3.2金属材料第1课时课件(共33张PPT)人教版（2019）必修第一册

(共33张PPT)
第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第1课时
本节重、难点
2
1
铁合金
新型合金
C919是中国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式中程干线客机。研究报告显示，C919所使用的主要材料中，铝合金占比达到65%，钛合金占比9.3%，超高强度钢占比6.9%，复合材料占比11.5%。
制造飞机的材料中为什么大量使用铝合金而不用纯铝？
铝合金
合金
在金属中加热熔合某些金属或非金属制得的具有金属特征的混合物。
概念
物理变化
故合金中各成分保持各自原有的化学性质
合金中至少含有一种金属单质，合金可以由金属与金属熔合而成，也可以由金属与非金属熔合而成。
注意
例如：生铁和钢就是含碳量不同的两种铁合金。
你还记得什么是合金吗？
不锈钢护栏
铁制护栏
合金
性能
与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能，合金除了具有熔点低、硬度大特点，其抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属
为什么合金硬度比成分金属大？
纯金属结构模型
合金结构模型
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十分困难
制造飞机的材料中为什么大量使用铝合金而不用纯铝？
纯铝，强度不够，为了确保飞机的机身材质能够抵抗得住高速飞行时的阻力压强，又要兼顾减轻机体重量，所以选用了高强度的铝合金。
铝合金
合金
原子
大小和排列
硬度
熔点
……
决定
决定
01
微观
结构
02
宏观
性质
03
用途
初步认识合金的结构、性质和应用
生铁
钢
合金
铁合金
种类
2%～4.3%
硬度大，抗压，性脆，可铸造成型
铁、碳
制造机座、管道
含碳量：
性能：
化学成分：
应用：
合金
铁合金
种类
生铁
0.03%～2%
良好的延展性，机械性能好，可锻轧和铸造
铁、碳
碳素钢和合金钢
制造机械、交通工具等
含碳量：
性能：
化学成分：
分类：
应用：
合金
铁合金
种类
钢
合金
铁合金
种类
碳素钢
钢
含碳量不同
强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等
0.3%<ω(c)<0.6%
中碳钢
ω(c)<0.3%
韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等
低碳钢
硬而脆，热处理后弹性好，用于 制造器械、弹簧和刀具等
高碳钢
ω(c)>0.6%
在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能，如强度、硬度大，可塑性、韧性好，耐磨，耐腐蚀等。
合金
铁合金
种类
合金钢
(特种钢)
钢
一种重要的合金钢，合金元素主要是___和___，在大气中比较稳定，不易生锈，抗腐蚀能力强，常用于制造：
合金
铁合金
不锈钢
铬
镍
厨房用具和餐具
地铁列车的车体
医疗器材
不能，当铜开始熔化时，钠已经气化，所以二者不能形成合金
合金的性能可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
纯金属所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加入或大或小的其他元素的原子后，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，导致合金硬度变大
请同学们思考讨论以下问题并回答：
改进合金性能的常用措施有哪些？
问题1
合金比成分金属的硬度大，原因是什么？
问题2
已知铜的熔点为1 083 ℃，钠的沸点为883 ℃，试问铜与钠能否形成合金？
问题3
元素
组成与含量
韧性
强度
合金
决定
决定
01
微观
结构
02
宏观
性质
03
用途
进一步认识合金的结构、性质和应用
为什么铁合金、铝合金是生活、生产中使用最广泛的金属材料？能否从原料来源的角度进行解释？
铁合金
自然资源
(金属矿物)
调整组成
熔合
转化
分离
金属单质
合金
应用
决定
元素种类、含量
物理、化学、
机械性能
相应
应用领域
时间、温度等
1
2
3
组成结构
熔合条件
决定
性质
用途
合金
深入认识合金的结构、性质和应用
新型合金
储氢合金
记忆合金
钛合金
耐热合金
近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。
例如：
一类能够大量吸收H2，并与H2结合成__________的材料。
如Ti-Fe合金、La-Ni合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。
新型合金
储氢合金
储氢合金
金属氢化物
钛合金、耐热合金和形状记忆合金等新型合金广泛应用于航空航天、生物工程和电子工业等领域。
新型合金
其他新型合金
【例1】我国“蛟龙”号载人潜水器已成功下潜至海中7 062.68米处。“蛟龙”号载人潜水器的外壳是耐超高压的钛合金，下面有关合金的说法正确的是( )
A.钛合金是一种新型金属单质 B.钛合金熔点比钛金属高
C.钛合金的硬度与钛单质相同 D.青铜、合金钢和硬铝都是合金
D
【例2】下列关于新型合金材料说法不正确的是( )
A.镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料
B.钛合金生物相容性好，强度大，可作人造骨骼
C.形状记忆合金可在使合金发生形变的作用力消失后恢复原状
D.利用合金的熔点低于成分金属这一特点可制得耐热合金
D
铑极其稀有，铑具有高熔点和惊人的耐腐蚀能力。这种银色属通常因为其反射特性被使用。如今，它的价格大约是黄金的四倍。
特征：银白色，坚硬，耐腐蚀
生产国：南非，俄罗斯，加拿大和其他生产国
用途：这种金属通常用干照明行业，镜子生产；在汽车行业中，用作催化剂，前照灯反射器它也被称为珠宝，特别是“白金”的抗刮擦饰面。
世界上最昂贵的贵金属
金属铑
1．(2023·上海宝山·统考二模)关于生铁和钢的区别正确的是
A．生铁属于纯净物，钢属于混合物
B．生铁比钢的含碳量更高
C．生铁比钢弹性更好
D．生铁属于铁-碳合金，钢也是合金但不含碳
【答案】B
【详解】A．生铁也是混合物，且含碳量更高，A错误；
B．生铁比钢的含碳量更高(生铁：>2%，钢：0.03-2%)，B正确；
C．钢弹性更好，C错误；
D．钢中含碳，D错误。
故答案：B。
2．(2022上·河南·高一校联考期中)下列成语不涉及化学变化的是
A．百炼成钢
B．形影不离
C．钻木取火
D．水滴石穿
【答案】B
【详解】A．炼钢的过程生铁中的碳被氧气氧化，有新物质生成，发生了化学变化，A不符合题意；
B．形影不离说的是光沿直线传播原理，属于物理现象，不涉及化学变化，B符合题意；
C．“钻木取火”涉及燃烧，有新物质生成，发生了化学变化，C项不符合题意；
D．“水滴石穿”说的是碳酸钙与水和空气中二氧化碳发生了化学变化，D项不符合题意；
故选B。
3．(2021上·黑龙江牡丹江·高二牡丹江市第三高级中学校考阶段练习)北京奥运会主场馆“鸟巢”堪称建筑上的一个奇迹，它的主要建筑材料是合金。下列物质中属于合金的是
A．金
B．银
C．钢
D．铜
【答案】C
【详解】金、银、铜属于金属单质，钢属于铁和碳的合金，故答案选C。
4．(2023上·新疆昌吉·高一校考期末)2022年北京冬奥会上，我国短道速滑队所用冰刀材料是特殊的钢材料。下列说法中正确的是
A．该合金熔点比纯铁熔点高
B．该合金硬度比纯铁高
C．该合金碳含量比生铁高
D．该合金含碳量为2%~4.3%
【答案】B
【详解】A．合金的熔点通常比成分金属低，A错误；
B．该钢材料合金硬度比纯铁高，B正确；
C．钢材料的含碳量小于生铁，C错误；
D．钢的含碳量通常为0.03%~2%，D错误；
故答案选B。
5．(2021上·辽宁沈阳·高一校联考阶段练习)北宋沈括对生铁炼钢有这么一段评价：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之“团钢”，亦谓之“灌钢”。此乃伪钢耳……”，下列说法正确的是
A．生铁和钢都是关于铁的含碳合金，钢中碳的含量较高
B．通过炼制和锻打，可以调节生铁中元素的组成、元素的含量等来改变生铁的性能
C．高碳钢的韧性较好，低碳钢的硬度较大
D．不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是钨(W)和硅(Si)
【答案】B
【详解】A．生铁和钢都是铁的含碳合金，钢中碳的含量在0.03%～2.0%之间，生铁中碳的含量在2.0%～4.3%之间，所以生铁的碳含量高于钢的碳含量，故A错误；
B．通过炼制和锻打，可以降低生铁中含碳量，除去生铁中有害元素P、S，调整生铁中Si、Mn的含量，这样的铁有韧性、可锻轧、可延压，故B正确；
C．根据含碳量的不同，碳素钢可分为高碳钢、中碳钢、低碳钢，其中高碳钢硬度较大，韧性较差，低碳钢，硬度较小，韧性较强，故C错误；
D．不锈钢是一种常见的合金钢，它的合金元素主要是铬(Cr)、镍(Ni)，常用来制造医疗器械、餐具等，故D错误；
合金
铁合金
新型合金
概念
性能
种类：生铁、钢
结构
碳素钢
合金钢(特种钢)
低碳钢：ω(c)<0.3%
中碳钢：0.3%<ω(c)<0.6%
高碳钢：ω(c)>0.6%
储氢合金
钛合金
记忆合金
耐热合金
第二节
金属材料
第1课时
THANKS