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第三章 鐵 金屬材料
第二節(jié) 金屬材料
3. 2. 1 鐵合金 新型合金
學習目標
1、結合生活中對常見合金的優(yōu)良性能的認識經驗，閱讀教材中合金的結構介紹，了解合金的概念，并能聯系純金屬與合金的微觀結構解釋二者性能的差異。
2、以鐵合金、鋁合金為例，能從元素組成上對合金進行分類，并認識不同類型金屬材料組成、性能與應用的聯系，強化性能決定用途的觀念。
3、了解儲氫合金、鈦合金等新型合金，感受化學科學對創(chuàng)造更多新材料以滿足人類生活需要和促進科技發(fā)展的重要作用。
發(fā)展歷史
青銅器時代
鐵器時代
舊石器時代
多元材料時代
金屬的物理通性
1、大多數金屬呈銀白色，而銅為紫紅色，金為黃色，有金屬光澤；常溫下，金屬除汞(水銀)為液態(tài)外，其余均為固態(tài)
2、密度、硬度、熔點差別大
3、導電性、導熱性一般較強
4、有良好的延展性
金【Au】
銅【Cu】
汞【Hg】
金屬的分類
鋼芯鍍鎳
鋁合金
鋼芯鍍銅
你知道這些硬幣的材料有什么不一樣么？
1、合金的概念：兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)加熱熔合而成的具有金屬特性的物質
認識合金
③ 合金一定是 ；
① 合金熔合的過程是 變化過程；
物理
② 合金中元素以 形式存在；
單質
混合物
④ 合金中至少含有 金屬，可能含有非金屬。
一種
純金屬
合金
94種
2400多種
⑤ 金屬材料
1、下列物質不屬于合金的是（ ）
A. 明礬
B. 硬鋁
C. 生鐵
D. 青銅
A
KAl(SO4)2 · 12H2O
Al、Cu、Mg、Mn、Si
Fe、C
Cu、Sn
2、合金的形成條件
③ 活潑非金屬與活潑金屬不能形成合金
金屬Na在空氣中很快被氧化
鐵絲在Cl2中燃燒
是不是任意兩種金屬都能夠形成合金呢？
① 一種金屬的熔點不能高于另一種金屬的沸點
② 金屬與部分不活潑非金屬(C、Si)可以形成合金
1、根據下表數據判斷，下列哪組物質不能形成合金（ ）
金屬 Na Mg Al Fe
熔點/℃ 97.5 649 660 1535
沸點/℃ 883 1090 2467 2750
Fe - Al B. Na - Al C. Na - Fe D. Mg - Al
C
鋁合金
鐵合金
鈦合金
生活中，我們使用的金屬材料更多的是純金屬還是合金？
3、合金的性質
（1）物理性質：
① 硬度：合金的硬度一般比其成分金屬的硬度 ；
大
低
② 熔點：合金的熔點一般比其成分金屬的熔點 。
③ 導電性、導熱性低于任一組分金屬
（2）化學性質：部分合金增強了其抗腐蝕能力
黃銅
純銅
保險絲
（熔點：70℃）
12.5% 錫 232.1℃
50% 鉍 271.4℃
25% 鉛 327.7℃
12.5% 鎘 320.9℃
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(guī)則的層狀排列，使原子層每層之間相對滑動變得困難
純金屬中只有一種金屬原子，排列很整齊，受力時金屬原子間比較容易發(fā)生相對滑動
合金 ＞ 純金屬
純金屬內原子的排列十分規(guī)整
合金內原子層之間的相對滑動變得困難
摻雜其他原子形成合金
熔點
合金 ＜ 純金屬
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增大，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
摻雜其他原子形成合金
結構
性質
決定
反映
★ 合金的物理性質通常不同于它的成分金屬！
合金的化學性質通常相同于它的成分金屬！
生鐵(鐵碳合金，含碳量2%～4.3%)
硬度大、抗壓、性脆、可以鑄造成型，用于制造機座、管道等
鋼(鐵碳合金，含碳量0.03%～2%)
良好的延展性、機械性能好，可以鍛軋和鑄造，用于制造機械和交通工具等
合金鋼
(特種鋼)
低碳鋼
中碳鋼
高碳鋼
碳素鋼
含碳量越高，硬度越大，韌性越差
鐵合金
1、組成：指鐵(含量高)與其他金屬或非金屬熔合而成的一類合金
2、分類：
鐵合金
含碳量不同
超級鋼
鎢鋼、錳鋼、不銹鋼
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(jié)
結構
性質
決定
反映
用途
決定
反映
不銹鋼炊具
不銹鋼醫(yī)療器材
合金鋼的用途
鈦合金
形狀記憶合金
耐熱合金
儲氫合金
能夠大量吸收H2，并與H2結合成金屬氫化物的材料
外力下產生變形，去掉后在一定溫度下，能恢復原來的形狀
組織細密，強度高，韌性大的鐵合金
比強度高、耐腐蝕性好、耐熱性高等特點
新型合金
記憶合金，即鎳鈦合金。把記憶合金進行加熱，它將形成一定的形態(tài)。冷卻后，任意揉皺，或使它彎曲，再加熱后，它又恢復成原狀。廣泛應用于航空航天、生物工程和電子工業(yè)等領域形狀記憶合金月球上使用形狀記憶合金天線 ，實現月、地之間的信息溝通形狀記憶合金制成的“蝴蝶”，可模仿肌肉的收縮形狀記憶合金制成移動跳躍的機器人形狀記憶合金
1、（2021 · 河北）“灌鋼法”是我國古代勞動人民對鋼鐵冶煉技術的重大貢獻，陶弘景在其《本草經集注》中提到“鋼鐵是雜煉生鍒作刀鐮者”。“灌鋼法”主要是將生鐵和熟鐵(含碳量約0.1%)混合加熱，生鐵熔化灌入熟鐵，再鍛打成鋼。下列說法錯誤的是（ ）
A. 鋼是以鐵為主的含碳合金
B. 鋼的含碳量越高，硬度和脆性越大
C. 生鐵由于含碳量高，熔點比熟鐵高
D. 冶煉鐵的原料之一赤鐵礦的主要成分為Fe2O3
C

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