3.2.1金属材料 讲义 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

金属材料 【核心素养发展目标】 1．能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能，培养宏观辨识与微观探析的能力 2．列举常见合金的组成和性能，能科学、合理的选择和使用金属材料，培养学生的科学态度和社会责任感 【主干知识梳理】 一、合金 1．合金的形成：合金是指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 2．合金的化学性质：合金是混合物，具有各成分金属的化学性质 3．合金的结构与特性 (1)结构：纯金属内加入其他元素，结构发生变化 (2)特性：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能 ①熔点：合金的熔点一般低于各成分金属或非金属单质的熔点 ②硬度：常见的一些合金的硬度比其成分金属的大，原因是形成合金后，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 【微点拨】 ①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属，也可以是金属与非金属，合金中一定含金属元素 ②合金的性质不是各成分金属的性质之和。合金具有许多良好的物理、化学和机械性能，在许多方面不同于各成分金属，不是简单加合；但在化学性质上，一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质 ③并非所有的金属都能形成合金，两种金属形成合金，其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金 ④合金一定是混合物，没有固定的熔点 ⑤常温下，多数合金是固体，但钠钾合金是液体 【对点训练1】 1．下列所用的材料不属于合金的是(　　) A．家用的铝窗 B．建筑用的钢筋 C．铸造用的黄铜 D．温度计用的水银 2．制取合金常用的方法是将两种或多种金属(或金属与非金属)加热到某一温度，使其全部熔化，再冷却得到合金。根据表中数据判断(其他条件均满足)，下列合金不易采取这种方法制取的是(　　) 金属 Na Mg Al Fe 熔点/℃ 97.5 649 660 1 535 沸点/℃ 883 1 090 2 467 2 750 A．Fe－Al合金 B．Na－Al合金 C．Na－Fe合金 D．Mg－Al合金 3．工业生产中常将两种金属在同一容器中加热使其熔化，冷却后得到具有金属特性的熔合物——合金。下表为一些金属元素单质的熔点和沸点的数据(其他条件均已满足)，判断哪些金属不易跟其他金属制得合金(　　) 金属 Fe Cu Zn Ag Au W 熔点/℃ 1 535 1 083 419.5 960.8 1 063 3 380 沸点/℃ 2 750 2 567 907 2 212 2 707 5 637 A．Zn、Fe B．Fe、W C．W、Zn D．Ag、Fe 4．合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是(　　) ①合金的硬度一般比它的各成分金属的大　②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低　③改变原料的配比、改变形成合金的条件，可以得到具有不同性能的合金　④合金比纯金属的导电性能更强　⑤合金比纯金属的应用范围更广泛 A．①②③⑤ B．②③④ C．①②④ D．①②④⑤ 二、铁合金：生铁和钢是含碳量不同的两种铁碳合金 1．生铁 (1)生铁的含碳量：2%～4.3% (2)性能及用途：生铁硬度大、抗压，性脆、可以铸造成型，是制造机座、管道的重要材料 2．钢：钢是用量最大，用途最广的合金 (1)钢的含碳量：0.03%～2% (2)性能及用途：钢有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等 (3)钢根据化学成分，可分为两大类：碳素钢和合金钢 ①碳素钢根据含碳量不同可分为高碳钢、中碳钢和低碳钢，其性能和用途如下 名称 含碳量 性能及用途 低碳钢 低于0.3% 韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板，钢丝和钢管等 中碳钢 0.3%～0.6% 强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等 高碳钢 高于0.6% 硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等 ②合金钢也叫特种钢，是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 名称 主要合金元素 主要特性 主要用途 不锈钢 铬、镍 大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力 医疗器材、厨房用具和餐具、地铁列车的车体材质等 超级钢