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. 環境因素(su)的影響(xiang)


  氫(qing)(qing)脆是特定(ding)材(cai)料(liao)在特定(ding)環(huan)境下(xia)的脆斷現象，是環(huan)境與材(cai)料(liao)相互作用的結果。敏感材(cai)料(liao)在含(han)有氫(qing)(qing)元(yuan)素的環(huan)境中都有可能發(fa)生氫(qing)(qing)脆，影響氫(qing)(qing)脆的環(huan)境因素有溫度(du)、pH、氧(yang)化還原電位、特殊離子、氣體化合物等。


a. 溫(wen)度


 氫(qing)(qing)脆在溫(wen)(wen)度(du)-30~30℃附(fu)近(jin)最敏感，一般發生在-100~150℃范圍內(nei)，在低(di)溫(wen)(wen)或高(gao)(gao)溫(wen)(wen)時氫(qing)(qing)脆敏感性降低(di)。隨溫(wen)(wen)度(du)的升(sheng)高(gao)(gao)氫(qing)(qing)在金屬(shu)中(zhong)的溶(rong)解度(du)、擴散(san)(san)速率(lv)升(sheng)高(gao)(gao)。溫(wen)(wen)度(du)不僅有(you)(you)利于氫(qing)(qing)滲透也有(you)(you)利于氫(qing)(qing)的復合，是(shi)一種雙重影(ying)(ying)響(xiang)。溫(wen)(wen)度(du)主要通過影(ying)(ying)響(xiang)材(cai)料(liao)(liao)中(zhong)氫(qing)(qing)濃(nong)度(du)、氫(qing)(qing)擴散(san)(san)速率(lv)從而影(ying)(ying)響(xiang)材(cai)料(liao)(liao)的氫(qing)(qing)脆。


b. pH值


  pH值(zhi)的(de)(de)(de)大小(xiao)直(zhi)接決(jue)定(ding)了H+的(de)(de)(de)多(duo)少，進而可能(neng)影(ying)響(xiang)氫(qing)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)成，但(dan)并不(bu)(bu)是(shi)簡單的(de)(de)(de)pH越低(di)氫(qing)脆越容易(yi)發生(sheng)(sheng)。不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)和溶(rong)液會有不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)結果，通常情況下(xia)，由(you)于pH值(zhi)降低(di)H+增多(duo)有利(li)于氫(qing)的(de)(de)(de)產生(sheng)(sheng)，氫(qing)脆敏(min)感(gan)性升高。但(dan)E.M.K.Hillier等人研究發現，電鍍(du)中pH值(zhi)降低(di)有利(li)于能(neng)抑(yi)制氫(qing)脆的(de)(de)(de)富鈷相的(de)(de)(de)形成，從而降低(di)了材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)氫(qing)脆敏(min)感(gan)性。雖然在高pH值(zhi)條件(jian)下(xia)H+較少，但(dan)并不(bu)(bu)一定(ding)影(ying)響(xiang)氫(qing)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)成，主要起(qi)決(jue)定(ding)作用的(de)(de)(de)是(shi)陰極(ji)反應。


c. 氧化還原電(dian)位


  電(dian)位(wei)(wei)越負(fu)越有利于(yu)析氫(qing)反(fan)應的(de)(de)發生(sheng)，因此更(geng)有利于(yu)氫(qing)脆(cui)的(de)(de)發生(sheng)。Wen-Ta Tsai等人的(de)(de)研究發現(xian)2205雙相不銹鋼在陽極電(dian)位(wei)(wei)區以及腐蝕電(dian)位(wei)(wei)附近（380~500mV范圍內）均不發生(sheng)氫(qing)脆(cui)，只有當(dang)電(dian)位(wei)(wei)處于(yu)較負(fu)的(de)(de)陰極電(dian)位(wei)(wei)區（＜900mV)時才發生(sheng)氫(qing)脆(cui)。說明電(dian)位(wei)(wei)降低氫(qing)脆(cui)敏感性增(zeng)高。特別(bie)是(shi)在對材料(liao)進(jin)行陰極保(bao)護時，控(kong)制(zhi)保(bao)護電(dian)位(wei)(wei)對預防氫(qing)脆(cui)更(geng)重要。


d. 特殊離子


  環(huan)境中(zhong)的(de)(de)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)主(zhu)要通過影響氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)產生，進(jin)(jin)而影響材料的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆。其中(zhong)，由于硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)或硫離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)引發的(de)(de)SCC是(shi)目前國內(nei)外學者研究(jiu)的(de)(de)焦點，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)研究(jiu)含(han)硫原(yuan)(yuan)油(you)輸油(you)管道的(de)(de)環(huan)境脆斷時，氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆機(ji)理以硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆為主(zhu)。余剛等人研究(jiu)發現隨(sui)溶液中(zhong)硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)溶液質(zhi)量(liang)分(fen)數的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加，16MnR鋼的(de)(de)穩(wen)態(tai)滲(shen)氫(qing)(qing)(qing)(qing)電(dian)流密度逐(zhu)漸增(zeng)(zeng)(zeng)大，在(zai)高質(zhi)量(liang)分(fen)數區趨于穩(wen)定值。硫化(hua)氫(qing)(qing)(qing)(qing)質(zhi)量(liang)分(fen)數的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大使二價硫離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)含(han)量(liang)增(zeng)(zeng)(zeng)加，對原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)結合成氫(qing)(qing)(qing)(qing)分(fen)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)毒(du)化(hua)作用也(ye)逐(zhu)漸增(zeng)(zeng)(zeng)強，鋼表面原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)氫(qing)(qing)(qing)(qing)濃度的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大能(neng)增(zeng)(zeng)(zeng)大滲(shen)氫(qing)(qing)(qing)(qing)的(de)(de)效(xiao)率。亞硫酸根離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)也(ye)能(neng)促(cu)進(jin)(jin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)滲(shen)透，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)含(han)有二氧化(hua)硫的(de)(de)大氣氫(qing)(qing)(qing)(qing)滲(shen)透中(zhong)作用更明(ming)顯。其他的(de)(de)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)，如氯離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)能(neng)破壞金屬氧化(hua)膜，間接促(cu)進(jin)(jin)氫(qing)(qing)(qing)(qing)滲(shen)透，而且含(han)氯離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)環(huan)境，如海洋環(huan)境等是(shi)材料脆斷的(de)(de)敏(min)感介質(zhi)，對氫(qing)(qing)(qing)(qing)脆也(ye)有一(yi)定的(de)(de)影響。


此外，生(sheng)物因素，如(ru)硫酸鹽還原菌（SRB)在代謝過程中(zhong)產生(sheng)氫，對氫脆也會產生(sheng)一定(ding)影(ying)響。總之，環境對氫脆的影(ying)響主要是通過影(ying)響氫的來源和傳輸(shu)擴較敏感。



2. 材料本身對氫(qing)脆的影響(xiang)


a. 強度水平


  一般氫(qing)脆敏感性隨硬度、強度的升(sheng)高而增高。由于應(ying)(ying)力梯度有利于氫(qing)擴散，因此材料(liao)在使(shi)用、焊(han)接等(deng)處(chu)理(li)工藝(yi)過程(cheng)中等(deng)造(zao)成(cheng)的殘余應(ying)(ying)力會使(shi)其氫(qing)脆敏感性提高。


b. 合金元素(su)


  氫與不同(tong)的金(jin)(jin)屬元素的結合(he)(he)作(zuo)用能力，在(zai)其中(zhong)的擴散(san)速(su)率不同(tong)造成(cheng)(cheng)不同(tong)金(jin)(jin)屬材料的氫脆(cui)(cui)敏感性(xing)也不同(tong)。如在(zai)鐵鎳二元合(he)(he)金(jin)(jin)中(zhong)，氫的滲透(tou)速(su)率隨Ni含量(liang)的增(zeng)加而增(zeng)大，欽合(he)(he)金(jin)(jin)對氫脆(cui)(cui)的敏感性(xing)較其他(ta)金(jin)(jin)屬更高，已(yi)經成(cheng)(cheng)為研究熱點。


  U.Prakash等人研究發現鐵鋁合(he)金中C或Al的(de)含(han)量升(sheng)高能適當抑制氫脆。


c. 微觀結構


  不(bu)同的(de)(de)(de)金(jin)屬以及(ji)(ji)合金(jin)都有不(bu)同的(de)(de)(de)微觀結(jie)構(gou)(gou)(gou)，氫(qing)(qing)原(yuan)子在(zai)金(jin)屬中主要(yao)(yao)(yao)是(shi)通過(guo)(guo)晶(jing)界(jie)或(huo)(huo)空(kong)隙擴散(san)，而(er)(er)(er)且主要(yao)(yao)(yao)偏(pian)聚在(zai)晶(jing)界(jie)、夾雜(za)物(wu)等(deng)缺陷(xian)處。微觀結(jie)構(gou)(gou)(gou)直接影(ying)響了(le)氫(qing)(qing)在(zai)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)中的(de)(de)(de)擴散(san)、偏(pian)聚、與(yu)金(jin)屬的(de)(de)(de)相(xiang)互作用等(deng)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)脆(cui)(cui)斷過(guo)(guo)程中的(de)(de)(de)關鍵(jian)步驟，是(shi)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)的(de)(de)(de)重要(yao)(yao)(yao)影(ying)響因素(su)(su)。不(bu)同晶(jing)體(ti)結(jie)構(gou)(gou)(gou)中，馬氏體(ti)比(bi)貝氏體(ti)、珠光體(ti)、鐵素(su)(su)體(ti)、奧(ao)(ao)氏體(ti)、沉(chen)積硬化鋼(gang)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)高(gao)(gao)；貝氏體(ti)比(bi)珠光體(ti)、鐵素(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)高(gao)(gao)；抑制氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)方面鐵素(su)(su)體(ti)不(bu)如奧(ao)(ao)氏體(ti)，而(er)(er)(er)且兩相(xiang)的(de)(de)(de)比(bi)例及(ji)(ji)晶(jing)粒大小也(ye)影(ying)響氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)。微觀結(jie)構(gou)(gou)(gou)中，位(wei)(wei)錯(cuo)作為可(ke)逆(ni)陷(xian)阱(jing)，位(wei)(wei)錯(cuo)密度越(yue)(yue)高(gao)(gao)越(yue)(yue)有利于(yu)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)擴散(san)傳輸(shu)，從(cong)而(er)(er)(er)增高(gao)(gao)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)；相(xiang)反作為不(bu)可(ke)逆(ni)陷(xian)阱(jing)的(de)(de)(de)微觀結(jie)構(gou)(gou)(gou)如金(jin)屬碳(tan)化物(wu)、晶(jing)間沉(chen)積物(wu)、轉變(bian)奧(ao)(ao)氏體(ti)結(jie)構(gou)(gou)(gou)等(deng)的(de)(de)(de)數(shu)量越(yue)(yue)多，分布(bu)越(yue)(yue)均勻，氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)越(yue)(yue)低。一般認為材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)晶(jing)粒越(yue)(yue)細、分布(bu)越(yue)(yue)均勻，缺陷(xian)越(yue)(yue)少，材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)抗氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)越(yue)(yue)好。此外，材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)中的(de)(de)(de)雜(za)質元素(su)(su)與(yu)主體(ti)元素(su)(su)結(jie)合，改(gai)變(bian)了(le)其微觀結(jie)構(gou)(gou)(gou)以及(ji)(ji)陷(xian)阱(jing)的(de)(de)(de)數(shu)量和分布(bu)形態(tai)，從(cong)而(er)(er)(er)降低或(huo)(huo)提高(gao)(gao)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)感(gan)(gan)(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)。