平(ping)時講的氫(qing)脆為由(you)內(nei)氫(qing)或(huo)者(zhe)外氫(qing)導致而形成的可逆氫(qing)脆，其主要特(te)點如下：


 1. 應變(bian)速度低氫(qing)(qing)脆敏感性(xing)強，形變(bian)速度的(de)增高導致氫(qing)(qing)脆發生(sheng)的(de)溫度范(fan)疇變(bian)窄、塑性(xing)減小、幅度變(bian)低，即(ji)氫(qing)(qing)脆不容易發生(sheng)。此外，如果應變(bian)速度高于某臨界值，則氫(qing)(qing)脆不會發生(sheng)。


 2. 氫脆對高強度(du)鋼較敏(min)感，這是由于高強度(du)鋼在(zai)熱力學上比較不穩定，容易發生脆化，氫脆的敏(min)感性隨(sui)著材料屈服極限值(zhi)的升高而升高。


 3. 氫(qing)(qing)(qing)脆對含氫(qing)(qing)(qing)量(liang)較敏感，鋼的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)脆臨界應力值隨著(zhu)氫(qing)(qing)(qing)濃度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)加(jia)而(er)下降，同(tong)時(shi)鋼發生氫(qing)(qing)(qing)脆的(de)(de)孕育期和破壞時(shi)間均隨著(zhu)氫(qing)(qing)(qing)濃度(du)(du)的(de)(de)升(sheng)高(gao)而(er)縮短。


 4. 氫脆的產生(sheng)(sheng)是在某個應力(li)范圍之內的，即氫脆的產生(sheng)(sheng)存在一(yi)(yi)個上(shang)、下(xia)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)應力(li)值(zhi)(zhi)，其(qi)(qi)為一(yi)(yi)種延(yan)(yan)遲破(po)壞。只(zhi)有當應力(li)在上(shang)、下(xia)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)應力(li)值(zhi)(zhi)之間(jian)時延(yan)(yan)遲破(po)壞才會發生(sheng)(sheng)，其(qi)(qi)發生(sheng)(sheng)主要有三個階段，分別為孕育期、裂紋在應力(li)作用下(xia)長(chang)大及失穩斷裂。而應力(li)低于(yu)下(xia)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)應力(li)值(zhi)(zhi)時不(bu)管時間(jian)多久都不(bu)會出(chu)現脆斷現象(xiang)；當應力(li)高于(yu)上(shang)臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)應力(li)值(zhi)(zhi)時就能夠出(chu)現瞬時脆斷的現象(xiang)。

 

 5. 溫(wen)度越(yue)高氫(qing)脆(cui)敏感性(xing)(xing)越(yue)低，即氫(qing)脆(cui)具有低脆(cui)性(xing)(xing)溫(wen)度特征(zheng)。此(ci)外，氫(qing)脆(cui)的(de)裂(lie)紋(wen)擴展具有不連續的(de)特征(zheng)，很(hen)少(shao)出現分支并且通常情況(kuang)下很(hen)少(shao)在(zai)材料(liao)的(de)表面形成裂(lie)紋(wen)源(yuan)。



在應力影響下，氫能夠在裂(lie)紋尖端(duan)的(de)三向應力區(qu)富(fu)集(ji)，導致材料斷裂(lie)應力減小(xiao)從而造(zao)成脆性(xing)斷裂(lie)。現階段較為流(liu)行的(de)氫脆機(ji)制如下：


1. 氫(qing)壓理論


  氫(qing)壓(ya)(ya)理論指出一些(xie)過飽和的(de)(de)氧在(zai)金屬(shu)(shu)中的(de)(de)一些(xie)缺陷位置（如孔隙，晶(jing)界）析出，并且(qie)H結合(he)(he)(he)成(cheng)H2能夠在(zai)金屬(shu)(shu)的(de)(de)這(zhe)些(xie)缺陷處形(xing)(xing)成(cheng)比較大的(de)(de)內(nei)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)，該內(nei)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)跟(gen)外(wai)外(wai)應(ying)力(li)(li)(li)(li)或(huo)者金屬(shu)(shu)內(nei)部的(de)(de)殘余(yu)應(ying)力(li)(li)(li)(li)形(xing)(xing)成(cheng)合(he)(he)(he)力(li)(li)(li)(li)，當金屬(shu)(shu)的(de)(de)屈服極(ji)限低(di)于這(zhe)個合(he)(he)(he)力(li)(li)(li)(li)時，斷裂(lie)就(jiu)會(hui)發(fa)生、即氫(qing)在(zai)金屬(shu)(shu)材料缺陷處所形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)內(nei)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)跟(gen)外(wai)應(ying)力(li)(li)(li)(li)促(cu)進(jin)了裂(lie)紋的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)和發(fa)展，


2. 吸附氫降低表面能理論


  氫(qing)(qing)吸(xi)附(fu)在裂(lie)紋尖端時能(neng)夠導(dao)致(zhi)金屬(shu)表(biao)(biao)面能(neng)減小(xiao)，進面造成金屬(shu)的斷裂(lie)應力減小(xiao)，吸(xi)附(fu)氫(qing)(qing)降(jiang)低(di)(di)表(biao)(biao)面能(neng)理論可(ke)(ke)以(yi)(yi)被用(yong)來很好地詮釋(shi)應變速率對(dui)氫(qing)(qing)脆的作用(yong)，闡明(ming)氫(qing)(qing)脆發生孕育期的存在及在較低(di)(di)的氫(qing)(qing)分(fen)壓條件下實驗(yan)過程中(zhong)出現脆斷現象等。但是吸(xi)附(fu)氫(qing)(qing)降(jiang)低(di)(di)表(biao)(biao)面能(neng)理論不(bu)可(ke)(ke)以(yi)(yi)用(yong)來解釋(shi)氫(qing)(qing)脆可(ke)(ke)逆性的特點，以(yi)(yi)及不(bu)可(ke)(ke)以(yi)(yi)解釋(shi)氫(qing)(qing)脆裂(lie)紋擴展(zhan)具有不(bu)連續特征等。


3. 弱鍵理(li)論


  氫(qing)在(zai)(zai)應(ying)力(li)(li)的作用(yong)下會(hui)(hui)在(zai)(zai)材料缺(que)口或者(zhe)裂紋尖(jian)端的三向應(ying)力(li)(li)區聚集(ji)，進(jin)而導(dao)致該(gai)處金(jin)屬原(yuan)(yuan)子鍵的結合能(neng)降(jiang)低，金(jin)屬在(zai)(zai)較小的應(ying)力(li)(li)作用(yong)下就會(hui)(hui)發生脆(cui)性(xing)斷裂。氫(qing)能(neng)夠減弱原(yuan)(yuan)子鍵結合能(neng)的原(yuan)(yuan)因在(zai)(zai)于(yu)(yu)氫(qing)的1S電(dian)子進(jin)人(ren)到了(le)過(guo)渡族金(jin)屬元(yuan)素沒有填滿(man)的3d帶(dai)，使得金(jin)屬3d帶(dai)電(dian)子的密集(ji)度增強，提高了(le)金(jin)屬原(yuan)(yuan)子之(zhi)間的排斥力(li)(li)、減弱了(le)其鍵力(li)(li)，進(jin)而導(dao)致了(le)金(jin)屬的脆(cui)化(hua)。但(dan)是非過(guo)渡族由于(yu)(yu)金(jin)屬元(yuan)素不存在(zai)(zai)3d帶(dai)，因而該(gai)理(li)論的缺(que)陷在(zai)(zai)于(yu)(yu)無法(fa)解釋非過(guo)渡族金(jin)屬合金(jin)，例如，鋁合金(jin)、鎂(mei)合金(jin)等的可(ke)逆性(xing)氫(qing)脆(cui)。


4. 氫氣團釘扎理論


  氫(qing)(qing)(qing)氣團(tuan)(tuan)釘(ding)(ding)(ding)扎(zha)理論指出氫(qing)(qing)(qing)脆的(de)發(fa)生(sheng)(sheng)是(shi)(shi)由于位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)的(de)移動(dong)受到(dao)氫(qing)(qing)(qing)的(de)釘(ding)(ding)(ding)扎(zha)作用導(dao)致的(de)，同時氫(qing)(qing)(qing)與(yu)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)之間的(de)互相作用理論指出氫(qing)(qing)(qing)脆僅存在(zai)于在(zai)特定的(de)溫(wen)度(du)(du)(du)及形(xing)變范疇(chou)之內(nei)。當(dang)溫(wen)度(du)(du)(du)處于小(xiao)于臨界溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)條件下，Cottrell氣團(tuan)(tuan)能(neng)夠(gou)(gou)在(zai)含氫(qing)(qing)(qing)金屬(shu)的(de)形(xing)變過(guo)程(cheng)中產(chan)生(sheng)(sheng)。氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)子(zi)的(de)擴(kuo)散在(zai)溫(wen)度(du)(du)(du)不太低但是(shi)(shi)形(xing)變速度(du)(du)(du)較小(xiao)的(de)條件下能(neng)夠(gou)(gou)與(yu)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)運(yun)動(dong)速度(du)(du)(du)相適合，即(ji)Cottrell氣團(tuan)(tuan)在(zai)落后于位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)一定距(ju)離的(de)情況(kuang)下伴隨著位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)運(yun)動(dong)而運(yun)動(dong)，即(ji)導(dao)致位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)不能(neng)自由運(yun)動(dong)，該種情形(xing)被稱為(wei)氫(qing)(qing)(qing)對位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)移動(dong)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)釘(ding)(ding)(ding)扎(zha)效(xiao)應(ying)。該種效(xiao)應(ying)能(neng)夠(gou)(gou)導(dao)致材料發(fa)生(sheng)(sheng)局部硬化的(de)現象，新(xin)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)在(zai)外力的(de)影(ying)響下連續產(chan)生(sheng)(sheng)，當(dang)新(xin)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)跟(gen) Cottrell氣團(tuan)(tuan)在(zai)移動(dong)過(guo)程(cheng)中碰到(dao)例如晶界等(deng)障礙(ai)(ai)時，就(jiu)會(hui)在(zai)障礙(ai)(ai)處產(chan)生(sheng)(sheng)氫(qing)(qing)(qing)氣集(ji)結(jie)及位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)塞積，在(zai)應(ying)力足(zu)夠(gou)(gou)大的(de)狀況(kuang)下就(jiu)會(hui)形(xing)成裂紋，并(bing)且會(hui)自此(ci)擴(kuo)展以及長大。