资源简介

(共45张PPT)
金属材料安徽·滁州蒋华新课题
第二节 金属材料
第三章 铁 金属材料
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第二节 金属材料
新课标人教版必修第一册
1、合金与铁合金2、铝和铝合金3、新型合金和化学方程式计算第二节 金属材料定远二中蒋华新北大校园
在日常生产、生活和科学技术中，金属材料是非常重要的。我们周围的很多物品都中由金属材料制成的。
1、我们周围的金属材料
化学与生活
2、金属材料在军事上的应用
化学与生活
中国陆军军主战坦克
中国海军军舰052D
中国空军战机 J-20
化学与生活
3、金属材料在建筑、交通上的应用
悉尼歌剧院
住宅
家用小汽车
共用单车
金属材料与合金
金属材料
第一课时
合金与铁合金
走进《必修1》，探索无机世界的奥秘，从学习金属材料开始！
1、人类使用材料的顺序
人类社会的进步与材料发展关系密切。材料的树状分类方法有：
石器时代
铜器时代
铁器时代
金属材料
非金属材料
合成高分子材料
合金材料
纯金属
知识回顾
材料
…
金银合金
纯银
铝合金锅
钛合金羽毛球拍
镍合金门锁
钢铁材料
铝合金轮毂
铂合金首饰
在工农业生产和日常生活中，我们很少使用纯金属，而主要使用合金。
2、生活中常见的合金制品
化学与生活
金属和合金
讨论3、它们是纯金属做的吗？
导入
Leading-in
曾候乙编钟
炊具
合金与铁合金
讨论1、金属共同的物理性质有哪些？
讨论2、金属材料包括哪些材料？
金属共同的物理性质：大多数金属为银白色固体(Hg常温为液体)；有金属光泽；具有导电性、导热性和延展性
金属材料：包括纯金属和合金
硬币
合金介绍
由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质叫做合金
①金属元素：合金中一定含有金属元素
②非金属元素：合金中也可能含有非金属元素
③混合物：合金一定是混合物；
④化学性质：合金中各成分仍保持其化学性质
⑤合金形成：通过熔合而成，且具有金属特性
1、合金
合金具有金属特性，即具有金属光泽，有良好的导电性、导热性和延展性。
一、合金与铁合金
新课
New class
(1)合金的成分和性质
合金与铁合金
训练2. 下列物质不属于合金的是(　　 )
A．硬铝 B．黄铜 C．钢铁 D．水银
训练1． 只含有下列成分的物质一定不是合金的是( )
A．Fe、C B. Cu、Zn
C. Al、Cu D. C、Si
D
D
巩固训练
Consolidate exercise
1、合金
(2)合金的结构
①纯金属：纯金属内，所有原子大小相同，原子排列规整；
②合金：合金是纯金属中加入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子的有规则的层状排列，使原子层之间相对滑动变得困难，导致合金延展性变差，硬度变大。
图3-13(课本P78)：纯金属与合金结构比较
合金与铁合金
纯金属内同种原子大小相同，原子的排列十分规整
合金内的不同原子大小不同，排列不规整
1、合金
(3)合金的特性
①合金的硬度
合金的硬度一般比它的成分金属要大
②合金的延展性
多数合金的延展性比成分金属要差
合金与铁合金
微观上原子的排列不同，导致了宏观上金属材料的性能不同；即结构决定性质。
微观结构
宏观性质
决定
决定
用途
思考1、合金与各成分金属相比，具有哪些优良的物理、化学及机械性能。
④导电导热性：导电性和导热性低于成分金属
使用不同原料、改变原料的配比或改变生成合金的条件，都可以得到不同性能的合金。
合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。
焊锡(183℃)
67%锡(232.1℃)
33%铅(327.7℃)
保险丝 (70℃)
12.5%锡(232.1℃)
50%铋(271.4 ℃)
25%铅(327.7℃)
⑤抗腐蚀能力：多数合金的抗腐蚀能力强，适用于制造化学工业的装置。
(2)合金的特性
③合金的熔点
多数合金的熔点比它的成分金属要低
合金与铁合金
训练3．工业生产中常将两种或多种金属(或金属与非金属)在同一容器中加热使其熔合，冷凝后得到具有金属特性的熔合物—合金。这是制取合金的常用方法之一。仅根据下表数据判断，不宜用上述方法制取的合金是( )
金属 Na K Al Cu Fe
熔点(℃) 97.5 63.6 660 1083 1535
沸点(℃) 883 774 2467 2567 2750
A．Fe—Cu合金 B．Cu—Al合金
C．Al—Na合金 D．Cu—Na合金
D
巩固训练
Consolidate exercise
2、铁合金
铁合金
生 铁
钢
含碳量2％～4.3％，还含硅、锰及少量硫、磷 。
含碳量0.03％～2％
铁和碳的合金(含碳量0.03％～2％)
碳素钢
合金钢
在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼等合金元素(如不锈钢)。
铁合金根据碳的含量分为生铁和钢
合金与铁合金
生铁硬度大、抗压、性脆，可以铸造成型，用于制造机座、管道等。
钢有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造。用于制造机械和交通工具等。
提炼铁工艺过程
2、铁合金
(1)生铁的分类与特性：含碳量为2%～4.3%的铁碳合金称生铁，生铁硬而脆，但耐压耐磨。
根据生铁中碳的存在形态，又可分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁。
图3-14(P73)生铁铸造的井盖
合金与铁合金
①白口铁
白口铁中碳以Fe3C形态分布，断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。
白口铁
白口铁主要作为炼钢的原料
②灰口铁
灰口铁中碳以片状石墨形态分布，断口呈银灰色，易切削、易铸、耐磨。
③球墨铸铁
球墨铸铁中碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。
在铸铁中加入特种合金元素可得特种铸铁。
如加入Cr，耐磨性可大幅度提高，在特种条件下有十分重要的应用。
(2)生铁分类与特性
球墨铸铁
合金与铁合金
灰口铁
炼钢过程大揭秘
①碳素钢的成分：钢铁是铁与C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所组成的合金。
除Fe外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。
它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。
②碳素钢的特性：含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。
(2)碳素钢——钢铁
建筑用螺纹钢
合金与铁合金
2、铁合金
③碳素钢的分类：根据碳的含量可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
(2)碳素钢——钢铁
合金与铁合金
ⅲ.低碳钢(C﹪＜0.3﹪)：韧性、焊接性好，强度低。
用于制造钢板、钢丝和钢管。
ⅱ.中碳钢(0.3﹪＜C﹪＜0.6﹪)：韧性、加工性好，强度高。
用于制造钢轨、车轮和建材
ⅰ.高碳钢(C﹪＞0.6﹪)：硬而脆，热处理后弹性好。
用于制造机械、弹簧和刀具
高碳钢
低碳钢
中碳钢
合金钢
(3)合金钢：不同合金钢具有不同的性能。
与钢铁相比，主要表现在机械强度、韧性、硬度、可塑性、耐腐蚀性等方面。
合金钢可用于制不锈钢及各种特种钢。
①不锈钢：为了防生锈在合金中加入铬和镍，这种钢称为不锈钢
不锈钢通常是指含铬量在12～30%的合金钢。
合金与铁合金
2、铁合金
不锈钢生活用具
不锈钢地铁车体
图3-15(P79)：不锈钢地铁车体
②特种钢：特殊性能的合金钢又叫特种钢
在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而具有一些特殊性能。
特种钢特性：
高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性等。
钼钢抗高温， 制造特别硬的器械
锰钢硬度很大，制成的钢轨、坦克履带
合金与铁合金
常加入Si、W、Mn、Cr、Ni、Ti等元素
(3)合金钢：不同合金钢具有不同的性能。
碳素钢
合金钢
钢
耐高温，硬度大—刀具
→
导磁性好—变压器等芯片
→
抗腐蚀性好—医疗器械
→
韧性好，硬度大—钢轨、装甲
→
钨钢
硅钢
不锈钢
锰钢
低碳钢
中碳钢
高碳钢
韧性、焊接性好，强度低
→
韧性、加工性好，强度高
→
硬而脆，热处理后弹性好
→
含碳量低于0.3﹪
含碳量为0.3﹪～0.6﹪
含碳量高于0.6﹪
拓展
Open up an exhibition
钢的成分与特性
训练4. 现在阶段，我国用量最多、用途最广的合金是(　 )
A．钢 B．青铜
C．铝合金 D．塑料制品
A
巩固训练
Consolidate exercise
训练5、关于不锈钢和普通钢的认识中，你认为正确的是( )
A. 它们的组成元素是相同的
B. 耐腐蚀的性能不同
C. 它们都属于钢，因此物理性质是一样的
D. 构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁，因此它们的化学性质完全相同
B
巩固训练
Consolidate exercise
(1)碳素钢由于含碳量不同，其性能有很大的差异。含碳量的高低与其硬度、韧性有何关系？
碳素钢中，含碳量越高，硬度越大、脆性也大；含铁量越高，韧性越大，可塑性好。
思考与讨论
(课本P80 )
①启示1、合金元素不同，其性能不同。
②启示2、合金结构决定合金性能，合金性能决定其用途。
③启示3、改变合金元素来开发新功能的金属材料。
合金启示:
合金与铁合金
(2)向碳素钢中加入不同的合金元素可制得不同性能的合金钢，你有什么启示？
热锻造工艺的解析
合金元素 主要作用
铬(Cr) 增强耐磨性和抗氧化性；增强高温强度；提高高碳钢的耐磨性
锰(Mn) 防止硫引起的脆性；增强钢的强度和韧性等
钼(Mo) 降低脆性；增强高温强度；提高红热时的硬度和耐磨性等
钨(W) 提高高温时的强度和硬度；增强工具钢的耐磨性等
钴(Co) 提高红热时的硬度和耐磨性；用于制造磁性合金等
镍(Ni) 增强低温时的韧性；改变高铬钢内部结构等
硅(Si) 提高低合金钢的强度和硬度；增强高温时的抗氧化性等
钢中合金元素的主要作用
资料卡片
(课本P74)
科学·技术·社会
(课本P75)
超 级 钢
超级钢的开发和应用以成为国际上钢铁领域的热点，是钢铁领域的一次重大革命。
2017年8月24日，我国宣布已经成功完成某种性能优异的超级钢的研制，这一突破性的科技成果随即登上了全球著名的学术期刊《科学》杂志，在世界上引起了不小的轰动，这标志着我国超纲研究居于世界领先地位。
我国研制的这种超纲具有优异的强度和延展性的结合。这种超级钢中含 有 Mn 10﹪、C 0.47﹪、 Al 2﹪、 V 0.7﹪，这种合金配方价格低廉，可降低生成成本。
领先世界的中国科技“超级钢”
1、合金： 由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质
一、合金与铁合金
课 堂 小 结
板书提纲
Blackboard-writing outline
2、铁合金
铁的合金 生铁 钢
C% 2%～4.3% 0.03%～2%
其他杂质 Si、Mn、S、P(较多) Si、Mn、S、P(较少)
机械性能 质硬而脆、无韧性 坚硬、韧性大、可塑性好
(1)碳素钢：铁和碳的合金。
(2)合金钢：在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴、硅等合金元素。
练习1. 某合金与铁的物理性质的比较如下表所示:
还知该合金耐腐蚀、强度大。从以上性能看，该合金不适合作(　　)
A. 导线 B. 门窗框 C. 炉具 D.飞机外壳
熔点 (℃) 密度 g·cm-3 硬度(金刚 石为10) 导电性
(银为100)
某合金 2 500 3.00 7.4 2.3
铁 1 535 7.86 4.5 17
解析：该合金与铁相比导电性差，不适合作导线；作门窗框主要是利用合金的硬度和耐腐蚀性；作炉具主要利用其熔点高和耐腐蚀性强；作飞机外壳则是利用其硬度大和密度小的性质；B、C、D与合金性质相符。
A
练习2.合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是 (　　)
①合金的硬度一般比它的各成分金属的大
②一般地，合金的熔点比各成分金属的更低
③改变原料的配比、改变生成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金
④合金比纯金属的导电性能更强
⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A.①②③⑤　　 B.②③④
C.①②④ D.①②④⑤
解析：选A。一般情况下纯金属的导电性比合金的导电性好，①②③⑤正确。
A
练习3. 我国自主研发的动车组在京沪高铁上跑出过486.1千米的世界列车最高时速，成为了我国综合科技实力位于世界前列的标志。动车组需要行驶在全路铺设的优质无缝平滑的超长钢轨上。下列有关说法不正确的是(　　)
A. 制造钢轨的材料是钢，钢是用量最大的合金
B. 钢的熔点比纯铁高，而纯铁的用途更广泛
C. 我国在商代就开始使用铜合金
D. 铝合金的强度、硬度比组成合金各成分金属的大
B
解析：选B。
目前世界上用量最大的合金是铁合金，即钢材，故A正确；
钢铁是用途最广泛的合金，比铁的用途更广泛，但它的熔点比铁的熔点要低，故B错误；
青铜器属于铜合金，我国人民在商代就制造出了精美的青铜器，故C正确；
合金的硬度一般比组成合金的各成分金属硬度大，故D正确。
解析：A项，生铁与钢的区别在于生铁含碳量较高，而钢中含碳量较低，错误；B项，铜在自然界中的含量高且容易冶炼，所以铜是人类最早使用的金属，错误；C项，黑色金属材料包括铁、铬、锰及其合金，错误；D项，金属一般具有导电性、导热性、延展性，正确。
练习4.下列有关金属的说法正确的是 (　　)
A. 生铁与钢的区别在于生铁含碳杂质，而钢不含碳
B. 铜在自然界中的含量高，所以铜是人类最早使用的金属
C. 黑色金属材料包括铁、铬、锰及其化合物
D. 金属一般都具有导电性、导热性、延展性
D
再见Thank You!定远二中蒋华新

展开更多......

收起↑