本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了氢在体心立方结构铁的完整晶体和含空位时的稳定性以及对铁的电子结构和弹性性质的影响，确定了氢原子在体心立方晶格中稳定存在的位置，探讨了氢原子在单空位存在时的迁移机制和氢原子对铁中自扩散的影响，通过研究不同数量的氢原子对铁结构稳定性、电子结构和弹性性质揭示了氢对铁结构延展性和塑性的影响，这些计算结果通过研究不同PH值的HCl溶液对40Cr钢的机械性能影响进行验证。由于存在较低的H原子吸收能，氢原子倾向于占据铁结构的四面体间隙。当存在一个氢原子单空位时，氢原子则倾向于占据晶体的八面体间隙中，组成八面体间隙的原子往空位中心移动了约0.218的距离。双氢原子在铁晶体中之间的距离为2.02，远高于形成H2时的氢原子间的距离，不可能自发形成H2分子结构。通过对单个氢原子存在于四面体和八面体间隙时电子结构和弹性性质的计算说明H-Fe键减弱了Fe-Fe键，存在氢致弱键效应。但是在含16原子的(2×2×2)体心立方Fe的超级胞中存在一个氢原子时，铁晶体仍能具有较好的塑性和强度。当铁晶体不存在空位时，氢原子从一个四面体间隙经过一个近邻的四面体间隙最终迁移至另一个四面体间隙是氢原子主要的迁移机制。当存在一个单空位时，氢原子从一个八面体间隙经过一个近邻的八面体间隙最终迁移至另一个八面体间隙则是氢原子主要的迁移机制。氢原子从最近邻的四面体间隙迁移至单空位中需要越过0.39eV的能垒。氢原子的存在会抑制铁晶体中铁原子的自扩散，但氢原子的存在会降低形成铁原子单空位所需的能量。由于存在最低的氢原子吸收能和氢空位形成能，当在含16原子的(2×2×2)体心立方Fe的超级胞存在一个空位时，该体系吸收5个氢原子时为最稳定的结构。氢原子的吸收导致了结构韧性和塑性的降低。当体系吸收4个氢原子时结构开始由韧性材料转变为脆性材料，而当体系吸收5个氢原子时，体系则完全转化为脆性，因此体系吸收5个氢原子时结构为完全的氢脆结构。这是由于体系吸收5个氢原子很易于进行，因此由于氢浓度很高，一旦结构的塑性失去，韧性就不会再次恢复。40Cr钢的氢脆由浸泡于PH值为1的HCl酸性溶液中获得。在酸性溶液中40Cr钢拉伸断口由不规则纤维状转变为相对平坦状，可以观察到深的韧窝数量减少并且大量剪切变形和韧窝微孔并存，说明40Cr钢的塑性和塑性降低，氢原子使40Cr钢的断裂机制由塑性断裂转变为脆性断裂。实验经过验证了计算结果的正确性。