用途广泛的金属材料

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1、第三节第三节 用途广泛的金属材料用途广泛的金属材料a.a.常温下，常温下，汞汞液体，其他液体，其他固体固体.b.b.大多数金属呈银白色大多数金属呈银白色（金铜除外）（金铜除外）.c.c.金属粉末多为金属粉末多为黑色黑色，铝粉还是银白色，铝粉还是银白色.d.d.大多数金属有延展性，可以被抽成丝或压成大多数金属有延展性，可以被抽成丝或压成片，片，金的延展性最好。金的延展性最好。e.e.金属一般是电和热的良导体。银和铜的导电金属一般是电和热的良导体。银和铜的导电传热性能最好。铝的导电性能也很好。铜和传热性能最好。铝的导电性能也很好。铜和铝常作为输电线。铝常作为输电线。n一、金属的共性和特殊性一、金属

2、的共性和特殊性虽然金属性质有很多的优点，但实际生活中虽然金属性质有很多的优点，但实际生活中却使用的最多的是合金，很少使用纯金属。却使用的最多的是合金，很少使用纯金属。由两种或两种以上的金属（或由两种或两种以上的金属（或金属跟非金属）熔合而成的具有金属跟非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。金属特性的物质。合金的合金的优良性能优良性能：二二 合金合金：硬度大于其纯金属成分硬度大于其纯金属成分熔点低于其纯金属成分熔点低于其纯金属成分注意：注意：合金中一定含有金属元素合金中一定含有金属元素合金中也可能含有非金属元素合金中也可能含有非金属元素合金一定是混合物合金一定是混合物合金中成分的含量影响合金的性

3、质。合金中成分的含量影响合金的性质。合金的合金的物理性质物理性质：1）一般情况下，合金比纯金属）一般情况下，合金比纯金属硬度大硬度大2）多数合金的）多数合金的熔点熔点一般比各成分金属的一般比各成分金属的低低3）一般来说，合金的性质并不是各成分的）一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有优良的物理、化性质的总和，合金具有优良的物理、化学或机械的性能学或机械的性能4）合金的性能可以通过所添加的合金元素）合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。以调节。如：生铁的熔点比纯铁的低；如：生铁的熔点比纯铁的低；硬铝（硬铝（C

4、u、Mn、Si）的强度和硬度都比纯的强度和硬度都比纯铝大。铝大。合金的用途合金的用途 铜合金青铜青铜黄铜黄铜白铜白铜（铜、锡及少量的铅）（铜、锡及少量的铅）（铜、锌及少量的锡、铅、铝等）（铜、锌及少量的锡、铅、铝等）（铜、镍、锌及少量的锰）（铜、镍、锌及少量的锰）有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，有良好的强度和塑性、耐磨、耐腐蚀，主要用于制造机械零件如轴承、齿轮等。主要用于制造机械零件如轴承、齿轮等。有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，有良好的强度和塑性、易加工、耐腐蚀，用于制机械零件、仪表和日用品。用于制机械零件、仪表和日用品。不易生铜绿，常被用来制造精密仪器和装不易生铜绿，常被用来制造精密

5、仪器和装饰品饰品。1939年在河年在河南安阳殷墟出土的南安阳殷墟出土的商代后期制作的司商代后期制作的司母戊鼎，含铜母戊鼎，含铜84.8%、锡、锡11.6%、铅铅2.8%，属于青，属于青铜制品。他的工艺铜制品。他的工艺精湛，充分体现了精湛，充分体现了我国光辉灿烂的古我国光辉灿烂的古代科技。代科技。在黄铜中加入1%的锡,能够显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力，因此被称为“海军黄铜”。钢钢碳素钢碳素钢（铁和碳（铁和碳 的合金）的合金）合金钢合金钢（在碳素钢中加入铬、锰、（在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴、硅等合金钨、镍、钼、钴、硅等合金元素）元素）低碳钢低碳钢含碳量低于含碳量低于0.3%中

6、碳钢中碳钢含碳量为含碳量为0.3%0.6%高碳钢高碳钢含碳量高于含碳量高于0.6%韧性、焊接性好，但韧性、焊接性好，但强度低，用于制钢板、强度低，用于制钢板、钢丝、钢管等钢丝、钢管等强度高，韧性及加工强度高，韧性及加工性好，用于制钢轨、性好，用于制钢轨、车轮和建材等车轮和建材等硬而脆，热处理后弹硬而脆，热处理后弹性好，用于制器械、性好，用于制器械、弹簧、刀具等弹簧、刀具等具有各种不同的优良具有各种不同的优良性能，用于制不锈钢性能，用于制不锈钢及各种特种钢及各种特种钢名称名称 主要合金元素主要合金元素 主要特征主要特征 主要用途主要用途锰钢锰钢 锰锰韧性好、硬度大韧性好、硬度大钢轨、轴承、挖掘钢

7、轨、轴承、挖掘机铲斗、坦克装甲机铲斗、坦克装甲不锈钢不锈钢 铬、镍铬、镍抗腐蚀性好抗腐蚀性好医疗器械、容器、医疗器械、容器、炊具炊具 硅钢硅钢 硅硅导磁性好导磁性好变压器、发电机和变压器、发电机和电动机中的铁芯电动机中的铁芯 钨钢钨钢 钨钨耐高温、硬度大耐高温、硬度大刀具刀具几种常见合金钢的主要特性和用途几种常见合金钢的主要特性和用途 使用不同的原料，改变原料的配比，变更制造合金的工艺等，可以制得具有不同性能的合金，从而可以满足生产及科研工作的不同用途和要求。思考与交流：思考与交流：生铁和钢组成上有什么不同？生铁和钢组成上有什么不同？知识小结：知识小结：（1）钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低

8、；）钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；（2）含碳量越高，韧性越差，硬度越高。）含碳量越高，韧性越差，硬度越高。（3）不同合金具有不同的性能。与钢铁相比，）不同合金具有不同的性能。与钢铁相比，主要表现在机械强度、韧性、硬度、可塑性、耐主要表现在机械强度、韧性、硬度、可塑性、耐腐蚀性等方面腐蚀性等方面 铝合金铝合金铝合金广泛应用于运输、建筑、轻工、化铝合金广泛应用于运输、建筑、轻工、化工、仪表、机械等部门，以及包装和家用工、仪表、机械等部门，以及包装和家用器具等方面。如今，铝合金已成为第二大器具等方面。如今，铝合金已成为第二大金属，其产量仅次于钢铁而超过其他有色金属，其产量仅次于钢铁而超过其他有

9、色金属的总和。铝中添加合金元素的首要目金属的总和。铝中添加合金元素的首要目的是提高在不同条件下的机械强度，并保的是提高在不同条件下的机械强度，并保持能满足使用要求的塑性、韧性与抗腐蚀持能满足使用要求的塑性、韧性与抗腐蚀性。性。思考与交流 某家庭准备装修门窗某家庭准备装修门窗（计划使用十年），可（计划使用十年），可共选用的材料有：木材、共选用的材料有：木材、钢板、铝合金、塑钢、，钢板、铝合金、塑钢、，请分析每种材料的性能、请分析每种材料的性能、价格、安装成本、利弊价格、安装成本、利弊等，进行讨论分析，选等，进行讨论分析，选用何种材料好？用何种材料好？提示 选择材料时，选择材料时，需考虑主要用途、

10、需考虑主要用途、外观、物理性质、外观、物理性质、化学性质、价格、化学性质、价格、加工难度、日常加工难度、日常维修、对环境的维修、对环境的影响影响。n三、正确选用金属材料三、正确选用金属材料资料卡片资料卡片 课本课本P66科学视野科学视野用途广泛的稀土金属4、铁的冶炼铁的冶炼1 原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。石等。2 设备：炼铁高炉。设备：炼铁高炉。造渣石灰石在高温下分解生成氧化钙和二造渣石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅反氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅反应生成炉渣，即：应生成炉渣，即：。产品：生铁产品：生铁含碳含碳2%4.

11、3%。5、从铝土矿中提取铝从铝土矿中提取铝 1 工艺流程图工艺流程图 2 反应原理反应原理 溶解：将铝土矿溶于溶解：将铝土矿溶于NaOH溶于中，溶于中，主要反应为：主要反应为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 过滤：除去残渣（成分为氧化铁、铝过滤：除去残渣（成分为氧化铁、铝硅酸钠等）。硅酸钠等）。酸化：向滤液中通入足量的酸化：向滤液中通入足量的CO2，反，反应为：应为：NaAlO2+CO2+2H2O=Al（OH）3+NaHCO3过滤，灼烧：反应为：过滤，灼烧：反应为：。电解：电解熔融的电解：电解熔融的Al2O3，反应为：，反应为：。知识拓展：知识拓展：不锈钢不锈钢 为了防锈又在合

12、金中加入铬和镍，这种钢为了防锈又在合金中加入铬和镍，这种钢称为不锈钢。不锈钢通常是指含铬量在称为不锈钢。不锈钢通常是指含铬量在1230%的合金钢。的合金钢。不锈钢外观呈微灰色或银白色。结构紧密，不易不锈钢外观呈微灰色或银白色。结构紧密，不易氧化生成氧化铁，故有不锈之称。不锈钢是能抵抗酸、氧化生成氧化铁，故有不锈之称。不锈钢是能抵抗酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。在合金中以铬为碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。在合金中以铬为主，有的还加入镍钼、钛等元素，以提高抗腐蚀性能。主，有的还加入镍钼、钛等元素，以提高抗腐蚀性能。常见的铬不锈钢其含铬量在常见的铬不锈钢其含铬量在12%以上，镍铬不锈钢含以上

13、，镍铬不锈钢含铬为铬为18%，含镍为，含镍为8%，镍铬不锈钢的抗蚀性能较铬，镍铬不锈钢的抗蚀性能较铬不锈钢更好。不锈钢更好。稀土元素稀土元素 钢铁的味精钢铁的味精练习练习1 1：下列物质中，不属于合金的是下列物质中，不属于合金的是 ()()A.A.硬铝硬铝 B.B.黄铜黄铜 C.C.钢铁钢铁 D.D.水银水银D D练习练习2:2:下列对合金的说法正确的是下列对合金的说法正确的是 ()()A.A.合金中至少含有两种金属元素合金中至少含有两种金属元素B.B.合金中的金属元素以化合物的形式存在合金中的金属元素以化合物的形式存在C.C.黄铜是纯净物黄铜是纯净物D.D.合金中也可以含有非金属合金中也可以

14、含有非金属D D练习练习3 3：自然界的地壳中，含量居自然界的地壳中，含量居前两位的金属元素是（前两位的金属元素是（）A.Fe Al B.Ca Fe A.Fe Al B.Ca Fe C.Al Fe D.Al CaC.Al Fe D.Al CaC C练习4：选用金属材料时，以下方面需要考虑的是 （）（1 1）主要用途）主要用途 （2 2）物理性质、化学性质）物理性质、化学性质 （3 3）价格）价格 （4 4）加工难度）加工难度 （5 5）日常维护）日常维护 （6 6）环境保护）环境保护A.(1)(2)(3)B.(3)(4)(5)A.(1)(2)(3)B.(3)(4)(5)C.(1)(5)(6)C

15、.(1)(5)(6)D.(1)(2)(3)(4)(5)(6)D.(1)(2)(3)(4)(5)(6)D D练习5：铝镁合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的()A.A.不易生锈不易生锈 B.B.导电性好导电性好 C.C.密度小密度小 D.D.强度大强度大B B练习练习6 6：关于不锈钢和普通钢的认识中，关于不锈钢和普通钢的认识中，你认为正确的是你认为正确的是 （）A.A.它们的组成元素是相同的它们的组成元素是相同的B.B.耐腐蚀的性能不同耐腐蚀的性能不同C.C.它们都属于钢，因此物理性质是一样的它们都属于钢，因此物理

16、性质是一样的D.D.构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁构成普通钢和不锈钢的主要元素都是铁,因此它们的化学性质完全相同因此它们的化学性质完全相同B B练习练习7 7：下列举措不能防止或减缓钢铁下列举措不能防止或减缓钢铁锈蚀的是锈蚀的是 （）A.A.在钢铁制品表面镀一层金属锌在钢铁制品表面镀一层金属锌B.B.将钢铁制品放置在潮湿处将钢铁制品放置在潮湿处C.C.在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变在钢铁中加入锰、铬等金属，以改变 钢铁的结构钢铁的结构D.D.将钢铁制品表面涂一层油漆将钢铁制品表面涂一层油漆B B练习8：把以下左栏列举的金属的用途与右栏列举的有关金属的性质用线连起来。金可以制成比纸还薄的金箔金可以制成比纸还薄的金箔生活用铁锅生活用铁锅用铁回收照相定影废液中的银用铁回收照相定影废液中的银用铜制作印刷电路用铜制作印刷电路导电性导电性导热性导热性延展性延展性还原性还原性K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H H Cu Hg Ag Pt Au Cu Hg Ag Pt Au电解法电解法热还原法热还原法热分解法热分解法 金属的冶炼金属的冶炼1、电解法实例：电解法实例：；2、热还原法实例：热还原法实例：；3、热分解法实例：热分解法实例：2HgO 2Hg+O2；2Ag2O 4Ag+O2