的(de)是陰極反應。


c. 氧(yang)化還原(yuan)電位


  電(dian)位(wei)越負越有(you)(you)利于(yu)析氫(qing)反應的發(fa)(fa)生，因此更有(you)(you)利于(yu)氫(qing)脆(cui)的發(fa)(fa)生。Wen-Ta Tsai等人(ren)的研究發(fa)(fa)現2205雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼在陽極(ji)電(dian)位(wei)區以(yi)及腐蝕電(dian)位(wei)附近（380~500mV范圍(wei)內）均不(bu)(bu)發(fa)(fa)生氫(qing)脆(cui)，只有(you)(you)當電(dian)位(wei)處于(yu)較負的陰極(ji)電(dian)位(wei)區（＜900mV)時才發(fa)(fa)生氫(qing)脆(cui)。說明電(dian)位(wei)降低氫(qing)脆(cui)敏感性增高。特別是在對材料進行陰極(ji)保護時，控制(zhi)保護電(dian)位(wei)對預防氫(qing)脆(cui)更重(zhong)要。


d. 特殊離(li)子


  環(huan)境中的(de)(de)(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)主要通過影(ying)響(xiang)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)產(chan)生，進而(er)影(ying)響(xiang)材料的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)。其中，由(you)于(yu)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)或硫(liu)(liu)(liu)(liu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)引發(fa)的(de)(de)(de)SCC是目前(qian)國內外學者研究(jiu)的(de)(de)(de)焦點，特(te)別是在研究(jiu)含(han)硫(liu)(liu)(liu)(liu)原(yuan)油輸(shu)油管道的(de)(de)(de)環(huan)境脆(cui)(cui)斷(duan)時(shi)，氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)機理以(yi)硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)為主。余剛等(deng)人研究(jiu)發(fa)現隨溶(rong)液(ye)(ye)中硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)溶(rong)液(ye)(ye)質(zhi)(zhi)量(liang)分數(shu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加，16MnR鋼的(de)(de)(de)穩(wen)態滲(shen)氫(qing)(qing)(qing)電流密度逐(zhu)漸增(zeng)(zeng)(zeng)大，在高質(zhi)(zhi)量(liang)分數(shu)區趨于(yu)穩(wen)定(ding)值。硫(liu)(liu)(liu)(liu)化(hua)(hua)氫(qing)(qing)(qing)質(zhi)(zhi)量(liang)分數(shu)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大使二(er)價(jia)硫(liu)(liu)(liu)(liu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)含(han)量(liang)增(zeng)(zeng)(zeng)加，對原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)氫(qing)(qing)(qing)結合成氫(qing)(qing)(qing)分子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)毒化(hua)(hua)作(zuo)用也(ye)逐(zhu)漸增(zeng)(zeng)(zeng)強，鋼表面原(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)氫(qing)(qing)(qing)濃度的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大能增(zeng)(zeng)(zeng)大滲(shen)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)效率。亞硫(liu)(liu)(liu)(liu)酸根離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)也(ye)能促(cu)進氫(qing)(qing)(qing)滲(shen)透(tou)，特(te)別是在含(han)有二(er)氧化(hua)(hua)硫(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)大氣氫(qing)(qing)(qing)滲(shen)透(tou)中作(zuo)用更明顯。其他的(de)(de)(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)，如氯(lv)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)能破壞金屬(shu)氧化(hua)(hua)膜(mo)，間接促(cu)進氫(qing)(qing)(qing)滲(shen)透(tou)，而(er)且含(han)氯(lv)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)環(huan)境，如海洋環(huan)境等(deng)是材料脆(cui)(cui)斷(duan)的(de)(de)(de)敏(min)感介質(zhi)(zhi)，對氫(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)也(ye)有一定(ding)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。


此外，生物因素，如硫酸鹽還原菌（SRB)在代謝過程中產生氫(qing)，對氫(qing)脆也會產生一定影響。總之，環境(jing)對氫(qing)脆的影響主要是通過影響氫(qing)的來(lai)源和傳輸擴較敏感。



2. 材料本身對(dui)氫脆的(de)影響(xiang)


a. 強度水平


  一般氫(qing)脆(cui)(cui)敏(min)感(gan)性隨硬度、強度的升(sheng)高(gao)而增高(gao)。由于(yu)應力梯度有利于(yu)氫(qing)擴散，因此材料在使用(yong)、焊接(jie)等處理工藝過程中等造成的殘余(yu)應力會使其(qi)氫(qing)脆(cui)(cui)敏(min)感(gan)性提(ti)高(gao)。


b. 合金(jin)元素


  氫(qing)與不(bu)(bu)同(tong)的(de)金屬元(yuan)素的(de)結(jie)合(he)作用能力，在其中的(de)擴散速率(lv)不(bu)(bu)同(tong)造成不(bu)(bu)同(tong)金屬材料的(de)氫(qing)脆敏感(gan)性也不(bu)(bu)同(tong)。如在鐵(tie)鎳二元(yuan)合(he)金中，氫(qing)的(de)滲(shen)透(tou)速率(lv)隨Ni含(han)量的(de)增(zeng)加而(er)增(zeng)大(da)，欽合(he)金對(dui)氫(qing)脆的(de)敏感(gan)性較其他金屬更高(gao)，已經成為(wei)研究熱點(dian)。


  U.Prakash等人(ren)研究(jiu)發(fa)現(xian)鐵(tie)鋁合金中C或Al的含量升(sheng)高(gao)能適(shi)當抑(yi)制氫脆。


c. 微觀結構


  不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)以(yi)及(ji)合金(jin)都有(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)微(wei)觀(guan)(guan)結(jie)(jie)構(gou)，氫(qing)原(yuan)子在金(jin)屬(shu)(shu)(shu)中(zhong)(zhong)(zhong)主要(yao)(yao)是通過晶(jing)(jing)界(jie)或空隙擴散(san)(san)，而且主要(yao)(yao)偏(pian)聚(ju)在晶(jing)(jing)界(jie)、夾雜物(wu)等缺陷(xian)(xian)處(chu)。微(wei)觀(guan)(guan)結(jie)(jie)構(gou)直(zhi)接影響了氫(qing)在材(cai)料中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)擴散(san)(san)、偏(pian)聚(ju)、與金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)相互作(zuo)(zuo)用等材(cai)料脆(cui)(cui)斷(duan)過程中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)關鍵步驟，是氫(qing)脆(cui)(cui)的(de)(de)(de)(de)重要(yao)(yao)影響因(yin)素(su)(su)。不(bu)同(tong)晶(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)結(jie)(jie)構(gou)中(zhong)(zhong)(zhong)，馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)比貝(bei)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、珠光(guang)體(ti)(ti)(ti)(ti)、鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)、奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、沉積硬(ying)化鋼的(de)(de)(de)(de)氫(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)性(xing)高(gao)(gao)；貝(bei)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)比珠光(guang)體(ti)(ti)(ti)(ti)、鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)性(xing)高(gao)(gao)；抑制(zhi)氫(qing)脆(cui)(cui)方面(mian)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)如奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，而且兩相的(de)(de)(de)(de)比例(li)及(ji)晶(jing)(jing)粒大(da)小也影響氫(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)性(xing)。微(wei)觀(guan)(guan)結(jie)(jie)構(gou)中(zhong)(zhong)(zhong)，位錯(cuo)作(zuo)(zuo)為可(ke)逆陷(xian)(xian)阱(jing)，位錯(cuo)密(mi)度(du)越(yue)(yue)高(gao)(gao)越(yue)(yue)有(you)利(li)于氫(qing)的(de)(de)(de)(de)擴散(san)(san)傳(chuan)輸，從而增高(gao)(gao)氫(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)性(xing)；相反作(zuo)(zuo)為不(bu)可(ke)逆陷(xian)(xian)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)微(wei)觀(guan)(guan)結(jie)(jie)構(gou)如金(jin)屬(shu)(shu)(shu)碳化物(wu)、晶(jing)(jing)間沉積物(wu)、轉變奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)結(jie)(jie)構(gou)等的(de)(de)(de)(de)數量越(yue)(yue)多(duo)，分(fen)布(bu)越(yue)(yue)均勻，氫(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)性(xing)越(yue)(yue)低。一般認(ren)為材(cai)料的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)粒越(yue)(yue)細、分(fen)布(bu)越(yue)(yue)均勻，缺陷(xian)(xian)越(yue)(yue)少，材(cai)料抗氫(qing)脆(cui)(cui)性(xing)能越(yue)(yue)好(hao)。此外，材(cai)料中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)雜質(zhi)元素(su)(su)與主體(ti)(ti)(ti)(ti)元素(su)(su)結(jie)(jie)合，改變了其微(wei)觀(guan)(guan)結(jie)(jie)構(gou)以(yi)及(ji)陷(xian)(xian)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)數量和分(fen)布(bu)形(xing)態，從而降(jiang)低或提高(gao)(gao)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)氫(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)(gan)性(xing)。