平時講(jiang)的(de)氫脆(cui)為由內氫或(huo)者外(wai)氫導致而形成的(de)可逆氫脆(cui)，其主要特點如下：


 1. 應變(bian)速度(du)低(di)氫脆敏感(gan)性強，形變(bian)速度(du)的增高導致氫脆發(fa)(fa)生(sheng)的溫度(du)范疇變(bian)窄、塑性減小、幅度(du)變(bian)低(di)，即氫脆不(bu)容易(yi)發(fa)(fa)生(sheng)。此外，如果(guo)應變(bian)速度(du)高于某(mou)臨界值，則(ze)氫脆不(bu)會發(fa)(fa)生(sheng)。


 2. 氫(qing)脆對高強度鋼較敏感(gan)(gan)，這(zhe)是由于高強度鋼在熱力學上比較不穩(wen)定，容易(yi)發生脆化(hua)，氫(qing)脆的敏感(gan)(gan)性(xing)隨(sui)著(zhu)材料屈(qu)服極限值的升高而升高。


 3. 氫(qing)脆(cui)對含(han)氫(qing)量較敏感，鋼(gang)的氫(qing)脆(cui)臨界應力值隨(sui)著氫(qing)濃度的增加而下(xia)降(jiang)，同時鋼(gang)發生氫(qing)脆(cui)的孕育(yu)期和破壞時間均隨(sui)著氫(qing)濃度的升高而縮短。


 4. 氫脆(cui)的產(chan)(chan)生(sheng)是在(zai)(zai)某個應(ying)(ying)力(li)范圍之內(nei)的，即氫脆(cui)的產(chan)(chan)生(sheng)存在(zai)(zai)一個上、下臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)力(li)值(zhi)，其(qi)為一種延遲破壞。只有(you)當應(ying)(ying)力(li)在(zai)(zai)上、下臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)力(li)值(zhi)之間(jian)時延遲破壞才會(hui)(hui)發生(sheng)，其(qi)發生(sheng)主要有(you)三(san)個階(jie)段(duan)，分別為孕(yun)育期、裂(lie)紋(wen)在(zai)(zai)應(ying)(ying)力(li)作用下長(chang)大及失(shi)穩斷裂(lie)。而(er)應(ying)(ying)力(li)低于(yu)下臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)力(li)值(zhi)時不管時間(jian)多(duo)久都不會(hui)(hui)出現(xian)脆(cui)斷現(xian)象(xiang)；當應(ying)(ying)力(li)高(gao)于(yu)上臨(lin)界(jie)應(ying)(ying)力(li)值(zhi)時就能(neng)夠出現(xian)瞬時脆(cui)斷的現(xian)象(xiang)。

 

 5. 溫度越高氫(qing)脆(cui)(cui)敏感性越低，即氫(qing)脆(cui)(cui)具有低脆(cui)(cui)性溫度特征(zheng)。此外，氫(qing)脆(cui)(cui)的(de)裂紋(wen)擴展具有不連續的(de)特征(zheng)，很(hen)少出(chu)現分(fen)支并且通常情況下很(hen)少在材料的(de)表(biao)面形成裂紋(wen)源(yuan)。



在(zai)應力(li)(li)影響下，氫(qing)能夠在(zai)裂紋尖端的(de)三向(xiang)應力(li)(li)區富(fu)集(ji)，導致材料(liao)斷裂應力(li)(li)減小從(cong)而(er)造(zao)成脆性斷裂。現階段較為流行的(de)氫(qing)脆機制(zhi)如下：


1. 氫壓理論


  氫(qing)壓理論指出一些(xie)過飽(bao)和的(de)(de)氧在金屬中的(de)(de)一些(xie)缺陷(xian)(xian)位置（如(ru)孔(kong)隙，晶(jing)界）析出，并且H結合(he)成(cheng)(cheng)H2能(neng)夠在金屬的(de)(de)這(zhe)些(xie)缺陷(xian)(xian)處形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)比較大(da)的(de)(de)內壓力，該(gai)內壓力跟外外應(ying)力或(huo)者金屬內部的(de)(de)殘余(yu)應(ying)力形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)合(he)力，當金屬的(de)(de)屈服極(ji)限(xian)低于這(zhe)個合(he)力時(shi)，斷裂就會發生(sheng)、即氫(qing)在金屬材料(liao)缺陷(xian)(xian)處所形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)內壓力跟外應(ying)力促(cu)進了裂紋(wen)的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)和發展(zhan)，


2. 吸附氫降低表面(mian)能理論(lun)


  氫(qing)(qing)吸附在(zai)裂紋尖(jian)端時(shi)能夠(gou)導致金(jin)屬表面能減小(xiao)(xiao)，進面造成金(jin)屬的斷裂應力減小(xiao)(xiao)，吸附氫(qing)(qing)降低表面能理論可以被(bei)用來很好(hao)地(di)詮釋應變速(su)率對(dui)氫(qing)(qing)脆(cui)的作用，闡明氫(qing)(qing)脆(cui)發(fa)生孕育期的存在(zai)及(ji)在(zai)較低的氫(qing)(qing)分(fen)壓條件下實驗過(guo)程中出現脆(cui)斷現象(xiang)等。但是吸附氫(qing)(qing)降低表面能理論不可以用來解釋氫(qing)(qing)脆(cui)可逆性的特(te)點，以及(ji)不可以解釋氫(qing)(qing)脆(cui)裂紋擴展具有(you)不連續特(te)征等。


3. 弱鍵理論(lun)


  氫在應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)作用下會在材(cai)料缺口或者裂紋尖端(duan)的(de)(de)三(san)向(xiang)應(ying)(ying)力(li)(li)區(qu)聚集，進而導致該處金(jin)(jin)(jin)屬(shu)原子鍵(jian)的(de)(de)結(jie)合能降低(di)，金(jin)(jin)(jin)屬(shu)在較小的(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)作用下就會發生脆性斷(duan)裂。氫能夠減弱原子鍵(jian)結(jie)合能的(de)(de)原因在于氫的(de)(de)1S電子進人到了過渡族金(jin)(jin)(jin)屬(shu)元素沒有填滿(man)的(de)(de)3d帶，使得金(jin)(jin)(jin)屬(shu)3d帶電子的(de)(de)密集度增強，提高了金(jin)(jin)(jin)屬(shu)原子之間(jian)的(de)(de)排斥力(li)(li)、減弱了其鍵(jian)力(li)(li)，進而導致了金(jin)(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)脆化。但是非(fei)過渡族由(you)于金(jin)(jin)(jin)屬(shu)元素不存在3d帶，因而該理論的(de)(de)缺陷在于無法解釋非(fei)過渡族金(jin)(jin)(jin)屬(shu)合金(jin)(jin)(jin)，例如，鋁合金(jin)(jin)(jin)、鎂合金(jin)(jin)(jin)等(deng)的(de)(de)可逆性氫脆。


4. 氫氣團釘(ding)扎(zha)理論


  氫(qing)(qing)氣團(tuan)釘(ding)扎理論指(zhi)(zhi)出氫(qing)(qing)脆的(de)(de)發生是由(you)于位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)的(de)(de)移(yi)動(dong)(dong)(dong)受到氫(qing)(qing)的(de)(de)釘(ding)扎作(zuo)用導致(zhi)的(de)(de)，同時氫(qing)(qing)與位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)之(zhi)間的(de)(de)互相(xiang)作(zuo)用理論指(zhi)(zhi)出氫(qing)(qing)脆僅存在(zai)(zai)(zai)(zai)于在(zai)(zai)(zai)(zai)特定的(de)(de)溫度(du)及(ji)形(xing)變(bian)范(fan)疇之(zhi)內。當(dang)(dang)溫度(du)處(chu)于小于臨界溫度(du)的(de)(de)條件下，Cottrell氣團(tuan)能(neng)(neng)夠在(zai)(zai)(zai)(zai)含氫(qing)(qing)金屬的(de)(de)形(xing)變(bian)過程(cheng)中產(chan)生。氫(qing)(qing)原子(zi)的(de)(de)擴(kuo)散在(zai)(zai)(zai)(zai)溫度(du)不(bu)太低但是形(xing)變(bian)速度(du)較小的(de)(de)條件下能(neng)(neng)夠與位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)運(yun)動(dong)(dong)(dong)速度(du)相(xiang)適(shi)合，即Cottrell氣團(tuan)在(zai)(zai)(zai)(zai)落后于位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)一定距離(li)的(de)(de)情況下伴隨著位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)運(yun)動(dong)(dong)(dong)而(er)運(yun)動(dong)(dong)(dong)，即導致(zhi)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)不(bu)能(neng)(neng)自(zi)由(you)運(yun)動(dong)(dong)(dong)，該種(zhong)情形(xing)被稱為氫(qing)(qing)對位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)移(yi)動(dong)(dong)(dong)產(chan)生的(de)(de)釘(ding)扎效應。該種(zhong)效應能(neng)(neng)夠導致(zhi)材料發生局部硬化的(de)(de)現象(xiang)，新位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)在(zai)(zai)(zai)(zai)外力的(de)(de)影響下連續(xu)產(chan)生，當(dang)(dang)新位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)跟(gen) Cottrell氣團(tuan)在(zai)(zai)(zai)(zai)移(yi)動(dong)(dong)(dong)過程(cheng)中碰(peng)到例如(ru)晶(jing)界等障(zhang)礙(ai)時，就會在(zai)(zai)(zai)(zai)障(zhang)礙(ai)處(chu)產(chan)生氫(qing)(qing)氣集結及(ji)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)塞積，在(zai)(zai)(zai)(zai)應力足夠大(da)的(de)(de)狀(zhuang)況下就會形(xing)成(cheng)裂(lie)紋(wen)，并且會自(zi)此擴(kuo)展(zhan)以及(ji)長大(da)。