第8讲 金属材料-【划重点】2023-2024学年高一化学上学期期中期末复习精细讲义 （人教版2019必修第一册）

第8讲 金属材料 ——划重点之复习强化精细讲义系列 知识点1：铁合金 1.合金及其性质 (1)合金的概念：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)合金的性质 ①合金的硬度一般比各成分金属的大，但熔点一般比各成分金属的低；②合金具有各成分金属的优良性能，且合金的物理、化学或机械性能一般优于备成分金属。 ①合金是混合物，不是纯净物。一般来说混合物没有固定的熔点,但合金有固定的熔点，原因是合金有固定的组成； ②合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 ③合金的制备方法通常是熔合法，即将材料熔化后均匀混合,故合金各部位组成是相同的； ④合金的化学性质与组成合金的纯金属的化学性质有区别，如不锈钢的耐腐蚀性比铁强得多,锌铜合金与酸反应比纯锌与酸反应速率快等。但整体上看,合金的化学性质与组成合金的各成分的化学性质相似。如锌铜合金与盐酸混合后,锌能反应而铜不能;在空气中加热，锌、铜均能反应等。 ⑤在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整，加入或大或小的其他元素的原子后，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，导致合金的硬度变大。 2.铁合金 （1）铁碳合金 ①铁碳合金的分类：含碳量为0.03%~2%,称为钢；含碳量为2%~4.3%,称为生铁。 ②铁碳合金的性能和用途：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;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。 （2）钢 根据其化学成分，钢可以分为两大类：碳素钢和合金钢。碳素钢是铁与碳的合金，是世界上最常见、用量最大的合金。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。钢的分类具体如下： 分类 主要成分 主要特性 主要用途 钢 碳素钢 低碳钢 Fe、C (含碳量低于0.3%) 韧性、焊接性好，但 强度低 制钢板、钢丝和钢管等 . .. . 中碳钢 Fe、C（含碳量为 0.3%-0.6%） 强度高，韧性和加工性好 制钢轨、车轮和建材等 高碳钢 Fe、C(含碳量高于0.6%) 硬而脆.热处理后弹性好 制器械、弹簧和刀具等 合 金 钢 锰钢 Fe、Mn 韧性好，硬度高 制钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲 不锈钢 Fe、Cr、Ni 抗腐蚀能力强 制医疗器材、容器、反应釜、厨房用具 硅钢 Fe、Si 导磁性好 制变压器、发电机和电动机中的铁芯 钨钢 Fe、W 耐高温，硬度大 制刀具 知识点2:新型合金 知识点3：用途广泛的稀土金属 稀土金属元素指物理性质和化学性质极为相似、在自然界中共生的金属元素，包括原子序数从57-71 （镧系元素）的15种元素和钪（Sc,21号）、钇（Y,39号）元素，共17种元素。它们既可单独使用，也可用于生产合金。 稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”，其应用的广泛体现在： ①结构材料:在钢铁中加入适量稀土金属或稀土金属化合物，可増加钢铁的塑性、韧性、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和抗氧化性等。 ②磁性材料:稀土金属可制成永磁材料、磁光存储材料，可用于磁光盘。 ③发光材料:稀土金属氧化物可作发光材料，如彩色电视机显像管中使用稀土荧光粉，使画面的亮度和色彩的鲜艳度都提高了许多。 ④催化剂：在石油化工领域中，稀土金属主要用于生产催化活性高、寿命长的分子筛型催化剂。 ⑤光导纤维材料:在石英光导纤维中掺入某种稀土金属，可大大増强光纤的传输能力。 ⑥在农、林、牧、医等方面的应用:稀土金属元素可制成微量元素肥料，促进作物对N、P、K等营养元素的吸收。 ⑦在环境保护方面的应用：硝酸镧可以有效地除去污水中的磷酸盐。 ⑧引火合金:用于民用打火石和炮弹引信。 【针对练习1】关于生铁和钢的区别正确的是 A．生铁属于纯净物，钢属于混合物 B．生铁比钢的含碳量更高 C．生铁比钢弹性更好 D．生铁属于铁-碳合金，钢也是合金但不含碳 【针对练习2】《天工开物》中记载：“凡治地生物，用锄、镈之属，熟铁锻成，熔化生铁淋口，入水淬健，即成刚劲。每锹、锄重一斤者，淋生铁三钱为率。少则不坚，多则过刚而折。”下列说法错误的是 A．熟铁是含碳的铁合金 B．熟铁的硬度比生铁低 C．生铁质地较硬但是韧性较差 D．生铁的熔点比熟铁的高 【针对练习3】下列材料不属于合金的是 A．铸造下水井盖的生铁 B．储氢用的La-Ni合金 C．温度计用的水银 D．可用于军用车辆的超级钢 【针对练习4】2022年北京冬奥会上，我国短道速滑队所用冰刀材料是特殊的钢材料。下列说法中正确的是 A．该合金熔点比纯铁熔点高 B．该合金硬度