铁合金 新型合金 【知识建构+精讲精练】高一化学 （人教版2019必修第一册）

第三章

铁

金属材料

思维课堂第一节金属材料课时1

铁合金

新型合金学习目标1.认识合金的组成及特性，深入了解常见铁合金、新型合金的组成及其用途；2.了解储氢合金、钛合金等新型合金在实际生产生活中的应用。具有金属光泽，大多数金属为银白色(铜：紫红色，金：黄色)大多数金属为固体(汞：液体)具有导电性、导热性和延展性导热性延展性导电性金属光泽实际生活中却使用的最多的是合金，很少使用纯金属。金属的性质合金及其性能合金：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

特性的物质。(合金是混合物而不是纯净物)⑷使用不同的原料，改变原料的配比或改变生成合金的条件，都可以得到不同性能的合金。焊锡(183℃)67%锡(232.1℃)33%铅(327.7℃)保险丝(70℃)12.5%锡(232.1℃)50%铋(271.4

℃)25%铅(327.7℃

)⑶导电性和导热性低于任一组分金属。

合金具有许多优良的物理、化学及机械性能。⑴金属合金的硬度一般比它的各成分金属要大。⑵多数合金的熔点比它的各成分金属要低。合金在工业上的用途比纯金属更广、更重要。使得原子之间相互作用力减小，原子层之间的相对滑动变得困难熔点变小，硬度变大。纯金属只有一种金属原子，排列很整齐合金中有多种原子，且原子的大小不同，原子排列不规则掺杂其他原子形成合金金属与合金的微观结构比较结构性质决定微观上原子的排列不同，导致了宏观上金属材料的性能不同炼钢发展历程炼钢工艺——生铁块炼铁（锻铁）是铁矿石在较低温度(1000℃左右)的固体状态下用木炭还原而得到。块炼铁为海绵状固体，杂质较多，含碳量很低，质软，只能锻，不能铸。把块炼铁加热锻打，挤出夹杂物，改善机械性能。如在反复加热过程中，块炼铁同炭火接触，碳渗入而增碳变硬，则成为块炼渗碳钢。生铁（铸铁）（2%~4.3%铁碳合金）增加碳燃料，利用鼓风装置提高炉内温度（1200℃左右），还原铁融化成铁水沉于炉底，杂质浮于铁水上方而除去，冷却得生铁。生铁杂质少，含碳量高（以Fe3C形式存在），质脆，只能铸，不能锻。炒钢：把生铁长时间加热到液态或半液态，不断翻动，靠鼓风和撒入精碳粉来使杂质氧化，让碳量降低到钢甚至熟铁的成分范围后，生、熟铁混合锻打。思考1：通过古代炼钢工艺的学习，你认为炼钢成功的关键因素是什么？碳素钢思考2：现代社会对铁合金性能又有哪些新的要求？

铁合金性能的影响因素？改进合金性能的常用措施有哪些？韧性、焊接性好，但强度低强度高、韧性及加工性好硬而脆，热处理后弹性好元素对铁合金性能的影响C在铸铁中形态不同，影响不同，含量越大，强度、硬度越大Cr增强耐磨性和抗氧化性，增强高温强度Ni增强低温时的韧性；改变高铬钢的内部结构等Mo增强高温强度，提高红热时的耐磨性和硬度W提高高温时的强度和硬度，增强工具钢的耐磨性Si提高低合金钢的强度和硬度，增强高温时的抗氧化性等Co提高红热时的硬度和耐磨性，用于制造磁性合金P有害元素，铸铁件脆性增加S有害元素，铸铁件脆性增加钢中合金元素的主要作用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以调节。不锈钢性能：在大气中比较稳定,不容易生锈,具有很强的抗腐蚀能力。用途：生活中常见的医疗器材、厨房用具和餐具等,很多都是用不锈钢制造的;有些地铁列车的车体材质也是不锈钢。合金元素：主要是铬(Cr)和镍(Ni)

“山东舰”航母优异性能：超强的坚韧性，耐磨性超级钢组成：Mn10%、C0.47%、Al2%、V0.7%条件：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。其晶粒直径仅有1微米，为一般钢铁的1/10～1/20，因此组织细密，强度高，韧性也大。中国是目前世界上第一个实现超级钢的工业化生产的国家！生铁（含碳量在2％～4.3％之间,还含硅锰及少量磷）铁合金钢碳素钢：铁和碳的合金合金钢：在碳素钢里适量地加入一种或几种合金元素低碳钢---含碳量低于0.3%中碳钢---含碳量0.3%~0.6%高碳钢---含碳量高于0.6%韧性、焊接性好，但强度低强度高，韧性及加工性好硬而脆，热处理后弹性好钢：①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。(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物(

)(2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高(

)(3)铁、铬、镍熔合成不锈钢是化学变化(

)(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同(

)(5)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金(

)×√例1：判断正误√××BBA例2：(双选)合金是不同种金属(也包括非金属)在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物，下表中金属很难与表中其他金属形成二元合金的元素是[提醒]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，若一种金属的熔点高于另一金属的沸点，则二者不能形成合金。

FeCuZnAgAuW熔点/5960.810633380沸点/℃30002595907221227075627A.FeB．ZnC．AgD．WBD新型合金储氢合金记忆合金钛合金耐热合金近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。例如：新型合金——储氢合金

储氢合金是一类能够大量吸收氢气并与氢气结合成金属氢化物的材料。受热又会分解放出氢气，常见的储氢合金是Ti-Fe、La-Ni。储氢合金阅读教材，思考以下问题：（1）氢能的利用关键要解决什么问题？（2）储氢合金的储氢原理是什么?钛合金钛：银白色金属光泽，密度4.5g/cm3，熔点1725℃，沸点3260℃。具有良好的延展性。在常温下，钛的外形很像钢铁，但远比钢铁坚硬，而重量只有同样大小的钢铁的一半。安然无恙“躺”在各种强酸、强碱中；连最凶猛的酸—王水，也不能腐蚀它。金属钛目前，钛合金70%用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。这是因为钛的冶炼比较困难，冶炼钛要在高温条件下，而高温时钛的化学性质变得活泼，需用惰性气体保护，还要使用不含氧的材料，工艺要求，冶炼成本高于铁或铝。“发现”号航天飞机人造卫星新型合金——钛合金

新型合金——钛合金

新型钛合金材料Ti62A"奋斗者"号深潜器的耐压壳体是用由钛合金制造的。

2020年11月10日，“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10909米。从“蛟龙”号到“奋斗者”号，中国深潜载人潜水器不断挑战洋底最深处的极限。低温下把半球形天线变形缩小体积装入登月舱.组成：镍（Ni）-钛(Ti)形变条件：温度性能：形变后遇高温（或低温）恢复形状。新型合金——记忆合金

这种“记忆金属”即镍钛合金。任意揉皱或弯曲。加热后，又恢复了原状。新型合金——记忆合金

形状记忆合金制成的水龙头上的温度调节装置形状记忆合金制成的移动跳跃的机器人2020年我国嫦娥五号探测器成功在月球软着陆并回收成功。1.月球白天地面温度高达150度，而到了夜晚，温度又跌落到零下180度。嫦娥五号探测器使用了大量合金材料，这些合金材料应具有哪些性质?提示：密度小、强度大、既耐高温又耐低温等。2.形状记忆合金是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形,恢复其变形前原始形状的合金材料。嫦娥五号探测器,使用了记忆合金制作天线,试分析其好