平時講的氫脆(cui)為(wei)由(you)內氫或者外氫導致而(er)形成(cheng)的可(ke)逆氫脆(cui)，其主要特點如下：


 1. 應(ying)(ying)變(bian)速(su)度(du)(du)(du)低氫脆(cui)敏感性強(qiang)，形變(bian)速(su)度(du)(du)(du)的增(zeng)高導致氫脆(cui)發生的溫度(du)(du)(du)范疇變(bian)窄、塑性減(jian)小、幅(fu)度(du)(du)(du)變(bian)低，即氫脆(cui)不(bu)容(rong)易(yi)發生。此(ci)外，如(ru)果應(ying)(ying)變(bian)速(su)度(du)(du)(du)高于某臨界值，則氫脆(cui)不(bu)會發生。


 2. 氫脆對高(gao)(gao)強度(du)鋼較敏(min)感，這是由于(yu)高(gao)(gao)強度(du)鋼在熱力學上(shang)比較不(bu)穩定，容易發(fa)生脆化，氫脆的(de)敏(min)感性隨著(zhu)材料屈服極限值的(de)升高(gao)(gao)而升高(gao)(gao)。


 3. 氫(qing)脆(cui)對含(han)氫(qing)量較敏感，鋼的(de)氫(qing)脆(cui)臨界應力值(zhi)隨著氫(qing)濃度的(de)增加而(er)下降，同時鋼發生氫(qing)脆(cui)的(de)孕(yun)育期和破(po)壞時間(jian)均隨著氫(qing)濃度的(de)升(sheng)高而(er)縮短。


 4. 氫脆(cui)的(de)產生是在(zai)某個(ge)應(ying)力(li)(li)(li)范圍之(zhi)內的(de)，即氫脆(cui)的(de)產生存(cun)在(zai)一(yi)(yi)個(ge)上、下(xia)(xia)(xia)臨界應(ying)力(li)(li)(li)值，其為(wei)一(yi)(yi)種延(yan)遲破(po)壞(huai)。只有當應(ying)力(li)(li)(li)在(zai)上、下(xia)(xia)(xia)臨界應(ying)力(li)(li)(li)值之(zhi)間(jian)時(shi)(shi)延(yan)遲破(po)壞(huai)才會(hui)發生，其發生主(zhu)要有三個(ge)階(jie)段，分別為(wei)孕育(yu)期、裂(lie)紋在(zai)應(ying)力(li)(li)(li)作用(yong)下(xia)(xia)(xia)長大(da)及失穩斷裂(lie)。而應(ying)力(li)(li)(li)低于下(xia)(xia)(xia)臨界應(ying)力(li)(li)(li)值時(shi)(shi)不管時(shi)(shi)間(jian)多久都不會(hui)出(chu)現脆(cui)斷現象(xiang)；當應(ying)力(li)(li)(li)高于上臨界應(ying)力(li)(li)(li)值時(shi)(shi)就(jiu)能夠(gou)出(chu)現瞬時(shi)(shi)脆(cui)斷的(de)現象(xiang)。

 

 5. 溫(wen)度(du)越(yue)(yue)高氫脆(cui)敏(min)感(gan)性越(yue)(yue)低，即氫脆(cui)具有(you)低脆(cui)性溫(wen)度(du)特征。此(ci)外，氫脆(cui)的(de)裂紋擴展具有(you)不連(lian)續的(de)特征，很(hen)少出現(xian)分(fen)支(zhi)并且通常情(qing)況下很(hen)少在材料(liao)的(de)表面(mian)形成裂紋源。



在應(ying)力(li)影(ying)響(xiang)下，氫能夠在裂紋尖端的三向應(ying)力(li)區富集，導致(zhi)材料斷(duan)裂應(ying)力(li)減小從而造成脆性斷(duan)裂。現階段較為流行(xing)的氫脆機制如(ru)下：


1. 氫壓理論(lun)


  氫(qing)壓(ya)(ya)理論指出(chu)(chu)一(yi)些(xie)過(guo)飽和的(de)氧(yang)在金屬中的(de)一(yi)些(xie)缺陷(xian)位置(zhi)（如孔隙，晶界）析出(chu)(chu)，并且H結合成H2能夠在金屬的(de)這些(xie)缺陷(xian)處形成比較大的(de)內壓(ya)(ya)力(li)，該內壓(ya)(ya)力(li)跟(gen)(gen)外外應(ying)力(li)或(huo)者金屬內部的(de)殘余應(ying)力(li)形成合力(li)，當金屬的(de)屈服極限低(di)于這個(ge)合力(li)時，斷裂就會發(fa)生(sheng)、即氫(qing)在金屬材料缺陷(xian)處所形成的(de)內壓(ya)(ya)力(li)跟(gen)(gen)外應(ying)力(li)促進了裂紋的(de)形成和發(fa)展(zhan)，


2. 吸附氫降低表(biao)面能(neng)理論


  氫(qing)吸附(fu)在裂(lie)紋尖端時能(neng)(neng)夠導致金屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)(neng)減(jian)小，進面(mian)(mian)造成金屬(shu)的斷裂(lie)應(ying)力(li)減(jian)小，吸附(fu)氫(qing)降低表(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)(neng)理(li)(li)論可以(yi)被用來(lai)很(hen)好地詮釋(shi)(shi)應(ying)變速率對氫(qing)脆的作用，闡(chan)明(ming)氫(qing)脆發(fa)生孕(yun)育(yu)期的存在及在較低的氫(qing)分壓條件下實驗過(guo)程中出現(xian)脆斷現(xian)象等。但是吸附(fu)氫(qing)降低表(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)(neng)理(li)(li)論不可以(yi)用來(lai)解(jie)釋(shi)(shi)氫(qing)脆可逆(ni)性的特點，以(yi)及不可以(yi)解(jie)釋(shi)(shi)氫(qing)脆裂(lie)紋擴(kuo)展具(ju)有不連續特征等。


3. 弱鍵理(li)論


  氫(qing)(qing)在(zai)應(ying)力的(de)(de)(de)(de)作用下(xia)會在(zai)材料缺口或者裂紋尖端的(de)(de)(de)(de)三向應(ying)力區聚(ju)集(ji)，進(jin)而導致(zhi)該處金(jin)屬(shu)原(yuan)子(zi)(zi)鍵的(de)(de)(de)(de)結合(he)(he)(he)能(neng)(neng)降低，金(jin)屬(shu)在(zai)較小的(de)(de)(de)(de)應(ying)力作用下(xia)就會發生脆(cui)性斷裂。氫(qing)(qing)能(neng)(neng)夠減(jian)弱(ruo)原(yuan)子(zi)(zi)鍵結合(he)(he)(he)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因在(zai)于(yu)(yu)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)1S電子(zi)(zi)進(jin)人(ren)到了過渡(du)(du)族(zu)金(jin)屬(shu)元素沒有填滿(man)的(de)(de)(de)(de)3d帶(dai)，使得金(jin)屬(shu)3d帶(dai)電子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)密集(ji)度增強，提高了金(jin)屬(shu)原(yuan)子(zi)(zi)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)排斥力、減(jian)弱(ruo)了其鍵力，進(jin)而導致(zhi)了金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)脆(cui)化(hua)。但(dan)是非過渡(du)(du)族(zu)由(you)于(yu)(yu)金(jin)屬(shu)元素不(bu)存在(zai)3d帶(dai)，因而該理論的(de)(de)(de)(de)缺陷在(zai)于(yu)(yu)無法(fa)解釋非過渡(du)(du)族(zu)金(jin)屬(shu)合(he)(he)(he)金(jin)，例如，鋁合(he)(he)(he)金(jin)、鎂合(he)(he)(he)金(jin)等的(de)(de)(de)(de)可逆(ni)性氫(qing)(qing)脆(cui)。


4. 氫氣團釘扎理論


  氫(qing)(qing)(qing)氣團釘(ding)(ding)扎理(li)論指出氫(qing)(qing)(qing)脆的(de)發生(sheng)(sheng)是由于(yu)位(wei)錯的(de)移動(dong)(dong)受到氫(qing)(qing)(qing)的(de)釘(ding)(ding)扎作用導致的(de)，同時(shi)氫(qing)(qing)(qing)與位(wei)錯之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)互相作用理(li)論指出氫(qing)(qing)(qing)脆僅(jin)存在(zai)(zai)于(yu)在(zai)(zai)特定的(de)溫(wen)度(du)及(ji)形變范疇之(zhi)(zhi)內。當溫(wen)度(du)處(chu)于(yu)小(xiao)于(yu)臨界溫(wen)度(du)的(de)條件下(xia)(xia)，Cottrell氣團能夠(gou)在(zai)(zai)含氫(qing)(qing)(qing)金(jin)屬的(de)形變過(guo)程中產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)。氫(qing)(qing)(qing)原子的(de)擴(kuo)散在(zai)(zai)溫(wen)度(du)不太(tai)低但是形變速度(du)較(jiao)小(xiao)的(de)條件下(xia)(xia)能夠(gou)與位(wei)錯運動(dong)(dong)速度(du)相適合(he)，即Cottrell氣團在(zai)(zai)落(luo)后于(yu)位(wei)錯一定距離的(de)情(qing)況下(xia)(xia)伴(ban)隨著位(wei)錯運動(dong)(dong)而運動(dong)(dong)，即導致位(wei)錯不能自由運動(dong)(dong)，該(gai)(gai)種情(qing)形被稱為(wei)氫(qing)(qing)(qing)對位(wei)錯移動(dong)(dong)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)的(de)釘(ding)(ding)扎效應(ying)。該(gai)(gai)種效應(ying)能夠(gou)導致材料發生(sheng)(sheng)局(ju)部(bu)硬(ying)化(hua)的(de)現象，新位(wei)錯在(zai)(zai)外力(li)的(de)影響下(xia)(xia)連續產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)，當新位(wei)錯跟 Cottrell氣團在(zai)(zai)移動(dong)(dong)過(guo)程中碰(peng)到例(li)如晶界等(deng)障礙(ai)時(shi)，就會(hui)在(zai)(zai)障礙(ai)處(chu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)氫(qing)(qing)(qing)氣集結及(ji)位(wei)錯塞積，在(zai)(zai)應(ying)力(li)足夠(gou)大的(de)狀(zhuang)況下(xia)(xia)就會(hui)形成裂紋，并且(qie)會(hui)自此(ci)擴(kuo)展以及(ji)長大。