3.2金属材料 课件 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第三章 铁 金属材料 第二节 金 属 材 料 湖北省利川市第一中学 【生活中的金属材料】 金属材料包括纯金属及其合金 2 【知识回顾】 金属的分类 冶金工业分类 黑色金属：铁、钴、镍 有色金属：铝、镁、钾、钠等 按金属的密度分 轻金属：密度小于4.5g/cm3，如Al、Mg、K、Na等 重金属：密度大于4.5g/cm3 ，如Cu、Pb、Cd、Hg等 铁表面通常覆盖着一层黑色的四氧化三铁与棕褐色的氧化铁的混合物，看上去呈黑色；而锰及铬主要应用于冶炼黑色的合金钢。 3 1.什么是合金？ 2.与金属相比，合金具有哪些优异性能？ 合金：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。 合金的硬度比其成分金属 ； 合金的熔点比其成分金属 。 大 低 4 【思考】 从组成金属和合金的原子排列出发，思考为什么合金的硬度比其成分金属的大、熔点比其成分金属低？ 微观结构 宏观性质 决定 决定 用途 原子 大小和排列 熔点 硬度…… 5 一、铁合金 【活动】阅读课本78-81页，回答以下问题。 1、铁合金有哪几种？ 2、生铁的组成、性能、用途分别是什么？ 3、钢的分为哪几类？分类依据是什么？ 4、高碳钢、中碳钢、低碳钢的组成、性能、用途分别是怎样的？ 6 铁合金 生铁 （含碳2% - 4.3%） 钢 （含碳0.03% - 2%） 硬度大、抗压、性脆、可以铸造成型，是制作机座、管道的重要材料 具有良好的延展性、机械性能好，可锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具 目前用量最大、用途最广的合金 7 碳素钢 根据含碳量不同 高碳钢 >0.6% 中碳钢 0.3%~0.6% 低碳钢 <0.3% 韧性好、焊接性好、 强度低 强度高、韧性及加工性好 硬而脆、热处理后弹性好 钢按其化学成分可分为碳素钢、合金钢（也叫特种钢） 8 不锈钢：它的合金元素中主要含有铬和镍 抗腐蚀能力强 超级钢：是在压轧时把压力增加到通常的5倍，并且提高冷却速度和严格控制温度的条件下开发成功的。其晶粒直径仅有1微米，为一般钢铁的1/10 - 1/20，因此其组织细密，强度高，韧性也大，而且即使不添加镍、铜等元素也能够保持很高的强度。 9 【活动】阅读课本P80资料卡片 在碳素钢中，由于含碳量不同，高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差异；向碳素钢中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合金钢。这对你有什么启示？ 微观结构 宏观性质 决定 元素 组成与含量 韧性 强度 决定 用途 合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成条件等加以调节 10 铜合金 铜合金 黄铜： 青铜： 白铜： 含Cu、Zn等——耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。 含Cu、Sn等——硬而脆，强度大 含Cu、Ni（少量Mn）等——制酒具等 11 铝的小故事 人类发现铝很晚，炼铝技术成熟得更晚。如果倒退到18世纪中旬，你家的房子可能不如你家的窗户值钱——因为它的价格超过黄金。 一次宴会上，法国皇帝拿破仑第三独自用铝制的刀叉，而其他人都用银制的餐具，这是他在得意洋洋地炫耀自己。 1855年巴黎国用博览会上，展出了一小块铝，标签上写到：“来自粘土的白银”，并将它放在最珍贵的珠宝旁边。 二、铝和铝合金 旧时皇室贵族铝 思考与交流 因为铝太难提取了！虽然铝在地壳中含量排名第三，但基本上是以氧化物形式存在的。一直到1854年，法国化学家德维尔把铝矾土、木炭、食盐混合，通人氯气后加热得到一种氯化钠和氯化铝的复盐，再将此复盐与过量的钠熔融，才得到了一种纯金属--铝。 为什么铝在那个时候这么贵呢？ 4Al＋3O2 ===2Al2O3 表面形成一层致密的氧化膜 铝的制备: 1886年，美国的豪尔和法国的海朗特，分别独立地电解熔融的铝矾土和冰晶石的混合物制得了金属铝，奠定了今天大规模生产铝的基础。 思考与交流 什么时候铝的身价一落千丈呢？ 飞入寻常百姓家 【资料卡片】 铝制品的表面处理 在空气中,铝的表面自然形成的氧化膜很薄,耐磨性和抗蚀性还不够强。为了使铝制品适应于不同的用途,常采用化学方法对铝的表面进行处理,如增加膜的厚度,对氧化膜进行着色等。例如,化学氧化 (用铬酸作氧化剂 )可以使氧化膜产生美丽的颜色等。市场上有不少铝制品是经过这种方法处理的。 14 常见的铝及其合金 【预测】铝单质的物理性质和化学性质如何？ 15 1.铝的物理性质： 银白色金属光泽、密度小、质软，熔点低、良好的导电、导热性和延展性。 2.铝的化学性质 （1）与酸反应； （2）易与氧气反应生成Al2O3 还原性 【思考】为什么金属铝可以用来制作容器或餐具？ （一）铝单质 16 铝热剂：铝与金属氧化物的混合物 （3）与金属氧化物的反应，放出大量热—冶炼难溶金属 Fe2O3