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必修第一册(人教版2019)
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第1课时 常见的合金及应用
发展历史
青铜器时代
铁器时代
信息时代
大家想一想我们身边的金属材料有哪些？
纯金属单质和合金
材料
金属材料
非金属材料
复合材料
无机非金属材料
有机非金属材料
传统材料
新型材料
天然材料
合成材料
材料的分类：
金属单质
合金
目录
认识合金
01
常见的合金及其用途
02
习
学
目
标
结合生活了解合金的构成和优良性能。了解铁合金、铝合金的分类和性能，强化性能决定用途的观念。培养“科学精神与社会责任”的核心素养。
NO.1
认识合金
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物质。
合金中主要含有金属元素，可能含有非金属元素
并非简单混合而成，若熔沸点相差大则不能熔合成合金
金属光泽、良好的导电性、导热性和延展性等
注意：合金一定是混合物。
合金的概念：
混合物
铝合金
钛合金
注：合金里至少有一种金属，其余物质可能是一种或多种金属，也可能是非金属，或者金属和非金属的混合
【思考】小胖想制备却不得K-Fe合金（其他条件均已满足），化学大师根据K、Fe金属的熔点和沸点数据得出原因是：
金属 K Fe
熔点/℃ 63.6 1535
沸点/℃ 774 2750
——两种金属要熔化在一起成为合金，
熔点A金属 沸点B金属
钾的沸点低于铁的熔点，铁熔化时，而钾已变成气体
＜
若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。
合金：在金属中加热熔合某些金属或非金属，就可以制得具有金属特性的物质，叫做合金。
形成条件：
1.一种金属的熔点不能高于另一种金属的沸点
2.部分不活泼非金属（C、Si）与金属可以形成合金；
活泼非金属与活泼金属则不能形成合金
根据下表中数据判断，下列哪组物质不能形成合金（ ）金属NaMgAlFe熔点/℃97.56496601535沸点/℃883109024672750Fe-Al B.Na-AlC.Na-Fe D.Mg-AlC微观结构
合金与纯金属的硬度对比
硬度
合金中加入其它元素原子大小不一，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层每层之间相对滑动变得困难
纯金属
纯金属只有一种金属原子，排列很整齐，受力时金属原子间比较容易发生相对滑动
合金
＜
合金与纯金属的熔点对比
熔点
合金中加入其它元素原子大小不一，使得合金内部原子间间隙扩大，减小了原子间的相互作用力，这是导致合金熔点低于成分金属的原因之一
纯金属
合金
＞
EXTREME SIMPLICITY
合金的性能
熔点一般比各成分金属低
硬度
熔点
合金的硬度较大
黄铜
纯铜
注意：合金与组成合金的各组分的物理性质差异较大，但是化学性质相似。
NO.1
常见的合金
及其应用
钢铁直男
钢含碳量0.03%~2%
机械性能好
延展性好
生铁含碳量2%~4.3%
钢铁
硬度大
抗压
性脆
可塑性
铁合金
生铁（铁碳合金，含碳2%～4.3%，硬度大、抗压性强、性脆，用于制造机座、管道）
钢
碳素钢
高碳钢
中碳钢
低碳钢
合金钢
含碳量越高，韧性越差，硬度越大
1、铁合金
含碳量越高，韧性越好，硬度越小
钢
碳素钢
合金钢
不锈钢
低碳钢
<0.3%
中碳钢
0.3%~0.6%
高碳钢
>0.6%
钢 碳素钢 合金钢
低碳钢 中碳钢 高碳钢 组成元素 Fe和C Fe、C、Cr、Mn、W、Ni、Mo、Co、Si
含碳量 低于0.3% 0.3%-0.6% 高于0.6%
性能 韧性、焊接性好，但强度低 强度高、韧性及加工性好 硬而脆，热处理后弹性好 种类多，性能差别大
用途 用于制造钢板、钢丝、钢管等 用于制造钢轨、车轮、建材等 用于制造器械、弹簧、刀具等
不锈钢
性能：在大气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力。
用途：生活中常见的医疗器材、厨房用具和餐具等,很多都是用
不锈钢制造的;有些地铁列车的车体材质也是不锈钢。
合金元素：主要是 铬 (Cr)和镍 (Ni )
思考与讨论：在碳素钢中,由于含碳量不同,高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差异;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。这对你有什么启示 与同学讨论。
【拓展】阅读教材P75测试工程师和从超级钢的相关内容
研制新材料
合金性质
合金用途
决定
决定
合金结构
定量研究
组成元素
定性研究
反映
反映
思考：阅读书本P74资料卡片
在碳素钢中，由于含碳量不同，高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差异；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。这对你有什么启示？
启示：
1、合金元素不同，其性能不同
2、结构决定性能，性能决定其用途
3、改变合金元素来开发新功能的金属材料
铁合金用途广泛，但我国最早出现的合金是不是铁合金，而是铜合金——青铜 你知道为什么吗？
古代炼铜场景
我国古代最大的青铜器——司母戊鼎
答：铜元素活泼性较低，容易以单质形式存在，从化合物中提取出铜的条件低
2、铜合金
铜合金
黄铜：
青铜：
白铜：
含Cu Zn——耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。
含Cu Sn Pb等——硬而脆，强度大
含Ni Zn（少量Mn）——制洒具等
金
合
金
24K
金
和
18K
金
总结
合金的概念及其形成条件
合金与纯金属的硬度及熔点的差异
铁合金的分类
铜合金的特性及用途

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