8.用Griffith理论解释发生脆性断裂时，实际断裂强度低于理论断裂强度的原因。 由于固体内部本来就存在着某种微裂纹；材料的脆性断裂就是由裂纹的形成与随后的扩展两个阶段组成，根据Griffith理论，这些预存裂纹对于任何微塑性的，也就是永久变形能力很小的材料，都有损强度。特别是那种长度方向与作用应力垂直的裂纹，会在裂纹端部引起极为严重的应力集中，从而使该处的实际局部应力达到材料的理论强度。
9.影响脆性断裂的因素主要有哪些？
温度：温度对材料的脆性有很大影响，温度越高，韧性越好，温度越低则越脆。温度对脆性的影响程度与材料的结构有着密切的关系。
化学成分：合金元素在强化金属的同时也会降低金属的塑性，强化效果越显著，塑性下降越多，脆性断裂的可能性越大；杂质元素会显著增加金属的脆性。
组织和晶粒度：脆性组织越多，脆性越高；晶粒越细小，材料强度、塑韧性均会提高。 应力分布：材料上一点的最大拉应力σmax与最大剪应力分量τmax的比值用来做为分析是否容易发生脆性断裂的根据。比值越大，材料的脆性越大，越容易发生脆性断裂。
环境：材料工作在特殊的环境和介质中，会增加对脆性断裂的敏感性，使其在较低载荷下发生脆性断裂。
10.细化晶粒在提高材料强度的同时也提高韧性，为什么？在生产中有哪些实际的应用。 晶粒越细小，晶界面积越增加，位错密度也增大，从而强度升高。同时，与细晶伴生的晶内滑移带短，位错塞积群的应力集中效应不如粗晶显著，此外，细晶粒的变形不均匀现象有所缓和等，这些均有助于韧性的改善。
应用：孕育铸铁、铝硅基铸造铝合金都是通过专门的处理方法，通过增加液态金属结晶过程中的非自发生核数目或促使液体过冷来细化组织的；在合金渗碳钢和合金工具钢中，通过加入强烈碳化物形成元素，以阻止加热时晶粒长大，从而获得细晶组织。
11.指出提高陶瓷材料强度及增韧的主要途径。
制造微晶、高密度、高纯度的陶瓷；消除表面缺陷，可有效地提高材料的实际强度和韧性；在陶瓷表面引入压应力，可提高材料的强韧性；细化晶粒；复合增韧；相变增韧
12.分析陶瓷材料相变增韧的机理。
相变引起的体积膨胀，需要消耗大量的功和能，使裂纹尖端的应力松弛了；体积膨胀会促使裂纹闭合，阻止裂纹的扩展。
13.比较表面化学热处理与表面淬火热处理在金属材料表面强化和表面改性方面的作用机
理。
表面化学热处理是将工件放在含有欲渗元素的特定介质中，通过加热、保温、冷却的方法，使介质中某些元素渗入工件表面并向内扩散，以改变表层的化学成分和组织，从而使工件表面具有与内部不同的特殊性能的一种表面强化及表面处理方法。 表面淬火热处理：表层快速加热淬火是以很快的速度对工件进行加热，使工件表层温度迅速升到AC3以上，进行奥氏体化，而心部温度仍在AC1以下，然后将其急冷淬火，得到心部为铁素体与珠光体之混合组织，表层为马氏体组织。马氏体回火后可得到合适的硬度、强度、而心部的混合组织有较高的韧性和塑性。
14.综合分析和论证工程材料强化和韧化的意义、可行性、主要途径和机理。
第九章 工程材料的制备
1.矿石于冶炼前为什么要进行预处理？有哪些预处理方法？作用是什么？ 从矿山直接开采出来的矿石称为原矿，原矿所含有用矿物的成分往往波动很大，有时会伴有大量无价值的矿物，即脉石，而且粒度相差也很悬殊。因此大部分矿石无论从物理性质还是化学性质来看，都不能达到直接进行冶炼的要求，必须进行各种预处理，以提高经济性和冶炼产品的质量。预处理的主要作用是提高入炉矿石的品质，增加入炉料的熟料比，使高炉多用或全部使用烧结矿或球团矿，保持入炉料干净，缩小原料粒度上的差距。 预处理办法
选矿:是不改变原矿石中有用矿物成分而除去脉石，提高原矿石中有用矿物的品味，同时去除有害杂质，为下一步冶炼提供高品位、杂质少的优质原料的过程；
干燥和煅烧：为了节约冶炼工序中的热能，便于矿石的搬运和向炉内供料等作业，防止水分引起的反应性能降低等目的；
焙烧：是把矿石加热到比熔化温度低200~300度，以改变矿石的化学组成，除去原料中的有害杂质，回收有用元素，同时还可以使矿石组织疏松，便于破碎和提高矿石的还原性的工艺过程；
粉矿造块：为了充分利用各种资源和便于冶炼操作，将粉矿、精矿粉以及其他含铁粉料再进行加工处理，制成人造富矿块的生产工艺叫做粉矿造块。
2.简述钢铁的生产过程。
钢铁生产过程首先是由铁矿石冶炼成生铁，炼成的生铁一部分用于铸造，还有一部分再通过进一步冶炼成为钢。炼成的钢除少量直接浇注成铸件外，绝大部分都先铸成钢锭，然后将钢锭经过轧制、挤压、拉拔等方法制成各种钢材，如板材、型材、管材等。
3.简要分析炼铁的原理，简述炼铁过程。
炼铁的过程就是从铁矿石中还原铁的过程。在这个过程中，以铁矿石为基本原料，以石灰石等为溶剂，以焦炭为燃料，按一定比例投入炼铁高炉，经过冶炼生成铸造生铁、炼钢生铁以及铁合金等。
炼铁过程：1）炉体内部发生焦炭与氧的完全燃烧生成CO2的过程使炉体内部达到高温，与此同时，炉顶发生焦炭与氧的不完全燃烧生成CO，同时高温下CO2会与焦炭反应生成CO，这就给铁矿石的还原造成了气氛；
2）铁的氧化物经过CO和焦炭的逐级还原，形成夹渣生铁水；
3）之后通过造渣过程将还原出来的铁与各种杂质分离，同时控制生铁成分达到一定要求。
4.简要分析炼钢的原理，简述炼钢过程。
钢与生铁的主要区别就是钢中硅、碳元素含量较少，硫、磷等元素少，因此炼钢必须降低生铁中的碳、硅质量分数和硫、磷等有害元素及杂质，所以在熔化的生铁中加入氧化剂除去或降低这些元素的含量，炼钢的实质就是氧化的过程。
炼钢过程：1）通过鼓入氧进入铁水来达到杂质元素的氧化和脱碳 2）通过造渣来脱硫和脱磷
3）再向钢水中加入适量的硅铁和锰铁来还原钢中的过剩的FeO并为钢中增添硅锰质量分数，改善钢的性能，待钢水脱氧和化学成分达到规定要求后出钢，出钢后在钢桶中冲入少量纯铝，进一步脱氧。
5.简述钢的炉外精炼的主要方法和原理。 钢水的炉外精炼就是把转炉、平炉及电炉初炼过的钢液转移到钢包或其他专用容器中进一步精炼的炼钢过程，也称“二次炼钢”或“二次精炼”。实施炉外精炼可以提高钢的冶金质量，缩短冶炼时间，降低成本，优化工艺过程。可以完成：脱碳、脱硫、脱氧、去气、去除夹杂物及成分微调等任务。
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