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(li)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
氫脆是特(te)定(ding)(ding)材(cai)料(liao)在特(te)定(ding)(ding)環境(jing)下的脆斷現(xian)象，是環境(jing)與(yu)材(cai)料(liao)相互作用(yong)的結果。敏(min)感材(cai)料(liao)在含有(you)(you)氫元素的環境(jing)中都有(you)(you)可能發生(sheng)氫脆，影(ying)響氫脆的環境(jing)因素有(you)(you)溫度、pH、氧化(hua)還原電位(wei)、特(te)殊離子、氣體化(hua)合物等(deng)。
a. 溫度
氫(qing)(qing)脆(cui)在溫度(du)-30~30℃附近最敏感，一(yi)般(ban)發(fa)生在-100~150℃范圍(wei)內(nei)，在低溫或高(gao)溫時氫(qing)(qing)脆(cui)敏感性降(jiang)低。隨溫度(du)的升高(gao)氫(qing)(qing)在金屬(shu)中的溶解度(du)、擴(kuo)散速(su)率升高(gao)。溫度(du)不僅(jin)有(you)(you)利(li)于(yu)氫(qing)(qing)滲透也有(you)(you)利(li)于(yu)氫(qing)(qing)的復合(he)，是一(yi)種雙(shuang)重影響(xiang)。溫度(du)主要通過影響(xiang)材(cai)料中氫(qing)(qing)濃度(du)、氫(qing)(qing)擴(kuo)散速(su)率從而影響(xiang)材(cai)料的氫(qing)(qing)脆(cui)。
b. pH值
pH值的(de)(de)大小直接決(jue)定(ding)了(le)H+的(de)(de)多少，進而可能(neng)影(ying)響氫(qing)的(de)(de)生成(cheng)，但并不(bu)是簡單的(de)(de)pH越低氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)越容易(yi)發生。不(bu)同的(de)(de)材料和溶(rong)液會(hui)有(you)不(bu)同的(de)(de)影(ying)響結果，通常情(qing)況下，由于pH值降低H+增多有(you)利于氫(qing)的(de)(de)產生，氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)敏(min)感性升高(gao)(gao)。但E.M.K.Hillier等人研(yan)究發現，電鍍中pH值降低有(you)利于能(neng)抑制氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)的(de)(de)富(fu)鈷相的(de)(de)形成(cheng)，從而降低了(le)材料的(de)(de)氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)敏(min)感性。雖然在高(gao)(gao)pH值條件下H+較少，但并不(bu)一定(ding)影(ying)響氫(qing)的(de)(de)生成(cheng)，主要起決(jue)定(ding)作用的(de)(de)是陰極反應(ying)。
c. 氧化還原電位
電(dian)位(wei)(wei)越負越有(you)(you)利于析氫(qing)反應的發(fa)(fa)生(sheng)，因此更(geng)有(you)(you)利于氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)的發(fa)(fa)生(sheng)。Wen-Ta Tsai等人(ren)的研究發(fa)(fa)現2205雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)在陽極電(dian)位(wei)(wei)區以及腐蝕電(dian)位(wei)(wei)附(fu)近(jin)（380~500mV范圍內(nei)）均(jun)不(bu)(bu)發(fa)(fa)生(sheng)氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)，只有(you)(you)當(dang)電(dian)位(wei)(wei)處于較負的陰(yin)極電(dian)位(wei)(wei)區（＜900mV)時(shi)才發(fa)(fa)生(sheng)氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)。說明電(dian)位(wei)(wei)降低氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)敏(min)感(gan)性增高。特別是在對(dui)(dui)材料進行陰(yin)極保護(hu)時(shi)，控制保護(hu)電(dian)位(wei)(wei)對(dui)(dui)預(yu)防氫(qing)脆(cui)(cui)(cui)更(geng)重要。
d. 特殊離子
環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)(de)離(li)子(zi)主要通過影響氫(qing)(qing)的(de)(de)產生(sheng)，進而(er)影響材料的(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)。其中(zhong)，由于硫(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)或硫(liu)離(li)子(zi)引發(fa)(fa)的(de)(de)SCC是(shi)(shi)目前國內外學者研究的(de)(de)焦點(dian)，特(te)別是(shi)(shi)在(zai)研究含硫(liu)原油輸油管道的(de)(de)環(huan)境(jing)脆(cui)斷時，氫(qing)(qing)脆(cui)機理以硫(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)氫(qing)(qing)脆(cui)為主。余剛(gang)等(deng)人研究發(fa)(fa)現隨溶液中(zhong)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)溶液質(zhi)量分(fen)數(shu)的(de)(de)增加，16MnR鋼的(de)(de)穩態滲(shen)(shen)氫(qing)(qing)電流密度逐漸增大(da)，在(zai)高質(zhi)量分(fen)數(shu)區(qu)趨于穩定值。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)氫(qing)(qing)質(zhi)量分(fen)數(shu)的(de)(de)增大(da)使二價硫(liu)離(li)子(zi)含量增加，對原子(zi)氫(qing)(qing)結合(he)成氫(qing)(qing)分(fen)子(zi)的(de)(de)毒化(hua)(hua)(hua)作用(yong)(yong)也逐漸增強，鋼表面原子(zi)氫(qing)(qing)濃度的(de)(de)增大(da)能(neng)(neng)增大(da)滲(shen)(shen)氫(qing)(qing)的(de)(de)效率(lv)。亞硫(liu)酸根離(li)子(zi)也能(neng)(neng)促(cu)進氫(qing)(qing)滲(shen)(shen)透(tou)，特(te)別是(shi)(shi)在(zai)含有(you)二氧化(hua)(hua)(hua)硫(liu)的(de)(de)大(da)氣氫(qing)(qing)滲(shen)(shen)透(tou)中(zhong)作用(yong)(yong)更(geng)明顯。其他的(de)(de)離(li)子(zi)，如(ru)氯離(li)子(zi)能(neng)(neng)破壞金屬(shu)氧化(hua)(hua)(hua)膜，間接促(cu)進氫(qing)(qing)滲(shen)(shen)透(tou)，而(er)且含氯離(li)子(zi)環(huan)境(jing)，如(ru)海洋環(huan)境(jing)等(deng)是(shi)(shi)材料脆(cui)斷的(de)(de)敏感介質(zhi)，對氫(qing)(qing)脆(cui)也有(you)一定的(de)(de)影響。
此外，生物因(yin)素，如硫(liu)酸鹽還原菌(jun)（SRB)在代(dai)謝過程中產生氫(qing)(qing)，對(dui)氫(qing)(qing)脆也(ye)會產生一定影(ying)響(xiang)。總之，環境對(dui)氫(qing)(qing)脆的(de)影(ying)響(xiang)主要是通過影(ying)響(xiang)氫(qing)(qing)的(de)來源和(he)傳輸擴較敏(min)感。
2. 材料本身對氫脆的影響
a. 強度水平
一(yi)般(ban)氫脆敏(min)感(gan)性(xing)隨硬度(du)、強(qiang)度(du)的(de)升高(gao)而增高(gao)。由于應力梯度(du)有利(li)于氫擴(kuo)散，因此材料(liao)在使(shi)用、焊接等處理工藝(yi)過程中等造(zao)成(cheng)的(de)殘余應力會使(shi)其氫脆敏(min)感(gan)性(xing)提高(gao)。
b. 合金元素
氫(qing)與不(bu)同的(de)(de)金(jin)屬元(yuan)素的(de)(de)結合作用能(neng)力，在其(qi)中的(de)(de)擴散速率(lv)不(bu)同造成不(bu)同金(jin)屬材(cai)料的(de)(de)氫(qing)脆(cui)敏感性(xing)(xing)也不(bu)同。如在鐵鎳(nie)二(er)元(yuan)合金(jin)中，氫(qing)的(de)(de)滲(shen)透(tou)速率(lv)隨Ni含量的(de)(de)增加而增大，欽合金(jin)對(dui)氫(qing)脆(cui)的(de)(de)敏感性(xing)(xing)較其(qi)他金(jin)屬更高，已經成為研究熱(re)點。
U.Prakash等人研究發現(xian)鐵鋁合(he)金中C或(huo)Al的含量(liang)升(sheng)高能適(shi)當抑(yi)制(zhi)氫脆(cui)。
c. 微觀結構
不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)金屬以及(ji)合(he)金都(dou)有不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)微觀(guan)結(jie)(jie)構(gou)(gou)，氫(qing)(qing)原子在(zai)金屬中(zhong)主要是通(tong)過晶(jing)界(jie)或(huo)空(kong)隙(xi)擴散，而(er)且主要偏(pian)聚在(zai)晶(jing)界(jie)、夾雜物等(deng)缺陷(xian)(xian)處。微觀(guan)結(jie)(jie)構(gou)(gou)直接影響(xiang)了氫(qing)(qing)在(zai)材(cai)料(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)擴散、偏(pian)聚、與金屬的(de)(de)(de)相(xiang)互作用等(deng)材(cai)料(liao)(liao)脆(cui)(cui)斷過程中(zhong)的(de)(de)(de)關鍵(jian)步驟，是氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)的(de)(de)(de)重(zhong)要影響(xiang)因素(su)(su)。不(bu)(bu)同晶(jing)體(ti)(ti)(ti)結(jie)(jie)構(gou)(gou)中(zhong)，馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)比貝氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)、珠光體(ti)(ti)(ti)、鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)、奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)、沉積硬化(hua)鋼的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)(min)(min)感(gan)(gan)性(xing)高；貝氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)比珠光體(ti)(ti)(ti)、鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)(min)(min)感(gan)(gan)性(xing)高；抑制氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)方面鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)如奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)，而(er)且兩相(xiang)的(de)(de)(de)比例及(ji)晶(jing)粒(li)大小也(ye)影響(xiang)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)(min)(min)感(gan)(gan)性(xing)。微觀(guan)結(jie)(jie)構(gou)(gou)中(zhong)，位(wei)錯(cuo)作為(wei)可逆陷(xian)(xian)阱(jing)，位(wei)錯(cuo)密度越(yue)(yue)高越(yue)(yue)有利(li)于(yu)氫(qing)(qing)的(de)(de)(de)擴散傳輸，從(cong)而(er)增高氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)(min)(min)感(gan)(gan)性(xing)；相(xiang)反作為(wei)不(bu)(bu)可逆陷(xian)(xian)阱(jing)的(de)(de)(de)微觀(guan)結(jie)(jie)構(gou)(gou)如金屬碳化(hua)物、晶(jing)間沉積物、轉變奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)結(jie)(jie)構(gou)(gou)等(deng)的(de)(de)(de)數(shu)量越(yue)(yue)多，分布越(yue)(yue)均勻，氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)(min)(min)感(gan)(gan)性(xing)越(yue)(yue)低。一般(ban)認為(wei)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)越(yue)(yue)細(xi)、分布越(yue)(yue)均勻，缺陷(xian)(xian)越(yue)(yue)少，材(cai)料(liao)(liao)抗(kang)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)性(xing)能越(yue)(yue)好。此外，材(cai)料(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)雜質(zhi)元素(su)(su)與主體(ti)(ti)(ti)元素(su)(su)結(jie)(jie)合(he)，改變了其微觀(guan)結(jie)(jie)構(gou)(gou)以及(ji)陷(xian)(xian)阱(jing)的(de)(de)(de)數(shu)量和分布形態，從(cong)而(er)降低或(huo)提高材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)(cui)敏(min)(min)(min)(min)感(gan)(gan)性(xing)。
