S、P击沉了“泰坦尼克号”

godmanlee

S、P击沉了“泰坦尼克号”
3 D- F& A( E" L% y1 \王永立，金属世界，1992.1
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背景

9 D& L  ]/ E6 {% X  金属需的任务是研究合金的成分、组织（包括热处理和机械加工）、使用性能三者的相互关系。本世纪初，英国、美国、德国的科学家们先后用热力学方法建立“相律”和研究Fe-C等合金系的状态图，俄国库尔纳科夫学派也积累了丰富的试验数据，对合金化过程有了新的认识，而且首次提出物理化学分析这一新概念。

  第一次世界大战之后，由于金相显微镜和X射线分析法的应用，使金属学获得新进展，尤其是近代透视电子显微镜技术的引入，人们才能够直接观察合金内部组织和了解影响合金性能的因素。例如合金强度与疲劳，位错的存在，缺陷与相变以及断裂力学等概念的确立，并且用原子结构理论解释其现象和本质成为可能。

- n7 R3 m! T; I; U$ r  D事实

2 I* H# p: Y% |. n. ^& ]  公元1912年初，英国制造的“泰坦尼克号”超级豪华巨轮建成下水，首航途中撞击冰山右舷破裂进水，船头斜插入海，船尾翘上天，然后从半腰折断沉入深海，其时巨响震天、浊浪排空、夜色沉沉浮冰闪烁、人声惊恐夜色凄怆。几十年之后，人们才寻觅到它的残骸，拍摄几万张照片，收集船中物品和金属碎片分析研究，企图探索当年沉没的详细情景，可惜原始文献太少，使深入研究困难重重。

4 M6 G/ a3 q5 v& ^2 _/ `1 s讨论

/ Q; K8 z6 l4 z2 B  据说制造上述巨轮的钢材是当时最好的，这是一种含S量高的钢材，所用的欧洲铁矿90%以上含P，并且很难除去。S、P都是有害杂质。S使金属晶粒粗大变脆，P、As、Al在钢中生成低熔点共晶物增加钢的热脆性；或从熔体析出，使材料在焊接中开裂。而O2、N2、H2等气体在钢中生成氧化物夹杂，使材料疲劳而破坏。Si在钢中形成多种形态的脆性物质，Si-Fe合金硬而脆。H2的溶入导致H2病增加脆性，使转轴容易扭断。

. ^! L- G2 X. j( Y6 z1 R: ~! P  H  高强度合金钢应该是低含C量，这有可能提高焊缝的韧性和硬度。添加微量元素于钢中可细化晶粒并提高强度和韧性与可加工性。由此而采用快速冷却的热轧工艺，严格控制夹杂物的形态和浓度。船用不锈钢一般是含Cr11%~12%的Fe基合金或Cr-Ni合金，这是一种马氏体或奥氏体不锈钢，只有它才能有效抵抗酸碱气体和海水的腐蚀。但从打捞起来的船钉来看，其长10cm，端口有平行黑色条纹，呈玻璃颗粒状夹杂，其杂质含量超过9%。
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  由于冰山撞破船底及侧舷板，同时划裂6个缺口，海水汹涌灌入舱房，使船体迅速倾斜，船内一切重物因固定螺钉失效而滑向船头，人和物更是如此。于是船头重量骤增，船尾越翘越高，庞大的船体结构（也称龙骨）已经无法承受如此巨大的扭矩，于是顷刻崩断，并非弯曲，因为高S钢缺少延展性，在冰冷（-2℃）的海水中不会收缩，一经冰山冲击，立即如玻璃一样迸裂四散，碎片如雨。仅仅在两小时之内人船俱沉，一片凄凉。
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因果
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科学技术的进步有赖于观察工具及研究方法的改进，高强度钢材的制造更受制于人类知识水平和物质条件。世纪之初还没有准确测量温度的工具，更无成熟的热处理工艺和机械加工方法，这就不可能制造出合格的钢板来。再加上技术人员临危判断错误等等，才演出人类海滩史上令人扼腕的悲剧和无尽无休的评说。虽然悲剧早已落幕，时过境迁，但仍然值得现代冶金材料工程师们引为借鉴的。
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