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必修第一冊(人教版2019)
第三章 鐵 金屬材料
第二節 金屬材料
第1課時 常見的合金及應用
發展歷史
青銅器時代
鐵器時代
信息時代
大家想一想我們身邊的金屬材料有哪些？
純金屬單質和合金
材料
金屬材料
非金屬材料
復合材料
無機非金屬材料
有機非金屬材料
傳統材料
新型材料
天然材料
合成材料
材料的分類：
金屬單質
合金
目錄
認識合金
01
常見的合金及其用途
02
習
學
目
標
結合生活了解合金的構成和優良性能。了解鐵合金、鋁合金的分類和性能，強化性能決定用途的觀念。培養“科學精神與社會責任”的核心素養。
NO.1
認識合金
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物質。
合金中主要含有金屬元素，可能含有非金屬元素
并非簡單混合而成，若熔沸點相差大則不能熔合成合金
金屬光澤、良好的導電性、導熱性和延展性等
注意：合金一定是混合物。
合金的概念：
混合物
鋁合金
鈦合金
注：合金里至少有一種金屬，其余物質可能是一種或多種金屬，也可能是非金屬，或者金屬和非金屬的混合
【思考】小胖想制備卻不得K-Fe合金（其他條件均已滿足），化學大師根據K、Fe金屬的熔點和沸點數據得出原因是：
金屬 K Fe
熔點/℃ 63.6 1535
沸點/℃ 774 2750
——兩種金屬要熔化在一起成為合金，
熔點A金屬 沸點B金屬
鉀的沸點低于鐵的熔點，鐵熔化時，而鉀已變成氣體
＜
若一種金屬的熔點高于另一金屬的沸點，則二者不能形成合金。
合金：在金屬中加熱熔合某些金屬或非金屬，就可以制得具有金屬特性的物質，叫做合金。
形成條件：
1.一種金屬的熔點不能高于另一種金屬的沸點
2.部分不活潑非金屬（C、Si）與金屬可以形成合金；
活潑非金屬與活潑金屬則不能形成合金
根據下表中數據判斷，下列哪組物質不能形成合金（ ）金屬NaMgAlFe熔點/℃97.56496601535沸點/℃883109024672750Fe-Al B.Na-AlC.Na-Fe D.Mg-AlC微觀結構
合金與純金屬的硬度對比
硬度
合金中加入其它元素原子大小不一，改變了金屬原子有規則的層狀排列，使原子層每層之間相對滑動變得困難
純金屬
純金屬只有一種金屬原子，排列很整齊，受力時金屬原子間比較容易發生相對滑動
合金
＜
合金與純金屬的熔點對比
熔點
合金中加入其它元素原子大小不一，使得合金內部原子間間隙擴大，減小了原子間的相互作用力，這是導致合金熔點低于成分金屬的原因之一
純金屬
合金
＞
EXTREME SIMPLICITY
合金的性能
熔點一般比各成分金屬低
硬度
熔點
合金的硬度較大
黃銅
純銅
注意：合金與組成合金的各組分的物理性質差異較大，但是化學性質相似。
NO.1
常見的合金
及其應用
鋼鐵直男
鋼含碳量0.03%~2%
機械性能好
延展性好
生鐵含碳量2%~4.3%
鋼鐵
硬度大
抗壓
性脆
可塑性
鐵合金
生鐵（鐵碳合金，含碳2%～4.3%，硬度大、抗壓性強、性脆，用于制造機座、管道）
鋼
碳素鋼
高碳鋼
中碳鋼
低碳鋼
合金鋼
含碳量越高，韌性越差，硬度越大
1、鐵合金
含碳量越高，韌性越好，硬度越小
鋼
碳素鋼
合金鋼
不銹鋼
低碳鋼
<0.3%
中碳鋼
0.3%~0.6%
高碳鋼
>0.6%
鋼 碳素鋼 合金鋼
低碳鋼 中碳鋼 高碳鋼 組成元素 Fe和C Fe、C、Cr、Mn、W、Ni、Mo、Co、Si
含碳量 低于0.3% 0.3%-0.6% 高于0.6%
性能 韌性、焊接性好，但強度低 強度高、韌性及加工性好 硬而脆，熱處理后彈性好 種類多，性能差別大
用途 用于制造鋼板、鋼絲、鋼管等 用于制造鋼軌、車輪、建材等 用于制造器械、彈簧、刀具等
不銹鋼
性能：在大氣中比較穩定,不容易生銹,具有很強的抗腐蝕能力。
用途：生活中常見的醫療器材、廚房用具和餐具等,很多都是用
不銹鋼制造的;有些地鐵列車的車體材質也是不銹鋼。
合金元素：主要是 鉻 (Cr)和鎳 (Ni )
思考與討論：在碳素鋼中,由于含碳量不同,高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼的性能有很大差異;向碳素鋼中加入不同的合金元素,可制得不同性能的合金鋼。這對你有什么啟示 與同學討論。
【拓展】閱讀教材P75測試工程師和從超級鋼的相關內容
研制新材料
合金性質
合金用途
決定
決定
合金結構
定量研究
組成元素
定性研究
反映
反映
思考：閱讀書本P74資料卡片
在碳素鋼中，由于含碳量不同，高碳鋼、中碳鋼和低碳鋼的性能有很大差異；向碳素鋼中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合金鋼。這對你有什么啟示？
啟示：
1、合金元素不同，其性能不同
2、結構決定性能，性能決定其用途
3、改變合金元素來開發新功能的金屬材料
鐵合金用途廣泛，但我國最早出現的合金是不是鐵合金，而是銅合金——青銅 你知道為什么嗎？
古代煉銅場景
我國古代最大的青銅器——司母戊鼎
答：銅元素活潑性較低，容易以單質形式存在，從化合物中提取出銅的條件低
2、銅合金
銅合金
黃銅：
青銅：
白銅：
含Cu Zn——耐腐蝕，耐磨，可塑性強，硬度較小。
含Cu Sn Pb等——硬而脆，強度大
含Ni Zn（少量Mn）——制灑具等
金
合
金
24K
金
和
18K
金
總結
合金的概念及其形成條件
合金與純金屬的硬度及熔點的差異
鐵合金的分類
銅合金的特性及用途

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