高中化学必修一人教版（2019）第三章 第二节 第一课时 铁合金(共23张PPT)

主讲老师：刘老师
第三章 铁 金属材料
3.2.1 铁的合金
第二节 金属材料
学业要求
核心素养对接
1.了解合金的含义及特性。
2.认识常见合金的重要应用。
3.掌握物质的量在化学方程式中的应用。
能利用金属的性质、正确选用金属材料，以培养学生创新意识素养水平。
情景导入
人类使用材料的进化顺序
材料的分类
石器时代
铜器时代
铁器时代
材 料
金属材料
非金属材料
合成高分子材料
智能材料
合金材料
纯金属
功能高
分子材料
分离膜
传感膜
热电膜
仿生材料
隐形材料
液晶材料
合成材料
它们是纯金属做的吗？
铝合金锅
钛合金羽毛球拍
镍合金门锁
钢铁材料
铝合金轮毂
铂合金首饰
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。
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。
合金的优良性能：
合金：
硬度大于其纯金属成分熔点低于其纯金属成分
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。
金属材料
纯金属
合金
80多种
几千种
生活中用到的金属材料是纯金属较多还是合金较多？
合金多
为什么？
合金的性能一般比纯金属更优良
常见合金的硬度会比其成分金属大，
合金的熔点一般比成分金属低。
一、 金属材料
纯金属只有一种金属原子，排列很整齐
合金中有多种原子，且原子的大小不同，原子排列不规则
掺杂其他原子
形成合金
微观上原子的排列不同，导致了宏观上金属材料的性能不同
（1）解释合金比纯金属硬度大更坚硬的原因。
在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整。而合金内加入其他元素的原子大小不一，改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层与层之间相对滑动变得困难。
纯金属只有一种金属原子，排列很整齐
合金中有多种原子，且原子的大小不同，原子排列不规则
掺杂其他原子
形成合金
微观上原子的排列不同，导致了宏观上金属材料的性能不同
（2）解释合金熔点为什么一般比各成分熔点低？
提示：原子之间吸引力减弱
在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般比各成分金属的低。
注意：
①合金中一定含有金属元素
②合金中也可能含有非金属元素
③合金一定是混合物
④合金中成分的含量影响合金的性质。
铁镍合金
硅铁合金
各种合金钢
⑤合金不一定是固态，如用作原子反应堆导热剂的钠—钾合金，常温下为液态。
合金的物理性质：
1）一般情况下，合金比纯金属硬度大
2）多数合金的熔点一般比各成分金属的低
3）一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有优良的物理、化学或机械的性能
4）合金的性能可以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。
如：生铁的熔点比纯铁的低；
硬铝（Cu、Mn、Si）的强度和硬度都比纯铝大。
钢
碳素钢
（铁和碳 的合金）
合金钢
（在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴、硅等合金元素）
低碳钢
含碳量低于0.3%
中碳钢
含碳量为0.3%~0.6%
高碳钢
含碳量高于0.6%
韧性、焊接性好，但强度低，用于制钢板、钢丝、钢管等
强度高，韧性及加工性好，用于制钢轨、车轮和建材等
硬而脆，热处理后弹性好，用于制器械、弹簧、刀具等
具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢及各种特种钢
各种合金钢
名称
主要合金元素
主要特征
主要用途
锰钢
锰
韧性好、硬度大
钢轨、轴承、挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢
铬、镍
抗腐蚀性好
医疗器械、容器、炊具
硅钢
硅
导磁性好
变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢
钨
耐高温、硬度大
刀具
几种常见合金钢的主要特性和用途
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}合金元素
主要作用
铬（Cr）
增强耐磨性和抗氧化性；增强高温强度；提高高碳钢的耐磨性等
锰（Mn）
防止硫引起的脆性；增强钢的强度和韧性等
钼（Mo）
降低脆性；增强高温强度；提高红热时的硬度和耐磨性等
钨（W）
提高高温时的强度和硬度；增强工具钢的耐磨性等
钻（Co）
提高红热时的硬度和耐磨性；用于制造磁性合金等
镍（Ni）
增强低温时的韧性；改变高铬钢的内部结构等
硅（Si）
提高低合金钢的强度和硬度；增强高温时的抗氧化性等
钢中合金元素的主要作用
从对合金成分及性能的分析，你能得出什么结论？
使用不同的原料，改变原料的配比，变更制造合金的工艺等，可以制得具有不同性能的合金，从而可以满足生产及科研工作的不同用途和要求。
不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬(Cr)和镍(Ni)。常用的不锈钢中含Cr 18%、含Ni 8%。
不锈钢餐具
不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力。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。
知识拓展
1.钢铁的生锈与什么有关？铁锈的主要成分是什么？
2.不锈钢不与酸、碱、盐反应的原因是什么？

3.某些情况下（如海水中），不锈钢仍会生锈，为什么？

钢铁的生锈是钢铁中的铁与空气中的氧气、水蒸气作用的结果，生成的铁锈有吸附作用，且铁、碳构成原电池，加快了钢铁的生锈。铁锈的主要成分是Fe2O3-nH2O。
不锈钢中添加的元素主要是Ni和Cr，Cr是防氧化元素，使不锈钢表面形成一层致密的氧化物保护膜，防止内部的Fe与外界物质接触；Ni是防腐蚀元素，使不锈钢在多种酸、碱、盐溶液中也能具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性。
如果放在海水中，因为含杂质，所以会形成原电池。海水中的氯离子会使这种不锈钢发生腐蚀。不锈钢的“不锈”是相对的，是与使用条件有关的。
练习
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)人类历史上使用最早的合金是青铜。(　　)
(2)合金中只存在金属元素，不可能有非金属元素。(　　)
(3)生铁的熔点比铁低，但机械强度和硬度比铁高。(　　)
(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同。(　　)
√
×
√
×
2.所谓合金，必须是
①通过熔合而成　②由两种或两种以上金属(或金属与非金属)　③耐腐蚀　④耐高温　⑤具有金属特性　⑥铸造性能好
A.①②④ B.①②③④⑤⑥
C.①②⑤ D.②③⑤
√
解析　根据合金的定义，必须符合①②⑤，而其他性能是通过调整合金的成分及制造工艺等来改变的。
练习
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。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
D
【解析】根据定义，两种金属要“熔合”为合金，则熔合时温度须保证两种金属在一定温度范围内均为液体状态，即一种金属的熔点不能高于另外一种金属的沸点。
小结：
铁合金
生铁
钢
合金钢（特种钢）：不锈钢
碳素钢
低碳钢
中碳钢
高碳钢
硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料
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