關于氫脆的機理，尚無統一認識。各種理論的共同點是：氫原子通過應力誘導擴散在高應力區富集，只有當富集的氫濃度達到臨界值C.時，使材料斷裂應力σ降低，才發生脆斷。目前較為普遍的觀點有以下幾種。

1. 氫的擴(kuo)散機(ji)理

  裂(lie)紋尖端處于(yu)陰極區(qu)，由于(yu)陰極反應(ying)的(de)(de)結(jie)果，使介質中的(de)(de)氫(qing)離子獲得電子后還原成氫(qing)原子，一部(bu)分氫(qing)原子進(jin)一步結(jie)合(he)成氫(qing)氣后逸出，另(ling)一部(bu)分氫(qing)原子向金(jin)屬(shu)內部(bu)擴(kuo)散(san)。原子氫(qing)在(zai)金(jin)屬(shu)中的(de)(de)擴(kuo)散(san)，有濃差擴(kuo)散(san)和應(ying)力(li)擴(kuo)散(san)。裂(lie)紋尖端高應(ying)力(li)塑變(bian)區(qu)晶格缺陷(xian)的(de)(de)堆積，產生氫(qing)與(yu)金(jin)屬(shu)中缺陷(xian)交互作用的(de)(de)陷(xian)捕(bu)效應(ying)，使氫(qing)在(zai)此區(qu)域(yu)內產生高濃度的(de)(de)集中，從而使該區(qu)域(yu)的(de)(de)金(jin)屬(shu)脆化。

2. 氫(qing)壓理論

  在H₂環境中，H₂分解成H進入金屬，其濃度C_H和／P成正比，反過來，如果溶解在金屬中的H進入某些特殊區域（如夾界或第二相界面，空位團），就會復合成H₂,即2H→H₂,這時該處的H₂壓力P就和C²_H成正比，但由于H₂不是理想氣團，壓力較高時要用逸度f代替，即

f=(CH/S)²=C²_Hexp(-2ΔH/RT)（1.5)

當局部區域C_H很高時，按式（1.5)算出的逸度換算成壓力后等于原子鍵合力σ_th,就會使局部地區的原子鍵斷裂而形成微裂紋。在高逸度電解充氫時，充氫過程中就會產生氫鼓泡（出現在表層）或氫致微裂紋，它和是否存在外加應力無關，也不需要滯后時間（即不需要應力誘導擴散、富集），這完全是氫壓力P等于σ_th,從而使原子鍵斷裂而形成微裂紋。氫壓理論成功地解釋了電解充氫過程中產生的裂紋、鋼中白點以及鋼在硫化氫溶液中產生的裂紋。但對于不可逆損傷，如氫致可逆塑性損失以及氫致滯后開裂，僅僅用氫壓理論無法解釋。

3. 氫(qing)降低表面能(neng)理論

氫(qing)降(jiang)低表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)能(neng)理論(lun)是(shi)N.Petch和(he)(he)P.Stabls在(zai)(zai)1952年(nian)提出的(de)(de)(de)(de)。材(cai)(cai)料(liao)斷裂(lie)時將形(xing)成兩(liang)個新的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)，對(dui)于(yu)完全脆性的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)，斷裂(lie)時所需的(de)(de)(de)(de)外(wai)力做功(gong)(gong)等于(yu)形(xing)成新的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)所需的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)能(neng)。當裂(lie)紋尖(jian)端(duan)區處于(yu)陰極狀態時，由于(yu)陰極反(fan)應的(de)(de)(de)(de)結果，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)將產生大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)原(yuan)子(zi)，根據斷裂(lie)力學的(de)(de)(de)(de)觀點，處于(yu)高應力裂(lie)紋尖(jian)端(duan)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)會(hui)有效地(di)促(cu)使表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)吸附(fu)氫(qing)原(yuan)子(zi)，吸附(fu)在(zai)(zai)材(cai)(cai)料(liao)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)會(hui)使材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)能(neng)降(jiang)低，使斷裂(lie)所需的(de)(de)(de)(de)臨界(jie)外(wai)應力降(jiang)低，引起氫(qing)脆。它沒有考慮塑(su)(su)性變形(xing)功(gong)(gong)，因(yin)(yin)而對(dui)金(jin)屬材(cai)(cai)料(liao)是(shi)不適(shi)用的(de)(de)(de)(de)。到(dao)了20世紀70年(nian)代，C.McMahon等人(ren)對(dui)這一(yi)(yi)理論(lun)進一(yi)(yi)步作了修正。他用Orowan判據，把局(ju)部塑(su)(su)性變形(xing)的(de)(de)(de)(de)因(yin)(yin)素考慮進去，導出了塑(su)(su)性變形(xing)功(gong)(gong)Tp和(he)(he)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)能(neng)r的(de)(de)(de)(de)關系。氫(qing)降(jiang)低表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)能(neng)理論(lun)存(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)問(wen)題如下：一(yi)(yi)方面(mian)(mian)(mian)，對(dui)氫(qing)吸附(fu)后(hou)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)能(neng)降(jiang)低的(de)(de)(de)(de)物理本(ben)質尚不清楚；另(ling)一(yi)(yi)方面(mian)(mian)(mian)，這一(yi)(yi)理論(lun)忽(hu)視了局(ju)部塑(su)(su)性變形(xing)對(dui)斷裂(lie)過程(cheng)的(de)(de)(de)(de)主導作用。

4. 弱鍵(jian)理論

弱鍵理論(lun)(lun)認為氫(qing)進(jin)(jin)人材(cai)料(liao)(liao)(liao)后(hou)能(neng)使材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)原(yuan)子(zi)間(jian)鍵力降(jiang)低(di)，原(yuan)因是氫(qing)的(de)1s電(dian)(dian)子(zi)進(jin)(jin)入(ru)過(guo)渡(du)族金屬的(de)d帶(dai)，使d帶(dai)電(dian)(dian)子(zi)密度升(sheng)高，s帶(dai)與d帶(dai)重合部分(fen)增大，因而(er)(er)原(yuan)子(zi)間(jian)排斥(chi)力增加，即(ji)鍵力下降(jiang)。該理論(lun)(lun)簡單直觀，容(rong)易被人們接受。給而(er)(er)實(shi)驗證據尚不充(chong)分(fen)，如材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)彈(dan)性(xing)模量與鍵力有(you)關(guan)，但實(shi)驗并未發現氫(qing)對彈(dan)性(xing)模量有(you)顯著(zhu)的(de)影響。此外，沒(mei)有(you)3d帶(dai)的(de)鋁(lv)合金也(ye)能(neng)發生可逆氫(qing)脆(cui)，因此不可能(neng)有(you)氫(qing)的(de)1s電(dian)(dian)子(zi)進(jin)(jin)入(ru)金屬的(de)d帶(dai)。

5.氫(qing)促進局部塑性變形機理

氫促進局部塑性變形機理的基礎是一系列斷口形貌研究結果和隨后的金相及透射電鏡原位跟蹤實驗結果。該理論認為，氫能促進位錯的增殖和運動，使得局部地區（如裂尖、無位錯區、位錯塞積群前端）的應力集中σ_y等于被氫降低了的原子鍵合力σ_th(H),從而導致氫致微裂紋在該處形核，原子鍵進人微裂紋就復合成H₂,產生氫壓，它能使微裂紋穩定化，同時也能協助局部應力使之解理擴展。該理論同時考慮了氫促進局部塑性變形，氫降低原子鍵合力以及氫壓作用。該理論表明，從微裂紋上看，氫促進位錯發射和運動；從宏觀上看，氫使門檻應力r_c(或應力強度因子）為

也使臨界斷裂應變下降，從而使材料變脆。因為只有當氫通過應力誘導擴散富集到等于臨界值C_th時，才會明顯促進局部塑性變形并使應變高度局部化，同時也使σ_th(H)明顯下降，從而在低的外應力下就導致開裂。