В титане и титановых сплавах водород может растворяться в β-фазе и α-фазе, а также существовать в форме γ-фазы (гидриды). Водород снижает точку термического превращения α+β/β в титане и представляет собой интерститиальный стабилизатор β-фазы. Когда содержание водорода в титане и титановых сплавах меньше 0,020%, это может предотвратить образование гидридной хрупкости. Однако в титане и титановых сплавах трудно избежать водородной хрупкости, вызванной напряженной гидридной хрупкостью и обратимой водородной хрупкостью. Воздействие водорода на свойства титана и титановых сплавов в основном проявляется в виде водородной хрупкости.

Для уменьшения водородной хрупкости в титане и титановых сплавах основные меры заключаются в уменьшении содержания водорода. Практика показывает, что строгий контроль сырья: использование вакуумной плавки, обработка в нейтральной или окислительной атмосфере, использование покрытий; избегание редуцирующей атмосферы при термической обработке; сварка в инертной атмосфере или в вакууме; минимизация воздействия водорода при щелочной очистке и т. д. - все эти меры являются эффективными. Кроме того, алюминий и олово могут повысить растворимость водорода в α-титане; стабилизаторы β-фазы могут увеличить растворимость водорода в титане и титановых сплавах, уменьшая чувствительность к гидридам и напряженной гидридной хрупкости. Однако кислород в титановых сплавах способствует водородной хрупкости.

Водородная хрупкость титана обладает следующими особенностями и закономерностями:

(1) Повреждение титана водородной хрупкостью относится к гидридной хрупкости, характерной для образования хрупкого разрушения только при высоких скоростях деформации, в то время как при низких скоростях деформации обычно не проявляется чувствительность к водородной хрупкости. Когда содержание водорода в титане превышает 0,03%, это начинает влиять на удельное удлинение, в то время как при содержании водорода менее 0,05% прочность при растяжении, предел текучести и удлинение в основном не изменяются. Это указывает на то, что обычные механические свойства титана нечувствительны к водородной хрупкости.

(2) Титан, подвергнутый воздействию инструментов и загрязненный железом, становится источником точечной коррозии из-за внедрения частиц железа в его поверхность, что является точкой инициирования для коррозии и проникновением водорода. Растворенные в титане примеси железа, даже в виде второй фазы, богатой железом, обычно не сказываются на коррозии или водородной хрупкости.

(3) Чувствительность титана к водородной хрупкости аналогична чувствительности к точечной коррозии, и влияние предварительной обработки поверхности велико. Анодная окисляция или термическая окисляция обеспечивают наилучшую защиту от абсорбции водорода и водородной хрупкости; следом идут кислотные обработки (с использованием азотнокислого и гидрофтористого кислот) или отжиг (в вакууме), а механическая полировка или механическая обработка песком обеспечивают наименьшую защиту от абсорбции водорода и водородной хрупкости. Это указывает на то, что титан в активном состоянии легко абсорбирует водород, а оксидная пленка на его поверхности служит эффективным барьером для предотвращения абсорбции водорода.

(4) Водород в титане обычно образуется по следующим путям: (a) в высокотемпературной (>300 градусов) водородной атмосфере или атмосфере, содержащей водород; (b) первичный водород, образующийся при внутренней коррозии или коррозии, вызванной восстанавливающимися неорганическими кислотами; (c) водород, образующийся при коррозии или обслуживании катода; (d) в условиях электролиза морской воды, когда титан находится в катодном состоянии (потенциал <0,70 В). Для предотвращения абсорбции водорода важно поддерживать потенциал титана в морской воде выше 0,70 В

(5) В диапазоне pH от 3 до 12 оксидная пленка на титане стабильна и представляет собой эффективный барьер для проникновения водорода. В пределах указанного диапазона pH краткосрочные катодные эксперименты по насыщению водородом не обнаруживают признаков абсорбции водорода. Если значение pH выходит за указанный диапазон, то оксидная пленка, вероятно, нестабильна, и ее защитная функция ослабевает, что способствует проникновению водорода в титановую матрицу. Длительные эксперименты показывают, что в нейтральной соленой воде при катодном потенциале ниже 0,7 В возможно поглощение водорода. При очень высокой плотности катодного тока (потенциал катода более отрицательный, чем -1,0 В по отношению к СЭВ) возможно ускоренное поглощение водорода, что в конечном итоге приводит к проявлению водородной хрупкости при комнатной температуре