關于氫脆(cui)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(qing)的擴(kuo)散機理

  裂紋(wen)尖端(duan)處于陰極區，由于陰極反應(ying)的(de)(de)結果，使介質中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)離子獲得電(dian)子后還(huan)原(yuan)成氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)子，一(yi)部分氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)子進(jin)一(yi)步結合成氫(qing)(qing)(qing)氣后逸(yi)出，另一(yi)部分氫(qing)(qing)(qing)原(yuan)子向金屬(shu)內部擴(kuo)散。原(yuan)子氫(qing)(qing)(qing)在金屬(shu)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散，有濃差擴(kuo)散和應(ying)力擴(kuo)散。裂紋(wen)尖端(duan)高應(ying)力塑變區晶格缺(que)陷的(de)(de)堆積，產生(sheng)氫(qing)(qing)(qing)與(yu)金屬(shu)中(zhong)(zhong)(zhong)缺(que)陷交互作用的(de)(de)陷捕效(xiao)應(ying)，使氫(qing)(qing)(qing)在此區域內產生(sheng)高濃度的(de)(de)集中(zhong)(zhong)(zhong)，從而使該(gai)區域的(de)(de)金屬(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. 氫降低表面(mian)能理論(lun)

氫(qing)(qing)降低(di)表(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)理論是N.Petch和(he)P.Stabls在1952年提(ti)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。材(cai)(cai)料(liao)斷裂(lie)時將形(xing)(xing)成兩個(ge)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面，對于(yu)完全脆性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)，斷裂(lie)時所需(xu)(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)外力做功(gong)等于(yu)形(xing)(xing)成新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面所需(xu)(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)。當裂(lie)紋尖端區處(chu)(chu)于(yu)陰極狀(zhuang)態時，由(you)于(yu)陰極反應的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果，表(biao)(biao)(biao)面將產生(sheng)大量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)原子(zi)，根據斷裂(lie)力學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀點，處(chu)(chu)于(yu)高應力裂(lie)紋尖端的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面會有效地促(cu)使表(biao)(biao)(biao)面吸附氫(qing)(qing)原子(zi)，吸附在材(cai)(cai)料(liao)表(biao)(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)會使材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)降低(di)，使斷裂(lie)所需(xu)(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)臨界(jie)外應力降低(di)，引起氫(qing)(qing)脆。它(ta)沒(mei)有考慮塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)(xing)功(gong)，因而對金屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)是不適(shi)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。到了(le)20世紀70年代，C.McMahon等人(ren)對這一(yi)(yi)理論進一(yi)(yi)步(bu)作(zuo)了(le)修(xiu)正。他用Orowan判據，把局(ju)部塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)因素考慮進去，導出了(le)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)(xing)功(gong)Tp和(he)表(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)r的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關系。氫(qing)(qing)降低(di)表(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)理論存在的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題如(ru)下：一(yi)(yi)方面，對氫(qing)(qing)吸附后表(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)降低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理本質尚(shang)不清楚；另(ling)一(yi)(yi)方面，這一(yi)(yi)理論忽(hu)視了(le)局(ju)部塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)(xing)對斷裂(lie)過程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主導作(zuo)用。

4. 弱鍵(jian)理論

弱鍵(jian)理論認為氫(qing)進人(ren)(ren)材料后(hou)能(neng)使材料的(de)原子(zi)間鍵(jian)力(li)(li)降(jiang)低，原因(yin)是(shi)氫(qing)的(de)1s電子(zi)進入(ru)(ru)過渡(du)族金屬的(de)d帶，使d帶電子(zi)密度升高(gao)，s帶與d帶重合部(bu)分增(zeng)大，因(yin)而(er)原子(zi)間排斥力(li)(li)增(zeng)加(jia)，即鍵(jian)力(li)(li)下(xia)降(jiang)。該理論簡單直(zhi)觀，容(rong)易被(bei)人(ren)(ren)們接受(shou)。給(gei)而(er)實(shi)驗證據尚不充(chong)分，如(ru)材料的(de)彈性模(mo)量與鍵(jian)力(li)(li)有(you)(you)關，但實(shi)驗并未發(fa)現氫(qing)對彈性模(mo)量有(you)(you)顯著(zhu)的(de)影響(xiang)。此外，沒有(you)(you)3d帶的(de)鋁合金也能(neng)發(fa)生可(ke)逆氫(qing)脆，因(yin)此不可(ke)能(neng)有(you)(you)氫(qing)的(de)1s電子(zi)進入(ru)(ru)金屬的(de)d帶。

5.氫(qing)促進局(ju)部(bu)塑性變(bian)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。