氫脆的研究由來已久，各國學者對其在各種環境下的產生原理及過程有著廣泛而深入的探索。J.Woodtli等學者研究了氫脆現象和應力腐蝕開裂現象的特征及破壞作用；M.V.Biezma等學者探討了氫在微生物腐蝕環境下對于應力腐蝕(shi)開裂過程的影響，結果表明在此環境下，氫脆和應力腐蝕使材料力學性能的下降，并且兩者之間有協同作用；R.A.Oriani等學者在氫的作用導致材料性能降低方面進行了研究，實驗重點考察了吸收和解吸作用對氫滲透電流的影響，建立了一種新型的氫滲透數據處理模型。
1. 環(huan)境因素的(de)影響(xiang)
氫脆(cui)是特定(ding)(ding)材料(liao)(liao)在特定(ding)(ding)環(huan)境(jing)下的(de)脆(cui)斷(duan)現象，是環(huan)境(jing)與(yu)材料(liao)(liao)相互(hu)作(zuo)用(yong)的(de)結果。敏感材料(liao)(liao)在含有氫元(yuan)素(su)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)都有可(ke)能發生(sheng)氫脆(cui)，影響氫脆(cui)的(de)環(huan)境(jing)因素(su)有溫度、pH、氧(yang)化還(huan)原電位、特殊離子(zi)、氣體化合物(wu)等。
a. 溫(wen)度(du)
氫脆在(zai)溫(wen)度-30~30℃附近(jin)最敏感，一般發生在(zai)-100~150℃范圍(wei)內，在(zai)低溫(wen)或高溫(wen)時氫脆敏感性降低。隨溫(wen)度的(de)(de)升(sheng)(sheng)高氫在(zai)金(jin)屬(shu)中(zhong)的(de)(de)溶解度、擴散速(su)率升(sheng)(sheng)高。溫(wen)度不僅有利(li)于(yu)氫滲透也有利(li)于(yu)氫的(de)(de)復合，是一種雙重(zhong)影響(xiang)(xiang)。溫(wen)度主要(yao)通過(guo)影響(xiang)(xiang)材料中(zhong)氫濃度、氫擴散速(su)率從(cong)而影響(xiang)(xiang)材料的(de)(de)氫脆。
b. pH值
pH值的(de)(de)(de)大小直接(jie)決(jue)定了H+的(de)(de)(de)多少，進而可能(neng)影響(xiang)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)(cheng)，但(dan)(dan)并不是簡單(dan)的(de)(de)(de)pH越(yue)低氫(qing)(qing)脆(cui)越(yue)容易發(fa)生(sheng)。不同的(de)(de)(de)材(cai)料和溶液會有不同的(de)(de)(de)影響(xiang)結(jie)果，通常情況下，由于(yu)pH值降(jiang)(jiang)低H+增多有利(li)(li)于(yu)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)，氫(qing)(qing)脆(cui)敏感性(xing)升高。但(dan)(dan)E.M.K.Hillier等人研究發(fa)現，電(dian)鍍中pH值降(jiang)(jiang)低有利(li)(li)于(yu)能(neng)抑制氫(qing)(qing)脆(cui)的(de)(de)(de)富鈷(gu)相的(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)，從而降(jiang)(jiang)低了材(cai)料的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)敏感性(xing)。雖然在高pH值條件下H+較少，但(dan)(dan)并不一定影響(xiang)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)(cheng)，主要起決(jue)定作用(yong)的(de)(de)(de)是陰極反應(ying)。
c. 氧化還(huan)原電位
電(dian)位(wei)(wei)越負越有(you)利于(yu)析氫反應的(de)(de)發(fa)(fa)生(sheng)，因此更有(you)利于(yu)氫脆的(de)(de)發(fa)(fa)生(sheng)。Wen-Ta Tsai等(deng)人的(de)(de)研究發(fa)(fa)現2205雙相(xiang)不銹鋼在陽極(ji)電(dian)位(wei)(wei)區以(yi)及腐蝕電(dian)位(wei)(wei)附近(jin)（380~500mV范圍內）均不發(fa)(fa)生(sheng)氫脆，只有(you)當電(dian)位(wei)(wei)處于(yu)較負的(de)(de)陰極(ji)電(dian)位(wei)(wei)區（＜900mV)時(shi)才發(fa)(fa)生(sheng)氫脆。說明電(dian)位(wei)(wei)降低氫脆敏感性增(zeng)高。特別(bie)是在對(dui)材料(liao)進行(xing)陰極(ji)保(bao)護時(shi)，控制(zhi)保(bao)護電(dian)位(wei)(wei)對(dui)預(yu)防氫脆更重(zhong)要。
d. 特殊離子
環(huan)境中的(de)(de)離(li)子(zi)主(zhu)(zhu)要通過影響(xiang)氫(qing)的(de)(de)產生，進而(er)影響(xiang)材料的(de)(de)氫(qing)脆。其(qi)中，由于硫(liu)(liu)(liu)化氫(qing)或硫(liu)(liu)(liu)離(li)子(zi)引發的(de)(de)SCC是(shi)(shi)目前國(guo)內(nei)外學者研究的(de)(de)焦點，特別是(shi)(shi)在(zai)研究含硫(liu)(liu)(liu)原油輸油管(guan)道的(de)(de)環(huan)境脆斷(duan)時(shi)，氫(qing)脆機理以硫(liu)(liu)(liu)化氫(qing)氫(qing)脆為主(zhu)(zhu)。余剛等(deng)人研究發現(xian)隨溶液中硫(liu)(liu)(liu)化氫(qing)溶液質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，16MnR鋼的(de)(de)穩態(tai)滲(shen)氫(qing)電(dian)流(liu)密度(du)逐漸增(zeng)(zeng)大(da)，在(zai)高質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)區趨于穩定值。硫(liu)(liu)(liu)化氫(qing)質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da)使(shi)二(er)(er)價硫(liu)(liu)(liu)離(li)子(zi)含量(liang)增(zeng)(zeng)加(jia)，對原子(zi)氫(qing)結合成(cheng)氫(qing)分(fen)子(zi)的(de)(de)毒(du)化作(zuo)用也(ye)(ye)逐漸增(zeng)(zeng)強，鋼表面原子(zi)氫(qing)濃度(du)的(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da)能增(zeng)(zeng)大(da)滲(shen)氫(qing)的(de)(de)效率。亞(ya)硫(liu)(liu)(liu)酸根離(li)子(zi)也(ye)(ye)能促進氫(qing)滲(shen)透，特別是(shi)(shi)在(zai)含有二(er)(er)氧化硫(liu)(liu)(liu)的(de)(de)大(da)氣氫(qing)滲(shen)透中作(zuo)用更(geng)明顯。其(qi)他的(de)(de)離(li)子(zi)，如氯(lv)離(li)子(zi)能破(po)壞金(jin)屬氧化膜，間接促進氫(qing)滲(shen)透，而(er)且(qie)含氯(lv)離(li)子(zi)環(huan)境，如海(hai)洋環(huan)境等(deng)是(shi)(shi)材料脆斷(duan)的(de)(de)敏感(gan)介(jie)質，對氫(qing)脆也(ye)(ye)有一定的(de)(de)影響(xiang)。
此外(wai)，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)因素，如硫酸鹽(yan)還(huan)原(yuan)菌（SRB)在(zai)代謝過程中產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)氫，對(dui)(dui)氫脆(cui)也會產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)一定影(ying)(ying)響(xiang)。總之，環(huan)境對(dui)(dui)氫脆(cui)的影(ying)(ying)響(xiang)主要是通(tong)過影(ying)(ying)響(xiang)氫的來(lai)源和傳輸(shu)擴較敏感。
2. 材料本身對(dui)氫脆的(de)影響
a. 強度水平(ping)
一般氫(qing)(qing)脆敏(min)感(gan)性(xing)隨硬度(du)、強度(du)的升高(gao)而(er)增高(gao)。由于應力(li)梯度(du)有利于氫(qing)(qing)擴(kuo)散，因此材料在使(shi)用、焊(han)接等(deng)處(chu)理(li)工藝(yi)過程(cheng)中等(deng)造成的殘余應力(li)會使(shi)其氫(qing)(qing)脆敏(min)感(gan)性(xing)提高(gao)。
b. 合金元素
氫與(yu)不(bu)同的(de)(de)金屬元素的(de)(de)結合(he)作用能力，在其(qi)中的(de)(de)擴散速率不(bu)同造(zao)成不(bu)同金屬材料的(de)(de)氫脆(cui)(cui)敏感(gan)性(xing)也不(bu)同。如在鐵鎳二元合(he)金中，氫的(de)(de)滲透速率隨Ni含量的(de)(de)增加而增大，欽(qin)合(he)金對氫脆(cui)(cui)的(de)(de)敏感(gan)性(xing)較其(qi)他(ta)金屬更高，已(yi)經成為研究熱點。
U.Prakash等人研究(jiu)發現鐵(tie)鋁合金中C或(huo)Al的含量升高能(neng)適當(dang)抑制氫脆。
c. 微觀(guan)結構
不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)以及合金(jin)都(dou)有(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)微觀結構(gou)(gou)，氫(qing)(qing)(qing)(qing)原子在金(jin)屬(shu)(shu)中(zhong)主(zhu)要是(shi)(shi)通過晶(jing)(jing)(jing)界(jie)或(huo)空隙(xi)擴散(san)，而(er)(er)且主(zhu)要偏聚在晶(jing)(jing)(jing)界(jie)、夾雜物等(deng)(deng)缺陷(xian)處。微觀結構(gou)(gou)直接影響了氫(qing)(qing)(qing)(qing)在材(cai)(cai)料(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)擴散(san)、偏聚、與金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)相互作用等(deng)(deng)材(cai)(cai)料(liao)(liao)脆(cui)(cui)(cui)(cui)斷過程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)關鍵步驟，是(shi)(shi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要影響因(yin)素(su)。不(bu)同(tong)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)結構(gou)(gou)中(zhong)，馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)比(bi)貝氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、珠光體(ti)(ti)(ti)(ti)、鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)、奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、沉積(ji)硬化鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)性高(gao)；貝氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)比(bi)珠光體(ti)(ti)(ti)(ti)、鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)性高(gao)；抑制(zhi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)方(fang)面鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)如奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)，而(er)(er)且兩相的(de)(de)(de)(de)比(bi)例及晶(jing)(jing)(jing)粒大(da)小也(ye)影響氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)性。微觀結構(gou)(gou)中(zhong)，位(wei)錯(cuo)作為(wei)可(ke)逆陷(xian)阱(jing)，位(wei)錯(cuo)密(mi)度越(yue)(yue)高(gao)越(yue)(yue)有(you)利于氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)擴散(san)傳輸，從而(er)(er)增高(gao)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)性；相反作為(wei)不(bu)可(ke)逆陷(xian)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)微觀結構(gou)(gou)如金(jin)屬(shu)(shu)碳化物、晶(jing)(jing)(jing)間沉積(ji)物、轉變奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)結構(gou)(gou)等(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)數量越(yue)(yue)多，分(fen)(fen)布越(yue)(yue)均(jun)勻，氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)性越(yue)(yue)低。一般認為(wei)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)粒越(yue)(yue)細、分(fen)(fen)布越(yue)(yue)均(jun)勻，缺陷(xian)越(yue)(yue)少，材(cai)(cai)料(liao)(liao)抗氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)性能(neng)越(yue)(yue)好。此外，材(cai)(cai)料(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)雜質元素(su)與主(zhu)體(ti)(ti)(ti)(ti)元素(su)結合，改變了其(qi)微觀結構(gou)(gou)以及陷(xian)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)數量和分(fen)(fen)布形(xing)態(tai)，從而(er)(er)降低或(huo)提高(gao)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆(cui)(cui)(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)性。
