第08讲金属材料
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厨房里的厨具有铝制品和铁制品，它们是用纯铝或纯铁制造的吗?我们知道铝比铁活泼，但铁却比铝容易生锈，这是为什么呢?
知识点1：合金及其性质
1.合金的概念
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.合金的性质
①合金的硬度一般比各成分金属的大，但熔点一般比各成分金属的低。
②合金具有各成分金属的优良性能，且合金的物理、化学或机械性能一般优于各成分金属。
④合金的导电性和导热性一般低于任一成分金属。如镍铬铝铁、镍铬铝铜等合金具有很高的电阻率，可用于制造电路中的精密元件。
⑤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。
①合金是混合物。一般来说混合物没有固定的熔点,但合金有固定的熔点，原因是合金有固定的组成。
②合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。
③合金的制备方法通常是熔合法，即将材料熔化后均匀混合,故合金各部位组成是相同的。
④合金的化学性质与组成合金的纯金属的化学性质有区别，如不锈钢的耐腐蚀性比铁强得多,锌铜合金与酸反应比纯锌与酸反应速率快等。但整体上看,合金的化学性质与组成合金的各成分的化学性质相似。如锌铜合金与盐酸混合后,锌能反应而铜不能;在空气中加热，锌、铜均能反应等。
⑤在纯金属内，所有原子的大小和形状都是相同的，原子的排列十分规整，加入或大或小的其他元素的原子后，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。
知识点2：铁合金
1.铁碳合金
种类
含碳量
性能
用途
生铁
2%~4.3%
硬度大、抗压，性脆，可以铸造成型
制造机座、管道等
钢
0.03%~2%
有良好的延展性，机械性能好，可以锻轧和铸造
制造机械和交通工具等
2.钢的分类
钢是用量最大、用途最广的合金，根据其化学成分，可以分为碳素钢和合金钢。
（1）碳素钢：碳素钢又叫碳钢、普碳钢，含有少量的碳、硅、猛、硫、磷。根据含碳量不同，碳素钢可以分为：
分类
含碳量
主要特性
主要用途
低碳钢
低于0.3%
韧性、焊接性好，但强度低
制钢板、钢丝和钢管等
中碳钢
0.3%~0.6%
强度高，韧性和加工性好
制钢轨、车轮和建材等
高碳钢
高于0.6%
硬而脆，热处理后弹性好
制器械、弹簧和刀具等
（2）合金钢：合金钢也叫特种钢，是在碳素钢里适量地加入一种或者几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，从而使钢具有各种特殊性能。
分类
主要合金元素
主要特性
主要用途
锰钢
Mn
韧性好，硬度高
制钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲
不锈钢
Cr、Ni
抗腐蚀能力强
制医疗器材、容器、反应釜、厨房用具
硅钢
Si
导磁性好
制变压器、发电机和电动机中的铁芯
钨钢
W
耐高温，硬度大
制刀具
知识点3:铝和铝合金
1.铝的物理性质
颜色
状态
硬度
导电、导热性
延展性
密度
熔点
沸点
银白色，有金属光泽
固体
较小
良好
良好
2.7g/cm3
660℃
2467℃
2.铝和氧化铝的化学性质
（1）铝和氧气的反应
铝是地壳中含量最多的金属元素。铝是一种活泼金属，在常温下就能与空气中的氧气发生反应，表面生成一层致密的氧化铝薄膜。反应的化学方程式为4Al+3O2===2Al2O3
人们日常用的铝制品通常都是由铝合金制造的，其表面总是覆盖着致密的氧化铝薄膜，这层膜起着保护内部金属的作用。
①红宝石是指颜色呈红色的刚玉，主要成分是氧化铝(Al2O3)，刚玉坩埚的主要成分也是氧化铝。
②常温下，活泼的金属在空气中易与氧气反应,表面生成一层氧化膜，但有的氧化膜致密，可以保护内部的金属不会继续被氧化，如镁、铝表面的氧化膜，因此镁、铝可在空气中保存;有的氧化膜疏松，不能保护内部金属，如铁表面形成的铁锈。
③铝箔在空气中加热，不燃烧，铝箔只熔化成液体但不滴落。其原因是Al2O3熔点很高，铝箔表面生成的氧化铝包裹住内部熔化的铝，使其不滴落。
（2）铝、氧化铝和盐酸的反应
实验操作
实验现象
铝片逐渐溶解，有无色气泡冒岀，将点燃的木条放在试管口，有爆鸣声
化学方程式
Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
离子方程式
Al2O3+6H+===2A13++3H2O
2Al+6H+===2A13++3H2↑
结论
铝表面的保护膜(氧化铝)和铝均能与盐酸发生