資源簡(jiǎn)介

(共45張PPT)
金屬材料安徽·滁州蔣華新課題
第二節(jié) 金屬材料
第三章 鐵 金屬材料
第三章 鐵 金屬材料
第一節(jié) 鐵及其化合物
第二節(jié) 金屬材料
新課標(biāo)人教版必修第一冊(cè)
1、合金與鐵合金2、鋁和鋁合金3、新型合金和化學(xué)方程式計(jì)算第二節(jié) 金屬材料定遠(yuǎn)二中蔣華新北大校園
在日常生產(chǎn)、生活和科學(xué)技術(shù)中，金屬材料是非常重要的。我們周圍的很多物品都中由金屬材料制成的。
1、我們周圍的金屬材料
化學(xué)與生活
2、金屬材料在軍事上的應(yīng)用
化學(xué)與生活
中國(guó)陸軍軍主戰(zhàn)坦克
中國(guó)海軍軍艦052D
中國(guó)空軍戰(zhàn)機(jī) J-20
化學(xué)與生活
3、金屬材料在建筑、交通上的應(yīng)用
悉尼歌劇院
住宅
家用小汽車
共用單車
金屬材料與合金
金屬材料
第一課時(shí)
合金與鐵合金
走進(jìn)《必修1》，探索無機(jī)世界的奧秘，從學(xué)習(xí)金屬材料開始！
1、人類使用材料的順序
人類社會(huì)的進(jìn)步與材料發(fā)展關(guān)系密切。材料的樹狀分類方法有：
石器時(shí)代
銅器時(shí)代
鐵器時(shí)代
金屬材料
非金屬材料
合成高分子材料
合金材料
純金屬
知識(shí)回顧
材料
…
金銀合金
純銀
鋁合金鍋
鈦合金羽毛球拍
鎳合金門鎖
鋼鐵材料
鋁合金輪轂
鉑合金首飾
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，我們很少使用純金屬，而主要使用合金。
2、生活中常見的合金制品
化學(xué)與生活
金屬和合金
討論3、它們是純金屬做的嗎？
導(dǎo)入
Leading-in
曾候乙編鐘
炊具
合金與鐵合金
討論1、金屬共同的物理性質(zhì)有哪些？
討論2、金屬材料包括哪些材料？
金屬共同的物理性質(zhì)：大多數(shù)金屬為銀白色固體(Hg常溫為液體)；有金屬光澤；具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性
金屬材料：包括純金屬和合金
硬幣
合金介紹
由兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金
①金屬元素：合金中一定含有金屬元素
②非金屬元素：合金中也可能含有非金屬元素
③混合物：合金一定是混合物；
④化學(xué)性質(zhì)：合金中各成分仍保持其化學(xué)性質(zhì)
⑤合金形成：通過熔合而成，且具有金屬特性
1、合金
合金具有金屬特性，即具有金屬光澤，有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。
一、合金與鐵合金
新課
New class
(1)合金的成分和性質(zhì)
合金與鐵合金
訓(xùn)練2. 下列物質(zhì)不屬于合金的是(　　 )
A．硬鋁 B．黃銅 C．鋼鐵 D．水銀
訓(xùn)練1． 只含有下列成分的物質(zhì)一定不是合金的是( )
A．Fe、C B. Cu、Zn
C. Al、Cu D. C、Si
D
D
鞏固訓(xùn)練
Consolidate exercise
1、合金
(2)合金的結(jié)構(gòu)
①純金屬：純金屬內(nèi)，所有原子大小相同，原子排列規(guī)整；
②合金：合金是純金屬中加入或大或小的其他元素的原子后，改變了金屬原子的有規(guī)則的層狀排列，使原子層之間相對(duì)滑動(dòng)變得困難，導(dǎo)致合金延展性變差，硬度變大。
圖3-13(課本P78)：純金屬與合金結(jié)構(gòu)比較
合金與鐵合金
純金屬內(nèi)同種原子大小相同，原子的排列十分規(guī)整
合金內(nèi)的不同原子大小不同，排列不規(guī)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屬要大
②合金的延展性
多數(shù)合金的延展性比成分金屬要差
合金與鐵合金
微觀上原子的排列不同，導(dǎo)致了宏觀上金屬材料的性能不同；即結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。
微觀結(jié)構(gòu)
宏觀性質(zhì)
決定
決定
用途
思考1、合金與各成分金屬相比，具有哪些優(yōu)良的物理、化學(xué)及機(jī)械性能。
④導(dǎo)電導(dǎo)熱性：導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性低于成分金屬
使用不同原料、改變?cè)系呐浔然蚋淖兩珊辖鸬臈l件，都可以得到不同性能的合金。
合金在工業(yè)上的用途比純金屬更廣、更重要。
焊錫(183℃)
67%錫(232.1℃)
33%鉛(327.7℃)
保險(xiǎn)絲 (70℃)
12.5%錫(232.1℃)
50%鉍(271.4 ℃)
25%鉛(327.7℃)
⑤抗腐蝕能力：多數(shù)合金的抗腐蝕能力強(qiáng)，適用于制造化學(xué)工業(yè)的裝置。
(2)合金的特性
③合金的熔點(diǎn)
多數(shù)合金的熔點(diǎn)比它的成分金屬要低
合金與鐵合金
訓(xùn)練3．工業(yè)生產(chǎn)中常將兩種或多種金屬(或金屬與非金屬)在同一容器中加熱使其熔合，冷凝后得到具有金屬特性的熔合物—合金。這是制取合金的常用方法之一。僅根據(jù)下表數(shù)據(jù)判斷，不宜用上述方法制取的合金是( )
金屬 Na K Al Cu Fe
熔點(diǎn)(℃) 97.5 63.6 660 1083 1535
沸點(diǎn)(℃) 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
鞏固訓(xùn)練
Consolidate exercise
2、鐵合金
鐵合金
生 鐵
鋼
含碳量2％～4.3％，還含硅、錳及少量硫、磷 。
含碳量0.03％～2％
鐵和碳的合金(含碳量0.03％～2％)
碳素鋼
合金鋼
在碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、鎳、鉬等合金元素(如不銹鋼)。
鐵合金根據(jù)碳的含量分為生鐵和鋼
合金與鐵合金
生鐵硬度大、抗壓、性脆，可以鑄造成型，用于制造機(jī)座、管道等。
鋼有良好的延展性、機(jī)械性能好、可以鍛軋和鑄造。用于制造機(jī)械和交通工具等。
提煉鐵工藝過程
2、鐵合金
(1)生鐵的分類與特性：含碳量為2%～4.3%的鐵碳合金稱生鐵，生鐵硬而脆，但耐壓耐磨。
根據(jù)生鐵中碳的存在形態(tài)，又可分為白口鐵、灰口鐵和球墨鑄鐵。
圖3-14(P73)生鐵鑄造的井蓋
合金與鐵合金
①白口鐵
白口鐵中碳以Fe3C形態(tài)分布，斷口呈銀白色，質(zhì)硬而脆，不能進(jìn)行機(jī)械加工，是煉鋼的原料，故又稱煉鋼生鐵。
白口鐵
白口鐵主要作為煉鋼的原料
②灰口鐵
灰口鐵中碳以片狀石墨形態(tài)分布，斷口呈銀灰色，易切削、易鑄、耐磨。
③球墨鑄鐵
球墨鑄鐵中碳以球狀石墨分布則稱球墨鑄鐵，其機(jī)械性能、加工性能接近于鋼。
在鑄鐵中加入特種合金元素可得特種鑄鐵。
如加入Cr，耐磨性可大幅度提高，在特種條件下有十分重要的應(yīng)用。
(2)生鐵分類與特性
球墨鑄鐵
合金與鐵合金
灰口鐵
煉鋼過程大揭秘
①碳素鋼的成分：鋼鐵是鐵與C、Si、Mn、P、S以及少量的其他元素所組成的合金。
除Fe外，C的含量對(duì)鋼鐵的機(jī)械性能起著主要作用，故統(tǒng)稱為鐵碳合金。
它是工程技術(shù)中最重要、用量最大的金屬材料。
②碳素鋼的特性：含碳量越低，韌性越好，硬度越低；含碳量越高，韌性越差，硬度越高。
(2)碳素鋼——鋼鐵
建筑用螺紋鋼
合金與鐵合金
2、鐵合金
③碳素鋼的分類：根據(jù)碳的含量可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。
(2)碳素鋼——鋼鐵
合金與鐵合金
ⅲ.低碳鋼(C﹪＜0.3﹪)：韌性、焊接性好，強(qiáng)度低。
用于制造鋼板、鋼絲和鋼管。
ⅱ.中碳鋼(0.3﹪＜C﹪＜0.6﹪)：韌性、加工性好，強(qiáng)度高。
用于制造鋼軌、車輪和建材
ⅰ.高碳鋼(C﹪＞0.6﹪)：硬而脆，熱處理后彈性好。
用于制造機(jī)械、彈簧和刀具
高碳鋼
低碳鋼
中碳鋼
合金鋼
(3)合金鋼：不同合金鋼具有不同的性能。
與鋼鐵相比，主要表現(xiàn)在機(jī)械強(qiáng)度、韌性、硬度、可塑性、耐腐蝕性等方面。
合金鋼可用于制不銹鋼及各種特種鋼。
①不銹鋼：為了防生銹在合金中加入鉻和鎳，這種鋼稱為不銹鋼
不銹鋼通常是指含鉻量在12～30%的合金鋼。
合金與鐵合金
2、鐵合金
不銹鋼生活用具
不銹鋼地鐵車體
圖3-15(P79)：不銹鋼地鐵車體
②特種鋼：特殊性能的合金鋼又叫特種鋼
在碳鋼的基礎(chǔ)上加入一種或多種合金元素，使鋼的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，從而具有一些特殊性能。
特種鋼特性：
高硬度、高耐磨性、高韌性、耐腐蝕性等。
鉬鋼抗高溫， 制造特別硬的器械
錳鋼硬度很大，制成的鋼軌、坦克履帶
合金與鐵合金
常加入Si、W、Mn、Cr、Ni、Ti等元素
(3)合金鋼：不同合金鋼具有不同的性能。
碳素鋼
合金鋼
鋼
耐高溫，硬度大—刀具
→
導(dǎo)磁性好—變壓器等芯片
→
抗腐蝕性好—醫(yī)療器械
→
韌性好，硬度大—鋼軌、裝甲
→
鎢鋼
硅鋼
不銹鋼
錳鋼
低碳鋼
中碳鋼
高碳鋼
韌性、焊接性好，強(qiáng)度低
→
韌性、加工性好，強(qiáng)度高
→
硬而脆，熱處理后彈性好
→
含碳量低于0.3﹪
含碳量為0.3﹪～0.6﹪
含碳量高于0.6﹪
拓展
Open up an exhibition
鋼的成分與特性
訓(xùn)練4. 現(xiàn)在階段，我國(guó)用量最多、用途最廣的合金是(　 )
A．鋼 B．青銅
C．鋁合金 D．塑料制品
A
鞏固訓(xùn)練
Consolidate exercise
訓(xùn)練5、關(guān)于不銹鋼和普通鋼的認(rèn)識(shí)中，你認(rèn)為正確的是( )
A. 它們的組成元素是相同的
B. 耐腐蝕的性能不同
C. 它們都屬于鋼，因此物理性質(zhì)是一樣的
D. 構(gòu)成普通鋼和不銹鋼的主要元素都是鐵，因此它們的化學(xué)性質(zhì)完全相同
B
鞏固訓(xùn)練
Consolidate exercise
(1)碳素鋼由于含碳量不同，其性能有很大的差異。含碳量的高低與其硬度、韌性有何關(guān)系？
碳素鋼中，含碳量越高，硬度越大、脆性也大；含鐵量越高，韌性越大，可塑性好。
思考與討論
(課本P80 )
①啟示1、合金元素不同，其性能不同。
②啟示2、合金結(jié)構(gòu)決定合金性能，合金性能決定其用途。
③啟示3、改變合金元素來開發(fā)新功能的金屬材料。
合金啟示:
合金與鐵合金
(2)向碳素鋼中加入不同的合金元素可制得不同性能的合金鋼，你有什么啟示？
熱鍛造工藝的解析
合金元素 主要作用
鉻(Cr) 增強(qiáng)耐磨性和抗氧化性；增強(qiáng)高溫強(qiáng)度；提高高碳鋼的耐磨性
錳(Mn) 防止硫引起的脆性；增強(qiáng)鋼的強(qiáng)度和韌性等
鉬(Mo) 降低脆性；增強(qiáng)高溫強(qiáng)度；提高紅熱時(shí)的硬度和耐磨性等
鎢(W) 提高高溫時(shí)的強(qiáng)度和硬度；增強(qiáng)工具鋼的耐磨性等
鈷(Co) 提高紅熱時(shí)的硬度和耐磨性；用于制造磁性合金等
鎳(Ni) 增強(qiáng)低溫時(shí)的韌性；改變高鉻鋼內(nèi)部結(jié)構(gòu)等
硅(Si) 提高低合金鋼的強(qiáng)度和硬度；增強(qiáng)高溫時(shí)的抗氧化性等
鋼中合金元素的主要作用
資料卡片
(課本P74)
科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)
(課本P75)
超 級(jí) 鋼
超級(jí)鋼的開發(fā)和應(yīng)用以成為國(guó)際上鋼鐵領(lǐng)域的熱點(diǎn)，是鋼鐵領(lǐng)域的一次重大革命。
2017年8月24日，我國(guó)宣布已經(jīng)成功完成某種性能優(yōu)異的超級(jí)鋼的研制，這一突破性的科技成果隨即登上了全球著名的學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志，在世界上引起了不小的轟動(dòng)，這標(biāo)志著我國(guó)超綱研究居于世界領(lǐng)先地位。
我國(guó)研制的這種超綱具有優(yōu)異的強(qiáng)度和延展性的結(jié)合。這種超級(jí)鋼中含 有 Mn 10﹪、C 0.47﹪、 Al 2﹪、 V 0.7﹪，這種合金配方價(jià)格低廉，可降低生成成本。
領(lǐng)先世界的中國(guó)科技“超級(jí)鋼”
1、合金： 由兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)
一、合金與鐵合金
課 堂 小 結(jié)
板書提綱
Blackboard-writing outline
2、鐵合金
鐵的合金 生鐵 鋼
C% 2%～4.3% 0.03%～2%
其他雜質(zhì) Si、Mn、S、P(較多) Si、Mn、S、P(較少)
機(jī)械性能 質(zhì)硬而脆、無韌性 堅(jiān)硬、韌性大、可塑性好
(1)碳素鋼：鐵和碳的合金。
(2)合金鋼：在碳素鋼中加入鉻、錳、鎢、鎳、鉬、鈷、硅等合金元素。
練習(xí)1. 某合金與鐵的物理性質(zhì)的比較如下表所示:
還知該合金耐腐蝕、強(qiáng)度大。從以上性能看，該合金不適合作(　　)
A. 導(dǎo)線 B. 門窗框 C. 爐具 D.飛機(jī)外殼
熔點(diǎn) (℃) 密度 g·cm-3 硬度(金剛 石為10) 導(dǎo)電性
(銀為100)
某合金 2 500 3.00 7.4 2.3
鐵 1 535 7.86 4.5 17
解析：該合金與鐵相比導(dǎo)電性差，不適合作導(dǎo)線；作門窗框主要是利用合金的硬度和耐腐蝕性；作爐具主要利用其熔點(diǎn)高和耐腐蝕性強(qiáng)；作飛機(jī)外殼則是利用其硬度大和密度小的性質(zhì)；B、C、D與合金性質(zhì)相符。
A
練習(xí)2.合金與純金屬制成的金屬材料相比，優(yōu)點(diǎn)是 (　　)
①合金的硬度一般比它的各成分金屬的大
②一般地，合金的熔點(diǎn)比各成分金屬的更低
③改變?cè)系呐浔取⒏淖兩珊辖鸬臈l件，可以得到具有不同性能的合金
④合金比純金屬的導(dǎo)電性能更強(qiáng)
⑤合金比純金屬的應(yīng)用范圍更廣泛
A.①②③⑤　　 B.②③④
C.①②④ D.①②④⑤
解析：選A。一般情況下純金屬的導(dǎo)電性比合金的導(dǎo)電性好，①②③⑤正確。
A
練習(xí)3. 我國(guó)自主研發(fā)的動(dòng)車組在京滬高鐵上跑出過486.1千米的世界列車最高時(shí)速，成為了我國(guó)綜合科技實(shí)力位于世界前列的標(biāo)志。動(dòng)車組需要行駛在全路鋪設(shè)的優(yōu)質(zhì)無縫平滑的超長(zhǎng)鋼軌上。下列有關(guān)說法不正確的是(　　)
A. 制造鋼軌的材料是鋼，鋼是用量最大的合金
B. 鋼的熔點(diǎn)比純鐵高，而純鐵的用途更廣泛
C. 我國(guó)在商代就開始使用銅合金
D. 鋁合金的強(qiáng)度、硬度比組成合金各成分金屬的大
B
解析：選B。
目前世界上用量最大的合金是鐵合金，即鋼材，故A正確；
鋼鐵是用途最廣泛的合金，比鐵的用途更廣泛，但它的熔點(diǎn)比鐵的熔點(diǎn)要低，故B錯(cuò)誤；
青銅器屬于銅合金，我國(guó)人民在商代就制造出了精美的青銅器，故C正確；
合金的硬度一般比組成合金的各成分金屬硬度大，故D正確。
解析：A項(xiàng)，生鐵與鋼的區(qū)別在于生鐵含碳量較高，而鋼中含碳量較低，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，銅在自然界中的含量高且容易冶煉，所以銅是人類最早使用的金屬，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，黑色金屬材料包括鐵、鉻、錳及其合金，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，金屬一般具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性，正確。
練習(xí)4.下列有關(guān)金屬的說法正確的是 (　　)
A. 生鐵與鋼的區(qū)別在于生鐵含碳雜質(zhì)，而鋼不含碳
B. 銅在自然界中的含量高，所以銅是人類最早使用的金屬
C. 黑色金屬材料包括鐵、鉻、錳及其化合物
D. 金屬一般都具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性
D
再見Thank You!定遠(yuǎn)二中蔣華新

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