金属材料韧性_脆性转变的微观解析

从塑料制品的改性理解韧性和刚性

从塑料制品的改性理解韧性和刚性 “刚度”是指物体发生单位形变时所需要的力的大小;“柔度”则指物体在单位力下所发生的形变大小。可以看出,“刚度”越大的物体,越不容易发生变形(表现在伸长率很小);“柔度”越大的物体越容易发生变形(表现在伸长率较大)。一种理想状态，物体的刚度趋近于无穷大(或者物体受力作用其变形小到可以忽略的程度)，我们就称该物体为刚体。在力学分析时,可以不考虑其自身形变。因此,刚性是反映物体形变难易程度的一个属性。韧性的材料比较柔软，物性表的拉伸断裂伸长率、抗冲击强度较大；硬度、拉伸强度和拉伸弹性模量相对较小。而刚性材料它的硬度、拉伸强度较大；断裂伸长率和冲击强度就可能低一些；拉伸弹性模量就较大。弯曲强度反应材料的刚性大小，弯曲强度大则材料的刚性大，反之则韧性大。在ASTMD790弯曲性能标准试验方法中说，这些测试方法适合于刚性材料也适合于半刚性材料。未说它适合于韧性材料，所以韧性很大的弹性体是不会去测试弯曲强度的。var cpro_id = "u1293258"; 以上说的韧性和刚性与测试的力学性能关系是相对的。可能会出现意外。例如用玻纤增强塑料后，它的刚性变大，但也可能出现拉伸强度和冲击强度都增加的可能。在冲击,震动荷载作用下,材料可吸收较大的能量产生一定的变形而不破坏的性质称为韧性或冲击韧性。建筑钢材(软钢)、木材、塑料等是较典型的韧性材料。路面、桥梁、吊车梁及有抗震要求的结构都要考虑材料的韧性。刚性和脆性一般是连在一起的。脆性是指当外力达到一定限度时,材料发生无先兆的突然破坏,且破坏时无明显塑性变形的性质。脆性材料力学性能的特点是抗压强度远大于抗拉强度,破坏时的极限应变值极小。砖、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、铸铁等都是脆性材料。与韧性材料相比,它们对抵抗冲击荷载和承受震动作用是相当不利的。

金属材料脆性断裂机理的实验研究_李智慧

基金项目：国家自然科学基金资助（10972180）来稿日期：2010-07-06 修回日期：2011-12-09 第一作者简介：李智慧，女，1981年生，西安理工大学土木建筑工程学院，博士生；研究方向—固体力学及岩土工程。通讯作者：师俊平， E-mail ：shijp@https://www.360docs.net/doc/b06993939.html, 应用力学学报 CHINESE JOURNAL OF APPLIED MECHANICS 第29卷第1期2012年2月 V ol.29 No.1Feb. 2012 文章编号：1000- 4939(2012) 01-0048-06 金属材料脆性断裂机理的实验研究李智慧师俊平汤安民 (西安理工大学 710048 西安) 摘要：材料的脆性断裂有许多准则和模型，但对脆断机理和变化规律缺乏合理的描述，给工程应用带来不便。本文对典型脆性材料球墨铸铁、灰铸铁分别进行了拉扭双轴断裂实验和常规拉伸、扭转破坏实验；对韧性金属材料合金钢进行了单轴拉伸颈缩破坏实验。通过上述实验分析了脆性材料和韧性材料发生脆性断裂的机理特征并选择应力三维度作为应力状态参数描述危险点的应力状态，同时考察了脆性材料和韧性材料发生脆性断裂的主导因素。结果表明：韧性材料45#钢和14CrNiMoV 合金钢在颈缩断面心部应力三维度值较大时发生脆性拉断，而在颈缩断面边缘处应力三维度值较小时发生剪断；脆性材料球墨铸铁在应力三维度值为0.0~0.33之间变化时均发生脆性断裂；灰铸铁在应力三维度值大于0.0时发生脆性拉断，而在应力三维度值小于0.0时发生剪断。因此可以认为，材料的细观组织结构和危险点应力状态是影响断裂机理及变化规律的主要因素。对于同种材料，随着应力三维度代数值从小向大变化材料的断裂机制由塑性剪切断裂逐渐转变为脆性断裂。本文通过对几种材料的脆性断裂危险点和断裂方向的研究给出了脆断宏观破坏条件。关键词：金属材料；脆性断裂；断裂机理；应力三维度；断裂条件中图分类号：O346.1 文献标识码： A 1 引言由于金属材料物理本质的复杂性，其脆性断裂一直成为倍受关注的研究难点。国内外学者针对裂纹体和无裂纹体的脆性断裂问题进行了大量的研究，至今已有大量准则和模型用来解释不同的脆断试验现象 [1-2]，其中比较著名的是Sih G C 针对裂纹体提出的最大周向应力理论[3]和应变能密度因子理论[4]。 Sih G C 指出裂端应变能密度最小处，往往是形变能密度较小处、体变能密度较大处该处是材料脆性断裂的启裂点。这符合脆性断裂的经典概念。Rice 认同以上思想，定义了应力三维度R σ的表达式，即 m e R σσσ= (1) 其中：m σ为平均应力，()1233m σσσσ=++；e σ为等效应力， e σ= 。 Rice 还进一步提出复合型裂纹启裂方向沿裂端应力三维度最大值方向的理论[5] 。这一理论在实验验证时，与裂纹体I 型实验符合较好，而与II 型实验不相符合，由此这一理论思想只得搁浅。但从材料的细观断裂机理研究结论看，Sih G C 和Rice 关于脆性断裂的思想认识并没有错，问题在于长期以来人们对裂纹开裂方向的认识出现了失误[6]。近期国内外许多学者已采用应力三维度作为应力状态参数，开展裂纹体与无裂体不同断裂形式的试验

金属材料力学性能

一．名词解释 1，E,弹性模量，表征材料对弹性变形的抗力， 2，δs：呈现屈服现象的金属拉伸时，试样在外力不增加仍能继续伸长的应力，表征材料对微量塑性变形的抗力。 3，σbb：是灰铸铁的重要力学性能指标，是灰铸铁试样弯曲至断裂前达到的最大弯曲里（按弹性弯曲应力公式计算的最大弯曲应力） 4δ：延伸率，反应材料均匀变形的能力。 5，韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力（或指材料抵抗裂纹扩展能力）6低温脆性:某些金属及中低强度钢，在实验的温度低于某一温度Tk时，会由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔集聚型变为穿晶解理型，断口特征由纤维状态变为结晶状，这就是低温脆性 7 Kic：断裂韧度，为平面应变的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂变失稳扩展的能力 8 弹性比功（弹性比能）：表示单位体积金属材料吸收变形功的能力 9σ-1：疲劳极限，表明试样经无限次应力循环也不发生疲劳断裂所对应的能力 10循环韧性(消振性)：表示材料吸收不可逆变形功的能力（塑性加载） 11Ψ：断面收缩率，缩经处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比， 12Ak：冲击功、，冲击试样消耗的总能量或试样断裂过程中吸收的总能量 13蠕变：材料在长时间的恒温应力作用下，（即使应力低于屈服强度）也会缓慢地产生塑性变形的现象。 14σtて：在规定温度（t）下，达到规定的持续时间（て）而不发生断裂的最大应力。 15：氢致延滞断裂：由于氢的作用而产生的延滞断裂现象。 17.δ0.2：屈服强度 18.△K th：疲劳裂纹扩展门槛值，表征阻止裂纹开始扩展的能力 19δbc：抗拉强度，式样压至破坏过程中的最大应力。 20.包申效应：金属材料经过预加载产生少量塑变，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余应力减低的现象，称为包申效应。 21．NSR：缺口敏感度，缺口试样的抗拉强度δbn与等截面尺寸光滑试样的抗拉强度δb之比。 22.力学行为：材料在外加载荷，环境条件及综合作用下所表现出的行为特征。 23.强度 24：应力腐蚀：金属在拉应力和特定化学介质共同作用下，进过一段时间后所产生的应力脆断现象。 25．滞弹性：（弹性后效）在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长而产生附加弹性应变的现象。二、填空题 17、断裂可以分为（裂纹形成）与（扩展）两个阶段。静拉伸断裂宏观断口分为（纤维区）、（放射区）、（剪切唇）三个区域。该断口微观特征：（纤维状）对于脆性穿晶断裂断口主要特征：（放射状）和（结晶状） 18、典型疲劳断裂的宏观断口分为三个区（疲劳源）（疲劳区）（瞬间区）疲劳断口宏观特征（贝纹线、海滩花样）、微观特征（疲劳条带） 19、应力腐蚀微观断口可以看到呈（枯树枝状）的微观裂纹，呈（泥状花样）的腐蚀产物和（腐蚀抗） 20微孔聚集型断裂的微观特征（韧窝），解理断裂的微观特征主要有（解理台阶）和（河流花样），沿晶断裂的微观特征(冰糖状) 断口和(晶粒状)断口。 21应力状态系数值越大，表示应力状态越（软），材料越容易产生（塑性）变形和（韧性）断

金属材料性能知识大汇总(超全)

金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题低碳钢的应力－应变曲线 a、拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。 b、相关公式：工程应力σ=F/A0；工程应变ε=ΔL/L0；比例极限σP；弹性极限σ ε；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论：真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。

2、关于弹性变形的问题 a、相关概念弹性：表征材料弹性变形的能力刚度：表征材料弹性变形的抗力弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=σ/ε；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗 b、相关理论：弹性变形都是可逆的。理想弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映

金属材料的断裂认识

金属材料的断裂金属在外加载荷的作用下，当应力达到材料的断裂强度时，发生断裂。断裂是裂纹发生和发展的过程。 1. 断裂的类型根据断裂前金属材料产生塑性变形量的大小，可分为韧性断裂和脆性断裂。韧性断裂：断裂前产生较大的塑性变形，断口呈暗灰色的纤维状。脆性断裂：断裂前没有明显的塑性变形，断口平齐，呈光亮的结晶状。韧性断裂与脆性断裂过程的显著区别是裂纹扩散的情况不同。韧性断裂和脆性断裂只是相对的概念，在实际载荷下，不同的材料都有可能发生脆性断裂；同一种材料又由于温度、应力、环境等条件的不同，会出现不同的断裂。 2. 断裂的方式根据断裂面的取向可分为正断和切断。正断：断口的宏观断裂面与最大正应力方向垂直，一般为脆断，也可能韧断。切断：断口的宏观断裂面与最大正应力方向呈45°，为韧断。 3. 断裂的形式裂纹扩散的途径可分为穿晶断裂和晶间断裂。穿晶断裂：裂纹穿过晶粒内部，韧断也可为脆断。晶间断裂：裂纹穿越晶粒本身，脆断。 4. 断口分析断口分析是金属材料断裂失效分析的重要方法。记录了断裂产生原因，扩散的途径，扩散过程及影响裂纹扩散的各内外因素。所以通过断口分析可以找出断裂的原因及其影响因素，为改进构件设计、提高材料性能、改善制作工艺提供依据。断口分析可分为宏观断口分析和微观断口分析。（1）宏观断口分析断口三要素：纤维区，放射区，剪切唇。纤维区：呈暗灰色，无金属光泽，表面粗糙，呈纤维状，位于断口中心，是裂纹源。放射区：宏观特征是表面呈结晶状，有金属光泽，并具有放射状纹路，纹路的放射方向与裂纹扩散方向平行，而且这些纹路逆指向裂源。剪切唇：宏观特征是表面光滑，断面与外力呈45°，位于试样断口的边缘部位。（2）微观断口分析（需要深入研究） 5. 脆性破坏事故分析脆性断裂有以下特征：（1）脆断都是属于低应力破坏，其破坏应力往往远低于材料的屈服极限。（2）一般都发生在较低的温度，通常发生脆断时的材料的温度均在室温以下20℃。（3）脆断发生前，无预兆，开裂速度快，为音速的1/3。（4）发生脆断的裂纹源是构件中的应力集中处。

金属材料小论文

专业小论文材料科学是21世纪四大支柱学科之一，而金属材料工程则是材料科学中一个重要的专业方向。众所周知，金属工具的制造和使用标志着人类文明的一个重大的进步。从青铜到钢铁，再到当今形形色色的合金材料，人类在自身不断进步的同时，从未放松过对金属材料的研究与开发。金属材料工程是国家重点支持的研究方向，每年都有大量的资金投入，成果也很显著。该专业研究范围很广，可以说所有的金属元素都在其研究范围之内。目前国内主要侧重于铁合金铝合金以及其他一些特种金属材料的研究与开发。金属材料工程是一门实用性很强的专业，通过对金属材料制备工艺及其原理的探究，研究成果可以直接应用于现实生产，所取得的进展和人民群众的日常生活密切相关。喜欢理论研究的人可以在此发挥自己的才能，在这里有广阔的理论研究空间。材料技术人员虽然掌握了许多种金属材料的制备工艺，但至今还没有完全弄清楚其中的道理，而从理论上阐明这一切对材料科学的进一步发展意义非凡。于是从中也演化出计算机模拟各种原子分子的相互作用，从而设计出符合要求的材料，这对现实生产有着极其重要的指导作用。近年来，这一领域还有许多新的发展，比如储氢材料摩擦材料以及和纳米技术相结合的协同材料等等。金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属合金金属间化合物和特种金属等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。我们对金属材料的认识应从以下几个方面开始：一、分类金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 ①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含铁小于2%~4%的铸铁，含碳小于2%的碳铁，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 ②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、半金属、贵金属稀有金属和稀土金属等。有色金属的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大电阻温度系数小。 ③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减震阻尼等特殊功能合金等。金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型，主要有铸钢、铸铁和铸造、有色金属及合金。变形金属通过压力加工如锻造轧制冲压等成型，其化学成分与相应的铸造金属略有不同。喷射成型金属是通过喷射成型工艺制成具有一定形状和组织性能的零件与毛胚。金属材料的性能可分为工艺性能和使用性能两种。二、性能为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。

九年级化学《金属和金属材料》金属的化学性质知识点整理

金属的化学性质一、本节学习指导本节知识比较复杂，学习时一定要多思考，另外多做些练习题。金属的化学性质在生活中应用也很广泛，比如防止护栏被腐蚀、存放物品容器的选择等等，还可以帮助我们识别生活的骗局哦，比如识破“钛圈”广告宣传说可以治疗颈椎病。本节有配套免费学习视频。二、知识要点 1、大多数金属可与氧气的反应金属在空气中在氧气中镁常温下逐渐变暗。点燃，剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色的固体点燃，剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色的固体2Mg + O2点燃 2MgO 铝常温下表面变暗，生成一种致密的氧化膜点燃，剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色的固体4Al + 3O2点燃2Al2O3 铁持续加热变红点燃，剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的固体 3Fe + 2O2点燃Fe3O4 铜加热，生成黑色物质；在潮湿的空气中，生成铜绿而被腐蚀加热生成黑色物质2Cu + O2加热 2CuO 银金即使在高温时也不与氧气发生反应注：①由于镁燃烧时发出耀眼的白光，所以可用镁做照明弹和烟花。 ②常温下在空气中铝表面生成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止铝的进一步被氧化，因此，铝具有较好的抗腐蚀能力。 ③大多数金属都能与氧气反应，但是反应难易和剧烈程度不同。Mg，Al常温下就能反应，而Fe、Cu在常温下却不和氧气反应。金在高温下也不会和氧气反应。 ④可以利用煅烧法来鉴定黄铜和黄金，过程中如果变黑则是黄铜，黑色物质是氧化铜。

2、金属 + 酸→盐 + H2↑【重点】锌和稀硫酸Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 铁和稀硫酸Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑ 镁和稀硫酸Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑ 铝和稀硫酸2Al +3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2↑ 锌和稀盐酸Zn + 2HCl=== ZnCl2 + H2↑ 铁和稀盐酸Fe + 2HCl=== FeCl2 + H2↑ 镁和稀盐酸Mg+ 2HCl=== MgCl2 + H2↑ 铝和稀盐酸2Al + 6HCl == 2AlCl3 + 3H2↑ 注：根据不同金属和同一种酸的反应剧烈程度可以判断金属的活动顺序，越剧烈说明此金属越活跃。规律：等质量金属与相同足量酸完全反应所用时间越少，金属反应速度越快，金属越活泼。 3、金属 + 盐→另一金属 + 另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）【重点】（1）铁与硫酸铜反应：Fe+CuSO4==Cu+FeSO4 现象：铁条表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成浅绿色。 (古代湿法制铜及“曾青得铁则化铜”指的是此反应) （2）铝片放入硫酸铜溶液中：3CuSO4+2Al==Al2(SO4)3+3Cu 现象：铝片表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成无色。（3）铜片放入硝酸银溶液中：2AgNO3+Cu==Cu(NO3)2+2Ag 现象：铜片表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色变成蓝色。（4）铜和硝酸汞溶液反应：Cu + Hg(NO3)2 === Cu(NO3)2 + Hg 现象：铜片表面覆盖一层银白色的物质，溶液由无色变成蓝色。注意：CuSO4溶液时蓝色，FeSO4是浅绿色。 4、置换反应【重点】（1）有一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫置换反应。（2）特征：反应物和生成物都是：单质＋化合物====单质＋化合物（3）常见类型：

金属脆性断裂失效现象

金属脆性断裂失效现象近百年来，随着金属材料的广泛应用，曾频繁出现过不少重大的工程断裂事故，包括桥梁、储气和储油罐、管道、转子、轮船、导弹发动机壳体的断裂等，造成严重的后果和重大的经济损失。通过对大量脆性断裂现象的分析与考查，脆性断裂的主要特征有： 1、零件断成两部分或碎成多块； 2、断裂后的残片能很好地拼凑复原，断口能很好地吻合，在断口附近没有宏观的塑性变形迹象； 3、脆断时承受的工作应力很低，一般低于材料的屈服强度，因此，人们把脆性断裂又称为“低应力脆性断裂”； 4、脆断的裂纹源总是从内部的宏观缺陷处开始； 5、温度降低，脆断倾向增加； 6、脆断断口宏观上平直，断面与正应力垂直，断口上往往能观察到放射状或人字纹条纹； 7、一旦发生开裂，裂纹便以极高的速度扩展，其扩展速度可达声速，因此带来的后果常常是灾难性的； 8、高强度钢可能发生脆性断裂，在比较低的温度下，中、低强度钢也可能发生脆性断裂。脆性断裂通常在体心立方和密排六方金属材料中出现，而面心立方金属材料只有在特定的条件下才会出现脆性断裂。金属脆性断裂失效原因分析 1、应力分布最大拉应力与最大切应力对形变和断裂起不同作用。最大切应力促进塑性变形，是位错移动的推动力，而最大拉应力则只促进脆性裂纹的扩展。当零件存在缺陷(如尖锐缺口、刀痕、预存裂纹、疲劳裂纹等)或零件的截面突然变化，这些部位往往引起应力集中而使应力分布不均匀，即造成三向拉应力状态，极易导致脆性断裂。因此，应力集中的作用以及除载荷作用方向以外的拉应力分量是造成金属零件在静态低负荷下产生脆性断裂的重要原因。材料的应力状态越严重，则发生解理断裂的倾向性越大。 2、温度温度降低会引起材质本身的性能变化，如钢的屈服应力随温度降低而增加，韧性下降，解理应力也随着下降。对某些体心立方金属及合金，由于位错中心区螺位错非共面扩展为三叶位错或两叶位错，特别在低温下，这种结构的螺位错难以交滑移，使得派-纳力（在理想晶体中克服点阵阻力移动单位位错所需的临界切应力）随温度的降低迅速升高，这是这类材料的屈服强度或流变应力随温度降低而急剧升高即对温度产生强烈依赖关系，并因此导致材料脆化的主要原因。金属零件发生低温脆断的基本条件：一是所用材料属于冷脆金属；二是环境温度较低，即零件处在脆性转变温度T c以下的环境中工作；三是零件的几何尺寸较大，即处在平面应变状态。

金属和金属材料教材分析

第八单元金属和金属材料教材分析【单元教材概览】 ⑴本单元在初中化学《新课程标准》内容中：身边的化学物质—金属与金属矿物、物质的化学变化—认识几种化学反应（置换反应）、金属活动性顺序、及有关含杂质的化学方程式计算。 ⑵本单元主要围绕金属的性质、冶炼、防蚀、回收与利用等内容呈现学习情景和素材，强调学生从生产、生活中发现问题并获取信息。强调学生通过探究性学习获取知识。 ⑶本单元是教材中首次出现的系统研究和认识金属及合金的性质、冶炼、金属保护和用途的内容。通过前几单元的学习，学生对物质的组成及表示方法、质量守恒定律、化学方程式等基础已经有了一定的了解，对化学实验等探究性学习活动已经有了一定的实践体验。在此基础上安排了本单元内容，既能使学生用化学用语描述物质的性质和变化。又能让学生进一步学习和运用探究学习的方法。【知识结构透视】物理性质 1、存在金纯金属与氧气反应 2、回收利用属化学性质与酸反应置换反应与硫酸铜反应金属活动顺序金属资源3、冶炼材性能合金 4、有关含杂质料用途的计算问题金属的锈蚀的条件【单元目标聚焦】 1、知识与技能目标了解金属的物理特征，能区分常见的金属和非金属；认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。知道常见的金属（铁、铝、铜）与氧气的反应；初步认识常见金属与盐酸、稀硫酸的置换反应，以及与部分盐溶液的置换反应，能用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题。能用金属活动性顺序表对有关的置换反应进行简单的判断，并能解释日常生活中的一些现现象。知道一些常见金属（铁、铝）等矿物；了解从铁矿石中将还原出来的方法。了解常见金属的特性及其应用，认识加入其他元素可以改良金属特性的重要性；知道生铁和钢等重要的合金。知道废弃金属对环境的污染，认识回收金属的重要性。会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。 2、过程与方法 ⑴通过对生活中常见的一些金属材料选择的讨论引导学生从多角度分析问题。 ⑵通过金属活动顺序探究实验，让学生进一步学习和运用探究性学习方法。 3、情感态度与价值观 ⑴通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 ⑵引导学生主动参与知识的获取过程，学习科学探究的方法，培养学生进行科学探究的能力。 ⑶通过废弃金属对环境的污染，让学生树立环保意识。认识金属资源保护的重要性，让

初三化学知识点复习金属和金属材料

金属和金属材料【单元分析】本单元知识中金属活动性顺序表的应用，以及金属的保护和利用是中考的热点，其中金属活动性顺序也是本单元复习的难点【复习目标】 1．了解一些常见的金属的性质和用途 2．理解，并会应用金属活动性顺序表 3．了解和掌握金属的保护和利用 4.知道金属材料及合金的特性 5.知道金属锈蚀的条件及防护方法。【重点】：金属活动性顺序表；知道金属锈蚀的条件及防护方法。【难点】：金属活动性顺序表的应用。【考点透视】命题落点根据金属的性质推断其应用，根据金属活动性顺序判断金属的化学性质。由金属锈蚀的条件对金属进行保护和利用。【考点清单】一、基本考点考点1．几种重要的金属及合金（1）金属的物理特性：常温下除汞（液体）外都是固体，有金属光泽，大多数为电和热的优良导体，有延展性、密度较大、熔点较高。（2）合金：①概念：在一种金属中加热熔合其他金属或非金属，而形成的具有金属特性的物质称为合金。②合金的性质能：合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更易适合不同的用途，日常生活中使用的金属材料，大多数为合金。③重要的铁合金：生铁和钢都是铁的合金，其区别是含碳量不同。④生铁的含铁量为2%~4.3%，钢的含碳量为0.03%~2%。考点2．金属与氧气的反应大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同，越活泼的金属，越容易与氧气发生化学反应，反应越剧烈。

考点3．金属活动性顺序及置换反应（1）金属活动性顺序：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au （2）金属活动性顺序的作用：①判断金属与酸的反应：a. 一般说来，排在氢前面的金属能置换出酸中的氢，排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢；b. 酸不包括浓硫酸和硝酸，因为它们有很强的氧化性，与金属反应不能生成氢气，而生成水。②判断金属与盐溶液反应。在金属活动性顺序里，只有排在前面的金属，才能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。③判断金属活动性强弱：在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。考点4．金属矿物及铁的冶炼（1）金属矿物（矿石）：①概念：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。②常见的矿石：赤铁矿（Fe 2O 3）、黄铁矿（FeS 2）、菱铁矿（FeCO 3）、铝土矿（Al 2O 3）、黄铜矿（CuFeS 2）、辉铜矿（Cu 2S ）。（2）铁的冶炼：①原理：利用高温条件下，焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还原出来。如用赤铁矿石炼铁的化学方程式为：。②原料：铁矿石、焦炭、石灰石及空气。③设备：高炉。④炼铁时选择铁矿石的标准：a.铁矿石中铁元素的质量分数大（即含铁量高）；b.炼铁过程中产物对空气不能造成污染；满足以上两个条件的矿石是理想的绿色矿石。考点5．金属的腐蚀和防护（1）铁生锈的条件：铁生锈的主要条件是与空气和水蒸气直接接触。铁制品锈蚀的过程，实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生复杂的化学反应，铁锈的主要成分是 Fe2O3·xH2O 。（2）铁的防锈：原理是隔绝空气或水，使铁失去生锈的条件。防锈措施：防止铁制品生锈，一是保持铁制品表面的洁净和干燥，二是在铁制品表面涂上一层保护膜，防止铁与氧气和水的反应，例如：①刷一层油漆；②涂上一层机油；③电镀一层不易生锈的金属，如镀锌等； ④经加工使金属表面生成一层致密的氧化膜，如烤蓝；⑤在金属表面覆盖搪瓷、塑料等。考点6．金属资源的保护（1）矿物的储量有限，而且不能再生。（2）废旧金属的回收和利用可以减少对环境的污染，还可以节约金属资源。（3）保护金属资源的有效途径：①防止金属腐蚀；②回收利用废旧金属；③合理有效地开采矿物；④寻找金属的替代品。二、能力与综合考点 Fe 2O 3+CO====2Fe+3CO 2 高温

金属材料的应用

Ⅰ金属在生活中的应用炊具从烤制烤鸭的烤炉，到烤面包的烤箱，再到我们吃时用的刀叉，无一不是金属制成的；各种各样的炒锅，炉灶，抽油烟机等炊具，也无一不是金属制成的。（烤炉烤箱：使用全不锈钢面板结构，永不生锈，坚固耐用；炒锅：传统炒锅主要由铁制成，铁锅注意不要经常烹饪液体食物以防生锈；抽油烟机：机壳目前也比较流行采用钢化玻璃和不锈钢材料。风轮由硅合金铝片冲压而成，经久耐用不变型，动平衡性能好。风道：由冷轧薄钢板表面喷塑处理而成）金属包装材料 1、易拉罐大部分易拉罐为铝制或钢制，作为啤酒和碳酸饮料的包装形式极其方便。当代社会对易拉罐的回收和再利用至关重要。 2、铝箔真空包装铝箔袋包装通常指的是铝塑复合真空包装袋，此类产品具有良好的隔水、隔氧功能。可以量体定做多种样式。 Ⅱ金属在工业中的应用航空航天铝合金特点：比模量与比强度高、耐腐蚀性能好、加工性能好、成本低廉等，被认为是航空航天工业中用量最大的金属结构材料。主要用作航空航天结构的承载结构。（比模量是材料的模量与密度之比，是材料承载能力的一个重要指标，比模量越大,零件的刚性就愈大，也称为“比刚度”或“比弹性模量”，单位为m）钛合金特点：与铝、镁、钢等金属材料相比，钛合金具有比强度很高、抗腐蚀性能良好、抗疲劳性能良好、热导率和线膨胀系数小等优点，可以在350~450℃以下长期使用，低温可使用到-196℃。用于航空发动机的压气机叶片、机匣以及机体主承力构件。（抗疲劳性：轴承材料抵抗疲劳破坏的性能；线膨胀系数：物理名词，有时也称为线弹性系数，指固体物质的温度每改变1℃时，其长度的变化和它在0℃时长度之比。单位为1/开。符号为αl。）高温合金用于航天领域的高温合金中以镍基高温合金应用最为广泛，常用做航天发动机涡轮盘和叶片的材料。（高温金属：指在650°C以上温度下具有一定力学性能和抗氧化、耐腐蚀性能的合金。目前常是镍基、铁基、钴基高温合金的统称。）超高强度钢超高强度钢具有很高的抗拉强度和足够的韧性，并且有良好的焊接性和成形性。飞机起落架、火箭发动机壳体、发动机喷管和各级助推器。（抗拉强度：材料在拉伸断裂前所能够承受的最大拉应力。）汽车铝合金代替钢铁降低汽车自重，全铝轿车全新的轻量化结构，使车身重量比传统钢制车身轻40%以上。

金属材料在产品设计中应用

金属材料在产品设计中的应用设计中，除了少数材料所固定的特征以外，大部分的材料都可以通过表面处理的方式来改变产品表面所需的色彩、光泽、肌理等需要。通过改变产品表面的色彩、光泽、纹理、质地等方式，可以直接提高产品的审美功能，从而增加产品的附加值。在产品造型设计中要根据产品的性能、使用环境、材料性质等条件正确选择表面处理工艺与面试材料，使材料的颜色、光泽、肌理及加工工艺特性与产品的形态、功能、工作环境匹配适宜，以获得大方美观的外观效果，给人美的感受。金属材料是金属及其合金的总称。金属表面处理的分类：（1），表面精加工处理 A，切削和研削定义：利用刀具或砂轮对金属表面进行加工的工艺。效果：得到高精度的表面。 B，研磨定义：是可以达到把金属表面加工成平滑面效果的工艺。效果：可以得到光面、镜面、梨皮面的效果。设计案例分析：林德伯格公司为其一款造型简洁独特的眼镜框专门设计了这个眼镜盒。不锈钢材

料要具有亚光的效果，可以通过研磨、喷砂和化学处理等工艺达到。在这款设计中，研磨工艺的应用，使得眼镜盒的设计更加朴素，简洁。整个设计的理念在材料、造型和功能之间达到完美的和谐。（2），表面层改质处理定义：表面层改质处理是通过化学或者电化学的方法将金属表面转变成金属氧化物或者无机盐覆盖膜的过程。效果：改变金属表面的颜色、肌理及硬度，提高及金属表面的耐蚀性、耐磨性及着色性。设计案例分析：设计讲解：设计师对产品采用的铝材料应用了阳极氧化工艺处理，使得水壶得到新鲜氧化膜，具有多孔状结构，使膜层具有极好的吸附性，对各种染料表现出极强的吸附能力，因而再进过一定的工艺处理，就可染上鲜艳的色彩。阳极氧化工艺的应用，使得水壶本身不仅得到了保护，还得到了装饰，增加了产品的附加值。（3），表面被覆处理原理: 通过在纪念树表面覆盖一层皮膜，从而改变材料表面的物理化学性质，赋予材料的表面肌理、色彩等。设计案例分析：

初中化学金属和金属材料

初中化学金属和金属材料2019年4月20日（考试总分：300 分考试时长： 120 分钟）一、填空题（本题共计 10 小题，共计 40 分） 1、（4分）“共享单车”在百色城区投入使用，颇受年轻人的喜欢。依据如图，请回答下列问题：（1）所示自行车中的材料属于有机合成材料的是_________（填序号）。（2）自行车的车架是钛合金制作。钛合金是一种_____________（填混合物或纯净物）。（3）扫描二维码就可以租用“共享单车”，二维码的制作材料一般是用PVC不干胶贴纸。PVC [化学式(C2H3Cl)n]中碳原子和氢原子的个数比是_____________，碳元素和氧元素的质量比是_______________。（4）有些“共享单车”的车架是铁制的，表面涂了一层漆防止_____________；请写出用稀硫酸可以除铁锈的化学方程式______________________。 2、（4分）我国的铁路发展迅猛，城市地铁缓解了交通压力，便利了市民出行，同时减少了空气污染。根据如图回答下列问题：（1）图中所示材料中属于有机合成材料的是_____；石墨电刷的使用主要利用其___性。（2）轨道交通的发展与炼钢工艺的发展密不可分，钢和生铁都是铁的合金，它们的区别在于钢的含碳量______（填“高于”或“低于”）生铁。（3）为将短轨连成长轨，常用下列反应进行焊接：8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3，该反应发生后，不需要再持续加热就可保持高温继续进行，方便野外操作。该反应所属基本反应类型为_____（填字母序号）。 A. 化合反应 B. 分解反应 C. 置换反应 D. 复分解反应（4）列车车身涂上油漆最主要是为了_________。A. 美观 B. 防锈（填字母序号）

金属材料学第二版戴起勋课后题答案

第一章1.为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的？答：S、P会导致钢的热脆和冷脆，并且容易在晶界偏聚，导致合金钢的第二类高温回火脆性，高温蠕变时的晶界脆断。 S能形成FeS，其熔点为989℃，钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS会熔化，所以易产生热脆； P能形成Fe3P，性质硬而脆，在冷加工时产生应力集中，易产生裂纹而形成冷脆。 2.钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类？各有什么特点？答：简单点阵结构和复杂点阵结构简单点阵结构的特点：硬度较高、熔点较高、稳定性较好；复杂点阵结构的特点：硬度较低、熔点较低、稳定性较差。 3.简述合金钢中碳化物形成规律。答：①当r C/r M>时，形成复杂点阵结构；当r C/r M<时，形成简单点阵结构； ②相似者相溶：完全互溶：原子尺寸、电化学因素均相似；有限溶解：一般K都能溶解其它元素，形成复合碳化物。 ③N M/N C比值决定了碳化物类型④碳化物稳定性越好，溶解越难，析出难越，聚集长大也越难；⑤强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物。 4.合金元素对Fe-C相图的S、E点有什么影响？这种影响意味着什么？答：A形成元素均使S、E点向_____移动，F形成元素使S、E点向_____移动。 S点左移意味着_____减小，E点左移意味着出现_______降低。

（左下方；左上方）（共析碳量；莱氏体的C量） 5.试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下，不同合金元素的分布状况。答：退火态：非碳化物形成元素绝大多数固溶于基体中，而碳化物形成元素视C和本身量多少而定。优先形成碳化物，余量溶入基体。淬火态：合金元素的分布与淬火工艺有关。溶入A体的因素淬火后存在于M、B中或残余A中，未溶者仍在K中。回火态：低温回火，置换式合金元素基本上不发生重新分布；>400℃，Me 开始重新分布。非K形成元素仍在基体中，K形成元素逐步进入析出的K中，其程度取决于回火温度和时间。 6.有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大？阻止奥氏体晶粒长大有什么好处？答：Ti、Nb、V等强碳化物形成元素（好处）：能够细化晶粒，从而使钢具有良好的强韧度配合，提高了钢的综合力学性能。 7.哪些合金元素能显着提高钢的淬透性？提高钢的淬透性有何作用？答：在结构钢中，提高马氏体淬透性作用显着的元素从大到小排列：Mn、Mo、Cr、Si、Ni等。作用：一方面可以使工件得到均匀而良好的力学性能，满足技术要求；另一方面，在淬火时，可选用比较缓和的冷却介质，以减小工件的变形与开裂倾向。 8.能明显提高回火稳定性的合金元素有哪些？提高钢的回火稳定性有什么作用？答：提高回火稳定性的合金元素：Cr、Mn 、Ni、Mo、W、V、Si

金属材料的应用现状及发展趋势分析

金属材料的应用现状及发展趋势分析在进行金属材料的应用现状及发展趋势分析之前，先简要介绍一下金属材料。金属材料是最重要的工程材料之一。按冶金工艺，金属材料可以分为铸锻材料、粉末冶金材料和金属基复合材料。铸锻材料又分为黑色金属材料和有色金属材料。黑色金属材料包括钢、铸铁和各种铁合金。有色金属是指除黑色金属以外的所有金属及其合金，如铝及铝合金、铜及铜合金等。工程结构中所用的金属材料90%以上是钢铁材料，其资源丰富、生产简单、价格便宜、性能优良、用途广泛。钢有分为碳钢和合金钢，铸铁又分为灰口铸铁和白口铸铁。一、金属材料的应用现状金属材料的结构及其性能决定了它的应用。而金属材料的性能包括工艺性能和使用性能。工艺性能是指在加工制造过程中材料适应加工的性能，如铸造性、锻造性、焊接性、淬透性、切削加工性等。使用性能是指材料在使用条件和使用环境下所表现出来的性能，包括力学性能（如强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等）、物理性能（如熔点、密度热容、电阻率、磁性强度等）和化学性能（如耐腐蚀性、抗氧化性等）。金属材料具有许多优良性能，是目前国名经济各行业、各部门应用最广泛的工程材料之一，特别是在车辆、机床、热能、化工、航空航天、建筑等行业各种部件和零件的制造中，发挥了不可替代的作用。（1）、在汽车中的应用。缸体和缸盖，需具有足够的强度和刚度，良好的铸造性能和切削加工性能以及低廉的价格等，目前主要用灰铸钢和铝合金；缸套和活塞，对活塞材料的性能要求是热强性高，导热性好，耐磨性和工艺性好，目前常用铝硅合金；冲压件，采用钢板和钢带制造，主要是热轧和冷轧钢板。热轧钢板主要用于制造承受一定载荷的结构件，冷轧钢板主要用于构型复杂、受力不大的机器外壳、驾驶室、轿车车身等。还有汽车的曲轴和连杆、齿轮、螺栓和弹簧等，都按其实用需要使用的了不同的金属材料（2）、在机床方面的应用。机床的机身、底座、液压缸、导轨、齿轮箱体、轴承座等大型零件部，以及其他如牛头刨床的滑枕、带轮、导杆、摆杆、载物台、手轮、刀架等，首选材料为灰铸铁，球磨铸铁也可选用。随着对产品外观装饰效果的日益重视，不锈钢、黄铜的