鋼中的碳化鈮團簇會捕獲氫，防止氫原子向位錯和晶界移動並積累。氫進入金屬材料後，區域性氫濃度飽和時引起金屬力學效能下降、誘發裂紋或產生滯後斷裂，這種現象稱為氫脆，主要發生在碳鋼和低合金鋼中。氫在常溫常壓下不會對鋼產生明顯的腐蝕，但當溫度超過300℃和壓力高於30MPa時，氫脆發生的機率大大增加。

在瞭解氫是如何導致鋼鐵脆化前，就要先引入一個比較專業的術語“氫脆”。

1、什麼是氫脆？

氫脆是金屬材料在冶煉、加工及使用過程中，經常會有氫進去材料裡面，從而使金屬材料因氫而損傷。從損傷的宏觀來講有很多種，如微裂紋、鼓泡、高溫氫腐蝕、氫致塑性損失、金屬材料的開裂或斷裂等。

2、氫又是從哪裡來的？怎麼進入金屬材料裡面的？又是以何種狀態進入金屬材料的？

H2O→H2↑+O2↑

除了上述水分的分解外，還有一種就是金屬材料在接觸液體過程中進行了吸氫。比如，金屬材料表面處理過（常見的電鍍），由於發生電化學反應時，金屬材料表面周圍 會出現氫氣的聚集而提供氫源。

以金屬常見的電鍍鎳為例：

陽極反應：Ni-2e→Ni2+

陰極反應：Ni2+ +2e→Ni

2H+ +2e→H2↑

通常情況下，氫進去金屬材料內部主要有三種形式，氫分子、氫化物、固溶體。氫進入金屬材料內部後，金屬中的各種晶體缺陷等對氫的擴散和脆敏感性有明顯的影響。

3、氫脆的敏感性和金屬氫脆的斷裂形貌特點？

氫脆的敏感性最顯著的特點與金屬材料的抗拉強度息息相關。當金屬材料抗拉強度越高時，這種材料對氫脆的敏感性就越高，也越引發產生金屬的氫脆。此外，氫脆的敏感性也與氫的含量、溫度等也有相應的關係。比如舉個常見的例子，大多數金屬材料，尤其是高強鋼，在機械加工完成後會進行相應的去除應力熱處理，這就是透過改變材料的溫度使金屬材料內部的氫慢慢的釋放出來，從而減小氫脆。

氫脆的斷口形貌主要特徵就是在金屬材料的斷口附近無宏觀塑性變形，斷口平齊，結構粗糙，氫脆斷裂區呈結晶顆粒狀，色澤為亮灰色且斷口無腐蝕產物。具體典型的斷口形貌如下圖所示：

4、金屬材料氫脆的預防及相應的控制措施？

（1）在設計中儘可能選擇強度低的材料，因為金屬材料強度越高，對氫脆的敏感性越高。

（2） 限制外界氫進去金屬材料。比如在金屬材料冶煉時，採用乾料，進一步採用真空爐和真空熱處理技術，從而降低外界可能存在的氫源。

（3） 在機械設計中，應避免或減小區域性應力集中，保證材料的應力水平處於較低值。也可採用合適的熱處理方式進行金屬材料內部應力的釋放。

金屬氫化物形成→區域性微裂→微裂處能量降低→應力傳導到裂紋附近的裂紋尖端、金屬氫化物分解→氫離開禍害新裂紋尖端的鐵原子。