材料力學(xué)分析之泰坦尼克號(hào)的沉沒

遠(yuǎn)祥

1912 年 4 月的一天,，號(hào)稱「永不沉沒」的泰坦尼克號(hào)遭遇了一場(chǎng)曠世海難，輪船在航行時(shí),，和冰山發(fā)生了死亡之吻——船體右舷被海平面下的冰山體撕開一條口子，船的前部吃水線下鉚釘斷裂,，貨艙開始迅速滲入海水。

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為什么“永不沉沒的巨輪在撞上冰山3個(gè)小時(shí)后就沉沒了”？
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1 V% C; d6 d' V9 P/ ]% R  r號(hào)稱“永不沉沒”的泰坦尼克號(hào)首航即沉沒于冰海,，成了20世紀(jì)令人難以釋懷的悲慘海難,。全英乃至全球都對(duì)此次海難表示無法接受,，眾多人士對(duì)此發(fā)表自己的看法，甚至連UFO都出現(xiàn)在公眾的視線,。但泰坦尼克號(hào)為何會(huì)如此迅速沉沒依舊是一個(gè)未解的謎底,。
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泰坦尼克號(hào)殘骸

4 V3 \% g9 \- ^9 k& x: @: E. Z自1985年開始，探險(xiǎn)家們數(shù)次探潛到12612英尺（1英尺=0.3048m）深的海底研究這一沉船,，找出遺物,。在1995年2月，R Gannon在美國《科學(xué)大眾》（popular science）雜志發(fā)表文章,，他回答了這個(gè)困擾世人80多年的未解之謎——早年的泰坦尼克號(hào)采用了含硫高的鋼板,，韌性很差，特別是在低溫呈現(xiàn)脆性,。這就是導(dǎo)致“皇家郵輪”迅速沉沒的癥結(jié)。
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! U- M4 v& t/ d' L1 g泰坦尼克號(hào)全船共分為16個(gè)水密艙,，連接各艙的水密門可通過電開關(guān)統(tǒng)一關(guān)閉,。泰坦尼克號(hào)良好的防水措施,，使得它在任意4個(gè)水密艙進(jìn)水的情況下都不會(huì)沉沒。但實(shí)際上防水壁并沒有穿過整個(gè)甲板,，僅僅達(dá)到了E層甲板,。 如此高配置的豪華郵輪確實(shí)是不應(yīng)該沉沒的，但是泰坦尼克號(hào)在水線上下的300英尺的船體由10張30英尺長的高含硫量脆性鋼板焊接而成,，長長的焊縫在冰水中因撞擊冰山而裂開，脆性焊縫無異于一條300英尺長的大拉鏈，使船體產(chǎn)生很長的裂紋,，海水大量涌入使船迅速沉沒,。
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那么為什么高含硫量的鋼板就導(dǎo)致了脆性呢,？

) D7 M8 H$ R" Y! d首先,，由于當(dāng)時(shí)造船廠的生產(chǎn)技術(shù)還比較落后，在鋼板制造過程中,，生鐵會(huì)因使用的燃料（含硫）而混入較多的硫,，在固態(tài)下，硫在生鐵中的溶解度極小,，以FeS的形式存在鋼中，而FeS的塑性較差,，所以導(dǎo)致鋼板的脆性較大,，更嚴(yán)重的是,，F(xiàn)eS與Fe可形成低熔點(diǎn)（985℃）的共晶體,，分布在奧氏體的晶界上。
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當(dāng)鋼加熱到約1200℃進(jìn)行熱壓力加工時(shí)，晶界上的共晶體已溶化，晶粒間結(jié)合被破壞,，使鋼材在加工過程中沿晶界開裂,，這種現(xiàn)象稱為熱脆性,。為了消除硫的有害作用，必須增加鋼中的含錳量。因?yàn)樵齑�工程師只考慮到要增加鋼的強(qiáng)度．而沒考慮增加其韌性，所以在制造船體的時(shí)候已經(jīng)留下很大的隱患。
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第二點(diǎn)，是泰坦尼克號(hào)航行的海域。泰坦尼克號(hào)沉沒的海域是大西洋,，當(dāng)時(shí)的水溫在-40℃~0℃，據(jù)后來的失效分析專家稱：把殘骸的金屬碎片與如今的造船鋼材作一對(duì)比試驗(yàn),，發(fā)現(xiàn)在“泰坦尼克號(hào)”沉沒地點(diǎn)的水溫中,，如今的造船鋼材在受到撞擊時(shí)可彎成V形,，而殘骸上的鋼材則因韌性不夠而很快斷裂。由此發(fā)現(xiàn)了泰坦尼克號(hào)所使用鋼材的冷脆性,，即在-40℃~0℃的溫度下,，鋼材的力學(xué)行為由韌性變成脆性，從而導(dǎo)致災(zāi)難性的脆性斷裂,。而用現(xiàn)代技術(shù)煉的鋼只有在-70℃~-60℃的溫度下才會(huì)變脆,。所以環(huán)境因素加上船體材料的致命缺陷導(dǎo)致了泰坦尼克號(hào)海難的發(fā)生。
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8 L; l. w$ w* }" `7 A6 L2 V各社區(qū)的大神們?cè)趺纯�,，有沒有補(bǔ)充的,。。,。

陸奇亮

厲害,！

我在跑

樓主對(duì)材料晶格有什么看法,，能不能承擔(dān)起樓下說的厲害二字

廣州粵研鐘彥華

; I, g1 F! a1 K+ j) o發(fā)一組泰坦尼克號(hào)的照片給大家看看，讓我感覺震撼的是有錢人和船員遇難比例并不比普通人少
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瑞香

那部電影看了好幾遍

廣州粵研鐘彥華

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廣州粵研鐘彥華

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廣州粵研鐘彥華

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wryp

-40攝氏度的海水？,？,？