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第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第1课时 教学设计
【教学目标】
1.了解金属材料组成、性能及应用的联系。
2.认识铁合金的类型、常见铁合金的组成、性能及用途。
3.了解铝合金的特性、用途。
4.了解新型合金的类型及性能。
【教学重难点】
1.重点：
(1)合金的性质和用途。
2.难点：
(1)合金的性质和用途
【教学过程】
1.新课导入
[师]近年来,金属材料的发展面临前所未有的压力。一方面,新型高分子材料(如工程塑料)、新型陶瓷材料的崛起，从性能到应用等许多方面已和传统的金属材料不相上下，加上原料丰富、价格便宜,其产量正在以惊人的速度增长。另一方面,金属材料经近百年的大力开发,某些主要的金属矿产资源日渐紧张。从资源、能源和环境等方面考虑,金属材料的发展确实面临巨大的挑战。这就要求化学工作者,既要保证对已有金属材料的最大限度的利用,又要不断开拓金属材料的新功能,同时还要建立废旧金属的回收和再利用机制。
今天这节课我们就来学习金属材料。
2.新课讲授
[板书] 3.2.1 金属材料
一、合金
[师]我们知道，金属材料包括纯金属和它们的合金。日常使用的金属材料，大多属于合金。那么什么是合金呢？
[投影]合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的，具有金属特性的混合物。
[强调]合金一般是混合物,没有固定的熔点。合金中各成分金属的化学性质不变。
[师]合金具有优良的物理、化学和机械性能，如合金的硬度、熔点不同于其成分金属，可以满足不同的需要。合金的硬度一般大于其成分金属，熔点多数低于其成分金属。那么为什么合金的性能和纯金属会有如此大的差异呢？
[讲解]在纯金属内加入其他元素形成合金以后，结构发生了变化，使合金的性能与纯金属有很大的差异。例如，常见的一些合金的硬度比其成分金属的大，是因为在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后（如图所示），改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬度变大。
[投影]展示纯金属与合金的结构比较图。
纯金属内原子的排列十分规整 合金内原子层之间的相对滑动变得困难
[提问]那么有哪些因素会影响合金的性能呢？
[学生活动]学生思考并回答：元素的种类、元素含量、生成条件。
[讲解]合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。因此，尽管目前已经制得的纯金属只有80多种，但由这些纯金属（或金属与非金属）制得的合金已达数千种，大大扩展了金属材料的使用范围和价值。
[师]同学们知道生活中最常见的哪些合金呢？
[生]铝合金、铁合金、铜合金等
[板书]二、铁合金
[讲解]铁合金分为生铁和钢。生铁的含碳量为2%~4.3%，硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型；钢的含碳量为0.03%~2%，延展性好、机械性能好、可以锻轧和铸造。由于含碳量不同，钢和生铁在性能上有很大差异，用途也有很大差别。生铁是制造机座、管道的重要材料，钢广泛用于制造机械和交通工具。
目前钢是使用范围最广、用量最大的铁碳合金。分为碳素钢和合金钢。其中碳素钢又根据含碳量的高低分为中碳钢、低碳钢、高碳钢，合金钢根据加入的金属元素不同分为不锈钢、锰硅钢、高速钢等。
[过渡]由于各成分以及成分的含量不同，它们的性能和用途也各不相同。
[师]低碳钢主要用于制钢板、钢丝、钢管，中碳钢主要用于钢轨、车轮、建材；高碳钢主要用于制器械、刀具、弹簧等。不锈钢耐腐蚀性强，主要用于餐具、装修材料、医疗器械等。
[思考]日常生活中常用的不锈钢在大气中抗腐蚀能力很强，但在海水中会被腐蚀。这对你有什么启示？
[师]不锈钢放在海水中，海水中的氯离子会使这种不锈钢发生腐蚀。
　不锈钢具有抗大气、酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。
　不锈钢的含义可归纳为三种：(1)狭义型，仅指在无污染大气中不生锈的钢；(2)习惯型，指狭义型含义的不锈钢和耐酸钢的统称;(3)广义型，指习惯型含义的不锈钢和不锈耐热钢的泛称。不锈钢种类繁多、性能各异，按化学成分可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类；按使用的介质环境可分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢和耐海水不锈钢等。
[思维启迪]钢中合金元素的主要作用
[小结]展示铁合金的分类小结
[教师活动]介绍铝合金。
[投影]展示铝合金的实际应用（硬铝常用于制造飞机的外壳）
[过渡]除常见合金外，目前还有大量的新型合金，例如钛合金、储氢合金、形状记忆合金、耐热合金。
[师]储氢合金：Ti- Fe La-Ni
形状记忆合金：合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以魔术般地变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。
[投影]
【课堂小结】
3.课堂小结
[师]初中阶段我们对于金属材料有了一个初步的认识，通过本节课的学习，我们进一步了解了金属的性质、金属材料的分类以及合金的定义、性质及分类、也学会了不同角度来看待金属材料。
【板书】
3.2.1合金
金属材料：合金和纯金属。
合金
铁合金
铝合金
新型合金

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