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蝕(shi)開(kai)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


  氫脆(cui)是(shi)(shi)特(te)(te)定材(cai)料(liao)(liao)在特(te)(te)定環境(jing)下的(de)脆(cui)斷現象，是(shi)(shi)環境(jing)與材(cai)料(liao)(liao)相互作(zuo)用的(de)結果。敏感材(cai)料(liao)(liao)在含有(you)(you)氫元素的(de)環境(jing)中都(dou)有(you)(you)可能發生氫脆(cui)，影響氫脆(cui)的(de)環境(jing)因素有(you)(you)溫(wen)度、pH、氧(yang)化(hua)還原(yuan)電位(wei)、特(te)(te)殊(shu)離子(zi)、氣體化(hua)合(he)物等。


a. 溫度


 氫(qing)(qing)脆(cui)在溫(wen)度(du)(du)(du)-30~30℃附(fu)近最(zui)敏感，一般發(fa)生在-100~150℃范圍內，在低(di)溫(wen)或高溫(wen)時(shi)氫(qing)(qing)脆(cui)敏感性(xing)降低(di)。隨溫(wen)度(du)(du)(du)的升(sheng)高氫(qing)(qing)在金屬中的溶解(jie)度(du)(du)(du)、擴(kuo)(kuo)散速(su)率升(sheng)高。溫(wen)度(du)(du)(du)不僅有(you)(you)利于氫(qing)(qing)滲透也有(you)(you)利于氫(qing)(qing)的復(fu)合，是一種雙(shuang)重影(ying)響。溫(wen)度(du)(du)(du)主要通過影(ying)響材料中氫(qing)(qing)濃度(du)(du)(du)、氫(qing)(qing)擴(kuo)(kuo)散速(su)率從(cong)而影(ying)響材料的氫(qing)(qing)脆(cui)。


b. pH值


  pH值(zhi)(zhi)的(de)(de)大(da)小直接決定了(le)H+的(de)(de)多少，進而可(ke)能(neng)影(ying)響(xiang)氫(qing)的(de)(de)生成(cheng)，但(dan)(dan)并不(bu)(bu)是(shi)簡單的(de)(de)pH越低(di)氫(qing)脆(cui)越容易發生。不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)材料(liao)和(he)溶液會有不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)影(ying)響(xiang)結果，通常情況下，由(you)于pH值(zhi)(zhi)降低(di)H+增多有利(li)于氫(qing)的(de)(de)產生，氫(qing)脆(cui)敏感性升高。但(dan)(dan)E.M.K.Hillier等人研究發現，電(dian)鍍中pH值(zhi)(zhi)降低(di)有利(li)于能(neng)抑制(zhi)氫(qing)脆(cui)的(de)(de)富(fu)鈷相(xiang)的(de)(de)形成(cheng)，從而降低(di)了(le)材料(liao)的(de)(de)氫(qing)脆(cui)敏感性。雖然在高pH值(zhi)(zhi)條件下H+較少，但(dan)(dan)并不(bu)(bu)一定影(ying)響(xiang)氫(qing)的(de)(de)生成(cheng)，主要起決定作(zuo)用(yong)的(de)(de)是(shi)陰極(ji)反應。


c. 氧化(hua)還原電位


  電位越負(fu)越有利(li)于析氫(qing)(qing)反應的(de)(de)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)，因此更(geng)(geng)有利(li)于氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)的(de)(de)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)。Wen-Ta Tsai等人的(de)(de)研究(jiu)發(fa)(fa)現2205雙相不銹鋼在陽極(ji)電位區以及腐蝕電位附近（380~500mV范圍內(nei)）均(jun)不發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)，只有當電位處于較負(fu)的(de)(de)陰(yin)極(ji)電位區（＜900mV)時才發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)。說明電位降低氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)感(gan)性增高。特(te)別是(shi)在對材(cai)料(liao)進(jin)行陰(yin)極(ji)保(bao)護時，控(kong)制保(bao)護電位對預防(fang)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)更(geng)(geng)重要。


d. 特殊離子


  環(huan)境中(zhong)的(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)主要通(tong)過(guo)影響(xiang)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)產(chan)生，進(jin)而影響(xiang)材料的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆。其(qi)中(zhong)，由(you)于硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)或硫(liu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)引(yin)發的(de)(de)(de)(de)SCC是目前國內外(wai)學者(zhe)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)焦點，特別是在(zai)研(yan)究(jiu)含(han)硫(liu)原(yuan)(yuan)油輸(shu)油管道的(de)(de)(de)(de)環(huan)境脆斷時，氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆機(ji)理以硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆為主。余剛等(deng)人研(yan)究(jiu)發現隨溶液(ye)中(zhong)硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)溶液(ye)質量分(fen)(fen)數的(de)(de)(de)(de)增加(jia)，16MnR鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)態滲氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)電(dian)流密度逐漸(jian)增大，在(zai)高質量分(fen)(fen)數區趨于穩(wen)定(ding)值(zhi)。硫(liu)化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)質量分(fen)(fen)數的(de)(de)(de)(de)增大使二(er)價硫(liu)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)含(han)量增加(jia)，對原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)結合成(cheng)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)毒化(hua)作用(yong)也逐漸(jian)增強(qiang)，鋼(gang)表面(mian)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)濃度的(de)(de)(de)(de)增大能增大滲氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)效率。亞硫(liu)酸根離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)也能促(cu)進(jin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)滲透，特別是在(zai)含(han)有二(er)氧(yang)化(hua)硫(liu)的(de)(de)(de)(de)大氣氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)滲透中(zhong)作用(yong)更明顯(xian)。其(qi)他的(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)，如氯離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)能破(po)壞(huai)金屬氧(yang)化(hua)膜，間(jian)接促(cu)進(jin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)滲透，而且含(han)氯離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)環(huan)境，如海洋環(huan)境等(deng)是材料脆斷的(de)(de)(de)(de)敏感介(jie)質，對氫(qing)(qing)(qing)(qing)(qing)脆也有一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。


此外，生(sheng)物因素，如硫酸鹽還原菌（SRB)在代謝過(guo)程中(zhong)產生(sheng)氫，對(dui)氫脆也會產生(sheng)一定影(ying)響(xiang)。總(zong)之，環境對(dui)氫脆的影(ying)響(xiang)主要是通(tong)過(guo)影(ying)響(xiang)氫的來源和(he)傳輸擴(kuo)較敏(min)感。



2. 材料本身(shen)對氫(qing)脆的影(ying)響


a. 強度水平


  一般氫(qing)脆(cui)敏(min)感性(xing)隨硬度(du)、強度(du)的(de)升高而增高。由于應力(li)梯度(du)有(you)利于氫(qing)擴散(san)，因此(ci)材(cai)料在使用、焊接等處理工藝過程中等造成的(de)殘余應力(li)會使其(qi)氫(qing)脆(cui)敏(min)感性(xing)提高。


b. 合金元(yuan)素


  氫(qing)與不同的(de)(de)金屬元(yuan)素(su)的(de)(de)結合作用能(neng)力，在其中(zhong)的(de)(de)擴散速率不同造(zao)成(cheng)不同金屬材料的(de)(de)氫(qing)脆敏感性也(ye)不同。如在鐵(tie)鎳二元(yuan)合金中(zhong)，氫(qing)的(de)(de)滲透(tou)速率隨(sui)Ni含量的(de)(de)增加(jia)而增大(da)，欽(qin)合金對(dui)氫(qing)脆的(de)(de)敏感性較其他金屬更高(gao)，已經成(cheng)為研(yan)究熱點(dian)。


  U.Prakash等人研究發現鐵鋁合金中C或(huo)Al的含量(liang)升高能適當(dang)抑制氫(qing)脆。


c. 微(wei)觀結構


  不同的(de)(de)(de)金屬以(yi)(yi)及(ji)合金都有(you)(you)不同的(de)(de)(de)微觀結構(gou)(gou)，氫(qing)(qing)(qing)(qing)原子在金屬中(zhong)(zhong)主(zhu)要是通過晶界或(huo)空(kong)隙(xi)擴散，而(er)(er)且(qie)主(zhu)要偏(pian)聚在晶界、夾雜物等缺陷(xian)(xian)處(chu)。微觀結構(gou)(gou)直(zhi)接影(ying)響了(le)氫(qing)(qing)(qing)(qing)在材(cai)(cai)料中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)擴散、偏(pian)聚、與金屬的(de)(de)(de)相互作用等材(cai)(cai)料脆(cui)(cui)斷(duan)過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)關(guan)鍵步驟，是氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)的(de)(de)(de)重要影(ying)響因素(su)(su)。不同晶體(ti)結構(gou)(gou)中(zhong)(zhong)，馬氏體(ti)比(bi)貝(bei)氏體(ti)、珠光體(ti)、鐵素(su)(su)體(ti)、奧(ao)氏體(ti)、沉積硬化(hua)鋼(gang)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)性高；貝(bei)氏體(ti)比(bi)珠光體(ti)、鐵素(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)性高；抑制氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)方(fang)面鐵素(su)(su)體(ti)不如奧(ao)氏體(ti)，而(er)(er)且(qie)兩相的(de)(de)(de)比(bi)例(li)及(ji)晶粒(li)大小也影(ying)響氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)性。微觀結構(gou)(gou)中(zhong)(zhong)，位(wei)錯(cuo)作為(wei)可逆陷(xian)(xian)阱，位(wei)錯(cuo)密(mi)度越(yue)(yue)(yue)高越(yue)(yue)(yue)有(you)(you)利于氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)擴散傳輸，從(cong)而(er)(er)增高氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)性；相反作為(wei)不可逆陷(xian)(xian)阱的(de)(de)(de)微觀結構(gou)(gou)如金屬碳(tan)化(hua)物、晶間沉積物、轉變(bian)(bian)奧(ao)氏體(ti)結構(gou)(gou)等的(de)(de)(de)數(shu)量越(yue)(yue)(yue)多，分(fen)布越(yue)(yue)(yue)均(jun)勻，氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)性越(yue)(yue)(yue)低(di)。一般認為(wei)材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)晶粒(li)越(yue)(yue)(yue)細、分(fen)布越(yue)(yue)(yue)均(jun)勻，缺陷(xian)(xian)越(yue)(yue)(yue)少(shao)，材(cai)(cai)料抗氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)性能(neng)越(yue)(yue)(yue)好。此外，材(cai)(cai)料中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)雜質元(yuan)素(su)(su)與主(zhu)體(ti)元(yuan)素(su)(su)結合，改變(bian)(bian)了(le)其微觀結構(gou)(gou)以(yi)(yi)及(ji)陷(xian)(xian)阱的(de)(de)(de)數(shu)量和分(fen)布形(xing)態，從(cong)而(er)(er)降低(di)或(huo)提高材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏感(gan)(gan)(gan)性。