資源簡介

第三章 鐵 金屬材料
第二節 金屬材料
第1課時 教學設計
【教學目標】
1.了解金屬材料組成、性能及應用的聯系。
2.認識鐵合金的類型、常見鐵合金的組成、性能及用途。
3.了解鋁合金的特性、用途。
4.了解新型合金的類型及性能。
【教學重難點】
1.重點：
(1)合金的性質和用途。
2.難點：
(1)合金的性質和用途
【教學過程】
1.新課導入
[師]近年來,金屬材料的發展面臨前所未有的壓力。一方面,新型高分子材料(如工程塑料)、新型陶瓷材料的崛起，從性能到應用等許多方面已和傳統的金屬材料不相上下，加上原料豐富、價格便宜,其產量正在以驚人的速度增長。另一方面,金屬材料經近百年的大力開發,某些主要的金屬礦產資源日漸緊張。從資源、能源和環境等方面考慮,金屬材料的發展確實面臨巨大的挑戰。這就要求化學工作者,既要保證對已有金屬材料的最大限度的利用,又要不斷開拓金屬材料的新功能,同時還要建立廢舊金屬的回收和再利用機制。
今天這節課我們就來學習金屬材料。
2.新課講授
[板書] 3.2.1 金屬材料
一、合金
[師]我們知道，金屬材料包括純金屬和它們的合金。日常使用的金屬材料，大多屬于合金。那么什么是合金呢？
[投影]合金是由兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的，具有金屬特性的混合物。
[強調]合金一般是混合物,沒有固定的熔點。合金中各成分金屬的化學性質不變。
[師]合金具有優良的物理、化學和機械性能，如合金的硬度、熔點不同于其成分金屬，可以滿足不同的需要。合金的硬度一般大于其成分金屬，熔點多數低于其成分金屬。那么為什么合金的性能和純金屬會有如此大的差異呢？
[講解]在純金屬內加入其他元素形成合金以后，結構發生了變化，使合金的性能與純金屬有很大的差異。例如，常見的一些合金的硬度比其成分金屬的大，是因為在純金屬內，所有原子的大小和形狀都是相同的，原子的排列十分規整；加入或大或小的其他元素的原子后（如圖所示），改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層之間的相對滑動變得困難，導致合金的硬度變大。
[投影]展示純金屬與合金的結構比較圖。
純金屬內原子的排列十分規整 合金內原子層之間的相對滑動變得困難
[提問]那么有哪些因素會影響合金的性能呢？
[學生活動]學生思考并回答：元素的種類、元素含量、生成條件。
[講解]合金的性能可以通過所添加的合金元素的種類、含量和生成合金的條件等來加以調節。因此，盡管目前已經制得的純金屬只有80多種，但由這些純金屬（或金屬與非金屬）制得的合金已達數千種，大大擴展了金屬材料的使用范圍和價值。
[師]同學們知道生活中最常見的哪些合金呢？
[生]鋁合金、鐵合金、銅合金等
[板書]二、鐵合金
[講解]鐵合金分為生鐵和鋼。生鐵的含碳量為2%~4.3%，硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型；鋼的含碳量為0.03%~2%，延展性好、機械性能好、可以鍛軋和鑄造。由于含碳量不同，鋼和生鐵在性能上有很大差異，用途也有很大差別。生鐵是制造機座、管道的重要材料，鋼廣泛用于制造機械和交通工具。
目前鋼是使用范圍最廣、用量最大的鐵碳合金。分為碳素鋼和合金鋼。其中碳素鋼又根據含碳量的高低分為中碳鋼、低碳鋼、高碳鋼，合金鋼根據加入的金屬元素不同分為不銹鋼、錳硅鋼、高速鋼等。
[過渡]由于各成分以及成分的含量不同，它們的性能和用途也各不相同。
[師]低碳鋼主要用于制鋼板、鋼絲、鋼管，中碳鋼主要用于鋼軌、車輪、建材；高碳鋼主要用于制器械、刀具、彈簧等。不銹鋼耐腐蝕性強，主要用于餐具、裝修材料、醫療器械等。
[思考]日常生活中常用的不銹鋼在大氣中抗腐蝕能力很強，但在海水中會被腐蝕。這對你有什么啟示？
[師]不銹鋼放在海水中，海水中的氯離子會使這種不銹鋼發生腐蝕。
　不銹鋼具有抗大氣、酸、堿、鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱。
　不銹鋼的含義可歸納為三種：(1)狹義型，僅指在無污染大氣中不生銹的鋼；(2)習慣型，指狹義型含義的不銹鋼和耐酸鋼的統稱;(3)廣義型，指習慣型含義的不銹鋼和不銹耐熱鋼的泛稱。不銹鋼種類繁多、性能各異，按化學成分可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大類；按使用的介質環境可分為耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼和耐海水不銹鋼等。
[思維啟迪]鋼中合金元素的主要作用
[小結]展示鐵合金的分類小結
[教師活動]介紹鋁合金。
[投影]展示鋁合金的實際應用（硬鋁常用于制造飛機的外殼）
[過渡]除常見合金外，目前還有大量的新型合金，例如鈦合金、儲氫合金、形狀記憶合金、耐熱合金。
[師]儲氫合金：Ti- Fe La-Ni
形狀記憶合金：合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又可以魔術般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。
[投影]
【課堂小結】
3.課堂小結
[師]初中階段我們對于金屬材料有了一個初步的認識，通過本節課的學習，我們進一步了解了金屬的性質、金屬材料的分類以及合金的定義、性質及分類、也學會了不同角度來看待金屬材料。
【板書】
3.2.1合金
金屬材料：合金和純金屬。
合金
鐵合金
鋁合金
新型合金

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