第三章 第三節(jié) 用途廣泛的金屬材料

1、 什么是金屬材料？ 金屬材料是金屬元素金屬材料是金屬元素或以金屬元素為主或以金屬元素為主構(gòu)成，具構(gòu)成，具有有金屬特性的材料的統(tǒng)稱。包括純金屬、金屬特性的材料的統(tǒng)稱。包括純金屬、合金等合金等金屬材料的優(yōu)異性能 金屬材料具有金屬材料具有高強(qiáng)度高強(qiáng)度、可鑄造可鑄造、鍛造鍛造、還有良好、還有良好的的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和鐵磁性導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和鐵磁性，因此是一切工業(yè)和現(xiàn)代，因此是一切工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中最重要的材料。科學(xué)技術(shù)中最重要的材料。 黑色金屬：黑色金屬：有色有色金屬金屬鐵、鉻、錳及其合金鐵、鉻、錳及其合金除除“鐵鉻錳鐵鉻錳”熔點(diǎn)熔點(diǎn)低熔金屬低熔金屬高熔金屬高于高熔金屬高于1600 1600 密度密度輕

2、金屬小于輕金屬小于4.5g/cm34.5g/cm3重金屬重金屬儲(chǔ)量?jī)?chǔ)量稀土金屬稀土金屬貴金屬貴金屬常見(jiàn)金屬常見(jiàn)金屬 合合 金金合金： 由由兩種兩種或兩種以上的金屬（或或兩種以上的金屬（或金屬金屬與非金屬與非金屬）在熔化狀態(tài)下形成的一種在熔化狀態(tài)下形成的一種熔化物熔化物或冷卻后的固體?；蚶鋮s后的固體。合金的優(yōu)良性能：(1) 合金合金熔點(diǎn)熔點(diǎn)比其組分中任一種組成金屬的比其組分中任一種組成金屬的熔點(diǎn)低熔點(diǎn)低(2) 硬度硬度一般一般比其組分中任一金屬的比其組分中任一金屬的硬度大硬度大(3) 合金的合金的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性比其任一組分金屬比其任一組分金屬低低。利用合金。利用合金的這一特性，可以

3、制造高電阻和高熱阻材料。的這一特性，可以制造高電阻和高熱阻材料。(4) 有的有的抗腐蝕能力抗腐蝕能力強(qiáng)強(qiáng)(如不銹鋼如不銹鋼) 化學(xué)性質(zhì)一般與其各成化學(xué)性質(zhì)一般與其各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)相同分金屬的化學(xué)性質(zhì)相同銅合銅合 金金我國(guó)使用最早的我國(guó)使用最早的合金合金具有熔點(diǎn)低、硬度具有熔點(diǎn)低、硬度大、可塑性強(qiáng)、耐大、可塑性強(qiáng)、耐磨、耐腐蝕、色澤磨、耐腐蝕、色澤光亮等特點(diǎn)，適用光亮等特點(diǎn)，適用于鑄造各種器具、于鑄造各種器具、機(jī)械零件、軸承、機(jī)械零件、軸承、齒輪等。齒輪等。 銅合銅合 金金只由銅、鋅組成的黃只由銅、鋅組成的黃銅就叫作普通黃銅。銅就叫作普通黃銅。黃銅常被用于制造閥黃銅常被用于制造閥門、水管、空

4、調(diào)內(nèi)外門、水管、空調(diào)內(nèi)外機(jī)連接管和散熱器等。機(jī)連接管和散熱器等。第四版人民幣硬幣是第四版人民幣硬幣是銅鋅合金；第五版是銅鋅合金；第五版是鋼芯鍍銅鋼芯鍍銅呈銀白色，有呈銀白色，有金屬光澤，不金屬光澤，不易生成銅綠，易生成銅綠，常被用來(lái)制造常被用來(lái)制造精密儀器和裝精密儀器和裝飾品。白銅導(dǎo)飾品。白銅導(dǎo)電導(dǎo)熱性能很電導(dǎo)熱性能很差，是電阻箱差，是電阻箱熱電偶等電工熱電偶等電工儀器上的理想儀器上的理想材料。材料。合金鋼：合金鋼：在碳素鋼中加入在碳素鋼中加入Cr、Mn、W、Ni、Mo、Co等合金元素等合金元素生鐵生鐵鋼鋼（含碳（含碳24.3,還含還含Si、Mn及少量及少量S、P ）碳素鋼碳素鋼低碳鋼低碳鋼（

5、含碳（含碳0.30.6 ）高碳鋼高碳鋼（含碳（含碳0.030.3 ）中碳鋼中碳鋼（含碳（含碳0.62 ）鐵合鐵合 金金鎳、鉻鎳、鉻-不銹鋼，抗腐性強(qiáng)，不易氧化不銹鋼，抗腐性強(qiáng)，不易氧化鉻、鎢鉻、鎢-高速鋼，硬度大，韌性很強(qiáng)高速鋼，硬度大，韌性很強(qiáng)錳、硅錳、硅-錳硅鋼，韌性特強(qiáng)錳硅鋼，韌性特強(qiáng)含碳含碳0.030.3 2、合金有許多特點(diǎn)，如Na-K合金為液體，而Na和K的單質(zhì)均為固體。據(jù)此推測(cè)：生鐵、純鐵、碳三種物質(zhì)中，熔點(diǎn)最低的是（ ） A.純鐵 B.生鐵 C.碳 D.無(wú)法判斷B 因?yàn)椴讳P鋼中除鐵以外，還含有抗腐蝕性很強(qiáng)因?yàn)椴讳P鋼中除鐵以外，還含有抗腐蝕性很強(qiáng)的的CrCr和和NiNi。CrCr的

6、含量一般在的含量一般在1313以上，以上，NiNi的含量也的含量也在在10%10%左右。左右。 是是一種高強(qiáng)度的耐磨鋼，主要用于需要承受一種高強(qiáng)度的耐磨鋼，主要用于需要承受沖沖擊、擠壓、物料磨損等惡劣工況條件。擊、擠壓、物料磨損等惡劣工況條件。 鎢鋼鎢鋼屬于硬質(zhì)合金，可用于制做手表，具有高屬于硬質(zhì)合金，可用于制做手表，具有高硬度、耐磨等優(yōu)點(diǎn)。硬度、耐磨等優(yōu)點(diǎn)。 以以鋁為基的合金鋁為基的合金總稱。主要合金元素總稱。主要合金元素有銅、硅有銅、硅、鎂、鎂、鋅、鋅、錳等。錳等。其他合其他合 金金 鎂的密度小，是實(shí)用金屬中的最輕的金屬，鎂的密度小，是實(shí)用金屬中的最輕的金屬，具高強(qiáng)度具高強(qiáng)度、高剛性。它的

7、合金也以質(zhì)輕著稱。目、高剛性。它的合金也以質(zhì)輕著稱。目前前使用使用最廣的是最廣的是鎂鋁合金鎂鋁合金，主要用于航空、航天，主要用于航空、航天火箭火箭等工業(yè)部等工業(yè)部門。門。1、現(xiàn)代建筑的門窗框架、常用電解加工成古銅色的硬鋁、現(xiàn)代建筑的門窗框架、常用電解加工成古銅色的硬鋁制品。硬鋁是制品。硬鋁是 ( ) A. AlSi合金合金 B. AlCuMgMnSi 合金合金 C. AlMg合金合金 D. 表面有氧化膜的純鋁表面有氧化膜的純鋁2、關(guān)于合金性質(zhì)的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是、關(guān)于合金性質(zhì)的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（ ）A多數(shù)合金的硬度一般比其各成分金屬的硬度高多數(shù)合金的硬度一般比其各成分金屬的硬度高 B多數(shù)合金的熔

8、點(diǎn)一般比其各成分金屬的熔點(diǎn)低多數(shù)合金的熔點(diǎn)一般比其各成分金屬的熔點(diǎn)低C合金的物理性質(zhì)一般與其各成分金屬的物理性質(zhì)不合金的物理性質(zhì)一般與其各成分金屬的物理性質(zhì)不同同 D合金的化學(xué)性質(zhì)一般與其各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不合金的化學(xué)性質(zhì)一般與其各成分金屬的化學(xué)性質(zhì)不同同BD金屬活動(dòng)性順序K，NaMg，Al，ZnFe，Sn，Pb(H)Cu，Hg，AgPt，Au與O2反應(yīng)常溫下易被氧化常溫下能被氧化Fe鐵銹加熱時(shí)能被氧化不能被氧化與H2O反應(yīng)與冷水反應(yīng)快加熱時(shí)反應(yīng)，依次減慢Fe在紅熱時(shí)與水蒸氣反應(yīng)不反應(yīng)與非氧化性酸反應(yīng)先酸后水反應(yīng)依次減慢不反應(yīng)與氧化性酸反應(yīng)能反應(yīng)，但得不到H2；Fe，Al在常溫下在濃HNO3

9、，濃H2SO4中鈍化僅與王水反應(yīng)與堿反應(yīng)K，Na與水反應(yīng)僅Al，Zn兩性金屬與強(qiáng)堿反應(yīng)與鹽反應(yīng)前后，但是注意K，Na與鹽反應(yīng)的本質(zhì)：先水后鹽記憶合金：記憶合金： 合金合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變躍變溫度時(shí)，它又可以變回到原來(lái)的溫度時(shí)，它又可以變回到原來(lái)的形狀。形狀。 記憶記憶合金的主要成分是鎳和鈦，另外還有：合金的主要成分是鎳和鈦，另外還有： Cu-ZnCu-Zn、Cu-Zn-AlCu-Zn-Al、Au-Cu-ZnAu-Cu-Zn、Fe-PtFe-Pt、Ti-NiTi-Ni等。等。 鈦：良好的延性和展性，遠(yuǎn)比鋼鐵堅(jiān)硬，鈦：良好的延性和展性，遠(yuǎn)比鋼

10、鐵堅(jiān)硬，常溫下，王水也不能腐蝕它常溫下，王水也不能腐蝕它K K數(shù)與含金量的關(guān)系式：數(shù)與含金量的關(guān)系式：Au % = K / 24 Au % = K / 24 100% 100% ，即，即1 1K=4.166% K=4.166% 如如1818K K（75%75%）、）、22K22K（91.6%91.6%）、）、24K24K（100%100%） 實(shí)際不存在，但有足金（含金量不少于實(shí)際不存在，但有足金（含金量不少于9999）、）、千足金（含金量不少于千足金（含金量不少于99.999.9）的說(shuō)法）的說(shuō)法 1818K K ？稀土金屬稀土金屬 稀稀土元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，土元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，包含包含鑭系元素鑭系元素（57-7157-71：鑭：鑭LaLa、鈰、鈰CeCe、鐠、鐠PrPr、釹、釹NdNd、钷钷PmPm、釤、釤SmSm、銪、銪EuEu、釓、釓GdGd、鋱、鋱TbTb、鏑、鏑DyDy、鈥、鈥HoHo、鉺、鉺ErEr、銩銩TmTm、鐿、鐿YbYb、镥、镥LuLu）及鈧及鈧ScSc、釔、釔Y Y，共，共1717個(gè)元素，個(gè)元素，化化學(xué)性質(zhì)非常相似，在礦物中相互