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8.1金属材料第二课时课件

发布时间:2013-12-13 10:41:13  

第八单元
课题1

金属和金属材料

金属材料(2)

自学指导
1、内容:P4-5 第一自然段 2、方法:标记重点

3、要求:会回答以下问题

学生自学
1.目前世界上使用最多的金属材料是_____。生铁和钢 都是__的合金,可根据含碳量的不同将它们区分开,含 碳量较多的是_____,_____的含碳量较少,生铁和钢 都属于__________(填“纯净物或混合物”)。 2.如果在金属中加热熔合某些______或________,就 可以制得具有金属特征的物质,即合金。 3.纯铁较____,而生铁比纯铁___; 不锈钢不仅比纯铁 ___,而且其_________性能也比纯铁好得多。因此, 在日常生活、工农业生产和科学研究中,大量使用的常 常不是________,而是它们的_______。 4.尽管目前已经制得的纯金属只有___多种,但由这些 纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达____种。

自学检测
1.目前世界上使用最多的金属材料是_____。生铁和钢 钢铁 铁 都是__的合金,可根据含碳量的不同将它们区分开,含 生铁 钢 碳量较多的是_____,_____的含碳量较少,生铁和钢 混合物 都属于__________(填“纯净物或混合物”)。 2.如果在金属中加热熔合某些______或________,就 金属 非金属 可以制得具有金属特征的物质,即合金。 软 硬 3.纯铁较____,而生铁比纯铁___; 不锈钢不仅比纯铁 硬 抗锈蚀 ___,而且其_________性能也比纯铁好得多。因此, 在日常生活、工农业生产和科学研究中,大量使用的常 纯金属 合金 常不是________,而是它们的_______。 4.尽管目前已经制得的纯金属只有___多种,但由这些 纯金属按一定组成和质量比制得的合金已达____种。 几千

学生讨论
1.概念:合金是一种金属与其他一种或几种金属(或 非金属)熔合形成的有金属特性的物质。 (1)合金至少含有一种金属 (可以是金属与金属, 也可以是金属与非金属的混合物) (2)合金一定是混合物 (3)合金具有金属特性。 NOTICE:合金是混合物,组成合金的金属或非金属 相互之间没有发生化学变化,各成分以单质形式 存在,各自保持原有的性质

(1)合金至少含有 1 种金属,至少含 2 种元素,至少 含有 2 种单质。合金 不含 (含或不含)化合物。合金一 定是 混合物 (填“纯净物或混合物”)。 (2)合金具有 金属 特性。 金属光泽 电 热 有_______ ,大多数为___和___的优良导体,有 _____。 延展性 2.金属之间形成合金的条件:
金属之间形成合金时,一种金属的熔点不能高于 另一种金属的沸点,它们必须在某一温度下均能 呈熔化状态。

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,不宜采用上述方法制取的合金是( )。

金属 熔点/℃ 沸点/℃

Na 97.5 883

Mg 649 1090

Al 660 2467

Cu Fe 1083 1535 2567 2750

A.Fe-Cu 合金B.Mg-Fe合金 C.Al-Na合金D.Cu-Na合金 形成合金的条件:一种金属的熔点不能高于另一种金 属的沸点,它们必须在某一温度下均能呈熔化状态。

学生讨论
生铁和钢是最常见的合金,生铁和钢都是铁的合金。 2.生铁与钢的本质区别:含碳量不同 铁的合金

生铁:C% 2%——4.3%
钢:C% 0.03%——2%(不锈钢、锰钢等)

讨论1:如何将生铁变成钢?铁炼成钢:降低含碳量 含碳量越高,硬度越大、抗腐蚀性能越强、韧性越差 讨论2:用化学方程式表示“百炼成钢”蕴涵的化学原 理。 点燃 C+O2=CO2

自学指导
1、内容:实验8-1 2、方法:认真观察实验

3、要求:理解实验内容

学生自学
【实验8-1】比较黄铜片和铜片、焊锡和锡的光 泽和颜色;将它们互相刻划,比较它们的硬度 性质 比较 光泽和 颜色 硬度 结论 黄铜 铜 现象 焊锡 锡

黄 铜



焊 锡



学生讨论
【实验8-1】比较黄铜片和铜片、焊锡和锡的光 泽和颜色;将它们互相刻划,比较它们的硬度 性质 比较 光泽和 颜色 硬度 结论 黄铜 黄色 铜 现象 焊锡 锡

紫红色 灰白色 银白色

黄铜比铜硬

焊锡比锡硬

合金的硬度 大于 组成它们的金属

学生讨论
讨论:查阅资料,了解焊锡(锡铅合金)和武德 合金(铅、铋、锡、镉组成的合金)的用途。根 据下表提供的数据,你能得到什么启示?
用途:焊锡主要用于焊接金属等;武德合金 (组成金属的质量分别为50%铋、25%铅、 13%锡和12%镉)可用于制电路保险丝等。 纯金属 铅 熔点/℃ 327 启示 镉 321 铋 271 锡 232 焊锡 183 合金 武德合金 70

合金熔点 低于 组成它们的金属。

归纳
合金与组成它们的金属的性质的差异。

1)一般来说,合金的硬度 大于组成它们的金属;
2)大多数合金的熔点 低于组成它们的金属; 3)合金的抗腐蚀能力一般 强于 各组成金属。 4)合金的导电、导热性能比组分金属的差

3.合金比纯金属具有更广泛的用途。纯金属只有90 多种,但合金有几千种。 4.钛和钛合金,21世纪重要的金属材料。

学生讨论
1.几种重要合金的主要成分、性能和用途 合金 主要成分 性能 用途

不锈钢 铁、铬、 抗腐蚀性 医疗器械、炊具、 容器、反应釜 镍 能好 强度高、 机器零件、 可塑性好、仪表、 易加工、 日用品 耐腐蚀 熔点低 焊接金属

黄铜 焊锡

铜、锌 锡、铅

合金

主要成分

性能

用途 火箭飞机轮船等 制造业

硬铝 铝、铜、镁、 强度和硬度 硅 好

18K
黄金

金、银、铜

光泽好

、耐
磨易加工

金饰品、钱币、
电子元件

锰钢:火车铁轨 21世纪的重要金属是 钛和钛合金 是 密度小,抗腐蚀性能好 。 ,它们具有的优点

用途 火箭、导弹 、航天飞机、船舶、化工和通信设备 。

20世纪,铝和铝合金的应用
铝的应用要比铜和铁晚的多,现在世界上铝的年产量 已超过了铜,位于铁之后。

一架波音767大型飞机约由70%的铝及其合金构成。

钛和钛的合金

钛和钛合金被认为是21世纪的重要材料,它具有很多 有人将铜、铁、铝分别称为第一、二、三代金属, 优良的性能,因此被广泛用于火箭、导弹、航天飞机、 它们的接班人,即第四代金属,就是后起之秀—— 船舶、化工和通讯设备等 钛了。
钛和钛合金的3大优点: 1.可塑性好,易于加工,机械性能好 2.熔点高,密度小 (4.51g/cm3),耐高温 3.抗耐腐蚀能好 在空气中非常稳定,对海水特别稳定 与人体组织有较好的相容性。 因此可用来制造人造骨等

纯钛饰品

钛 合 金 货 架

纯钛机械性能强,可塑性好,易于加工,如有杂质, 特别是0、N、C等元素存在,会提高钛的强度和硬度, 但会降低其塑性,增加脆性。

Ti-6Al-4V合金

波音757
钛合金材料的轰炸机也 能装载更多的炸弹
歼 十

钛合金制成 飞机比其它 金属制成同 样重的飞机 多载旅客 100多人

B-1战略轰炸机

钛合金还可用于医疗、生活的各个方面

钛合金 烤瓷牙 料钛 的合 手金 机材

钛合金锅 钛合 金材 料的 手表

钛合金人造骨

钛合金与人体具有 很好的“相容性”, 因此可用来制造人 造骨等

形状记忆合金

当堂训练
1.(2011年江苏苏州,9题)下列关于合金的说法 正确的是( B ) A.合金不属于金属材料 B.台金的硬度一般比各成分金属大 C.合金属于金属单质 D.多数合金的熔点高于组成它的成分金属 2.我国在春秋战国时期就开始将生铁经高温煅打处 理得到相当于铸钢的器具(如锋利的宝剑),这 一技术比欧洲早了近2000年。高温煅打生铁的主 要目的是( B ) A、除硫、磷杂质 B、适当降低含碳量 C、掺进合金元素 D、改善金属表面的结构性能

3.青铜是人类最早使用的铜、锡合金,下 列说法中不正确的是( A ) A.青铜属于纯净物 B. 青铜属于金属材料 C. 青铜的硬度比铜大 D. 青铜耐腐蚀,易铸造成形
4.下列关于“合金”的叙述: ① 合金中至少含有两种金属;②合金中元素以化合 物的形式存在;③合金中一定含有金属;④合金一 定为混合物;⑤合金依然具有金属的特性。其中正 确的是( D) A、 ① B、① ② ③ C、 ③ ④ D、 ③ ④ ⑤

5.生活中废弃的铝制易拉罐、破锅、废铜线等可归为 一类加以回收,它们属于

( B ) A、有机物 B、金属或合金 C、氧化物 D、非金属 6.今年5月1日,新建成的南京地铁试运营,地铁轨道 所用材料是( A ) A、锰钢 B、不锈钢 C、硬铝 D、钛合金

7.(2011年四川内江,13题)鞍钢集团全力支持上海世 博会,为上海虹桥交通枢纽建设提供了4.7万吨精品钢 材。下列关于钢说法错误的是 ( C ) A.钢是一种铁合金 B.钢的许多性能优于生铁 C.钢的含碳量高于生铁 D.钢是一种混合物
8.金属钛有银白色金、属光泽,密度为4.5g/cm3熔 点为1725℃,具有良好的延展性和耐腐蚀性。下列物 品不能用钛制作的是( A) A.保险丝 B.医疗器械 C.潜水艇外壳 D.眼镜框 9.家里的铁锅、铝壶、菜刀都是由金属及合金制成的。 下列物质中不属于合金的是( B )

A.生铁

B.氧化铁 C.不锈钢 D.青铜

10.我国第四套人民币硬币从1999年开始发行,一元币 为钢芯镀镍(Ni),伍角币为钢芯镀铜合金,一角币为 铝合金或不锈钢。 (1)铸造以上硬币用到的材料都是 金属材料 。(填 “合成材料”或“金属材料”)。 (2)选择铸造硬币的材料不需要考虑的因素是 (填序号) A 。 A. 金属的导电性 B. 金属的耐腐蚀性 C. 金属的硬度 D. 金属价格与硬币面值的 吻合度

11.某钢铁样品24g在氧气中燃烧生成二氧化碳 0.88g,判断样品是生铁还是钢?
解:设24g钢铁样品中含碳元素质量为x 点燃 C+O2 = CO2 12 44 X 0.88g 12 44 = X=0.24g x 0.88g 0.24g C%= 24g ×100%= 1% 所以是钢

选做题
12.制取合金常用的方法是将两种或多种金属(或非 金属与非金属)加热到某一温度,使其全部熔化,再 冷却成为合金。根据下表中的数据判断(其他条件均 满足),表中合金不宜采用上述方法制取的是(D)

金属 熔点/℃ 沸点/℃

Na 97.5 883

Mg 649 1090

Al 660 2467

Cu 1083 2567

Fe 1535 2750

A、Fe – Cu合金 B、Mg – Cu合金 C、Na – Al 合金 D、Na – Fe 合金 11.24K黄金的含金量约为100%,则18K含金 量为 75% 。(提示:按照比例进行计算)

13、下列说法正确的是( B) A、金属都是银白色的固体 B、我国人民在商代就制造出精美的青铜器 C、食醋中含有盐酸 D、钢是一种合金,其机械加工性能比纯铁差 14、灯泡里的灯丝用钨制,是因为( C ) A、导电性好 B、硬度适中,易造型 C、熔点高、不易熔化 D、有金属光泽 15、下列物质中属于金属材料的是( A.氧化铁 B.碳素钢 C. 白铜 D.碳

BC



生铁坩埚

生铁

锰钢
韧性好 硬度大

不锈钢
抗腐蚀性好

碳素钢

碳素钢含碳量小于1.35%,除铁、碳和限量以内的 硅 、锰、磷、硫等杂质外,不含其他合金元素的钢。 碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加,钢 的强度、硬度升高,塑性、韧

性和可焊性降低。与 其他钢类相比,碳素钢使用最早,成本低,性能范 围宽 ,用量最大。

铜的再生性能极好,这一性质非常珍贵,废铜经过 熔化回收能发挥很多的作用。而且铜腐蚀的很慢, 这些性质对环境非常有益。我们在长期的生活中会 注意到这样一个事实:铜在环境中的浓度一直处于 安全界限之内。铜的使用从未造成严重的后果,铜 以不同的浓度分布在各处,顺应着大自然。人类已 经知道,完全能够把铜应用到各个领域而不会危害 大自然的安全,长期以来,铜就向人类显示出了它 的绿色面孔,它有利于生态平衡。 铜锈(铜绿)的成分:碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3

黄铜(铜锌合金) 强度高、可塑性好 易加工、耐腐蚀 黄铜零件

青铜

青铜是人类使用历史最久的金属材料,它是Cu-Sn合金。 锡的加入明显地提高了铜的强度,并使其塑性得到改善, 抗腐蚀性增强,因此锡青铜常用于制造齿轮等耐磨零部 件和耐蚀配件。Sn较贵,目前已大量用Al、Si、Mn来 代替Sn而得到一系列青铜合金。铝青铜的耐蚀性比锡青 铜还好。铍青铜是强度最高的铜合金,它无磁性又有优 异的抗腐蚀性能,是可与钢相竞争的材料。

硬铝 铝铜镁硅合金 硬度大 强度高 密度小

制首饰的黄金有哪几种
人类早在6 000年以前已经知道有黄金,并用黄 金作装饰品。当今国际及国内市场上流行的黄金 首饰主要有纯金、K金、镀金、包金、仿金和变 色金等制品。 纯金首饰是由纯金制成的。俗话说“金无足赤”, 就是说纯金的含量也达不到100%,实际上金含 量达到99%、99.9%的都称为纯金制品。这种 纯金首饰质地柔软,色泽赤黄,永不泛色。但容 易变形,容易磨损,不能镶嵌各种精美的宝石。

铂金和白金

白金全称为“白色 K 金”,是将黄金与铜、镍、锌等金 属熔合在一起后所制成的一种白色合金。其中,黄金的质 量分数最多为75%。 铂是稀有的贵金属,在首饰行业又叫做铂金,开采量只有 黄金的5%。铂金的强度和韧性都比其他贵金属高得多, 1g铂金可以拉成1.6 km长的细丝而不断裂,因此用铂 金制作的首饰坚韧,如钻石镶嵌其中会很牢固,不易脱落。 铂金的白色光泽是天然的,经久不会改变,而白金的色泽 不是天然的,时间长了就可能会褪色。2000年全球铂金 的消费接近100 t,其中,亚洲的消费超过65 t。 按照国家技术监督局的规定,我国国内生产的所有铂金首 饰都应标上铂的元素符号Pt的专有标志。通常所说的 “Pt 900”或“Pt 950”表示首饰材料中铂的质量分数 分别为90%或95%。

白金 金 铜 镍 锌

光泽好耐磨易加工

K金是在黄金中添加少量银、铜、锌等金属,以

增 强黄金的强度和韧性。为了表示K金中的黄金含量, 常用K值来表示。1K的含金量约为4.166%。 24K的含金量约为99.99%所以就是纯金。用作 金首饰的材料一般为22K,20K、18K(含金量 约为74.98%)和14K等几种。K金首饰款式易 翻新,能够镶嵌各种钻、翠、珠、宝和雕锯凿搂出 各种精美的图案。镶嵌钻石的钻戒,多用18K金 的。金笔的笔尖上写着“14K”或“14开”,是 指这种金笔笔尖是14K金的。

18K黄金

金属分类
黑色金属 通常指铁,锰、铬及它们的合金 (主要指钢铁) 锰和铬主要应用于制合金钢,而钢铁 表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁,所以把铁、锰、 铬及它们的合金叫做黑色金属。 有色金属 通常是指除黑色金属以外的其他金属。 有色金属可分为四类: 1.重金属2.轻金属3.贵金属,4.稀有金属 稀有金属 稀有金属通常指在自然界中含量较少或分布 稀散的金属。它们难于从原料中提取,在工业上制备及 应用较晚。 (锗、镧、铀) 往往把黑色金属、有色金属和稀有金属并列为三大类。

有色金属
轻金属 密度在4.5 g· cm-3以下的金属叫轻金属。 例如钠、钾、镁、钙、铝等。 重金属 一般是指密度在4.5 g· -3以上的金属叫重 cm 金属。 贵金属 贵金属通常是指金、银和铂族元素。这些金 属在地壳中含量较少,不易开采,价格较贵。这些金 属对氧和其他试剂较稳定,金、银常用来制造装饰品 和硬币。 稀有金属跟普通金属没有严格的界限,如有的稀有金 属在地壳中的含量比铜、汞、镉等金属还要多。稀有 金属在现代工业中具有重要的意义。

铁片与铁粉颜色不同的原因
颜色与物质的颗粒大小有关,主要表现为对光 的作用,是反射还是吸收?铁块表面积较大,对 光起反射作用,显示银白色.铁粉颗粒很小,对 光起吸收作用,显示灰黑色;若把黄金的块状对 光作用,显示金黄色,若制成纳米大小的直径, 对光的作用为吸收,显示黑色.


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