氢原子是所有原子中最小的，其大小约为（1.06埃＝1.06×10-10m）。另一方面，由于金属的晶格间距为2～3埃，所以氢原子很容易渗入金属中。
例如，在对钢铁进行酸洗的过程中，通常会使用硫酸、盐酸等强酸的水溶液，但这些酸会溶解钢的表面。铁的溶解和氢离子的产生是同时发生的，不过氢离子会在钢材表面放电变成氢原子。大多数氢原子以氢气的形式消散到大气中，但也有一些氢原子会渗入钢材中。
即使在电镀的情况下，如果阴极电流效率低，也会发生水的电解并产生氢，其中一部分会渗入钢材中。此外，氢有时还会渗入镀层皮膜中，虽然镀膜的硬度会因此而提升，但据说在某些条件下，渗入的氢也会渗入到钢基材中。
钢材中吸附的氢原子存在于晶格间隙、位错 、晶界、夹杂物等各个位置。涉及到破裂的氢可以忽略不计，因为晶格间隙空间中存在的氢量极少。导致破裂的氢被称为缺陷氢。
高强度钢中的氢脆裂纹主要发生在晶界处，原因在于氢聚集在晶界处削弱了金属原子之间的结合。
在低强度钢中，由于承受应力，在夹杂物处集中发生位错的同时，氢也被吸引到这些位置，进而导致断裂。
下面就让我们来看看氢脆断裂究竟是在什么情况下发生。
（1） 在拉伸应力部位断裂。压缩应力部位不会发生。
（2） 当应力集中于存在缺口（槽口）的部位时，易于发生断裂。
（3） 钢材中引起断裂的氢，是能够在刚才中移动的扩散氢原子和聚集在缺陷处的氢。钢材中吸附的氢总量不一定与氢脆断裂的风险相匹配。
（4） 钢材的氢脆敏感性主要取决于材料的强度，较少受合金元素的影响。硬度高（HRC40以上）、抗拉强度高的钢，即所谓的高张力钢、高强度钢，更容易发生断裂事故。
（5） 断裂形态为晶间或晶内断裂。这是因为吸附的氢聚集在晶界处，削弱了晶界处金属原子之间的结合力。
（6） 在冲击等应变速度较快的情况下，不易出现氢脆引发的延迟断裂。飞机的起落架并不会因为着陆的冲击而断裂，而是多在静止或地面滑行时断裂。
（7） 钢材的热力学结构越稳定，对氢脆的敏感性就越低。
（8） 氢脆断裂现象会受到温度的影响。断裂多发生在-10～120℃的温度条件下。
（9） 在破坏发生之前，氢需要时间扩散和积累。
