高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料图文ppt课件

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第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
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
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
2、金属材料在军事上的应用
中国空军战机 J-20
3、金属材料在建筑、交通上的应用
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：
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
讨论3、它们是纯金属做的吗？
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
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
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。
(1)合金的成分和性质
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
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
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
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(     )
A．Fe—Cu合金     B．Cu—Al合金    C．Al—Na合金      D．Cu—Na合金
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％)
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
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。
(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
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。
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。
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。
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
(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。
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
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。
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
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
(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。
(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？
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。
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
(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
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。
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.①②④D.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。
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
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。