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)散機理

  裂紋(wen)(wen)尖(jian)端處于(yu)陰(yin)極(ji)區(qu)，由于(yu)陰(yin)極(ji)反應(ying)(ying)的(de)(de)結果，使介質中(zhong)(zhong)的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)離子(zi)(zi)獲(huo)得(de)電子(zi)(zi)后還原(yuan)(yuan)成氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)，一部分氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)進一步結合成氫(qing)(qing)(qing)氣后逸出，另(ling)一部分氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)向金(jin)屬(shu)內(nei)(nei)部擴(kuo)散。原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散，有濃(nong)差擴(kuo)散和應(ying)(ying)力(li)擴(kuo)散。裂紋(wen)(wen)尖(jian)端高應(ying)(ying)力(li)塑變區(qu)晶格缺陷(xian)的(de)(de)堆積，產(chan)生(sheng)氫(qing)(qing)(qing)與金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)缺陷(xian)交互作用的(de)(de)陷(xian)捕效應(ying)(ying)，使氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)此區(qu)域內(nei)(nei)產(chan)生(sheng)高濃(nong)度(du)的(de)(de)集中(zhong)(zhong)，從而使該區(qu)域的(de)(de)金(jin)屬(shu)脆化。

2. 氫壓理論

  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. 氫降低(di)表面能理(li)論

氫(qing)(qing)降低表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能理論(lun)(lun)是N.Petch和(he)P.Stabls在(zai)1952年(nian)提出的(de)(de)(de)。材(cai)(cai)料(liao)(liao)斷(duan)裂(lie)時將形(xing)(xing)(xing)成(cheng)兩個(ge)新的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)，對(dui)于完全脆性的(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，斷(duan)裂(lie)時所需(xu)的(de)(de)(de)外力(li)做(zuo)功等(deng)于形(xing)(xing)(xing)成(cheng)新的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)所需(xu)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能。當(dang)裂(lie)紋尖端區處于陰(yin)極狀態(tai)時，由(you)于陰(yin)極反應的(de)(de)(de)結果，表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)將產(chan)生大量的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)原子，根據(ju)(ju)斷(duan)裂(lie)力(li)學的(de)(de)(de)觀點，處于高應力(li)裂(lie)紋尖端的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)會有效地促使(shi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)吸(xi)附氫(qing)(qing)原子，吸(xi)附在(zai)材(cai)(cai)料(liao)(liao)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)會使(shi)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能降低，使(shi)斷(duan)裂(lie)所需(xu)的(de)(de)(de)臨界(jie)外應力(li)降低，引起氫(qing)(qing)脆。它沒有考(kao)慮(lv)塑性變(bian)形(xing)(xing)(xing)功，因而(er)對(dui)金屬材(cai)(cai)料(liao)(liao)是不(bu)適用的(de)(de)(de)。到(dao)了20世(shi)紀70年(nian)代，C.McMahon等(deng)人對(dui)這(zhe)一(yi)理論(lun)(lun)進(jin)一(yi)步作了修正。他用Orowan判據(ju)(ju)，把局(ju)(ju)部塑性變(bian)形(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)因素考(kao)慮(lv)進(jin)去，導出了塑性變(bian)形(xing)(xing)(xing)功Tp和(he)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能r的(de)(de)(de)關系(xi)。氫(qing)(qing)降低表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能理論(lun)(lun)存在(zai)的(de)(de)(de)問題(ti)如下(xia)：一(yi)方面(mian)(mian)(mian)(mian)，對(dui)氫(qing)(qing)吸(xi)附后表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)能降低的(de)(de)(de)物(wu)理本質尚不(bu)清楚；另一(yi)方面(mian)(mian)(mian)(mian)，這(zhe)一(yi)理論(lun)(lun)忽視(shi)了局(ju)(ju)部塑性變(bian)形(xing)(xing)(xing)對(dui)斷(duan)裂(lie)過程的(de)(de)(de)主導作用。

4. 弱鍵理論

弱鍵理(li)論(lun)(lun)認為氫進人材(cai)料(liao)后能使材(cai)料(liao)的(de)原子(zi)間鍵力(li)降低，原因(yin)是氫的(de)1s電子(zi)進入過渡族金屬的(de)d帶(dai)，使d帶(dai)電子(zi)密度升高，s帶(dai)與(yu)d帶(dai)重合(he)部分(fen)增大，因(yin)而原子(zi)間排斥力(li)增加(jia)，即鍵力(li)下降。該理(li)論(lun)(lun)簡單直觀，容易(yi)被人們接受。給而實(shi)驗(yan)證據尚不(bu)充分(fen)，如材(cai)料(liao)的(de)彈性模量與(yu)鍵力(li)有(you)(you)關，但實(shi)驗(yan)并(bing)未發(fa)現氫對彈性模量有(you)(you)顯(xian)著的(de)影(ying)響。此外(wai)，沒有(you)(you)3d帶(dai)的(de)鋁合(he)金也能發(fa)生可(ke)(ke)逆氫脆，因(yin)此不(bu)可(ke)(ke)能有(you)(you)氫的(de)1s電子(zi)進入金屬的(de)d帶(dai)。

5.氫促進(jin)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。