碳素钢高碳钢课件

黑色金属黑色金属通常指铁、锰、铬及其合金（主要指钢铁）。通常指铁、锰、铬及其合金（主要指钢铁）。锰和铬主要应用于制合金钢，而钢铁表面常覆锰和铬主要应用于制合金钢，而钢铁表面常覆盖着一层黑色的四氧化三铁，所以把铁、锰、铬及它们的合盖着一层黑色的四氧化三铁，所以把铁、锰、铬及它们的合金叫做黑色金属。这样分类，主要是从钢铁在国民经济中占金叫做黑色金属。这样分类，主要是从钢铁在国民经济中占有极重要的地位出发的。有极重要的地位出发的。有色金属有色金属通常是指除黑色金属以外的其他金属。通常是指除黑色金属以外的其他金属。有色金属可分为四类：（有色金属可分为四类：（1）重金属，如铜、锌、）重金属，如铜、锌、铅、镍等；（铅、镍等；（2）轻金属，如钠、钙、镁、铝等；）轻金属，如钠、钙、镁、铝等；（3）贵金属，如金、银、铂、铱等；（）贵金属，如金、银、铂、铱等；（4）稀有金属，如锗、）稀有金属，如锗、铍、镧、铀等。铍、镧、铀等。金属分类金属分类关于关于“合金合金”1.合金一般由各组分熔合成均匀的液体，再经冷凝而合金一般由各组分熔合成均匀的液体，再经冷凝而得。得。根据组成合金的元素种类，可分为二元合金、根据组成合金的元素种类，可分为二元合金、三元合金和多元合金。三元合金和多元合金。2.金属形成合金后，可以显著改变材料的结构和性质。金属形成合金后，可以显著改变材料的结构和性质。合金的机械、物理和化学性能往往优于纯金属，因合金的机械、物理和化学性能往往优于纯金属，因此，人类自古到今主要是生产、研究和应用合金。此，人类自古到今主要是生产、研究和应用合金。人类已知的合金达数万种之多。人类已知的合金达数万种之多。3.“齐齐”是合金的意思。汞的合金常叫汞齐。例如钠汞是合金的意思。汞的合金常叫汞齐。例如钠汞齐是钠和汞组成的合金，锌汞齐是锌和汞组成的合齐是钠和汞组成的合金，锌汞齐是锌和汞组成的合金。除铁以外，几乎所有的金属都能跟汞形成汞齐。金。除铁以外，几乎所有的金属都能跟汞形成汞齐。合金不锈钢制成的餐具不锈钢制成的餐具锰钢制成的钢轨锰钢制成的钢轨铝合金制成的车载桌铝合金制成的车载桌铝合金制成的箱子铝合金制成的箱子镁铝合金制成的镁铝合金制成的3C产品产品镁铝合金制成笔记本电脑外壳镁铝合金制成笔记本电脑外壳镁铝合金制成的自行车镁铝合金制成的自行车材料材料金属材料金属材料非金属材料非金属材料复合材料复合材料无机非金属材料无机非金属材料有机非金属材料有机非金属材料传统材料传统材料新型材料新型材料天然材料天然材料合成材料合成材料材料的分类：材料的分类：思考与交流思考与交流1 1、什么是合金？、什么是合金？你日常生活中用到的金属制品中哪些你日常生活中用到的金属制品中哪些属于合金属于合金 合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）合金是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。熔合而成的具有金属特性的物质。2 2、为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯、为什么我们使用的金属材料主要是合金，而不是纯金属？金属？合金与金属相比，除具有金属的特性外，还具有许合金与金属相比，除具有金属的特性外，还具有许多比各成分金属更优良的物理、化学或机械的性能多比各成分金属更优良的物理、化学或机械的性能 。如：如：硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。硬度大、熔点低、密度小、耐磨、耐腐蚀等。合金与纯金属的比较合金与纯金属的比较熔点熔点硬度硬度延展性延展性韧性韧性纯金属纯金属合金合金相对高相对高相对低相对低较软较软相对硬相对硬良好良好一般相一般相对差对差小资料：金属钾、钠在常小资料：金属钾、钠在常温下均为固态，但它们的温下均为固态，但它们的合金在常温呈液态，具有合金在常温呈液态，具有良好的导热性，可作为原良好的导热性，可作为原子反应堆的导热剂。子反应堆的导热剂。认识合金认识合金合金的性能：合金的性能：合金的性能可以通过所添加的元素的种类、合金的性能可以通过所添加的元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以控制。含量和生成合金的条件等来加以控制。一、认识合金一、认识合金合金的概念：合金的概念：由两种或两种以上的金属（或金属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。与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。合金的性能：合金的性能：1 1、硬度较大、硬度较大2 2、熔点一般比各成分金属低、熔点一般比各成分金属低3 3、一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，、一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金具有良好的物理、化学和机械的性能合金具有良好的物理、化学和机械的性能4 4、合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含、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生铁调节。量和生成合金的条件等来加以生铁调节。汽车配件汽车配件金属或合金金属或合金使用原因使用原因电线芯电线芯汽车外壳汽车外壳灯丝灯丝发动机发动机排气管排气管铜、铝铜、铝导电性好导电性好延展性好延展性好钨钨熔点高熔点高铝合金铝合金密度小、强度密度小、强度大、耐腐蚀大、耐腐蚀不锈钢不锈钢耐腐蚀耐腐蚀 3.3.查阅资料，填写下列汽车配件所用的金属或合金，查阅资料，填写下列汽车配件所用的金属或合金，并解释使用这些材料的原因。并解释使用这些材料的原因。价格便宜，硬度和强度较价格便宜，硬度和强度较小，可塑性高，加工成型小，可塑性高，加工成型性和焊接性好性和焊接性好软钢（一种低碳软钢（一种低碳钢，含碳量钢，含碳量0.13%-0.2%）思考题：思考题：1 1、为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢、为什么合金的性能与纯金属有很大的差异呢？金属与合金的结构比较：金属与合金的结构比较：改变了金属原子有规则的层状结构改变了金属原子有规则的层状结构 在纯金属内，所有的原子大小相同，排在纯金属内，所有的原子大小相同，排列十分规整。而合金内原子的大小不一，排列十分规整。而合金内原子的大小不一，排列没有纯金属那样整齐，列没有纯金属那样整齐，使得原子之间的相使得原子之间的相互作用力减小互作用力减小。所以，多数合金的熔点一般。所以，多数合金的熔点一般比各成分金属的低。比各成分金属的低。学与问学与问固体的熔点与原子排列是否规整有关。你能根固体的熔点与原子排列是否规整有关。你能根据图据图31简单结实为什么多数合金的熔点一般简单结实为什么多数合金的熔点一般比各成分金属的低吗？比各成分金属的低吗？二二 、使用合金使用合金铁铁合合金金生铁（生铁（铁碳合金，含碳铁碳合金，含碳2%2%4.3%4.3%，硬度大、，硬度大、抗压性强、性脆，用于制造机座、管道抗压性强、性脆，用于制造机座、管道）钢钢含碳含碳0.03%0.03%2%2%，延，延展性、机械性能好，展性、机械性能好，用于制造机械和交用于制造机械和交通工具。通工具。碳素钢碳素钢高碳钢（硬度较大）高碳钢（硬度较大）中碳钢中碳钢低碳钢（韧性较好）低碳钢（韧性较好）合金钢合金钢不锈钢（不锈钢（Cr18%,Ni8%Cr18%,Ni8%）锰钢（增加强度和韧性）锰钢（增加强度和韧性）相同点相同点成分不同成分不同性性 能能碳素钢碳素钢合合 金金铁、碳铁、碳含碳量高，硬度大；含碳量高，硬度大；含碳量低，韧性较强含碳量低，韧性较强合金钢合金钢（不锈（不锈钢）钢）在碳素钢在碳素钢中加入其中加入其它元素，它元素，如镍、铬等如不锈钢在空气中比较如不锈钢在空气中比较稳定，不容易生锈，具稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力有很强的抗腐蚀能力碳素钢与合金钢的区别碳素钢与合金钢的区别P45学与问想一想？想一想？学与问：日常生活中常用的不锈钢在大气中抗腐蚀能力很强，但在海水中会被腐蚀。你对这有什么启示？启示：1、日常生活中常用的不锈钢在大气中比较稳定，不容易生锈。但是如果放在海水中，海水中的氯离子会使这种不锈钢发生腐蚀。2、不锈钢的“不锈”是相对的，是与使用条件有关的。密度小、强度大、抗腐蚀力强。密度小、强度大、抗腐蚀力强。铝是地壳中含量最多的金属元素。纯铝铝是地壳中含量最多的金属元素。纯铝的硬度较小，不适于制造机器零件等。向铝的硬度较小，不适于制造机器零件等。向铝中加入少量的合金元素如中加入少量的合金元素如Cu Mg Si Mn Cu Mg Si Mn ZnZn及稀土元素等可制成铝合金。及稀土元素等可制成铝合金。如如硬铝硬铝：含：含Cu4%Mg0.5%Mn0.5%Si0.7%Cu4%Mg0.5%Mn0.5%Si0.7%3 3、铜合金：、铜合金：铜铜合合金金黄铜：黄铜：青铜：青铜：白铜：白铜：含含Cu ZnCu Zn耐腐蚀，耐磨，可塑性耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。强，硬度较小。含含Cu Sn PbCu Sn Pb等等硬而脆，强度大硬而脆，强度大含含Ni ZnNi Zn（少量（少量MnMn）制洒具等制洒具等2 2、铝合金：、铝合金：古代称为药金，密度比黄金小，古代称为药金，密度比黄金小，外观与金非常相似，常被误认外观与金非常相似，常被误认为是黄金。假如是你，你怎样为是黄金。假如是你，你怎样来判别来判别“药金药金”和黄金？和黄金？资料卡片：资料卡片：金首饰金首饰1 1、纯金质软，不适合直接制造首饰。、纯金质软，不适合直接制造首饰。2 2、向纯金中加入一定量的铜或银，可以制成硬度较、向纯金中加入一定量的铜或银，可以制成硬度较大的金合金，用于制造金首饰等。金首饰的成色是大的金合金，用于制造金首饰等。金首饰的成色是以首饰中金的最低含量的千分数来计量的。常用以首饰中金的最低含量的千分数来计量的。常用K K数表示。数表示。K K数越高表示金会含量越高。如：数越高表示金会含量越高。如：24K24K（99.5%99.5%以上），以上），18K18K（约（约75%75%）。）。思考与交流：1、铸造硬币的合金应该具有什么性质？为什么？答：铸造硬币的合金应该具有一定的硬度，能耐磨损和抗腐蚀，这样硬币才可以使用一定的年限；铸造硬币的合金也不能太硬，否则，硬币上的图案和数字不易被压印出来；铸造硬币的合金也不能太昂贵，等等 2、你从1元、5角和1角硬币的材质不同能得出什么结论？答：三种金属的价值：镍铜铝。思考与交流：3、你认为铸造硬币所用合金的实际价值是低于面值、等于面值、还是高于面值？如果高于面值，人们可能会怎么做？答：铸造硬币所用合金的实际价值应该低于面值。如果高于面值，人们可能会把硬币收藏起来或高价出售，而不当作货币使用。室温下吸收氢气速度快，放出氢气快室温下吸收氢气速度快，放出氢气快4 4、新型合金、新型合金储氢合金：储氢合金：TiFe,LaNi钛合金：钛合金：Ti，V，Fe，Al等，等，飞机起落架飞机起落架耐热合金：耐热合金：喷气式飞机的发动机叶片喷气式飞机的发动机叶片记忆合金：记忆合金：泡沫合金：泡沫合金：氢燃料电池汽车上的储氢罐氢燃料电池汽车上的储氢罐形状记忆合金制成的水龙头形状记忆合金制成的水龙头上的温度调节装置上的温度调节装置形状记忆合金制成的形状记忆合金制成的“蝴蝶蝴蝶”（可模仿肌肉的收缩）（可模仿肌肉的收缩）形状记忆合金制成的形状记忆合金制成的移动跳跃的机器人移动跳跃的机器人“阿波罗阿波罗”11号号多孔金属材料兼多孔金属材料兼有功能材料和结有功能材料和结构材料的双重作构材料的双重作用，是一种性能用，是一种性能优异的多用途工优异的多用途工程材料。广泛应程材料。广泛应用于航空航天、用于航空航天、汽车、建筑、化汽车、建筑、化工、冶金、医药、工、冶金、医药、电化学以及军事电化学以及军事等。具体应用在：各种气液过滤器、吸热器、消声器、等。具体应用在：各种气液过滤器、吸热器、消声器、减震缓冲器、催化剂及其载体、流体分布器、热交换减震缓冲器、催化剂及其载体、流体分布器、热交换器、灭火器、阻燃器、多孔金属电极、电磁屏蔽器件、器、灭火器、阻燃器、多孔金属电极、电磁屏蔽器件、电磁兼容器件等。电磁兼容器件等。泡沫金属泡沫金属由于多孔金属内部为大量相通的三维立体网由于多孔金属内部为大量相通的三维立体网状结构，因此具有轻质、结构强度高、吸能状结构，因此具有轻质、结构强度高、吸能性能优异等特点，可应用于空天飞行器汽性能优异等特点，可应用于空天飞行器汽车等抗震缓冲结构部件上。车等抗震缓冲结构部件上。多孔金属因其比表面积非常大多孔金属因其比表面积非常大,因此可以在化学因此可以在化学反应中作为催化剂附着的载体或直接作为催化反应中作为催化剂附着的载体或直接作为催化剂剂,通过成百倍的增加反应面积从而使用化学反通过成百倍的增加反应面积从而使用化学反应充分应充分/迅速迅速练习：练习：1 1、有关合金的叙述不正确的是、有关合金的叙述不正确的是 A A、合金的熔点比它的各成分金属的熔点低、合金的熔点比它的各成分金属的熔点低 B B、合金的硬度和强度一般比纯金属高、合金的硬度和强度一般比纯金属高 C C、合金一定是金属熔合而成的物质、合金一定是金属熔合而成的物质 D D、硬铝、黄铜和钢均为合金、硬铝、黄铜和钢均为合金2 2、用于飞机制造业的重要材料是、用于飞机制造业的重要材料是 A A、MgMgAlAl合金合金 B B、CuCuSnSn合金合金 C C、AlAlSiSi合金合金 D D、不锈钢、不锈钢3 3、下列关于镁铝合金的说法正确的是、下列关于镁铝合金的说法正确的是 A A、熔点比镁、铝都高、熔点比镁、铝都高 B B、熔点比镁、铝都低、熔点比镁、铝都低 C C、硬度比镁、铝都小、硬度比镁、铝都小 D D、硬度比镁、铝都大、硬度比镁、铝都大 C CA ABDBD4 4、向一铝制易拉罐中充满、向一铝制易拉罐中充满 COCO2 2 后，再往罐中注入足量后，再往罐中注入足量的质量分数为的质量分数为 20%20%的的 NaOH NaOH 溶液，立即严封罐口，不溶液，立即严封罐口，不一会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来一会儿就发现易拉罐变瘪，再过一会易拉罐又鼓胀起来，解释上述实验现象。，解释上述实验现象。（1 1）易拉罐开始变瘪的原因是：）易拉罐开始变瘪的原因是：_，_反应的化学方程式为：反应的化学方程式为：_。（2 2）易拉罐又鼓胀起来的原因是：）易拉罐又鼓胀起来的原因是：_ _ _其反应的离子方程式为：其反应的离子方程式为：NaOHNaOH与与 COCO2 2反应，反应，罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。罐内压强减小，大气压将易拉罐压瘪。2NaOH+CO2NaOH+CO2 2=Na=Na2 2COCO3 3+H+H2 2O ONaOHNaOH溶液与溶液与AlAl反应，反应，产生产生H H2 2，使罐内压强增大。，使罐内压强增大。2Al+2OH2Al+2OH+2H+2H2 2O=2AlOO=2AlO2 2+3H+3H2 2作业：作业：P 53P 53页页 及及P74P74页表格一页表格一实验设计：实验设计：已知易拉罐的主要成分是金属铝，已知易拉罐的主要成分是金属铝，试设计一个实验方案验证易拉罐的主要成分。试设计一个实验方案验证易拉罐的主要成分。易拉罐按金属材料的性质可分为易拉罐按金属材料的性质可分为铝制和铝制和铁制铁制易拉罐。易拉罐。如铁制可被磁铁吸引，而铝制不能；铝制能如铁制可被磁铁吸引，而铝制不能；铝制能与酸反应，又能与碱反应。与酸反应，又能与碱反应。要确定主要成分，既可用要确定主要成分，既可用物理方法物理方法，也可，也可用用化学方法化学方法。