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. 氫的擴散機理
裂(lie)紋尖(jian)端處于(yu)陰極(ji)區(qu)，由于(yu)陰極(ji)反應(ying)的(de)結果(guo)，使(shi)介質中的(de)氫離(li)子(zi)(zi)獲得電子(zi)(zi)后還(huan)原(yuan)成(cheng)氫原(yuan)子(zi)(zi)，一(yi)部(bu)分(fen)(fen)氫原(yuan)子(zi)(zi)進(jin)一(yi)步結合成(cheng)氫氣后逸出，另一(yi)部(bu)分(fen)(fen)氫原(yuan)子(zi)(zi)向(xiang)金(jin)屬(shu)內部(bu)擴散(san)。原(yuan)子(zi)(zi)氫在金(jin)屬(shu)中的(de)擴散(san)，有濃(nong)(nong)差擴散(san)和(he)應(ying)力擴散(san)。裂(lie)紋尖(jian)端高(gao)應(ying)力塑變(bian)區(qu)晶格缺陷(xian)的(de)堆積，產生氫與金(jin)屬(shu)中缺陷(xian)交互作用的(de)陷(xian)捕效(xiao)應(ying)，使(shi)氫在此區(qu)域內產生高(gao)濃(nong)(nong)度的(de)集中，從而使(shi)該(gai)區(qu)域的(de)金(jin)屬(shu)脆化(hua)。
2. 氫壓理論
在H2環境中，H2分解成H進入金屬，其濃度CH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C2H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=C2Hexp(-2ΔH/RT)（1.5)
當局部區域CH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σth,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σth,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. 氫降低表面能理論
氫降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)(di)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)(neng)理(li)論是N.Petch和P.Stabls在(zai)1952年提出(chu)的(de)(de)(de)(de)。材料斷(duan)裂(lie)時將(jiang)形(xing)(xing)成(cheng)兩個新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)，對于(yu)完全脆性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)材料，斷(duan)裂(lie)時所(suo)需的(de)(de)(de)(de)外力做功等(deng)于(yu)形(xing)(xing)成(cheng)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)所(suo)需的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)(neng)。當裂(lie)紋尖端區(qu)處于(yu)陰極狀態(tai)時，由于(yu)陰極反應(ying)的(de)(de)(de)(de)結果(guo)，表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)將(jiang)產生(sheng)大量(liang)的(de)(de)(de)(de)氫原子，根據斷(duan)裂(lie)力學的(de)(de)(de)(de)觀點，處于(yu)高應(ying)力裂(lie)紋尖端的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)會(hui)有(you)效地促使表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)吸(xi)附(fu)氫原子，吸(xi)附(fu)在(zai)材料表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)氫會(hui)使材料的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)(neng)降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)(di)，使斷(duan)裂(lie)所(suo)需的(de)(de)(de)(de)臨界(jie)外應(ying)力降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)(di)，引(yin)起(qi)氫脆。它沒有(you)考慮(lv)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)變形(xing)(xing)功，因而對金屬材料是不適用(yong)的(de)(de)(de)(de)。到了(le)(le)20世(shi)紀70年代，C.McMahon等(deng)人對這一理(li)論進一步作(zuo)了(le)(le)修正。他用(yong)Orowan判據，把局部塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)變形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)因素考慮(lv)進去，導出(chu)了(le)(le)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)變形(xing)(xing)功Tp和表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)(neng)r的(de)(de)(de)(de)關系。氫降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)(di)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)(neng)理(li)論存在(zai)的(de)(de)(de)(de)問題如(ru)下：一方(fang)面(mian)(mian)，對氫吸(xi)附(fu)后(hou)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)(neng)(neng)(neng)降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)物理(li)本質尚不清(qing)楚；另(ling)一方(fang)面(mian)(mian)，這一理(li)論忽視了(le)(le)局部塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)變形(xing)(xing)對斷(duan)裂(lie)過程的(de)(de)(de)(de)主(zhu)導作(zuo)用(yong)。
4. 弱鍵理論
弱鍵(jian)理論(lun)認為氫(qing)進人材料后能(neng)使材料的(de)原子間鍵(jian)力降(jiang)(jiang)低(di)，原因(yin)是氫(qing)的(de)1s電子進入過渡族金(jin)屬(shu)的(de)d帶(dai)，使d帶(dai)電子密度(du)升高，s帶(dai)與(yu)d帶(dai)重(zhong)合(he)(he)部分(fen)增大(da)，因(yin)而原子間排斥(chi)力增加，即鍵(jian)力下降(jiang)(jiang)。該理論(lun)簡(jian)單直觀，容易(yi)被(bei)人們接受。給(gei)而實驗(yan)證據尚不充分(fen)，如材料的(de)彈性(xing)模量與(yu)鍵(jian)力有關，但(dan)實驗(yan)并(bing)未(wei)發現(xian)氫(qing)對(dui)彈性(xing)模量有顯著(zhu)的(de)影響。此外，沒(mei)有3d帶(dai)的(de)鋁(lv)合(he)(he)金(jin)也能(neng)發生可逆氫(qing)脆，因(yin)此不可能(neng)有氫(qing)的(de)1s電子進入金(jin)屬(shu)的(de)d帶(dai)。
5.氫促(cu)進局(ju)部塑性變(bian)形機(ji)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σy等于被氫降低了的原子鍵合力σth(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rc(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Cth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σth(H)明顯下降，從而在低的外應力下就導致開裂。
