氫脆（Hydrogen Embrittlement）是金屬材料在含有氫的環境中強度和延性顯著下降的現象。這種現象在高強度鋼、鎳基合金等材料中尤為突出，可能導致突發性斷裂，是制約氫能利用和結構材料安全性的重要問題。

氫進入金屬后并非均勻分布，而是被不同的微觀缺陷“捕獲"（陷阱）。根據捕獲強度，氫可分為：

- 擴散性氫（弱陷阱氫）：結合能較低（20–46 kJ/mol），在室溫下容易擴散和逸出。

- 非擴散性氫（強陷阱氫）：結合能較高（64–93 kJ/mol），在室溫下幾乎不逸出。

研究通過熱脫附分析（TDA/TDS）測量氫的釋放溫度曲線，發現高強度鋼中存在兩個典型釋放峰（如圖1、圖2所示）：

- 第1峰（室溫至200℃）：擴散性氫，主要與位錯、空位、晶界等缺陷相關。

- 第2峰（200–450℃）：非擴散性氫，主要與高密度位錯結構或受應變界面相關。

圖1：對回火馬氏體鋼充氫后，0h、30℃恒溫放置48h后、30℃恒溫放置168h后，分別通過TDA獲得的氫釋放溫度曲線。經過48h、168h放置后，部分氫會逐漸擴散逸出。

關鍵發現：只有擴散性氫（第1峰氫）直接導致延性顯著下降，即使含量僅0.8 ppm也會引起明顯脆性；而非擴散性氫即使含量高達2.9 ppm也不引起延性損失。這表明并非所有進入材料的氫都會造成危害，氫的存在狀態決定其危害程度。

【2】 氫的精確陷阱位置：低溫TDS揭示位錯與空位

傳統TDS從室溫開始升溫，弱陷阱氫已開始逸出，難以分離不同缺陷的貢獻。從零下200℃開始升溫的低溫TDS，成功分離出：

- 約25℃峰：對應位錯捕獲的氫（圖3）。

- 約110℃峰：僅在含氫變形時出現，對應氫促進形成的空位（圖4）。