哈尔滨工业大学。
材料断裂理论与失效分析大作业。
专业：材料工程。
类型：应用型。
姓名：孙巍。
学号：14s109063
不锈钢焊接的海船锚链。
一、简述cr-ni系不锈钢的合金化原理。
1、加入合金元素，提高钢基体的电极电位，从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。一般钢中加入cr、ni、si多元素均能提高其电极电位。由于ni较缺，si的大量加入会使钢变脆，因此，只有cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素；
2、加入合金元素使钢(不锈钢)的表面形成一层稳定的、完整的与钢的基体结合牢固的钝化膜。从而提高钢的耐化学腐蚀能力。如在钢中加入cr、si、al等合金元素，使钢的表层形成致密的cr2o3,sio2,al2o3等氧化膜，就可提高钢(不锈钢)的耐蚀性；
3、加入合金元素使钢(不锈钢)在常温时能以单相状态存在，减少微电池数目从而提高钢的耐蚀性。如加入足够数量的cr或cr－ni,使钢在室温下获得单相铁素体或单相奥氏体。
二、锚链的结构特征有哪些，简要分析。
锚链是连接锚和船体之间的链条，用来传递和缓冲船舶所受的外力。也能产生一部分的摩擦力。依据链环中间有无撑档，分为有档锚键和无档锚链。
锚链可用锻造、铸造和焊接等法制成。船用锚链由若干“节”组成，每节长25.0～27.
5米，节与节之间用链环或卸扣相连。绞起锚后，锚链储存在船首部的锚链舱内。
有挡链无档链。
三、服役环境的要素有哪些？
1、在抛锚时，锚链要浸泡在海水中，所以首先是海水腐蚀；
2、当起锚时，锚链又被拉出水面，裸露在空气中，会发生大气腐蚀；
3、沿海工厂如核电厂等，会将工业水排入海水中。所以锚链解除的环境也包括工业介质。
四、有可能发生的失效类型是什么？
1、海水腐蚀：
沉积物下的局部腐蚀：这是海洋腐蚀的主要形态。局部沉积物造成金属表面不同部位氧浓度的严重差异，从而形成氧浓差电池；此时o的迁移、cl-的迁移均会进一步加剧闭塞区域的腐蚀速度；此外阳极溶解区周围oh-和fe2+汇聚，二次腐蚀产物fe(oh)2大量形成，堆积有劲一步恶化氧浓度的不均匀现象，闭塞去的闭塞程度进一步加剧；
1）接触腐蚀-电偶腐蚀：海水的电导率较高，腐蚀电阻较小，因此异种金属一旦相连并暴漏于海水就容易形成腐蚀电池；
2）缝隙腐蚀：凡需要充足氧气不断弥合氧化膜破裂从而保持钝化态的金属，在海水中均对缝隙腐蚀敏感，不锈钢和铝合金最为典型；
3）疲劳腐蚀：海洋工程结构除腐蚀之外还承受海浪、风暴、**等载荷，因此海洋结构的腐蚀疲劳经常发生，是影响结构安全的主要因素；
4）生物腐蚀：构件在海洋中数小时内表面形成细菌膜，3~5天形成微型生物粘膜，此后大型附着生物的幼体出现、长大，最终形成附着生物群体。生物的附着、生长、死亡过程中产生的物质均会直接或间接地影响金属的腐蚀；
5）点蚀：当满足材料、介质和电化学三个方面的条件时，发生点蚀。
点蚀多发生在表面容易钝化的金属材料上；
不锈钢对卤素离子特别敏感，作用顺序是：cl->br->i-。这些阴离子在金属表面不均匀吸附易导致钝化膜的不均匀破坏；
点蚀发生在特临界电位。
6）应力腐蚀：不锈钢在氯化物水溶液、海水、海洋大气的环境中，当有足够大的拉应力时，会产生应力腐蚀。
2、大气腐蚀：
当锚链拖出水面时，海周围的空气非常潮湿，锚链受到潮的大气腐蚀：水汽存在但浓度低于临界湿度，此时金属表面有很稀薄的水膜存在，这层水膜是由于毛细管作用，吸附作用和化学凝聚效应而在金属表面上形成的。
五、如何设计实验确定失效的类型？
1、点蚀：1）点蚀蚀孔很小，形核时一般为20-30um，肉眼难于察觉，长大到30um之后金属表面才出现宏观可见的蚀孔；
2）蚀孔的深度往往大于孔径，蚀孔通常沿重力或横向发展，多在朝上的表面出现；
3）点蚀只出现在局部区域，分部密度因例而异；
4）点蚀伴随有轻微/中度全面腐蚀时，蚀坑往往被腐蚀产物覆盖，需要去除表面腐蚀产物才能观察到点蚀坑。
2、缝隙腐蚀：
1）能使缝隙内介质停滞的微小缝隙，宽度范围一般为：0.025~0.1mm，宽度超过0.1mm时不会发生缝隙腐蚀；
2）可发生在所有金属和合金上，特别容易发生在靠钝化耐蚀的金属材料表面。
3、应力腐蚀：
1）宏观特征：无明显的塑性变形区，裂纹均发生于表面，具有明显的局部性，与应力状况密切相关；应力腐蚀裂纹源于表面、基本与拉应力方向垂直，并呈不连续状；裂纹具有分叉较多、局部较尖锐的特征；应力腐蚀断口的微观形貌可为岩石状，岩石表面有腐蚀痕迹。严重时整个都为腐蚀产物所覆盖，此时断口呈泥纹状或者龟板状。
2）微观特征：有沿晶断裂也有穿晶断裂；无明显的塑性特征但有强烈的方向性；裂纹尖端较为锐利；裂纹较深且宽度较窄；裂纹既有主干又有分支，貌似树枝。
4、接触腐蚀：
两种不同的金属接触时，同时处于电解质中就会发生接触腐蚀。
5、疲劳腐蚀：
腐蚀疲劳不存在疲劳极限；与应力腐蚀相比，腐蚀疲劳没有选择性，几乎所有的金属在任何腐蚀环境中都会产生腐蚀疲劳，发生腐蚀疲劳不需要材料－环境的特殊组合；金属的腐蚀疲劳强度与其耐蚀性有关；腐蚀疲劳裂纹多起源于表面腐蚀坑或缺陷，裂纹源数量较多；腐蚀疲劳断裂是脆性断裂，没有明显的宏观塑性变形。
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