平時(shi)講(jiang)的(de)氫脆為由內氫或者外氫導(dao)致(zhi)而形成的(de)可逆氫脆，其主要特點如(ru)下：


 1. 應變速(su)度(du)低(di)氫脆(cui)敏感性強，形變速(su)度(du)的增高導致氫脆(cui)發生(sheng)的溫度(du)范疇變窄(zhai)、塑性減小、幅度(du)變低(di)，即氫脆(cui)不(bu)容易發生(sheng)。此(ci)外，如果(guo)應變速(su)度(du)高于某臨界值，則氫脆(cui)不(bu)會發生(sheng)。


 2. 氫(qing)脆(cui)對(dui)高(gao)(gao)強度鋼較(jiao)敏感，這是由于高(gao)(gao)強度鋼在(zai)熱力學上比較(jiao)不穩定，容易發生脆(cui)化，氫(qing)脆(cui)的敏感性隨著材料屈服(fu)極限值的升(sheng)高(gao)(gao)而升(sheng)高(gao)(gao)。


 3. 氫脆(cui)(cui)對含氫量(liang)較敏感，鋼的(de)氫脆(cui)(cui)臨界應(ying)力值(zhi)隨著氫濃度(du)的(de)增加而下降，同時(shi)鋼發(fa)生氫脆(cui)(cui)的(de)孕育期和破(po)壞時(shi)間均隨著氫濃度(du)的(de)升(sheng)高(gao)而縮短(duan)。


 4. 氫脆(cui)的(de)產生(sheng)(sheng)是在(zai)某個(ge)應(ying)力(li)(li)范(fan)圍(wei)之(zhi)內的(de)，即氫脆(cui)的(de)產生(sheng)(sheng)存在(zai)一個(ge)上(shang)(shang)、下臨界(jie)應(ying)力(li)(li)值，其為一種延遲破壞。只有當應(ying)力(li)(li)在(zai)上(shang)(shang)、下臨界(jie)應(ying)力(li)(li)值之(zhi)間時延遲破壞才會發生(sheng)(sheng)，其發生(sheng)(sheng)主要(yao)有三個(ge)階段，分別為孕育(yu)期、裂(lie)紋在(zai)應(ying)力(li)(li)作(zuo)用(yong)下長大及失穩斷裂(lie)。而應(ying)力(li)(li)低于下臨界(jie)應(ying)力(li)(li)值時不管時間多久(jiu)都不會出(chu)現(xian)脆(cui)斷現(xian)象(xiang)(xiang)；當應(ying)力(li)(li)高于上(shang)(shang)臨界(jie)應(ying)力(li)(li)值時就(jiu)能夠(gou)出(chu)現(xian)瞬(shun)時脆(cui)斷的(de)現(xian)象(xiang)(xiang)。

 

 5. 溫度越高氫(qing)脆(cui)敏(min)感性越低(di)(di)，即(ji)氫(qing)脆(cui)具有低(di)(di)脆(cui)性溫度特征。此外，氫(qing)脆(cui)的(de)(de)裂紋擴展具有不連續的(de)(de)特征，很(hen)少出現分(fen)支并且通常情況(kuang)下很(hen)少在材(cai)料的(de)(de)表面形(xing)成裂紋源。



在應力影響(xiang)下(xia)，氫(qing)能夠在裂(lie)紋尖端的三向應力區富集，導致材料斷裂(lie)應力減小從而造成脆(cui)性斷裂(lie)。現階段較為(wei)流行的氫(qing)脆(cui)機制(zhi)如(ru)下(xia)：


1. 氫壓理論(lun)


  氫壓(ya)理論指出一些(xie)過飽和(he)的(de)氧在(zai)金(jin)屬(shu)中的(de)一些(xie)缺(que)陷(xian)位置(zhi)（如孔(kong)隙(xi)，晶界）析出，并且H結(jie)合(he)成(cheng)H2能(neng)夠在(zai)金(jin)屬(shu)的(de)這些(xie)缺(que)陷(xian)處形(xing)成(cheng)比較大的(de)內壓(ya)力(li)(li)，該內壓(ya)力(li)(li)跟外(wai)外(wai)應(ying)力(li)(li)或(huo)者金(jin)屬(shu)內部的(de)殘余應(ying)力(li)(li)形(xing)成(cheng)合(he)力(li)(li)，當金(jin)屬(shu)的(de)屈服極限低于這個合(he)力(li)(li)時，斷裂(lie)就會發(fa)生(sheng)、即氫在(zai)金(jin)屬(shu)材(cai)料缺(que)陷(xian)處所(suo)形(xing)成(cheng)的(de)內壓(ya)力(li)(li)跟外(wai)應(ying)力(li)(li)促進了裂(lie)紋的(de)形(xing)成(cheng)和(he)發(fa)展，


2. 吸附氫降低表面能理論


  氫(qing)(qing)吸附(fu)在(zai)裂(lie)紋尖端時能夠導致(zhi)金(jin)屬(shu)表面能減(jian)小，進面造成金(jin)屬(shu)的(de)(de)斷(duan)裂(lie)應(ying)力減(jian)小，吸附(fu)氫(qing)(qing)降低表面能理(li)(li)論(lun)可(ke)以(yi)被用來(lai)很好(hao)地(di)詮釋(shi)(shi)應(ying)變速率(lv)對氫(qing)(qing)脆(cui)的(de)(de)作用，闡明氫(qing)(qing)脆(cui)發生孕(yun)育期的(de)(de)存在(zai)及在(zai)較(jiao)低的(de)(de)氫(qing)(qing)分壓條件下實驗過程中出現(xian)脆(cui)斷(duan)現(xian)象(xiang)等。但是吸附(fu)氫(qing)(qing)降低表面能理(li)(li)論(lun)不可(ke)以(yi)用來(lai)解(jie)釋(shi)(shi)氫(qing)(qing)脆(cui)可(ke)逆性的(de)(de)特(te)(te)點，以(yi)及不可(ke)以(yi)解(jie)釋(shi)(shi)氫(qing)(qing)脆(cui)裂(lie)紋擴(kuo)展具(ju)有不連續特(te)(te)征等。


3. 弱鍵(jian)理(li)論


  氫在(zai)(zai)應(ying)力(li)(li)的(de)(de)作(zuo)用(yong)下會(hui)在(zai)(zai)材料缺口或者裂紋尖端的(de)(de)三向應(ying)力(li)(li)區聚集，進而(er)導致(zhi)該(gai)處金(jin)屬(shu)原(yuan)子鍵(jian)的(de)(de)結(jie)合能降(jiang)低，金(jin)屬(shu)在(zai)(zai)較小的(de)(de)應(ying)力(li)(li)作(zuo)用(yong)下就會(hui)發生脆性(xing)斷(duan)裂。氫能夠減弱原(yuan)子鍵(jian)結(jie)合能的(de)(de)原(yuan)因(yin)在(zai)(zai)于氫的(de)(de)1S電子進人(ren)到了(le)過渡族金(jin)屬(shu)元素沒有填滿(man)的(de)(de)3d帶，使得金(jin)屬(shu)3d帶電子的(de)(de)密集度增(zeng)強，提高了(le)金(jin)屬(shu)原(yuan)子之(zhi)間的(de)(de)排(pai)斥力(li)(li)、減弱了(le)其(qi)鍵(jian)力(li)(li)，進而(er)導致(zhi)了(le)金(jin)屬(shu)的(de)(de)脆化。但(dan)是(shi)非過渡族由于金(jin)屬(shu)元素不存在(zai)(zai)3d帶，因(yin)而(er)該(gai)理(li)論(lun)的(de)(de)缺陷在(zai)(zai)于無(wu)法解釋非過渡族金(jin)屬(shu)合金(jin)，例(li)如，鋁合金(jin)、鎂合金(jin)等的(de)(de)可(ke)逆性(xing)氫脆。


4. 氫氣團釘扎理論


  氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)團(tuan)釘(ding)扎(zha)理論指出(chu)(chu)氫(qing)脆的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發生(sheng)是由于位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)移動(dong)(dong)受到(dao)氫(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)釘(ding)扎(zha)作用導(dao)致(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)，同時氫(qing)與位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)互相作用理論指出(chu)(chu)氫(qing)脆僅存(cun)在(zai)于在(zai)特定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)(du)及(ji)形(xing)(xing)(xing)變范疇(chou)之(zhi)內(nei)。當溫度(du)(du)(du)(du)處(chu)(chu)于小于臨界溫度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件下，Cottrell氣(qi)(qi)(qi)團(tuan)能(neng)(neng)夠在(zai)含(han)氫(qing)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)變過程中(zhong)產生(sheng)。氫(qing)原子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散在(zai)溫度(du)(du)(du)(du)不太(tai)低(di)但是形(xing)(xing)(xing)變速(su)度(du)(du)(du)(du)較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件下能(neng)(neng)夠與位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)速(su)度(du)(du)(du)(du)相適(shi)合，即Cottrell氣(qi)(qi)(qi)團(tuan)在(zai)落后于位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)一定距離的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下伴隨著位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)而(er)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)，即導(dao)致(zhi)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)不能(neng)(neng)自由運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)，該(gai)種(zhong)情形(xing)(xing)(xing)被稱為氫(qing)對位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)移動(dong)(dong)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)釘(ding)扎(zha)效(xiao)(xiao)應。該(gai)種(zhong)效(xiao)(xiao)應能(neng)(neng)夠導(dao)致(zhi)材料發生(sheng)局部硬化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)現象，新(xin)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)在(zai)外力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響下連續產生(sheng)，當新(xin)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)跟(gen) Cottrell氣(qi)(qi)(qi)團(tuan)在(zai)移動(dong)(dong)過程中(zhong)碰(peng)到(dao)例如晶(jing)界等障礙(ai)(ai)時，就(jiu)會在(zai)障礙(ai)(ai)處(chu)(chu)產生(sheng)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)集(ji)結及(ji)位(wei)(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)塞積，在(zai)應力(li)足夠大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀況下就(jiu)會形(xing)(xing)(xing)成裂(lie)紋(wen)，并且(qie)會自此(ci)擴(kuo)展以及(ji)長(chang)大(da)(da)。