第四章 第二节 铝 金属材料
第四章第二节铝金属材料
【课标要求】
1、了解铝的还原性、氧化铝和氢氧化铝的两性，使学生认识到铝及其重要化合物在化学性质
上与其他常见金属及其化合物的不同，能列举铝合金材料在生产和生活中的重要应用。
2、通过对不锈钢不易锈蚀原理的认识，使学生进一步体会金属与金属材料间的密切关系。
3、了解金、银、铜的主要性质以及它们作为材料在工业生产和高科技领域的应用。
【教材内容展现】
1、金属铝的物理和化学性质（铝热反应实验及方程式）及铝合金的广泛用途。
2、氧化铝和氢氧化铝的两性（实验探究、方程式）及用途。
3、铜及其化合物的性质，介绍常见的金属材料。
【教学建议】
1、铝是一种常见的金属，铝元素也是一种常见的元素，因此铝及其含铝化合物的物理化学性
质的学习应多与日常生活相联系，让学生充分体会性质决定用途这一基本原理。由于已经学习过金属钠和铁的性质，所以可以让学生通过对比学习铝的性质，在课前预习区设置相关对比内容，从而使第一课时的内容重点突出，效率提高。
2、铝及含铝化合物在高中化学中最有特点的就是它的两性，因此此部分是第二课时的重点和
难点，也是本节内容的重点。在教学中建议多用实验引导和验证的方法让学生得出结论。
作为新授课图像问题不作要求。
3、常见的金属材料可以让学生阅读材料自学，教师简单介绍完成，可以鼓励学生课下进一步了
解。此部分的重点是铜及其化合物的转化，要将新知和旧知进行整合。
【教学方法】
立足初中所学知识及学生已掌握的有关概念和理论，按单质、氧化物、氢氧化物、盐的知识生长顺序来组织学习材料，运用推理、假设及实验探究验证的分析问题方法来学习物质的性质。
【学案设计】
第一课时
【学习目标】
1、了解铝的物理性质和还原性，
2、掌握铝在化学性质上与其他常见金属及其化合物不同。
3、能列举铝合金材料在生活和生产中的重要应用。
【课前预习区】
1 [复习旧知]填写以下表格的空白部分：
Na Al Fe 与O2
与Cl2
与H2O
与盐酸
与NaOH溶液
与CuSO4溶液
Al 、Fe遇到冷的浓硫酸、浓硝酸会发生
2[预习新知]
合金：
铝合金的用途有：
【课堂互动区】
【试一试】说出你身边的常见铝制品，并想一想可能用到了金属铝哪些方面的性质？
【归纳整理】
一、铝的性质
1、铝的物理性质：
铝是一种_____色金属，有_____光泽，密度较_____，仅为钢的1/3左右；熔点较_____；硬度较_____，；具有良好的_____、_____性。金属铝放置在空气中，表面易形成一层，阻止金属继续被氧化。
【思考】通过填写【课前预习区】表格，对比金属钠和铁，预测铝作为一种金属，它可能具有哪些性质？
【归纳整理】根据金属单质的反应规律，铝可以发生下列反应：
①与其它非金属单质（O2、Cl2）反应___________________________________
②与酸(盐酸、稀硫酸)的反应______________________________________
③与某些盐（硫酸铜溶液）的反应_________________________________
2．铝的化学性质
【演示实验1】铝箔在氧气中燃烧
（1）与氧气等非金属反应
现象：铝箔在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的_______，生成_______固体。
方程式：_______________________________________________。
应用：制__________、__________、__________。
思考：集气瓶的底部要放一些水（或细沙），其作用是什么？
【拓展】铝除了能与氧气直接化合外，还能与氯气、硫等非金属直接化合。反应方程式为、。
【联想质疑】在生活中，我们经常看到人们使用铝和其他的一些物质，采用简单的装置焊接钢轨，你知道是什么原理吗？
【演示实验2】模拟焊接钢轨——铝热反应
（2）与某些氧化物反应——铝热反应和铝热剂
现象：_______________________________________________
方程式：_______________________________________________
应用：_______________________________________________
思考：哪些金属氧化物可以与铝粉发生类似的反应? _________________
应用: ①__________②__________
（3）与酸反应
A. 与非氧化性酸（盐酸和稀硫酸）的反应：
离子方程式为_____________________
【拓展】在生产生活中，人们常常看到用铝槽车来运送浓硫酸浓硝酸，是因为什么原因呢？B. 与强氧化性酸反应：
Al + HNO3（稀）——___________________________________
铝在常温时，在浓硫酸、浓硝酸中发生________现象。
【演示实验3】铝的特性——与碱反应
（4）与烧碱等碱反应
现象：________________________________________
方程式：________________________________________
离子方程式：________________________________________
反应的实质：________________________________________
【总结铝的性质】铝的还原性
1、与非金属单质:
2、与金属氧化物：
3、与酸：
4、与碱：
5、与盐：
【巩固训练】
1、用铝热法还原下列物质，制得金属各1摩尔，消耗铝最少的是（）
A．MnO2 B．FeO C．Cr2O3D．V2O5
2、铝与下列物质反应时不能放出氢气的是（）
A.稀硫酸
B.稀硝酸
C.浓烧碱溶液
D.热的浓硫酸
3、两份相同质量的铝粉，第一份与足量的氢氧化钠溶液反应，第二份和足量的
盐酸反应。则产生的气体物质的量( )
A.相等
B. 大于
C. 小于
D.无法确定
4、向一个铝制易拉罐充满CO2后，再往罐内注入足量的20%NaOH溶液，立即用胶布严封罐口，不多会儿就会听到罐内“卡、卡”作响，发现易拉罐变瘪，再过一会儿易拉罐又鼓涨起来，解释上述变化的实现现象。
①易拉罐开始变瘪的原因是，其化学方程式为。
②易拉罐后来又鼓涨起来的原因是，其离子方程式为。
二、铝合金
指导学生阅读教材P119页内容。
【问题组】
1、什么是合金？
2、铝合金的主要用途有哪些？
3、铝合金为什么比铝单质应用更广泛？
【归纳整理】
铝合金的特点：
铝合金的用途：
第2课时
【学习目标】
1、能说出氧化铝和氢氧化铝的主要物理性质；
2、知道氢氧化铝的实验室制备原理和操作；
3、认识氧化铝和氢氧化铝的两性，掌握它们分别与盐酸和氢氧化钠溶液反应的化学方程
式和离子方程式；
4、了解铝的化合物应用。
5、提高获取信息和加工信息的能力；体验实验探究的乐趣，激发学习兴趣。
重点：氧化铝和氢氧化铝的两性性质，Al(OH)3的制备。
难点：两性氧化物和两性氢氧化物与碱反应的理解。
【课前预习区】
1、知识回顾：以硫酸、氢氧化钠、氧化钠、三氧化硫为例，复习酸、碱、碱性氧化物、酸性氧化物的通性，并写出有关反应方程式
2、根据Al2O
3、Al(OH)3的组成，推测其可能具有的性质？
3．你认为实验室可以用什么方法来制备Al(OH)3？说出你的理由。
【课堂互动区】
二、铝的重要化合物
【问题组】
（1）为什么钠需要保存在煤油里，而铝可以直接放置在空气中？
（2）我们知道铝能与沸水反应，可是为什么铝锅可以用来煮水？
（3）在加热铝箔时，为什么熔化的铝箔不滴落？
（4）红宝石、蓝宝石的硬度大，其组成成分是什么？
【归纳整理】
氧化铝的物理性质：
氧化铝的用途
探究一：对氧化铝化学性质的探究
1、Na2O是碱性氧化物，Al2O3呢？
2、实验设计与验证
实验目的现象反应离子方程式结论
与盐酸反应
与NaOH溶液反应
两性氧化物是指
【思考与交流】（1）铝制餐具可用来蒸煮或长期存放酸性或碱性的食物吗？为什么？
探究二：对Al(OH)3的制备及性质的探究
1、验证Al(OH)3的性质
现象反应离子方程式结论HCl
NaOH
加热
两性氢氧化物：
[思考]根据大多数难溶氢氧化物的性质，推测Al(OH)3受热是否易分解？若分解，写出方程式
【思考】
（1）胃舒平（复方氢氧化铝片）的主要成分是氢氧化铝，它能缓解因胃酸过多而出现胃痛，你知道为什么吗？
（2）Al(OH)3为什么可以用来净水？
2、Al(OH)3制备的试剂选择（据物质转化规律，请选择合适药品设计实验并完成下表）
药品现象离子反应方程式
1 氨水、
2 NaOH、
【思考与交流】
（1）上述实验中，有些同学用了相同的试剂，但描述的实验现象却不同，原因何在？
（2）制备Al(OH)3最好选用何种试剂？为什么？
【知识与重整】铝及其重要化合物之间的转化关系：
【课外与思考】
明矾的净水作用
在没有自来水的边远地区，井水、河水或池塘水是生活用水的主要来源。当水比较浑浊时，人们就向水缸中少量明矾，搅拌，过一段时间，在水缸的底部，会出现很多絮状沉淀物，而水却变得清澈透明了。
请通过查阅有关资料（或通过互联网）后回答下列问题。
1、明矾的化学式：；
2、明矾的净水原理：；
3、现有200 mL 1 mol/L明矾溶液，加入一定量Ba(OH)2溶液刚好使Al3+沉淀的离子方程
式为；刚好使Ba2+沉淀的离子方程式为。
[走进生活]
1、某患者患有胃酸过多症，如果你是医生，你用什么药物治疗？如果该患者有胃溃疡呢？
2、在没有自来水的边远地区，井水、河水或池塘水是生活用水的主要来源。当水比较浑浊时，人们就向水缸中少量明矾(化学式为KAl(SO4)212H2O)，搅拌，过一段时间，在水缸的底部，会出现很多絮状沉淀物，而水却变得清澈透明了。你知道真正起净水作用的是什么吗？
【总结】铝三角～AlO2－、Al (OH)3、Al3+三者关系
Al(OH)3
①②
②’①’
③
Al3+AlO2－
③’
请写出以上转化的方程式：
【随堂检测】
1、实验室里欲使溶液中的Al3+完全转化成沉淀，最适宜的试剂是（）
A、氢氧化钠溶液
B、氨水
C、氢氧化钾溶液
D、氢氧化钡溶液
2、下列试剂能用来分离Fe3+与Al3+的是（）
A.NH3.H2O
B.NaOH
C. (NH4）2CO3
D.HCl
3、下列物质中既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的是（）
①Na2CO3、②Al(OH)3、③Na HCO3、④Al2O3 ⑤NH4 HCO3
A、①②④
B、②③④⑤
C、②④⑤
D、全部
4、能区别NaCl.MgCl2.CuCl2.AlCl3.FeCl3.NH4Cl溶液的一种试剂是（）
A. H2SO4溶液
B. AgNO3溶液
C. NaOH溶液
D. 氨水
5、下列反应的离子方程式书写正确的是（）
A.钠与水反应：Na + H2O = Na+ + OH- + H2↑
B.铝与盐酸反应：2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2↑
C.氢氧化铝与盐酸反应：OH- + H+ = H2O
D.氯化铝与氨水反应：Al3+ + 3OH = Al(OH)3↓
6、某同学将铝片插入氢氧化钠溶液中，开始时没有看到气泡，过了一段时间后，看到有气泡产生，请用离子方程式解释原因。
【课后巩固区】
1、某无色透明溶液、能与铝作用放出氢气，此溶液中可以大量共存的离子组是（）
A、H+、Na+、Cl-、Ba2+
B、SO42-、Na+、HCO3-、K+
C、NO3-、OH-、Cl-、Ba2+
D、Cu2+、OH-、SO42+、Fe2+
2、既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水的物质是：（）
A、铝
B、硅
C、氢氧化铝
D、氧化铝
3、除去镁粉中的少量铝粉，可选用的溶液是（）
A、盐酸
B、浓硝酸
C、氨水
D、氢氧化钾溶液
4、混有铝的铁屑与盐酸反应，离子方程式
为；再加
入适量的氢氧化钠溶液，反应的离子方程式为
；
再加入过量的NaOH溶液，反应的离子方程式为。
5、写出下列离子反应的离子方程式：
①铝丝与稀硫酸反应:
②铝片与氢氧化钠溶液反应:
③氧化铝与足量盐酸反应:
④氧化铝与氢氧化钠溶液反应:
⑤氢氧化铝与足量盐酸反应:
⑥氢氧化铝与氢氧化钠溶液反应
第3课时
【课前预习区】
【温故知新】
【思考】. 回顾钠、镁、铁单质的性质，预测金属铜的性质（以化学方程式表示）:
【新知预习】阅读课本119页请回答：
1.金属材料分为哪两类？黑色金属材料包含哪些？有色金属材料包含哪些？黑色金属材料的颜色一定是黑色的吗？
2.铁的应用经历了怎样的演变过程？生铁、钢铁、不锈钢有何不同？
3.金是质地柔软的色金属，银是具有金属光泽、质地柔软的色金属，铜是硬度较小的
色金属。它们都具有良好的延展性，导电性和导热性。延展性最好的，导电性最好的是导热性更好的是铀（U）用做，镍在；特别是被誉为—钛（Ti），应用前景更为广阔。钛是一种活泼金属，但因其表面容易形成致密的氧化物保护膜使它不易跟其他物质反应，而具有一定的。除此之外，它还具有，，，等优点。
金属钛具有优越的性能且储量大，可以应用于造、、、、
、、、、等。例如，在电影胶片的制作中，需要使用多种强酸，强碱等试剂，如果使用，设备可以长时间的连续运转。再如，钛可以制成“”。在骨头损坏的地方，用钛片与钛螺丝钉修补，过了几个月，骨头就会生长在钛片的小孔里与螺丝钉上，新的肌肉纤维会包在钛的薄片上。钛骨骼宛如真正的骨骼与血肉相连，起到支撑和加固作用。所以，钛被认为是一种“”。
【课堂互动区】
阅读课本119页内容，学生自行整理完成一下内容:
一、金属与金属材料
（一）金属的分类
①冶金工业
黑色金属：Fe、Cr、Mn（黑色金属的颜色不一定是黑色，如纯净的铁、铬的颜色是银白色）有色金属：除Fe、Cr、Mn以外的所有金属。
如Au_____色.Ag_____色.Cu_____色.
②按密度
轻金属：密度﹤4.5g/cm3（如钠、镁、铝等）
重金属：密度﹥4.5g/cm3（如铁、铜、汞等）
（二）钢铁
钢铁种类其它元素含量性能
生铁含碳量2％－4.3% 硬度大，但较脆且
不易机械加工
普通钢含碳量0.03%－2%，增加了铁锰等元素改善了铁的性能，
但易锈蚀
不锈钢在普通钢基础上，加入铬镍等元素，含铬在12％以上在空气中能保持金属光泽，且有不生锈的特性
不锈钢防锈的原因：_________________________（三）、金、银、钛等金属材料
1.金、银、铜、钛的物理特性：
2. 铀、镍、钛的重要用途：
【师生探究】
（四）、铜及其化合物的性质
【实物展示】铜片、铜粉、
【归纳】1、铜的物理性质：。
【思考】从金属的通性预测分析铜可能具有的化学性质有哪些？
2、铜的化学性质
（1）与非金属单质反应。举例：写出与O2、S、Cl2反应的方程式
（2）与酸的反应
a. 与非氧化性酸（稀盐酸、稀硫酸）。
b. 与氧化性酸反应
铜和浓硫酸的反应方程式
铜与稀硝酸的反应离子方程式
铜与浓硝酸的反应离子方程式
【思考】比较铜在空气中直接加热与铜久置于潮湿空气中的反应产物是否相同？
（3）在潮湿空气中反应
（4）与盐溶液反应
Cu＋FeCl3＝ Cu ＋AgNO3=
【整理与归纳】通过你对铜的性质的认识，总结规律：
Cu 3
、铜的化合物
（1）【资料在线】：铜及其化合物的颜色
物质颜色物质颜色Cu 紫红色CuSO4白色CuO 黑色CuSO4.5H2O 蓝色Cu2O 红色C u2(O H)2C O3绿色Cu2S 黑色Cu(OH)2蓝色Cu（Ⅱ）Cu（I）
（2）氧化铜:请写出氧化铜在高温下分解的反应方程式
(3)铜盐
【展示】无水硫酸铜粉末和硫酸铜晶体
【问题】
1.CuSO4与CuSO4·5H2O的如何相互转化，这一性质在化学实验中的用途是什么？
2. Cu2（OH）2CO3可以写成Cu（OH）2·CuCO3的形式，请问Cu2（OH）2CO3加热分解的产物是什么？写出反应的化学方程式。提示：难溶性的碱和难溶性的碳酸盐受热均分解。
【阅读课本123页总结】
（五）金属的通性
①大多数金属在常温下是固体
②大多数金属大多呈_____色，具有金属光泽
③大多数金属具有_____性，是___.____的良导体
④大多数金属可以与氧气.氯气等非金属单质以及酸等物质发生反应，在反应中金属原子_______电子，做________剂。
【课堂练习】
下列4组物质均有一种物质的类别与其它三种不同
A．CaO、Na2O、CO2、CuO B．H2、C、P、Cu
C．O2、Fe、Cu、Zn D．HCl、H2O、H2SO4、HNO3
①以上四组物质中类别不同的物质依次是（填化学式）
A ______；
B __；
C ；
D 。
②这四种物质相互作用可生成一种新物质的化学方程式为
写出这种物质分解的化学方程式
写出这种物质和盐酸反应的离子方程式
铝及铝合金
第八章铝及铝合金 第一节铝的合金化及铝合金的分类 铝是地壳中蕴藏量最多的金属元素，铝的总储量约占地壳总量的7.45%。铝及铝合金 的产量在金属材料中仅次于钢铁材料而居于第二位，是有色金属材料中用量最多、应用范 围最广的材料。 一、纯铝的特性 铝是第三周期第ⅢA族元素，原子序数为13，常见化合价为+3，原子量为26.9815， 原子直径为0.286nm。固态铝是一种具有面心立方晶格的金属，无同素异构转变。主要物 理性能参数见表8-1。纯铝是一种具有银白色金属光泽的金属。不仅密度低、导电性和导 热性好，而且还具有塑性好、抗腐蚀性能高的特点。铝的化学性质虽然很活泼，但在空气 中易与氧结合，在金属的表面形成一层致密的稳定的氧化铝薄膜，可保护内层金属不再继 续氧化，所以金属铝在大气中具有极好的稳定性。固态纯铝的塑性极好，在室温下纯度为99.99%的纯铝的延伸率可达50%，但纯铝的强度相当低，只有45MPa。纯铝的低温性能良 好，在0℃~-253℃之间其塑性和冲击韧性均不降低。纯铝除易于铸造和切削加工成形外， 还可通过冷、热压力加工支撑不同规格的半成品。此外，纯铝还具有很好的焊接性能，可 采用气焊、氩弧焊等焊接方法进行焊接。 表8-1 纯铝的主要物理性能 性能参数性能参数性能参数 点阵结构fcc 热膨胀系数 2.3×10-5/K(20℃)熔点 660.4℃ 点阵常数 4.0496×10-10m(25℃) 导热系数 2.37W/(cm?K)(25℃)沸点 2477℃ 固态密度 2.72g/cm3电阻率 2.655×10-8Ω?m 熔化热10~147kJ/mol 表8-2 重熔用铝锭、重熔用精铝锭的牌号及化学成分（GB/T8644-2000，GB/T1196-1993） 化学成分 牌号Al 杂质不大于 不小于Fe Si Cu Zn Ti Ca Mg 其他杂质每种总和 Al99.996 99.996 0.0010 0.0010 0.0015 0.001 0.001 0.001 0.004 Al99.993 99.993 0.0015 0.0013 0.0030 0.001 0.001 0.001 0.007 Al99.99 99.99 0.0030 0.0030 0.0050 0.002 0.002 0.001 0.04 0.002 0.005 0.05 Al99.95 99.95 0.02 0.02 0.01 0.005 0.08 0.030 0.030 0.015 0.15 0.005 0.12 Al99.85 99.85 Al99.80 99.80 0.15 0.10 0.01 0.03 0.03 0.02 0.20 Al99.70 99.70 0.20 0.13 0.01 0.03 0.03 0.03 0.30 Al99.60 99.60 0.25 0.18 0.01 0.03 0.03 0.03 0.40 Al99.50 99.50 0.30 0.25 0.02 0.03 0.05 0.03 0.50 Al99.00 99.00 0.50 0.45 0.02 0.05 0.05 0.05 1.00 工业纯铝采用熔盐电解，即利用直流电以冰晶石为溶剂在950℃~970℃电解氧化铝的 方法制取，所得到的工业电解纯铝经三层熔液电解法制得工业高纯铝。如果再使用区域熔 炼或有机溶液电解法冶炼工业高纯铝可制取纯度在99.999%以上的高纯铝，最高纯度可达99.99995%。工业纯铝的主要用途是配制铝基合金，高纯铝则主要应用于科学试验、化学
第四章金属材料及热处理
第四章答案 1．解释名词：①滑移、②加工硬化、③回复、④再结晶 答：①滑移：晶体的一部分沿着一定的晶面(滑移面)和晶向(滑 移方向)相对于另一部分产生相对滑动的过程。滑移变形有如下特点: 滑移只能在切应力作用下发生。滑移常沿晶体中原予密度最大的晶面和晶向发生。 ②加工硬化：随着塑性变形量的增加，金属的强度、硬度升高， 塑性、韧性下降这种现象称为加工硬化。 ③回复：回复是指当加热温度较低时，仅使金属的点缺陷和位错 近距离运动(如大量的空位移动到表面或与间隙原于合并；异号位错在同一滑移面上合并消失)而使晶格畸变减少，内应力显著降低的过程。 ④再结晶：金属的组织和性能又重新恢复到冷性变形前的状态。 而且结晶出的晶格与变形前完金一样，所以称为再结晶过程 2．用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。试解释过程演变的原因? 答：铁丝在塑性变形前的塑性、韧性好，容易变形；用手来回弯 折铁丝时感觉省劲；随着变形量的增加，金属的强度、硬度升高，塑性、韧性下降产生了加工硬化。所以后来逐渐感到有些费劲了。3．当金属继续冷冲压有困难时，通常需要进行什么热处理？为什么? 答：金属的塑性变形，不仅会使金属的晶粒破碎拉长，而且还会 使位错等晶格缺陷大量增加，从而使金属产生加工硬化和残余内应
力，这些不仅会造成金属进一步加工的困难，而且还会引起一系列的性能变化。所以，金属在塑性变形之后或在其加工变形的过程中，需要进行的热处理是退火，即对金属进行一定温度的加热，便其组织从不稳定的状态趋于稳定的状态，性能得以恢复。退火的目的是①为了消除加工硬化，以便进一步加工，②为了保留其加工硬化性能，仅只减小其残余内应力，或改善某些理化性能。 4．热加工对金属组织和性能有什么影响?钢材在热加工(如锻造)时，为什么不产生加工硬化现象? 答：热加工能消除铸态金属与合金的某些缺陷，如使气孔焊合， 使粗大的树枝晶和柱状晶破碎，从而使材料组织致密，晶粒细化，成分均匀，力学性能提高。 热加工使铸态金属中的夹杂物及枝晶偏析沿变形方向拉长，便枝 晶间富集的杂质及夹杂物的分布逐渐与变形方向一致，形成彼此一致的宏观条纹，称为流线，由这种流线所体现的组织称为纤维组织。纤维组织使钢产生各向异性，与流线平行的方向强度高，而垂直方向上强度低，在制订加工工艺时，应使流线分布合理，尽量便流线与工件工作时所受到的最大拉应力方向一致，与剪切或冲击应力方向相垂直。 在热加工亚共析钢时，常发现钢中的铁素体与珠光体呈带状或层 状分布，这种组织称为带状组织。带状组织是由于枝晶偏析或夹杂物在压力加工过程中被拉长所造成的。带状组织不仅降低钢的强度，而且还降低塑性和冲击韧度。轻微的带状组织可通过多次正火或高温扩
版新教材高中化学第3章第2节金属材料教案新人教版必修第一册
版新教材高中化学第3章第2节金属材料教案新人教版必修第一 册 第二节金属材料 学业要求核心素养对接 1.了解合金的含义及特性。 2．认识常见合金的重要应用。 3．掌握物质的量在化学方程式中的应用。 能利用金属的性质、正确选用金属材料，以 培养学生创新意识素养水平。 [知识梳理] 知识点一铁合金 1．合金 (1)定义：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)性质：合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在许多方面不同于各成分金属。 ①硬度：合金的硬度一般大于成分金属。 ②熔点：合金的熔点多数低于成分金属。 2．铁合金 铁碳合金 ?? ? ??生铁 钢 合金钢，常见的是不锈钢 知识点二铝和铝合金 1．铝与氧化铝的化学性质 (1)Al与O2的反应：4Al＋3O2===2Al2O3。 (2)Al与盐酸的反应(实验3－4) 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。
Al 2O 3与盐酸的反应 Al 2O 3＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2O (3)Al 与NaOH 溶液的反应 (实验3－5) 2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑。 Al 2O 3与NaOH 溶液的反应 Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O 。 2．两性氧化物 像Al 2O 3这类既能与酸反应，生成盐和水，又能与碱反应，生成盐和水的氧化物，叫两性氧化物。 3．铝合金 向铝中加入少量合金元素，如Cu 、Mg 、Si 、Mn 、Zn 及稀土元素等，可制成铝合金，例如硬铝。 知识点三 新型合金 新型合金?????储氢合金? ?? ??Ti －Fe 合金La －Ni 合金钛合金 耐热合金形状记忆合金 知识点四 物质的量在化学方程式计算中的应用 1．物质的量与各物理量之间的关系 (1)已知物质的质量m ：n ＝m M (2)已知标准状况下气体体积V ：n ＝V V m (3)已知物质的粒子数N ：n ＝N N A (4)已知溶液中的物质的量浓度c ：n ＝cV 2．物质的量在化学方程式计算中的应用
第二节铝
第二节铝、金属材料（第一课时） 学习目标： 1、了解：铝的物理性质，用途 2、掌握：铝的化学性质；氧化铝、氢氧化铝的两性 重、难点：氧化铝、氢氧化铝的两性 一、铝与铝合金 1、铝的存在 人类已发现的110多种元素中，大约有_______是金属元素，其中铝是地壳中含量_________的金属元素，约占地壳总量的7.73%。 2、铝的物理性质： 根据所学习的钠、镁、铁等金属的性质，预测一下铝可能具有哪些化学性质？ 3、铝的化学性质：【铝的化学性质活泼，反应时表现出较强的_________性。】 （1）与氧气反应 ①常温下，铝具有抗腐蚀性，原因是___________________________________ ②加热条件下，铝能在氧气中____________，放出_________________________ 反应的化学方程式为_________________________________________ （2）铝热反应 混合好铝粉与氧化铁粉末后，引发反应的操作是_______________________________ ________________________________________________________________________ 实验现象是______________________________________________________________ 反应的化学方程式为______________________________________________ 如果把氧化铁粉末换为氧化亚铁或四氧化三铁，反应的化学方程式分别为？ 铝热反应有什么作用？ （3）铝与酸的反应 ①与非氧化性酸，如盐酸、稀硫酸等反应的离子方程式为________________________ ②与氧化性酸反应，如硝酸、浓硫酸等反应，无氢气放出，其中铝遇冷的浓硝酸、浓硫 酸会发生____________，但加热可以反应，试写出铝分别与浓硝酸、浓硫酸反应的化 学方程式： （4）与强碱溶液（以NaOH溶液为例）反应 反应的化学方程式为_______________________________________________ 离子方程式为________________________________________________ 4、铝合金及其制品 形成： 性能： 二、铝的重要化合物 1、氢氧化铝——两性氢氧化物 （1）物理性质 （2）化学性质 与强酸反应的离子方程式为__________________________________ 与强碱反应的离子方程式为__________________________________ （3）制备： 氯化铝与氨水反应的离子方程式为______________________________________ (4)用途： 2、氧化铝——两性氧化物 （1）物理性质： （2）化学性质： 与强酸反应的离子方程式为___________________________________________ 与强碱反应的离子方程式为___________________________________________
铝及铝合金表面处理复习
1、电化学抛光：又称电解抛光：铝材为阳极，不溶性金属为阴极，在电解抛光液中采用直流电进行电解的过程。 2、“三合一”预处理是指：除油、去除自然氧化膜和除灰三道工序在同一个处理槽内完成。 3、化学抛光：铝在化学抛光过程中发生阳极反应和阴极反应（酸性）： （1）阳极过程：铝表面形成的多孔固体膜后，铝成为局部电池的阳极而被溶解（腐蚀）； （2）阴极过程：去极化剂在阴极区发生还原反应，析出H2。 4、铝阳极氧化：是一种电解过程，铝及其合金的表面转化为具有防护性、装饰性及其他的功能特性的一层氧化膜。 5、铝的硬质阳极氧化技术：提高氧化膜的硬度和耐磨性、耐热性和电绝缘性等。 6、封孔：为了降低阳极氧化膜的的孔隙率和吸附能力，对于阳极氧化以后的阳极氧化膜所进行的水合处理过程。 一、简述铝合金的腐蚀及其腐蚀形态 1、（1）铝在碱性溶液中的腐蚀，碱能与氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，然后再进一步与铝反应生成偏铝酸钠和氢气。随碱浓度增加和温度升高，铝的腐蚀量、腐蚀速率迅速增加，工业上利用率在碱中发生全面腐蚀这一点，采用碱洗取出铝表面的氧化物。 （2）铝在中性盐溶液中的腐蚀。在中性盐溶液中，铝可以是钝态，也可能由于某些阳离子活着阳离子的作用发生腐蚀。铝材在海水中点腐蚀比较严重，是由于海水中氯离子的作用。卤素氟和氯等的离子半径很小，容易穿透氧化膜造成点腐蚀 （3）铝在酸性溶液中的腐蚀。铝在不同的酸中有不同腐蚀行为，一般在氧化性浓酸中生成钝化膜，具有很好的耐蚀性，而在稀酸中有“点腐蚀”现象。 铝的腐蚀形态 2、（1）点腐蚀。（2）电偶腐蚀（3）缝隙腐蚀（4）晶间腐蚀（5）丝状腐蚀（6）层状腐蚀 二、铝合金表面处理技术包括哪几方面 （1）表面机械预处理（2）化学预处理（3）电化学处理（4）物理处理 三、铝合金的阳极氧化膜的特性有哪些 （1）耐蚀性（2）硬度和耐磨性（3）装饰性（4）有机涂层喝电镀层附着性（5）电绝缘性（6）透明性（7）功能性 第二章 一、预处理的目的 （1）好的表观条件（2）提高产品品级（3）减少焊接的影响（4）产生装饰效果（5）获得干净表面 二、磨光和抛光常见的问题和解决方法有哪些？ 常见问题：采用太大的抛光压力或磨触时间太长时，工件表面易留下暗色的斑纹通常称为烧焦。 解决办法： 1稀碱液进行轻微的碱蚀 2用温和的酸浸液，如铬酸、硫酸或者质量分数为百分之十的硫酸溶液加温后使用 3质量分数为百分之三的碳酸钠和百分之二的磷酸钠溶液，在四十到五十度的温度下处理，时间为5分钟，严重的课延长至10-15min 第三章铝的化学预处理 一、铝材的脱脂方法有哪些？工艺原理分别是什么？ 铝材的脱脂可分为三种：酸性脱脂、碱性脱脂和有机溶剂脱脂。 （1）酸性脱脂是铝材脱脂的主体工艺：在以H2SO4、H3PO4和HNO3为基的酸性脱脂溶液中，油脂会发生水解反应，生产甘油和相应的高级脂肪酸，在溶液中添加少量的润湿剂和乳化剂，则有利于油脂的软化、游离、溶解和乳化，明显提 高脱脂效果。 （2）碱性脱脂是铝表面脱脂的传统工艺。作用机理：碱与油脂发生皂化反应，生成可溶性的肥皂和甘油，用皂化反应来消除油脂与铝材表面的结合，达到脱脂的目的。 （3）有机溶剂脱脂：利用油脂易溶于有机溶剂的特性进行，既能溶解皂化油，也能溶解非皂化油，具有很强的脱脂能力，且速度快，对铝无腐蚀性；但有机溶剂易燃且有毒，尽量避免使用。 常用的有机溶剂：四氯化碳、三氯乙烯、苯、汽油、煤油、酒精和丙酮等。 二、碱洗缺陷及对策 碱洗的三大缺陷：外观粗糙、斑点、流痕。 （1）外观粗糙：对策措施：选用晶粒度复合国家标准的挤压铝棒；控制好挤压制品的出口温度；加强挤压后的淬火；合理控制碱洗速度
常见八种金属材料及其加工工艺
常见八种金属材料及其加工工艺 1、铸铁——流动性 下水道盖子作为我们日常生活环境中不起眼的一部分，很少会有人留意它们。铸铁之所以会有如此大量而广泛的用途，主要是因为其出色的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称，它们包括碳、硅和铁。其中碳的含量越高，在浇注过程中其流动特性就越好。碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。 铸铁中石墨的存在使得下水道盖子具有了优良的耐磨性能。铁锈一般只出现在最表层，所以通常都会被磨光。虽然如此，在浇注过程中也还是有专门防止生锈的措施，即在铸件表面加覆一层沥青涂层，沥青渗入铸铁表面的细孔中，从而起到防锈作用。金属加工微信，内容不错，值得关注。生产砂模浇注材料的传统工艺如今被很多设计师运用到了其他更新更有趣的领域。 材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、高压缩强度、良好的机械加工性。 典型用途：铸铁已经具有几百年的应用历史，涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用具等领域。 2、不锈钢——不生锈的革命 不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他一些金属元素而制成的合金。其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜，这层薄膜是我们肉眼所看不见的。我们通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18：10。 20世纪初，不锈钢开始作为元才来噢被引入到产品设计领域中，设计师们围绕着它的坚韧和抗腐蚀特性开发出许多新产品，涉及到了很多以前从未涉足过的领域。这一系列设计尝试都是非常具有革命性的：比如，消毒后可再次使用的设备首次出现在医学产业中。 不锈钢分为四大主要类型：奥氏体、铁素体、铁素体-奥氏体(复合式)、马氏体。家居用品中使用的不锈钢基本上都是奥氏体。 材料特性：卫生保健、防腐蚀、可进行精细表面处理、刚性高、可通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。 典型用途：奥氏体不锈钢主要应用于家居用品、工业管道以及建筑结构中;马氏体不锈钢主要用于制作刀具和涡轮刀片;铁素体不锈钢具有防腐蚀性，主要应用在耐久使用的洗衣机以及锅炉零部件中;复合式不锈钢具有更强的防腐蚀性能，所以经常应用于侵蚀性环境。
难加工材料的新型加工工艺
难加工材料加工新技术 1.采用高性能新刀具新材料 新型刀具的应用有力地提高了难加工材料加工效率。新型高速切削钢有各种超硬高速钢、粉末高速钢和涂层高速钢，其切削性能比普通高速钢大为提高。新型硬质合金包括各种添加钽、铌等元素的WC基合金、细晶粒和超细晶粒的WC基合金、TiC基和Ti(C，N)基合金、涂层和稀土硬质合金，还有热压复合陶瓷和超硬刀具材料CBN、金刚石等，可以分别用于切削各种难加工材料，但应注意工件、刀具材料的合理匹配。 2.采用非常规切削方法 上述新型刀具材料在常规切削状态下的性能尚不能满足一些难加工材料的切削需要。例如，对于某些高硬度材料的加工，新型硬质合金的硬度和耐磨性还显不足，因此必须降低切削速度，由此造成加工效率不高。CBN和金刚石刀具硬度虽高，但强度不足，且金刚石不能加工黑色金属，故只能在一定的切削条件下用于难加工材料的加工。对于以上状况，可采用非常规的新切削方法。 (1)加热切削法 加热切削法一种是导电加热切削，即在工件和刀具的回路中(工件必须是导电体)施加低电压(约5 V)、大电流(约500 A)，使切削区产生热量，从而使局部工件材料的力学性能、接触和摩擦条件都发生变化。 另一种是等离子体加热切削，即用等离子弧对靠近刀尖的工件材料进行加热，使其硬度、强度降低，从而改善了切削条件。 这2种方法的效果相近，均可较大幅度地降低切削力，消除积屑瘤，提高表面粗糙度技术标准和刀具耐用度。因此用这样的方法进行大切深、大进给加工硬材料是有效的。沈阳工业大学和北京理工大学曾用等离子体加热切削法加工高锰钢和高强度钢，华南理工大学和安
徽工学院曾用电热切削加工高强度钢，取得了系统的试验数据，并开始在生产中应用。此外，还有一种激光辅助切削法，如图2所示。 近年，国内发明了“电熔爆”切削法。带电的刀盘与被加工表面产生剧烈放电，将被加工表层快速熔化、爆离，从而切掉余量。此方法工件内部材料不受热的影响，效率高，对硬、软、黏料均适用，既可用于粗加工，又可用于精加工。 (2)低温切削法 低温切削法用液氮(-180 ℃)或液体CO2(-76 ℃)为切削液，可降低切削区温度，如图3所示。据试验，使用该方法主切削力可降低20%，切削温度可降低300 ℃以上，同时积屑瘤消失，提高了已加工表面质量，刀具耐用度可提高2~3倍，在加工高强度钢、耐磨铸铁、不锈钢、钛合金时均有效果。 (3)豪克能加工 豪克能是一种能量的加工方式，豪克能是利用激活能和冲击能的复合能量对金属零件进行加工，一次加工即可使零件表面达到镜面并实现改性的创新性能量加工技术。利用金属在常温下冷塑性的特点，运用豪克能对金属表面进行复合能量的加工方式，使金属零件表面达到更理想的表面粗糙度要求，也可以形象的说类似熨衣服一样，将零件表面熨平；同时属于不去除材料的加工方式，能够在保证工件完整性的前提下进行加工，预置理想可控的压应力，延长工件的使用寿命。提高零件表面的显微硬度，耐磨性及疲劳强度和疲劳寿命。
建筑幕墙第四章
第四章构件式玻璃幕墙 构件式幕墙（the mullion system）在工厂制作的是一根根元件（立柱、横梁）和一块块玻璃（组件），再运往工地将立柱用连接件安装在主体结构上，再在立柱上安装横梁，形成幕墙框格后安装固定玻璃（组件）。 构件式幕墙是在主体结构上安装杆件（立柱、横梁）形成框格的，框格的外形、尺寸及外表面平整度是在杆件安装过程中调整、定位、固定形成的，杆件安装完毕形成固定在主体结构上的框格后，再安装玻璃（金属板、石板、装配玻璃组件等）形成幕墙，面板的接缝在一根整体杆（立柱、横梁）上，这个杆件在型材挤压时就是一个整杆件，面板固定在这个杆件上。上墙安装时先安装杆件，此时由于尚未安装面板，人可在外侧操作，对杆件进行调整、定位后固定，在杆件安装定位固定后再安装面板。 隐框幕墙在工厂制作时一部分为元件（立柱、横梁），另一部分为小单元组件（包括用结构胶将玻 璃和铝合金型材付框粘接在一起所组成的玻璃装配组件，金属板组件、花岗石板组件等），这些小单元组件高度比一个楼层高度小，不能直接安装在主体结构上，而要首先将立柱（横梁）安装在主体结构上，再将小单元组件固定在立柱（横梁）上。 建筑幕墙构造设计应便于更换面板，要能做到可以随时单独更换任何一块需要更换的面板，这是因为： 1.筑幕墙是外装修，随着时代的进步，时间的推移，任何装修都会过时，要用更新颖、符合时代潮流的新装修来替换，同时面板材料也会老化（尤其是用涂料装饰的面板，涂料会老化变色）、陈旧需要更新。 2.别面板因自然和人为的原因破损，为保证安全需及时更换。 由于幕墙是外围护结构，建筑物投入使用后，如果要将整片幕墙拆除更换，就会使整个建筑不能使用，内装修破坏、重建，要达到在不影响或少影响建筑物使用的情况下进行面板更新（更换），就不能成片拆除更新（更换），而采用面板单块更换才能会不影响建筑物的正常使用。 国家标准《建筑幕墙》对构件式玻璃幕墙提出了专项要求。 4构件式玻璃幕墙专项要求 4.1性能 应符合3.1和3.2的要求，并满足设计要求。 4.2材料 4.2.1玻璃面板 a）幕墙所用玻璃宜为安全玻璃，并符合《建筑幕墙》附录A中A.4中相关标准的规定。 b）幕墙玻璃的公称厚度应经过强度和刚度验算后确定，单片玻璃、中空玻璃的任一片玻璃厚度不宜小于6mm。夹层玻璃的单片玻璃厚度不宜小于5mm，夹层玻璃、中空玻璃的两片玻璃厚度差不应大于3mm。 c）幕墙玻璃边缘应进行磨边和倒角处理。 d）幕墙玻璃的反射比不应大于0.3。 e）幕墙用中空玻璃的间隔铝框可采用连续折弯型或插角型。中空玻璃气体层厚度不应小于9mm，宜采用双道密封，其中明框玻璃幕墙的中空玻璃可采用丁基密封胶和聚硫密封胶，隐框和半隐框玻璃幕墙的中空玻璃应采用丁基密封胶和硅酮结构密封胶。 f）幕墙用钢化玻璃宜经过热浸处理。 4.2.2金属材料、密封材料、五金配件、转接件和连接件 应符合2.2、2.3、2.4和2.5的要求。 4.3组件制作工艺质量要求 4.3.1幕墙框架竖向构件和横向构件的尺寸允许偏差应符合表4-1的要求。
金属材料切削加工性
第一章 金属材料切削加工性 切削加工性：Machinability ，指金属材料被切削加工成合格零件的难易程度。 例如：以车削45#钢为例： 材料硬度 HB200（正火） 单位切削力 κc =200kg/mm 2 用YT15车刀车削： IT8 ν c =120 θ=800oC 此种车削方法家喻户晓，人人皆知，谁都会做，没什么难点。 1. 铝合金，这是比较好加工的，κc =70， νc =800m/min 时，θ也不高，T 很长。 2. 灰口铸铁HT200 κc =114 断屑 切削加工性评价指标： ① 刀具耐用度高； T ② 许用切削速度高； νc ③ 已加工表面易于达到； ④ 车削时断屑； ⑤ 切削力小，切削温度低。 F c θ 3. 45#淬火 HRC50 切削力F c 大，切削温度θ高，刀具耐用度T 低。 一般情况下不车，只能磨削。 IT8 §1—1 衡量切削加工性指标 以车削45#钢(HB200)为参照基准： 刀具材料：YT15； 刀具耐用度：T=60min ； [ν60]j =100m/min ； 当切削L Y12 ν60=300m/min 相比 []6060300 3100 r j νκν= == 一、称相对加工性 1. 刀具耐用度T ： T 较长，加工性较好。 例：45#钢 T=60min 30C r M n SiA T=20min 加工性差。 2. 切削速度νc ：
例：45#钢 νc =100m/min YT15 LY12 νc =300m/min YG15 300 3 100 r κ== 加工性好。 泰勒公式： 0.4c A T ν= 切削速度是根据刀具耐用度确定的。一定刀具耐用度下有一个允许的切削速度νT 。 3. 切削力F c （或者κc ） 凡切削力大者，加工性差。 4. 切削温度(凡是切削温度高者，加工性差。 条件： νc p θo 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 νc m/min 图（一） 1—GH131 2—1Cr18Ni9Ti 3—45#钢（正火） 4—HT200 YT15—45# YG8—GH131 1Cr18Ni9Ti HT200 γo =15o α0=8o κr =75o λs =0o γε=0.2 a p =3 f=0.1
3.2 金属材料--【新教材】人教版(2019)高中化学必修一基础知识讲义
第二节金属材料 （一）铁合金 一、合金 1、定义：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 2、成分：一种金属为主，另一种或几种是金属或非金属 3、制作过程：熔合 4、特性：（1）合金的硬度一般比各成分金属的大 （2）合金的熔点一般比各成分金属的低 （3）合金的物理、化学及机械性能一般优于各成分金属 注：1、合金是混合物 2、稀土元素被称为“冶金工业的维生素” 5、结构变化：纯金属中，所有原子大小、形状都相同，排列规整；加入其它元素的原子后，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。 二、铁合金 (1)铁碳合金 1、分类：含碳量为0.03%-2%，为钢；含碳量为2%-4.3%，为生铁。 2、性能及用途：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，机械性能良好，可以锻轧和铸造，广泛用于制造机械和交通工具等 （2）钢 钢是用量最大、用途最广的合金。根据化学成分，钢分为两大类：碳素钢和合金钢 1、碳素钢：铁与碳的合金 2、合金钢：也叫特种钢，在碳素钢中适量加入一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而具有特殊性能 例：不锈钢是最常见的一种合金钢，它的合金元素主要是铬和镍。 不锈钢特点：比较稳定，不易生锈，有很强的抗腐蚀能力；
不锈钢用途：医疗器材、厨房用具、餐具、地铁列车车体 （二）铝和铝合金 一、铝的性质 1、物理性质：铝是地壳中含量最多的金属。银白色，有金属光泽的固体，熔点较低，硬度较小，是电和热的良导体。常温下在空气中常被氧化成致密的氧化膜（Al2O3熔点2050℃），这层膜起到保护内部金属Al（熔点660℃）的作用，所以活泼的Al可以在空气中稳定存在。 2、化学性质： （1）与非金属反应：①与氧气反应：4Al+3O2点燃 2Al2O3 ②与氯气反应:2Al+3Cl2点燃 2AlCl3 （2）与酸反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+6H+=2Al3++3H2↑ （3）与碱反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2Al+2OH―+2H2O=2AlO2-+3H2↑实质：先与水反应，生成的氢氧化铝再与强碱溶液反应 （4）与某些氧化物反应（即铝热反应）：2Al+Fe2O3高温2Fe+ Al2O3 3、铝合金的用途 ①铝合金：向铝中加入少量法合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成铝合金。铝合金是目前用途广泛的合金之一。 ②硬铝是一种铝合金，密度小，强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。 二、氧化铝的性质 1、物理性质：白色固体，难溶于水，熔点高（2050℃），很坚固。 天然的氧化铝俗名叫刚玉，机械手表中的轴承就是用它制作的，手表中的“17钻”就是由17个刚玉做成的轴承； 若刚玉中混入了微量的铬，就成了红宝石，若混入了微量的钛或铁，就成了蓝宝石。 2、化学性质：两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物 ①与酸反应：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O Al2O3+6H+=2Al3++3H2O ②与强碱反应：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 注：铝制餐具不宜用来蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物 三、氢氧化铝的性质
金属材料学(戴起勋版)第4章整理答案
4-1 在使用性能和工艺性能的要求上，工具钢和机器零件用钢有什么不同？ 工具钢使用性能： （1）硬度。工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度。工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。 （2）耐磨性。工具钢具有良好的耐磨性，即抵抗磨损的能力。工具在承受相当大的压力和摩擦力的条件下，仍能保持其形状和尺寸不变。 （3）强度和韧性。工具钢具有一定的强度和韧性，使工具在工作中能够承受负荷、冲击、震动和弯曲等复杂的应力，以保证工具的正常使用。 （4）其他性能。由于各种工具的工作条件不同，工具用钢还具有一些其他性能，如模具用钢还应具有一定的高温力学性能、热疲劳性、导热性和耐磨腐蚀性能等。 工艺性能: （1）加工性.工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能，才能保证工具的制造和使用。钢的加工性取决于化学成分、组织的质量。 （2）淬火温度范围.工具钢的淬火温度应足够宽，以减少过热的可能性。 （3）淬硬性和淬透性. 淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能。淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。淬透性表示钢在淬火后从表面到内部的硬度分布状况。淬透性的高低与钢的化学成分、纯洁度、晶粒度有关。根据用于制造不同的工具，对这两种性能各有一定的要求。 （4）脱碳敏感性. 工具表面发生脱碳，将使表面层硬度降低，因此要求工具钢的脱碳敏感性低。在相同的加条件下，钢的脱碳敏感性取决于其化学成分。 （5）热处理变形性. 工具在热处理时，要求其尺寸和外形稳定。 （6）耐削性.对很制造刀具和量具用钢。要求具有良好的磨削性。钢的磨削性与其化学成分有关，特别是钒含量，如果钒质量分数不小于0.50%则磨削性变坏。 机器零件用钢使用性能： （1）较高的疲劳强度和耐久强度。 （2）高的屈服强、抗拉强度以及较高的断裂抗力。 （3）良好的耐磨性和接触疲劳强度。 （4）较高的韧性，以降低缺口敏感性。 工艺性能： 通常机器零件的生产工艺：型材→改锻→毛坯热处理→切削加工→最终热处理→磨削 以切削加工性能和热处理工艺性能为机器零件用钢的主要工艺性能。 4-2工具钢常要做那些力学性能试验？测定哪些性能指标？为什么？ 强度、塑性：静弯或扭转试验→弯曲强度、挠度和扭转强度、扭转角； 韧度：一般采用无缺口式样； 硬度：一般硬度60HRC以上，钢中存在的大量碳化物可提高2~3HRC; 淬透性：断口法→碳素工具钢和低合金工具钢；端淬法→合金工具钢，以端淬曲线上60HRC 处距水冷端距离表示。淬透性作用强弱顺序： Si、Mn、Mo、Cr、Ni 热稳定性：（钢在较高温度下保持一定强度的性质）对高速钢，通常是红硬性；
金属材料加工知识集锦
1 金属材料疲劳强度，以及影响疲劳强度的因素 答：疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，金属材料不可能作无限多次交变载荷实验。一般性规定，钢在经受10e7非铁（有色）金属材料经受10e8交变载荷作用时不产生断裂时的最大应力称为疲劳强度。因素：材料，载荷种类，零件表面状态，工作温度 2鉄碳合金状态图以及加热和冷却时的组织转变 答：自己看王爱珍版工程材料及成形技术P35 3 什么是断裂韧性断裂韧性的的测量方法以及影响因素 答：指材料阻止宏观裂纹失稳扩展能力的度量，也是材料抵抗脆性破坏的韧性参数。测量方法：看材料断裂韧性好不好的实验是冲击试验，现在基本都是V型缺口的，U型缺口已经很少用了。不同温度下材料的断裂韧性测量方法，一个是不同温度下的V型缺口冲击试验，还有一个就是落锤试验。影响因素：它和裂纹本身的大小、形状及外加应力大小无关。是材料固有的特性，只与材料本身、热处理及加工工艺有关。是应力强度因子的临界值。常用断裂前物体吸收的能量或外界对物体所作的功表示。 4 金属塑性变形的成形机理，以及回复和再结晶 答：单晶体金屑的塑性变形有“滑移”与“孪晶”等不同方式。所谓滑移即晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面发生相对的滑动。单晶体及其滑移变形形式。当施加的切应力较小时，单晶体只发生弹性变形，若这时将应力去除，由于原于间的引力作用，晶体则恢复原状。当增大切应力，使晶体的变形程度超过弹性变形阶段时，晶体的一部分相对另一部分则产生滑移而造成永久变形。晶体的滑移常沿着原子密度最大的晶面和晶向发生．这些品面或晶向称为滑移面或滑移方向。在切应力作用下，晶体有时还可以另一种形式发生塑性变形。即晶体的一部分相对另一部分，沿着一定晶面(孪晶面)产生一定角度的切变，这种变形形式叫做“孪晶”。经过孪晶变形后，在孪晶面两侧的晶体形成镜面对称。 多晶体金属中每个晶粒的塑性变形形式与单晶体金属相似。但由于多晶体金属中每个晶粒所处的位向不同，滑移的先后次序不同。处1：软位向(滑移面和滑移方向与外力成45确)的晶粒先产生滑移．滑移时受到邻近位向不同品粒的阻碍，在晶界附近造成位错堆积。当外力增大致使应力集中达到一定程度时，软位向晶粒发生转动，滑移停止，并将形变传递到另·批晶粒中．然后次软位向晶粒开始发生滑移。以此类推，直到全部晶粒都发生滑移为止。不同位向晶粒将依次产生滑移，构成多晶体金属复杂的塑件变形。 当加热温度较低时，因原子扩散能力尚小，只能引起金属内部某些空位、位错等缺陷作微量的迁移，使缺陷数量减少，品格畸变减轻，残余内应力部分消失，此阶段称为“回复”。 当变形金屈加热到较高温度时，原子具有更大的扩散能力．这时组织中破碎拉长的晶粒会通过形核与长大的方式形成新的等轴晶粒，这些等抽晶粒完全代替碎晶后，即完成了再结晶。 5 什么是金属的超塑性，超塑性变形的含义 答：金属和合金具有超常的均匀变形能力，其伸长率可以达到百分之几百、甚至百分之几千。凡金属在适当的温度下（大约相当于金属熔点温度的一半）变得像软糖一样柔软，而应变速度10毫米秒时产生本身长度三倍以上的延伸率，均属于超塑性。超塑性指某些金属在特定的条件下拉伸时获得极高的延伸率和优异的均匀变行能力，其极限延伸率可达百分之200--500，甚至高达1000--2000。 超塑性变形的一般特点;1、大伸长率；2、无缩颈；3、低流动应力；4、易成形。 6 实现超塑性的条件 答：实现超塑性的主要条件是一定的变形温度和低的应变速率，这时合金本身还要
金属材料学第二版戴起勋第一章课后题答案
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>0.59 时，形成复杂点阵结构；当r C/r M<0.59 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. 哪些合金元素能显著提高钢的淬透性？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著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 作用：提高钢的回火稳定性，可以使得合金钢在相同的温度下回火时，比同样碳含量的碳钢具有更高的硬度和强度；或者在保证相同强度的条件下，可在更高的温度下回火，而使韧性更好些。 9. 第一类回火脆性和第二类回火脆性是在什么条件下产生的？如何减轻和消除？答：第一类回火脆性: 脆性特征：①不可逆；②与回火后冷速无关；③断口为晶界脆断。 产生原因：钢在200-350℃回火时，Fe3C 薄膜在奥氏体晶界形成，削弱了晶界强度；杂质元素P、
第二节 铝 金属材料(第一课时)学案
班级姓名 第二节铝金属材料（第一课时）学案 编制：刘长允审核：李留兵、郭芳2011.12.21 学习目标: 1、了解铝的物理性质 2、掌握铝的化学性质 3、认识铝化学性质上与其他常见金属的不同 重点难点:铝的化学性质 [自学探究] 阅读教材P116一段，并结合日常生活中一些铝制品的使用，总结铝的物理性质。 一、物理性质 铝的颜色、密度熔点具有良好的、性和性。 二、化学性质 [交流研讨] 根据铝锅在日常生活中使用的注意事项： 食物及时取出以免残留的食物尤其是酸碱性物质腐蚀锅体。 分组讨论预测铝具有哪些性质？ 1、与酸反应(铝与盐酸反应) 化学反应方程式： 离子反应方程式： 2、与碱反应(铝与氢氧化钠溶液反应) 化学反应方程式： 离子反应方程式： [即时练习] 1、下列用途主要是体现铝的物理性质的是（） ①家用铝锅②盛浓硝酸的容器③制导线④焊接钢轨⑤包装铝箔 ⑥炼钢的脱氧剂⑦做防锈油漆⑧做合金用作飞机制造业材料⑨工 业做热交换器
A.①②③④ B.③④⑥⑦⑧⑨ C.①③⑤⑦⑧⑨ D.①③②④⑥⑧ 2、两份铝屑，第一份与过量的盐酸反应，第二份与过量的NaOH溶液反应，产生氢气的体积比为1：2，则第一份与第二份铝屑的质量比为（） A、1：1 B、1：2 C、1：3 D、1：4 [交流研讨] 运用分类比较的方法预测铝应该还具有哪些化学性质？ 3、Al与O2反应（铝粉在空气中燃烧） 实验现象： 化学反应方程式： 应用：制造燃烧弹、信号弹、火箭推进剂等。 4、Al与金属氧化物反应（铝热反应） 铝热剂： 实验现象： 化学反应方程式： 思考：从四大基本反应类型来看，上述反应属于哪一类？哪些金属氧化物可以与铝粉 发生类似的反应？ 铝热反应的用途：、 A L＋MnO2= A L＋Cr2O3= 5、AL与盐溶液的反应 AL+CuSO4：离子方程式： [交流研讨] 利用所学氧化还原反应的知识分析上述五个反应，分组讨论得出结论。 综上所述：铝的化学性质主要表现为。
常用机械加工材料(金属类)
常用机械加工材料（金属类） 1、45号钢 最常用中碳调质钢，号钢的一种，数字“45”代表的是该钢材的平均含碳量为0.45%，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。 2、Q235A 最常用的碳素结构钢，又称为A3钢。具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。“Q”是“屈”的拼音首字母，代表屈服极限的意思，“235”代表该钢材的屈服值，在235MPa左右，后面的字母代表质量等级，质量等级共分为A、B、C、D四个等级，Q235A钢的质量等级为A级。 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。 3、40Cr 使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。 调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中
温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。 4、HT150 灰铸铁，字母“HT”是“灰铁”的拼音首字母，抗拉强度为150MPa,中等强度的铸铁，具有良好的铸造工艺性能，常用于箱体、机床床身等零件。 齿轮箱体、机床床身、箱体、液压缸、泵壳体、阀体、飞轮、气缸盖、带轮、轴承盖等 5、35号钢 号钢的一种，各种标准件、紧固件的常用材料，数字“35”代表的是该钢材的平均碳含量为0.35%。强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调质后使用 适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件 6、65Mn 弹簧钢的一种，小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制做弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧、冷卷螺旋弹簧，卡簧等。 7、0Cr18Ni9 最常用的不锈钢之一，作为不锈耐热钢使用最广泛，如食品用设备，一般化工设备，原子能工业用设备，另外还有1Cr18Ni9、3Cr18Ni9等常用的不锈钢材料。 8、Cr12 常用的冷作模具钢，Cr12钢是一种应用广泛的冷作模具钢，属高碳高铬类型的莱氏体钢。该钢具有较好的淬透性和良好的耐磨性；由于Cr12钢碳含量高达2.3%，所以冲击韧度较差、易脆裂，而且容易形成不均匀的共晶碳化物；