氢脆是由氢引起的材料的脆化，导致材料塑性及韧性下降。按照氢脆敏感性与应变速率的关系，氢脆可分为两大类。第一类氢脆的敏感性随应变速率增加而增加，是在材料加载前已经在内部存在某种氢脆源，在应力作用下加快了裂纹的形成及扩展；第二类氢脆的敏感性随应变速率增加而降低，它是在加载之前并不存在断裂源，而是在应力作用下由于氢与应力的交互作用逐步形成断裂源，最终导致材料的脆性断裂。

1．第一类氢脆

属于第一类氢脆的有氢腐蚀、氢鼓泡、氢化物型氢脆。这3种氢损伤造成金属永久性损伤，使材料的塑性或强度降低。即使再通过除氢处理，强度和塑性也不能恢复，此种氢脆称为不可逆氢脆。

1）氢腐蚀

氢腐蚀是由于氢在高温高压下与金属中第二相夹杂物或合金添加物发生化学反应，生成高压气体引起的破坏或失效现象。氢腐蚀最早是在德国Haber法生产氨的容器上发现的。低碳钢在高温高压的氢气环境中使用时，钢中的碳（Fe ₃ C）能和H ₂ 反应生成甲烷（CH ₄ ），造成表面严重脱碳和沿晶网状裂纹，使强度大大下降。其反应为

根据化学平衡关系，升高氢压有利于CH ₄ 的产生。因此工作压力越高，脱碳越严重。例如，低碳钢制成的压力容器在大于200℃的高温高压氢气中长期使用时，可产生很多气泡或裂纹，造成氢腐蚀。

2）氢鼓泡

氢鼓泡是过饱和的氢原子扩散聚集在金属的夹杂物、气孔、微缝隙处，促使空穴处形成分子氢，在局部造成很高的内部氢压力，导致金属表面鼓泡畸变或形成内部裂纹。在含硫天然气及含硫石油输送、储存、炼制设备及煤气设备中，这种破坏形式尤为多见，无外力也能产生，裂纹多平行于表面。

3）氢化物型氢脆

氢与Ti、Zr、Nb等金属有较大的亲和力，当这些金属中的氢超过溶解度时，将生成脆性金属的氢化物，这些氢化物在随后受力时成为裂纹源，进而扩展而造成材料脆断，由于是氢化物导致脆断，故称为氢化物型氢脆。例如，室温时氢在α-Ti及其合金中的溶解度约为0.002％，在纯钛及在Ti合金中含量很低的氢即可生成氢化钛（TiH ₂ ），氢化物型氢脆是纯钛和α-Ti合金的主要氢脆表现。氢在β-Ti中的溶解度较高，因而在β型钛合金中很少遇到氢化物型氢脆。当氢在金属中的浓度较高但又不足以形成氢化物时，这种处于固溶体状态下的氢也能使某些金属由塑性转变为脆性。这可能是由于氢原子促使β相晶格产生严重畸变所致，这类氢脆和O、N、P等原子对钢所引起的冷脆性相似，故称为氢的冷脆性。

原子能工业中锆合金使用较多，而且往往与水接触，在腐蚀作用下氢会不可避免地渗入金属。在300℃以下时锆中氢的溶解度很小，以ZrH _1.6 氢化物析出而产生氢化物型氢脆。

2．第二类氢脆

第二类氢脆有两种：一种是应力诱发氢化物型氢脆，为不可逆氢脆，另一种是可逆氢脆。

1）应力诱发氢化物型氢脆

在能够形成脆性氢化物的金属中，当氢含量较低或氢在固溶体中的过饱和度较低时，尚不能析出氢化物。但在应力作用下，氢会向应力集中处富集，当氢浓度超过临界值时沉淀析出氢化物，导致脆断，此类氢脆对应力是不可逆的，称为不可逆氢脆。这种应力诱发氢化物型氢脆只在较低的应变速率下出现。

2）可逆氢脆

含有固溶状态的氢的合金，在高速变形时并不显示脆性，在慢速变形情况下产生的脆性断裂，它对应力是可逆的，所以称为可逆氢脆。通常所说的氢脆主要是指由于内氢或外氢所引起的可逆氢脆。

含氢金属在缓慢的变形中逐渐形成裂纹源，裂纹扩展以致脆断。若在未形成裂纹前去除负荷，静止一定时间后再进行高速变形，材料的塑性可以得到恢复。这种内部氢脆和环境氢脆都属可逆氢脆，分别称为可逆内氢脆和可逆环境氢脆，这是氢损伤中非常危险的、也是主要的破坏形式。