平時講的氫(qing)(qing)脆為由內(nei)氫(qing)(qing)或者外氫(qing)(qing)導致而形(xing)成的可(ke)逆氫(qing)(qing)脆，其主(zhu)要特點如下：


 1. 應變(bian)速(su)度低(di)氫(qing)脆(cui)敏(min)感性(xing)強，形變(bian)速(su)度的增高導致氫(qing)脆(cui)發(fa)(fa)生的溫度范(fan)疇(chou)變(bian)窄、塑性(xing)減小(xiao)、幅度變(bian)低(di)，即氫(qing)脆(cui)不容易發(fa)(fa)生。此(ci)外，如果應變(bian)速(su)度高于某臨界值，則氫(qing)脆(cui)不會(hui)發(fa)(fa)生。


 2. 氫脆(cui)(cui)對高(gao)強度(du)鋼較敏感(gan)，這(zhe)是由于(yu)高(gao)強度(du)鋼在熱力學上比較不穩定，容(rong)易發生脆(cui)(cui)化，氫脆(cui)(cui)的敏感(gan)性隨著(zhu)材料屈服極限(xian)值(zhi)的升高(gao)而升高(gao)。


 3. 氫(qing)脆(cui)對含氫(qing)量較(jiao)敏感，鋼的(de)(de)氫(qing)脆(cui)臨界應(ying)力值隨著氫(qing)濃度的(de)(de)增加而(er)下降，同時鋼發生(sheng)氫(qing)脆(cui)的(de)(de)孕育期和破壞時間均隨著氫(qing)濃度的(de)(de)升(sheng)高而(er)縮短。


 4. 氫脆的產生(sheng)是在(zai)某(mou)個應(ying)力(li)(li)范圍之內的，即(ji)氫脆的產生(sheng)存在(zai)一個上(shang)、下臨(lin)界(jie)應(ying)力(li)(li)值(zhi)(zhi)，其為一種延遲破壞(huai)。只有當應(ying)力(li)(li)在(zai)上(shang)、下臨(lin)界(jie)應(ying)力(li)(li)值(zhi)(zhi)之間時(shi)延遲破壞(huai)才會發生(sheng)，其發生(sheng)主(zhu)要有三個階段，分別為孕育期、裂紋在(zai)應(ying)力(li)(li)作用下長(chang)大及(ji)失穩(wen)斷(duan)裂。而應(ying)力(li)(li)低于下臨(lin)界(jie)應(ying)力(li)(li)值(zhi)(zhi)時(shi)不管時(shi)間多久(jiu)都(dou)不會出(chu)現脆斷(duan)現象(xiang)；當應(ying)力(li)(li)高于上(shang)臨(lin)界(jie)應(ying)力(li)(li)值(zhi)(zhi)時(shi)就能夠出(chu)現瞬時(shi)脆斷(duan)的現象(xiang)。

 

 5. 溫度(du)越高氫(qing)脆(cui)敏感性越低(di)，即氫(qing)脆(cui)具有低(di)脆(cui)性溫度(du)特征。此外，氫(qing)脆(cui)的(de)裂紋擴展具有不連續的(de)特征，很(hen)少出現分(fen)支并且(qie)通(tong)常情況下很(hen)少在材料的(de)表面形成裂紋源。



在應力(li)影(ying)響下(xia)(xia)，氫(qing)能夠在裂(lie)紋尖(jian)端的三向應力(li)區富(fu)集，導(dao)致材料斷裂(lie)應力(li)減小從而造(zao)成脆性(xing)斷裂(lie)。現階段較(jiao)為流(liu)行的氫(qing)脆機(ji)制如下(xia)(xia)：


1. 氫壓(ya)理論(lun)


  氫壓理論指出一些(xie)(xie)過飽和的氧(yang)在金(jin)屬(shu)中(zhong)的一些(xie)(xie)缺陷位置（如孔隙，晶界）析出，并(bing)且H結合成(cheng)H2能夠在金(jin)屬(shu)的這(zhe)些(xie)(xie)缺陷處形成(cheng)比較大的內(nei)(nei)(nei)壓力(li)(li)(li)(li)(li)，該內(nei)(nei)(nei)壓力(li)(li)(li)(li)(li)跟(gen)外(wai)(wai)外(wai)(wai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)或者金(jin)屬(shu)內(nei)(nei)(nei)部的殘余應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)形成(cheng)合力(li)(li)(li)(li)(li)，當金(jin)屬(shu)的屈(qu)服極限低于這(zhe)個合力(li)(li)(li)(li)(li)時，斷裂(lie)就(jiu)會發生、即氫在金(jin)屬(shu)材料缺陷處所(suo)形成(cheng)的內(nei)(nei)(nei)壓力(li)(li)(li)(li)(li)跟(gen)外(wai)(wai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)(li)促進了裂(lie)紋的形成(cheng)和發展(zhan)，


2. 吸附氫降低表面能理論


  氫(qing)(qing)吸附(fu)在裂(lie)(lie)紋尖端時能(neng)(neng)夠(gou)導致金屬表(biao)(biao)面(mian)能(neng)(neng)減小，進面(mian)造成(cheng)金屬的(de)斷(duan)裂(lie)(lie)應力(li)減小，吸附(fu)氫(qing)(qing)降(jiang)低(di)(di)表(biao)(biao)面(mian)能(neng)(neng)理論可(ke)以被用(yong)來很好(hao)地詮釋應變速率對氫(qing)(qing)脆的(de)作用(yong)，闡(chan)明氫(qing)(qing)脆發生孕育期的(de)存在及在較低(di)(di)的(de)氫(qing)(qing)分壓條件下實驗過程中出現脆斷(duan)現象(xiang)等(deng)。但是吸附(fu)氫(qing)(qing)降(jiang)低(di)(di)表(biao)(biao)面(mian)能(neng)(neng)理論不(bu)(bu)可(ke)以用(yong)來解釋氫(qing)(qing)脆可(ke)逆性的(de)特點，以及不(bu)(bu)可(ke)以解釋氫(qing)(qing)脆裂(lie)(lie)紋擴展具有不(bu)(bu)連續特征等(deng)。


3. 弱(ruo)鍵(jian)理(li)論(lun)


  氫(qing)在(zai)(zai)應(ying)力(li)的(de)作(zuo)用下會在(zai)(zai)材料(liao)缺(que)口或者(zhe)裂紋尖端的(de)三向應(ying)力(li)區聚(ju)集，進(jin)而導致該處(chu)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子(zi)鍵的(de)結(jie)合能(neng)(neng)降低(di)，金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)在(zai)(zai)較小的(de)應(ying)力(li)作(zuo)用下就(jiu)會發生(sheng)脆性斷裂。氫(qing)能(neng)(neng)夠(gou)減(jian)弱原(yuan)子(zi)鍵結(jie)合能(neng)(neng)的(de)原(yuan)因在(zai)(zai)于(yu)氫(qing)的(de)1S電(dian)子(zi)進(jin)人到了(le)(le)過渡族金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)元素沒(mei)有填(tian)滿的(de)3d帶，使得金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)3d帶電(dian)子(zi)的(de)密集度(du)增強，提高了(le)(le)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)原(yuan)子(zi)之(zhi)間(jian)的(de)排斥力(li)、減(jian)弱了(le)(le)其(qi)鍵力(li)，進(jin)而導致了(le)(le)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)脆化。但(dan)是非過渡族由于(yu)金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)元素不存在(zai)(zai)3d帶，因而該理論的(de)缺(que)陷在(zai)(zai)于(yu)無法解釋非過渡族金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)，例如，鋁合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)、鎂合金(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)等的(de)可逆性氫(qing)脆。


4. 氫氣團釘扎(zha)理論(lun)


  氫(qing)(qing)氣團(tuan)(tuan)釘(ding)扎(zha)理(li)論指(zhi)出氫(qing)(qing)脆的(de)(de)(de)發(fa)生(sheng)是由于位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)的(de)(de)(de)移(yi)動受到氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)釘(ding)扎(zha)作(zuo)用(yong)導致的(de)(de)(de)，同時(shi)氫(qing)(qing)與(yu)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)之(zhi)間的(de)(de)(de)互相作(zuo)用(yong)理(li)論指(zhi)出氫(qing)(qing)脆僅(jin)存在(zai)于在(zai)特定(ding)的(de)(de)(de)溫度及(ji)(ji)形(xing)變范疇之(zhi)內。當溫度處(chu)于小于臨界溫度的(de)(de)(de)條件下，Cottrell氣團(tuan)(tuan)能(neng)夠在(zai)含氫(qing)(qing)金屬的(de)(de)(de)形(xing)變過程中產生(sheng)。氫(qing)(qing)原子的(de)(de)(de)擴散在(zai)溫度不太低(di)但是形(xing)變速度較小的(de)(de)(de)條件下能(neng)夠與(yu)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)運動速度相適合(he)，即Cottrell氣團(tuan)(tuan)在(zai)落(luo)后于位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)一定(ding)距離的(de)(de)(de)情(qing)況下伴隨著位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)運動而運動，即導致位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)不能(neng)自(zi)由運動，該(gai)種情(qing)形(xing)被稱為氫(qing)(qing)對位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)移(yi)動產生(sheng)的(de)(de)(de)釘(ding)扎(zha)效應(ying)。該(gai)種效應(ying)能(neng)夠導致材料發(fa)生(sheng)局(ju)部(bu)硬化(hua)的(de)(de)(de)現象，新位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)在(zai)外力(li)的(de)(de)(de)影響下連續產生(sheng)，當新位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)跟(gen) Cottrell氣團(tuan)(tuan)在(zai)移(yi)動過程中碰到例(li)如晶界等障礙時(shi)，就會(hui)(hui)在(zai)障礙處(chu)產生(sheng)氫(qing)(qing)氣集結及(ji)(ji)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)塞積，在(zai)應(ying)力(li)足夠大的(de)(de)(de)狀(zhuang)況下就會(hui)(hui)形(xing)成裂紋，并(bing)且會(hui)(hui)自(zi)此(ci)擴展以及(ji)(ji)長大。