關于氫(qing)脆的機理，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. 氫的擴(kuo)散機理

  裂(lie)紋尖(jian)端處于陰極區(qu)，由于陰極反應的(de)(de)結果，使(shi)介質中(zhong)(zhong)的(de)(de)氫離子(zi)(zi)(zi)獲得(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)后還原(yuan)(yuan)(yuan)成(cheng)氫原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)，一(yi)部分氫原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)進(jin)一(yi)步結合成(cheng)氫氣后逸出(chu)，另一(yi)部分氫原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)向金(jin)屬(shu)內部擴(kuo)(kuo)散(san)。原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)氫在金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)，有濃(nong)差擴(kuo)(kuo)散(san)和應力擴(kuo)(kuo)散(san)。裂(lie)紋尖(jian)端高(gao)應力塑變區(qu)晶格缺陷的(de)(de)堆積(ji)，產(chan)生氫與金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)缺陷交互作用(yong)的(de)(de)陷捕效(xiao)應，使(shi)氫在此區(qu)域內產(chan)生高(gao)濃(nong)度的(de)(de)集(ji)中(zhong)(zhong)，從(cong)而使(shi)該區(qu)域的(de)(de)金(jin)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(biao)面能理論

氫降(jiang)低(di)(di)表(biao)(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)理(li)論是N.Petch和P.Stabls在1952年(nian)提出的(de)(de)。材料斷(duan)裂(lie)時將形(xing)成(cheng)兩(liang)個新的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面，對(dui)于(yu)完全(quan)脆性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)材料，斷(duan)裂(lie)時所(suo)需(xu)的(de)(de)外(wai)力做功等于(yu)形(xing)成(cheng)新的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面所(suo)需(xu)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)。當裂(lie)紋(wen)尖端區(qu)處(chu)于(yu)陰極(ji)狀態時，由(you)于(yu)陰極(ji)反(fan)應(ying)的(de)(de)結果，表(biao)(biao)(biao)(biao)面將產生大量的(de)(de)氫原(yuan)子，根(gen)據斷(duan)裂(lie)力學的(de)(de)觀點，處(chu)于(yu)高應(ying)力裂(lie)紋(wen)尖端的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面會有效地促使(shi)表(biao)(biao)(biao)(biao)面吸附(fu)(fu)氫原(yuan)子，吸附(fu)(fu)在材料表(biao)(biao)(biao)(biao)面的(de)(de)氫會使(shi)材料的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)降(jiang)低(di)(di)，使(shi)斷(duan)裂(lie)所(suo)需(xu)的(de)(de)臨界外(wai)應(ying)力降(jiang)低(di)(di)，引(yin)起氫脆。它(ta)沒有考慮(lv)塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)功，因而對(dui)金屬材料是不(bu)適用(yong)(yong)的(de)(de)。到(dao)了20世(shi)紀70年(nian)代，C.McMahon等人對(dui)這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)理(li)論進(jin)一(yi)(yi)步作了修正。他用(yong)(yong)Orowan判據，把(ba)局部塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)的(de)(de)因素考慮(lv)進(jin)去，導出了塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)功Tp和表(biao)(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)r的(de)(de)關系。氫降(jiang)低(di)(di)表(biao)(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)理(li)論存在的(de)(de)問題如下：一(yi)(yi)方面，對(dui)氫吸附(fu)(fu)后表(biao)(biao)(biao)(biao)面能(neng)(neng)降(jiang)低(di)(di)的(de)(de)物(wu)理(li)本(ben)質尚不(bu)清(qing)楚；另(ling)一(yi)(yi)方面，這(zhe)(zhe)一(yi)(yi)理(li)論忽視了局部塑(su)(su)(su)性(xing)(xing)(xing)變(bian)(bian)形(xing)對(dui)斷(duan)裂(lie)過(guo)程(cheng)的(de)(de)主(zhu)導作用(yong)(yong)。

4. 弱鍵理論

弱鍵理(li)論認為(wei)氫(qing)進(jin)人(ren)(ren)材料后能使材料的(de)(de)(de)原(yuan)子間鍵力(li)(li)降低，原(yuan)因(yin)(yin)是氫(qing)的(de)(de)(de)1s電子進(jin)入過(guo)渡族金屬的(de)(de)(de)d帶(dai)(dai)(dai)，使d帶(dai)(dai)(dai)電子密度升高，s帶(dai)(dai)(dai)與(yu)d帶(dai)(dai)(dai)重合部分增(zeng)(zeng)大，因(yin)(yin)而(er)原(yuan)子間排斥(chi)力(li)(li)增(zeng)(zeng)加，即鍵力(li)(li)下降。該理(li)論簡(jian)單直觀，容易被人(ren)(ren)們接受。給而(er)實驗證據尚不充分，如材料的(de)(de)(de)彈性模量與(yu)鍵力(li)(li)有(you)關，但實驗并未發(fa)現氫(qing)對(dui)彈性模量有(you)顯著的(de)(de)(de)影響。此外，沒有(you)3d帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)(de)鋁(lv)合金也能發(fa)生可逆氫(qing)脆(cui)，因(yin)(yin)此不可能有(you)氫(qing)的(de)(de)(de)1s電子進(jin)入金屬的(de)(de)(de)d帶(dai)(dai)(dai)。

5.氫促進局部塑性變形機理(li)

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。