Урок металлы и сплавы
План - конспект урока по предмету: "Материаловедение" на тему: "Металлы, их сплавы и применение" с презентацией.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| splavy.doc | 123.5 КБ |
| metally_ih_splavy_i_primenenie.pptx | 882.75 КБ |
Предварительный просмотр:
ТЕМА УРОКА: «МЕТАЛЛЫ, ИХ СПЛАВЫ И ПРИМЕНЕНИЕ»
Тип урока: комбинированный
Обучающая - дать понятие о сплавах, их классификации и свойствах; познакомить с важнейшими сплавами и их ролью в жизни общества с использованием уже имеющихся знаний;
Воспитывающая – воспитывать интерес к техническим предметам через связь с профессией, умение делать выводы и работать в коллективе;
Развивающая – развивать профессиональную грамотность, кругозор, логическое мышление.
Задачи:
1. Сформировать у обучающихся знания о сплавах металлов.
2. Способствовать развитию умений применять знания на практике.
3. Воспитывать у обучающихся самостоятельность в работе.
Оборудование: мультимедиапроектор, компьютер, коллекция сплавов цветных и чёрных металлов (чугуны и стали, алюминий и медь), изделия из сплавов.
Методы урока: объяснение, рассказ, беседа, самостоятельная работа с учебником.
Демонстрации: презентация по мультимедиа, коллекция сплавов.
Дополнительное задание: за неделю до урока, учащимся даётся задание подготовить информацию о истории создания сплавов и их практическом применении в наше время.
Здравствуйте, ребята. Садитесь. Дежурный, кто отсутствует?
I. Повторение пройденного материала
1. На прошлом уроке мы с вами проходили тему "Свойства конструкционных материалов".
Давайте вспомним:
( Беседа по вопросам кроссворда ) слайд 1-2
- Способность материала деформироваться с минимальным сопротивлением, под воздействием внешней нагрузки, принимая и сохраняя заданную форму. (ковкость)
- Способность материала сопротивляться проникновению в него инородного тела. (твёрдость)
- Как называется неравномерность свойств в разных направлениях. (анизотропия)
- Способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения. (износостойкость)
- Способность материала сопротивляться деформации или разрушению под действием внешних сил. (прочность)
- Способность твёрдых материалов изменять без разрушения форму и размеры под влиянием внешней нагрузки, устойчиво сохраняя их после ее снятия. (пластичность)
- Способность материала образовывать неразъемное соединение с комплексом свойств, обеспечивающих работоспособность конструкции. (свариваемость)
- Свойство материала поддаваться обработке резанием. (обрабатываемость)
По диагонали: Признаки по которым тела отличают друг от друга. (свойства)
1. История появления стали.(ученик). Слайд 10.
Сталь прочная, лёгкая, карозионностойкая. В старину она считалась драгоценным металлом. Из неё в первую очередь делали оружие. Самым знаменитым был булат. Его Родина – Индия. Более технологичный путь получения упругой стали, при котором не требовались ни особо чистая руда, ни графит, ни специальные печи, был найден в Китае во II веке нашей эры. Сталь перековывали очень много раз. При каждой ковке складывая заготовку вдвое, в результате чего получался отличный оружейный материал, называемый дамаском , из которого, в частности, делались знаменитые, японские катаны . До 19 века сталь считалась исключительно оружейным сплавом, но в 1830 году в Англии их неё стали делать бытовые предметы: шкатулки, подносы, портсигары. В 20 веке из стали изготавливать светильники и даже барельефы. Сталь с различными видами обработки может иметь золотой, красный, оранжевый, синий, зелёный цвет.
Слайд 11. Сталь – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2,14%. Сталь является прочным и пластичным материалом, хорошо поддающимся механической обработке.
Что изготовляют из стали?
История чугуна.(ученик) Слайд 12.
Чугун сыграл важную роль в развитии изобразительного искусства и архитектуры. В России его применение в архитектуре началось с литых столбов, которые производили заводы Демидова на Урале. Изобретение данного сплава стало причиной революции в мостостроении. Литьё из чугуна это самостоятельный вид искусства. Особое почётное место в «чугунном кружеве» принадлежит Воронихинской решётке у Казанского собора. Отлитая в 1811 году, она до сих пор является украшением города. В силу коррозионной стойкости данный сплав применяется и для изготовления кухонной утвари.
Слайд 13. Чугун – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2,14 до 6,67%. Чугун – сплав хрупкий, но твёрдый, к тому же обладает хорошей жидкотекучестью, поэтому из него получают сложные и качественные отливки.
Как в думаете что изготавливают из чугуна? (батареи, ванны, мойки, колонны, художественное литьё).
Латунь история. (ученик) Слайд 14.
Данный сплав обладает хорошими механическими свойствами, устойчив к коррозии, легко обрабатывается. Открытие латунного сплава связано с кораблестроением. До открытия латуни суда смолили, но такой защиты было недостаточно. И борта стали оббивать латунными пластинами, которые не боятся контакта с водой. Помимо защиты, пластины просто красивы, так как сплав имеет красивый жёлто – золотистый цвет. Несмотря на то, что цинк был открыт только в XVI веке , латунь была известна уже древним римлянам . Они получали ее, сплавляя медь с галмеем, то есть с цинковой рудой . Путем сплавления меди с металлическим цинком, латунь впервые была получена в Англии в 1781 г. В XIX веке в Западной Европе и России латунь использовали в качестве поддельного золота . Любопытный факт: долгое время считалось, что памятник Минину и Пожарскому , сооруженный в начале XIX века на Красной площади в Москве , выполнен из бронзы . Но недавние реставрационные работы показали, что материалом для этого творения скульптора Ивана Мартоса послужила не бронза, а латунь. В современной промышленности латунь применяется для изготовления изделий находящихся в тесном контакте с водой.
Слайд 15. Латунь – сплав меди с цинком, обладает высокой пластичностью, твердостью и коррозионной стойкостью.
История бронзы.(ученик). Слайд 16
С конца 4 века до нашей эры стали появляться бронзовые изделия. Её секрет открыли китайцы получившие её первыми. И в истории начался бронзовый век. Из этого слава изготовляли орудия труда, изделия культового назначения, скульптуры. Самые знаменитые изделия в России из бронзы: царь колокол и царь пушка.
Слайд 17. Бронза – сплав меди с оловом, свинцом или алюминием. Имеет высокую прочность, твердость, хорошо обрабатывается резанием и обладает коррозионной стойкостью.
Дюраль история. (ученик) Слайд 18.
Фирменное название дюра́ль в русском языке стало по преимуществу разговорным и профессионально-жаргонным. Иногда встречаются также старая (основная до 1940-х) форма дуралюми́ний и англизированные варианты дуралюми́н, дюралюми́н, крайне редко также дура́ль. Название происходит от немецкого города Дюрен , где в 1909 году было начато его промышленное производство.
Дюралюминий разработан германским инженером-металлургом Альфредом Вильмом , сотрудником металлургического завода Dürener Metallwerke AG. В 1903 году Вильм установил, что сплав алюминия с добавкой 4 % меди после резкого охлаждения (температура закалки 500 °C), находясь при комнатной температуре в течение 4—5 суток, постепенно становится более твердым и прочным, не теряя при этом пластичности. Дальнейшие эксперименты со сплавами этой системы привели к освоению в 1909 году заводом Dürener Metallwerke сплава дюралюминия. Обнаруженное Вильмом старение алюминиевых сплавов позволило повысить прочность дюралюминия по сравнению с алюминием.
Слайд 19. Дюралюминий (дюраль) – сплав алюминия с медью, магнием или цинком. Хорошо поддается обработке, обладает высокой коррозионной стойкостью.
Недостаток дюралюминов — низкая коррозионная стойкость, изделия требуют тщательной защиты от коррозии. Листы дюралюминов, как правило, плакируют чистым алюминием
Итак, где же применяется дюраль?
III. Практическая работа
Слайд 20. Тема: пользуясь справочной литературой заполните таблицу. Сравните свойства и сделайте вывод.
Инструменты и материалы: ручка, тетрадь, таблица, справочник.
Из чего состоит
Удельное электрическое сопротивление
это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2,14%.
это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2,14 до 6,67%.
сплав меди с цинком
сплав меди с оловом, свинцом или алюминием
сплав алюминия с медью, магнием или цинком.
1. Внимательно посмотрите на таблицу;
2. Изучите справочные материалы;
3. Заполните таблицу.
IV. Итог урока
Слайд 21. Подведение итогов урока. Выявление общих ошибок и их устранение. Сравните свою таблицу с эталоном и исправьте ошибки.
при 20 °C: 462 Дж/(кг·°C)
35, 40, 35Л, 40 ХН, 35 ХМ, 45 ГЛ, 40 Х и др.
инструменты, детали машин и конструкций.
При 20 о С: 500 Дж/(кг·°C)
100.000 · 10 − 8 (Ом · Метр)
П1, П2, ПЛ1, ПЛП2, ПФ1, ПВК1, АЧС, АЧВ, АЧК, Ч и др.
батареи, ванны, мойки, колонны, художественное литьё
при 20 °C —377 Дж/(кг·°C)
Л70, ЛАЖ60-1-1, ЛЦ40Мц1,5, и др.
для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности, и в электротехнике: гайки, болты, пружины, трубы
при 20 °C 385 Дж/(кг·°C)
Бр. ОЦС4-4-2,5, БрОФ6,5-0,4, БрО4Ц4С17, БрС30 и др.
для изготовления водопроводных кранов, зубчатых колёс, для отливки художественных изделий
при 20 °C 920 Дж/(кг·°C)
2.700 · 10 − 8 (Ом · Метр)
Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1 и др.
изготовление каркаса дирижаблей жёсткой конструкции, в самолётостроении, строительстве.
Слайд 22. Продолжите фразу:
Сегодня на уроке…..
Определите настроение сегодняшнего урока и выберите соответствующий рисунок: если вам было комфортно, то рисунок 1; если настроение не изменилось 2; если ухудшилось 3.
V. Домашнее задание
Слайд 23.Найти – какие ещё сплавы существуют, из каких компонентов они состоят и где применяются. Записать в тетради.
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
ВОПРОСЫ КРОССВОРДА: 1.Способность материала деформироваться с минимальным сопротивлением, под воздействием внешней нагрузки, принимая и сохраняя заданную форму. 2.Способность материала сопротивляться проникновению в него инородного тела. 3.Как называется неравномерность свойств в разных направлениях. 4.Способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения. 5.Способность материала сопротивляться деформации или разрушению под действием внешних сил. 6.Способность твёрдых материалов изменять без разрушения форму и размеры под влиянием внешней нагрузки, устойчиво сохраняя их после ее снятия. 7.Способность материала образовывать неразъемное соединение с комплексом свойств, обеспечивающих работоспособность конструкции. 8.Свойство материала поддаваться обработке резанием. По диагонали: Признаки по которым тела отличают друг от друга.
КРОССВОРД с т ь о с т ь 8.Свойство материала поддаваться обработке резанием. а н и з о т р о т в ё р д о к о в к о с т ь т ь п р о ч н о с т ь н о с о с т о й к о с и з 4 3 п и я 2 1 5 п л а с т и ч н о с т ь с в а р и в а е м о с т ь 6 7 о б р а б а т ы в а е м 8 7.Способность материала образовывать неразъемное соединение с комплексом свойств, обеспечивающих работоспособность конструкции. 6.Способность твёрдых материалов изменять без разрушения форму и размеры под влиянием внешней нагрузки, устойчиво сохраняя их после ее снятия. 5.Способность материала сопротивляться деформации или разрушению под действием внешних сил. 4.Способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения. 3.Как называется неравномерность свойств в разных направлениях. 2.Способность материала сопротивляться проникновению в него инородного тела. 1.Способность материала деформироваться с минимальным сопротивлением, под воздействием внешней нагрузки, принимая и сохраняя заданную форму. По диагонали: Признаки по которым тела отличают друг от друга.
Каждый металл и сплав обладает определенными механическими и технологическими свойствами.
Свойства металлов и сплавов Механические Технологические Прочность Твердость Упругость Пластичность Ковкость Текучесть Обрабатываемость резанием Свариваемость Коррозионная стойкость
Металлы, их сплавы и применение.
ЦЕЛИ УРОКА: Сформировать понятие о сплавах, их классификации и практическом применении Воспитывать устойчивый интерес к техническим предметам Развивать профессиональную грамотность и кругозор
Сплав – материал, получаемый путем смешивания в расплавленном виде двух или более металлов в определенном соотношении.
К черным металлам и сплавам относятся железо и сплавы на его основе – сталь и чугун.
К цветным – все остальные металлы и сплавы, сюда относятся алюминий, медь, олово, цинк и многие другие, а также сплавы на их основе.
Сталь в оружии и быту
Сталь – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2,14%.
Чугун – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2,14% до 6,67%.
Латунь в кораблестроении
Латунь – сплав меди с цинком.
Бронза – сплав меди с оловом, свинцом или алюминием.
Дюраль в самолётостроении
Дюралюминий (дюраль) – сплав алюминия с медью, магнием или цинком.
Практическая работа Тема: пользуясь справочной литературой заполните таблицу. №п / п Наименование сплава Из чего состоит Удельная теплоёмкость Удельное электрическое сопротивление Температура плавления Плотность Маркировка Применение 1. Сталь это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2,14%. 2. Чугун это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2,14 до 6,67%. 3. Латунь сплав меди с цинком 4. Бронза сплав меди с оловом, свинцом или алюминием 5. Дюралюминий сплав алюминия с медью, магнием или цинком.
Сравните таблицу и исправьте ошибки:
№ п / п Наименование сплава Из чего состоит Удельная теплоёмкость Удельное электрическое сопротивление Температура плавления Плотность Маркировка Применение 1 Сталь это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2,14%. при 20 °C: 462 Дж/(кг·°C) (0,1)×10−6 Ом·м 1450—1520 °C 7700—7900 кг/м³ 35, 40, 35Л, 40 ХН, 35 ХМ, 45 ГЛ, 40 Х и др. инструменты, детали машин и конструкций. 2 Чугун это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2,14 до 6,67%. При 20 о С: 500 Дж/(кг·°C) 100.000 · 10 − 8 (Ом · Метр) 1200 -1500 °C 7000 – 7800 кг/м³ П1, П2, ПЛ1, ПЛП2, ПФ1, ПВК1, АЧС, АЧВ, АЧК, Ч и др. батареи, ванны, мойки, колонны, художественное литьё
3 Латунь сплав меди с цинком при 20 °C —377 Дж/(кг·°C) (0,07-0,08)×10−6 Ом·м 880—950° С 8300—8700 кг/м³ Л70, ЛАЖ60-1-1, ЛЦ40Мц1,5, и др. для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности, и в электротехнике: гайки, болты, пружины, трубы 4 Бронза сплав меди с оловом, свинцом или алюминием при 20 °C 385 Дж/(кг·°C) (0,02)×10−6 Ом·м 930—1140 °C °C 7500-8800 кг/м³ Бр. ОЦС4-4-2,5, БрОФ6,5-0,4, БрО4Ц4С17, БрС30 и др. для изготовления водопроводных кранов, зубчатых колёс, для отливки художественных изделий 5 Дюралюминий сплав алюминия с медью, магнием или цинком. при 20 °C 920 Дж/(кг·°C) 2.700 · 10 − 8 (Ом · Метр) 650 °C 2500—2800 кг / м³ Д1, Д16, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1 и др. изготовление каркаса дирижаблей жёсткой конструкции, в самолётостроении, строительстве.
Рефлексия урока Сегодня на уроке….. Теперь я знаю….. Мне на уроке…. Определите настроение сегодняшнего урока и выберите соответствующий рисунок: если вам было комфортно, то рисунок 1; если настроение не изменилось 2; если ухудшилось 3. Рисунок 1 Рисунок 2 Рисунок 3
Домашнее задание Найти – какие ещё сплавы существуют, из каких компонентов они состоят и где применяются. Записать в тетради.
Тема урока: «МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ»
план-конспект занятия
Задачи:
1. Сформировать у обучающихся знания о сплавах металлов.
2. Способствовать развитию умений применять знания на практике.
3. Воспитывать у обучающихся самостоятельность в работе.
Оборудование: телевизор, коллекция сплавов цветных и чёрных металлов (чугуны и стали, алюминий и медь), изделия из сплавов.
Демонстрации: коллекция сплавов
| Вложение | Размер |
|---|---|
| konspekt_uroka_bratchikov_a.s.doc | 67 КБ |
Тема урока: «МЕТАЛЛЫ И ИХ СПЛАВЫ»
Воспитывающая – воспитывать интерес к техническим предметам через связь с профессией, умение делать выводы и работать в группе;
Демонстрации: коллекция сплавов.
I. Повторение пройденного материала
II. Изложение программного материала
Металл как конструкционный материал играет огромную роль в жизни человека. Металлы в технике применяют в виде сплавов, но не в чистом виде. Их получают путем смешивания в расплавленном состоянии двух или нескольких металлов в точно определенном соотношении. Сплав – материал, получаемый путем смешивания в расплавленном виде двух или более металлов в определенном соотношении.
Все металлы и сплавы подразделяют на черные и цветные. К черным как вы думаете, какие металлы и сплавы относятся?. Железо и сплавы на его основе – чугун и сталь, все остальные металлы и сплавы – цветные.
Теперь перечислим наиболее часто применяемые сплавы:
1. История появления стали и чугуна. (Демонстрация видеофрагмента)
Сталь – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода менее 2,14%. Сталь является прочным и пластичным материалом, хорошо поддающимся механической обработке.
Что изготовляют из стали?
Чугун – это сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода от 2,14 до 6,67%. Чугун – сплав хрупкий, но твёрдый, к тому же обладает хорошей жидкотекучестью, поэтому из него получают сложные и качественные отливки. Как в думаете что изготавливают из чугуна? (батареи, ванны, мойки, колонны, художественное литьё).
Латунь – сплав меди с цинком, обладает высокой пластичностью, твердостью и коррозионной стойкостью.
Что же изготавливают из латуни? Из этого следует, что латунь применяется… (для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности, и в электротехнике: гайки, болты, пружины, трубы)
Бронза – сплав меди с оловом, свинцом или алюминием. Имеет высокую прочность, твердость, хорошо обрабатывается резанием и обладает коррозионной стойкостью.
Что изготовляют из бронзы? (Применяется для изготовления водопроводных кранов, зубчатых колёс, для отливки художественных изделий.)
Дюралюминий (дюраль) – сплав алюминия с медью, магнием или цинком. Хорошо поддается обработке, обладает высокой коррозионной стойкостью . Недостаток дюралюминов — низкая коррозионная стойкость, изделия требуют тщательной защиты от коррозии. Листы дюралюминов, как правило, плакируют чистым алюминием
Итак, где же применяется дюраль? (Применяется в авиации, машиностроении и строительстве.)
III. Практическая работа
Тема: пользуясь справочной литературой заполните таблицу. Сравните свойства и сделайте вывод.
Инструменты и материалы: ручка, тетрадь, таблица, справочник.
Урок 13. Сплавы металлов
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению сплавов чёрных и цветных металлов, роли легирующих добавок, зависимости свойств сплавов от состава.
Бронза – сплав на основе меди; оловянная бронза содержит до 8,5% олова. Может содержать также алюминий, кремний, свинец. Используется для изготовления деталей машин, инструментов, при ударе не образующих искр.
Баббиты – сплавы на основе олова и свинца. Применяются для изготовления подшипников, так как отличаются высокой устойчивостью к истиранию.
Дюралюминий – высокопрочные сплавы на основе алюминия с добавками меди, магния и марганца. Основной конструкционный материал в авиа- и ракетостроении.
Константан – сплав на основе меди, никеля и марганца, используется для изготовления электроизмерительных приборов.
Латунь – сплав меди и цинка, с небольшими добавками никеля, олова, свинца, марганца. Используется для изготовления деталей машин и запорной аппаратуры.
Легированная сталь – сталь, в состав которой включены легирующие добавки, повышающие прочность, коррозионную устойчивость, жаропрочность и другие свойства сплава.
Легирующие добавки – вещества, вводимые в сплав в определённых количествах, для придания сплаву необходимых свойств.
Мельхиор – медно-никелевый сплав с добавлением железа, используется для изготовления монет, инструментов, столовых приборов.
Нейзильбер – трёхкомпонентный сплав на основе меди, цинка и никеля.
Силумин – сплав алюминия с кремнием. Применяется для литья деталей в авто- моторостроении.
Сплав - материал с металлическими свойствами, состоящий из двух или более компонентов, один из которых обязательно металл.
Сплав Вуда – легкоплавкий сплав на основе висмута, свинца, олова и кадмия. Используется для изготовления металлических моделей, заливки образцов, пайки некоторых сплавов.
Сталь – сплав железа с углеродом, причем доля углерода не превышает 2,14%.
Цветные металлы – алюминий, медь, никель, цинк, олово, свинец и другие металлы, не относящиеся к чёрным.
Цементит – карбид железа Fe3C, образуется в виде отдельной фазы в чугуне с высоким содержанием углерода.
Чёрные металлы – железо, марганец, иногда к чёрным металлам относят хром.
Чугун – сплав железа с углеродом, содержание углерода в пределах от 2,14 до 4,3%.
Электрон – сплав на основе магния и алюминия с добавлением цинка, и марганца. Используется в авиа- и ракетостроении.
Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.
Дополнительная литература:
1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.
2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс: учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение. – 2018. – 352 с.
Открытые электронные ресурсы:
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
Сплавы металлов и их классификация
Одним из первых металлов, который человек стал применять для своих нужд, была медь. Но ещё в III тысячелетии люди обнаружили, что медь, сплавленная с оловом, позволяет делать более прочное оружие, долговечную посуду. Материал, полученный при сплавлении меди с оловом, получил название «бронза». Это был первый сплав, изготовленный человеком.
Сплавом называют искусственный материал с металлическими свойствами, состоящий из двух или более компонентов, из которых, по крайней мере, один является металлом.
В зависимости от количества компонентов различают двойные (бинарные), тройные и многокомпонентные сплавы. Сплавы могут иметь однородную структуру (гомогенные сплавы), а также состоять из нескольких фаз (гетерогенные сплавы). В зависимости от своих свойств сплавы подразделяются на легкоплавкие, тугоплавкие, жаропрочные, высокопрочные, твердые, коррозионно-устойчивые. По предполагаемой технологии обработки различают литейные (изделия производят путём литья) и деформируемые (обрабатывают путём ковки, проката, штамповки, прессования) сплавы.
Чёрные металлы и сплавы на их основе
В зависимости от природы металла, составляющего основу сплава, различают чёрные и цветные сплавы. В чёрных сплавах основным металлом является железо. Самыми распространенными из чёрных сплавов являются сталь и чугун. К чёрным металлам относятся железо, а также марганец и хром, которые входят в состав чёрных сплавов.
Чугун – сплав на основе железа, содержание углерода в котором превышает точку предельной растворимости углерода в расплаве железа (2,14%). При остывании сплава, углерод кристаллизуется в виде отдельных включений цементита и графита. Углерод придает чугуну твердость, но снижает пластичность сплава, поэтому чугун хрупкий. Чугун применяют для изготовления литых деталей (коленчатых валов, колёс, труб, радиаторов отопления, ванн, решеток ограждения), кухонной посуды (сковородок, чугунков, казанов).
В стали содержание углерода значительно меньше. В низкоуглеродистых сталях количество углерода не превышает 0,25%, в высокоуглеродистой стали содержание углерода может достигать 2%. Самые первые стальные изделия появились 4000 лет назад. В настоящее время выплавляют стальные сплавы с различными свойствами. Это конструкционные, нержавеющие, инструментальные, жаропрочные стали.
Легирующие добавки
Для придания стали особых свойств в процессе её изготовления, вводят легирующие добавки. Легирующими добавками называют вещества, которые добавляют в сплав в определенном количестве для изменения механических и физических свойств материала.
Легированные стали
В зависимости от количества легирующих добавок различают низколегированную, среднелегированную и высоколегированную сталь. Марка стали обозначается с помощью букв и цифр. Буква указывает на химическую природу легирующей добавки, а цифра, стоящая после буквы – на примерное содержание этой добавки в сплаве. Если содержание добавки меньше 1%, то цифру не ставят. Цифры впереди букв показывают содержание углерода в сотых долях процента. Например, в стали марки 18ХГТ содержится 0,18 % С, 1 % Сr, 1 % Мn, около 0,1 % Тi.
Стали применяют для изготовления армирующих железнодорожных рельсов, дробильных установок, конструкций, турбин электростанций и двигателей самолётов, инструментов (пилы, сверла, резцы, зубила, фрезы), химической аппаратуры, деталей автомобилей, тракторов, дорожных машин, труб и много другого.
Цветные металлы и сплавы на их основе
К цветным металлам относят алюминий, цинк, медь, никель, олово, свинец и др. Сплавы на основе цветных металлов называют цветными. Это бронза, латунь, силумин, дюралюминий, баббиты и многие другие. В авиации широкое применение нашли легкие и прочные сплавы на основе алюминия и титана. Изделия из медных сплавов: бронзы и латуни, применяются в химической промышленности, для изготовления запорной аппаратуры: кранов, вентилей. Сплавы на основе олова и свинца используют для изготовления подшипников. Из мельхиора и нейзильбера – сплавов меди и никеля, изготовляют столовые наборы, монеты.
ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ
1. Расчет массовой доли металла в сплаве
Условие задачи: Кусочек нейзильбера массой 2,00 г поместили в раствор гидроксида натрия. В ходе реакции выделилось 0,14 л водорода (н.у.). Вычислите массовую долю цинка в сплаве. Ответ запишите в процентах с точностью до десятых долей.
Шаг первый: запишем уравнение реакции цинка с раствором гидроксида натрия:
Один моль цинка вытесняет из щёлочи один моль водорода.
Шаг второй: найдём количество цинка, которое вытеснило 0,14 л водорода.
Для этого найдём в периодической таблице элементов Д.И. Менделеева молярную массу цинка: М(Zn) = 65 г/моль. При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объём, равный 22,4 л. Составим пропорцию:
65 г цинка вытесняет 22,4 л водорода;
х г цинка вытесняет 0,14 л водорода.
65 : х = 22,4 : 0,14, откуда х = (65·0,14) : 22,4 = 0,41 (г) – масса цинка в сплаве.
Шаг третий: найдём массовую долю цинка в сплаве:
ω = (0,41 : 2,00)*100 = 20,5 (%).
2. Расчёт массы легирующей добавки
Условие задачи: Для придания стали противокоррозионных свойств в сплав добавляют хром. Сталь марки С1 должна содержать 12% хрома, 1% кремния, 1,5% марганца и 0,2% углерода. Сколько хрома необходимо добавить к железному лому (посторонними примесями пренебрегаем) массой 500 кг, чтобы получить нержавеющую сталь требуемой марки? Ответ записать в килограммах с точностью до десятых долей.
Шаг первый: найдём массовую долю железа в стали марки С1:
Для этого от 100% отнимем массовые доли остальных элементов:
100 – 12 – 1 – 1,5 – 0,2 = 85,3 (%).
Шаг второй: найдём массу одного процента сплава.
Для этого массу железного лома разделим на массовую долю железа:
500 : 85,3 = 5,9 (кг).
Шаг третий: найдём необходимую массу хрома. Для этого массу одного процента сплава умножим на массовую долю хрома в сплаве:
Металлы и сплавы
план-конспект урока по химии (11 класс) на тему
Данный материал опробирован на уроке химии в 11 классе.Теоретические вопросы, решение задачи хорошо усваиваются учащимися с использованием презентации, которая выполнена учеником.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| конспект урока "Металлы и сплавы". | 21.42 КБ |
| Презентация "Металлы и сплавы". | 849.93 КБ |
Подтяните оценки и знания с репетитором Учи.ру
За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.
Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут
МБОУ «СОШ№14 » муниципального образования городского округа Симферополь
КОНСПЕКТ УРОКА ПО ХИМИИ на тему:
« Металлы и сплавы».
Учитель химии высшей категории
Тема: «Металлы и сплавы».
Цель урока - осветить роль металлов и сплавов в современном производстве, обобщить и систематизировать знания о металлах с помощью решения задач и составления уравнений химических реакций по схеме превращений.
Оборудование и материалы: периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева, электрический ряд напряжений металлов, коллекция образцов металлов и сплавов, презентация «Металлы и сплавы».
Базовые понятия и термины : металлы, сплавы, чугун и сталь, доменное производство, применение сплавов.
Тип урока - комбинированный.
I.Организационный этап 1 -2мин.
II.Актуализация опорных знаний 5 мин.
III.Изучение нового материала 25 мин.
1.Применение металлов и сплавов в современной технике.
2.Роль сплавов в борьбе с коррозией.
3.Решение задач по теме «Общие сведения о металлах».
IV. Обобщение и систематизация знаний 10 мин.
V. Домашнее задание 2 мин.
VI.Подведение итогов урока 2мин.
11.Актуализация опорных знаний.
1).Что такое сплавы?
2).Почему возможно растворение металла в металле?
3).Почему в технике преимущественно применяют сплавы, а не чистые металлы.
4).Какие сплавы вы знаете, назовите их применение.
111.Изучение нового материала.
1.Презентация учащихся «Металлы и сплавы».
2.Работа с таблицей.
Демонстрация. В процессе обсуждения областей применения сплавов учитель демонстрирует образцы из коллекции «Металлы и сплавы», отмечая при этом их физические свойства, стойкость к коррозии, преимущества сплавов. Использую справочник.
Работа с учебником.(стр.88).
Учащиеся отвечают на вопросы учителя :
1).Как производят сталь?
2).В чем преимущество железных сплавов над медными?
3).Доменное производство чугуна, записать химические уравнения в тетрадь и на доске.
Какие химические свойства характерны для металлов? Приведите уравнения реакций на доске:
1). Металлы - восстановители, легко отдают электроны.
Вступают в реакцию с галогенами:Mg+Cl 2 =MgCl 2
2).Реакция окисления:2Na+O 2= Na 2 O 2 .
3).Кальций, цинк и медь реагируют с кислородом с образованием оксидов, а серебро не реагирует с кислородом даже при нагревании:
2Ca+О 2 = 2СаО Аg+О2= не возможна
4).Fe+S=FeS; Ca+2C=CaC 2 ; (Активные и не активные металлы по ряду активности металлов ученики называют).
5).Взаимодействие с водой:2Na+2H 2 O=2NaOH +H 2 (от лития до натрия).
ОТ магния до свинца -2Аl+3H 2 O=Al 2 O 3 +3H 2.
Металлы, стоящие после водорода с водой не реагируют.
6).Металлы, стоящие до водорода в ряде активности металлов, реагируют с растворами кислот:Mg+2HCl=MgCl 2 +H 2.
7). Из растворов солей более активные металлы вытесняют менее активные:
Fe+CuSO 4 =Cu+FeSO 4.
Запишите уравнения реакций следующих превращений:
Cu-СuО-СuCl 2 -Сu(ОН) 2 -CuSO 4 -Cu.
2)СuО+2НСl=CuСL2+H2O 4)Cu (ОН) 2 +Н 2 SO 4 =CuSO 4 +2H 2 О.
5)CuSO 4 +Fe=FeSO 4 +Cu.
Задача: Железную пластинку массой 5,2 г выдержали в растворе, содержащем 1,6г сульфата меди. По окончании реакции пластинку вынули из раствора и высушили. Чему стала равна ее масса?
Решение. Fe+CuSO4=Cu+FeSO4. Медь оседает на железной пластинке.
n(СuSO4)=1,6/160=0,01моль. n(Fe)=5,2/56=0,093моль.Сульфат меди находится в недостатке, в реакцию вступает 0,01моль железа и образовалось 0,01 моль меди, согласно уравнения реакции.Масса пластинки после реакции равна:m=5,2+m(Cu)-m(Fe)=5,2+0,01х64-0,01х56=5,28г
Ответ :масса пластинки стала равна 5,28 граммов.
Выучить параграфы 31-32.Подготовиться к тематическому оцениванию по теме «Общие сведения о металлах».
Приложение. Важнейшие сплавы металлов, их свойства и применение.
Алюминевые сплавы (Al,Mg,Zn,Mn,Be)
Легкость, высокая электро и тепло проводность, коррозионная стойкость,высокая удельная прочность.
В авиации, в машиностроении, электротехнические устройства.
Железоуглеродистые сплавы (чугун, сталь), ферросплавы (С,Р,S, Mn,Fe,W).
Механическая прочность, твердость. Упругость, коррозионная устойчивость.
Конструкционные материалы для всех областей техники.
Прочность,высокая электропроводность и коррозионная стойкость, пластичность.
Теплотехническая аппаратура, подшипники, втулки, пружины,декаративно-прикладные изделия.
Твердые сплавы (сталь, Со,Ni,Mo).
Высокая твердость, тугоплавкость, износоустойчивость .
Рабочие части буровых инструментов, инструмент для обработки металлов.
Типографские сплавы (Pb,Sb,Sn и др.)
Низкие температуры плавления и хорошие литейные свойства.
Элементы наборов шрифта, полиграфическая промышленность.
Титановые сплавы (Мn,W,Ni,Cu,Mo).
Легкость, высокая прочность, коррозионная стойкость.
Ракетостроение, авиация, химическая аппаратура.
Презентация по теме: Металлы и Сплавы.
В промышленности металлы применяются в основном в виде сплавов: черных (чугун, сталь) и цветных (бронза, латунь, дюралюминий и др.) Металлы и Сплавы В наше современное время трудно представить себе жизнь без использования металла. Области использования металла и его сплавов настолько обширна, что перечисление заняло бы ни одну страницу.
В зависимости от требований, предъявляемых современной техникой, изготовляют металлические сплавы с самыми разнообразными свойствами: они бывают либо очень твердыми, но хрупкими (например, сверхтвердые сплавы на основе карбида вольфрама), либо мягкими и пластичными (например, некоторые сплавы на основе меди) металлы и сплавы бывают с очень низким электросопротивлением (чистая медь и серебро) и с высоким (нихром и другие подобные сплавы) легко и сильно намагничивающимися (чистое железо) и практически немагнитными (сталь с 25% Ni и 2% Cr ; сталь с 18% Mn ) кислотоупорными (сталь с 25% Cr и 20% Ni ); жаропрочными (сплавы на никелевой основе; сталь с 18% Cr , 25% Ni , 25% Si ) с очень высокой температурой плавления (вольфрам – более 3000°) или очень легкоплавкими (например, сплав состоящий из 4 частей висмута, 2 частей свинца, 1 части кадмия и 1 части олова). Температура плавления этого сплава 67°, хотя каждый из металлов, составляющих этот сплав, плавиться при значительно более высокой температуре: олово при 232°, висмут при 271°, кадмий при 321°, а свинец при 327°. Технология обработки
Именно так выглядит обработка Смотрите далее…
Железо и никель притягиваются магнитом, а сплав железа с 25% Ni немагнитен. Наоборот, немагнитные металлы: медь, алюминий и марганец дают магнитный сплав (66,5% Cu , 11% Al , 22,4% Mn ). Это наглядно показывает, что свойства сплава могут сильно отличаться от свойств тех металлов, из которых он составлен. Наиболее широко в производствах применяются технические металлы, обычные стали и сплавы. Для изготовления металлических изделий в зависимости от их назначения требуются либо чистые металлы с минимальным количеством примесей, либо специальные сплавы часто весьма сложного химического состава. Поэтому необходимо знать свойства металлов и сплавов, чтобы уметь выбирать нужный материал.
Из цветных сплавов наиболее широко применяются бронза, латунь и дюралюминий . 1 . Бронза — желто-красный сплав на основе меди с добавлением олова, алюми ния и других элементов. Отличается высокой прочностью, стойкостью против коррозии. Из бронзы отливают художественные изделия, делают сантехническую арматуру, трубопроводы, детали, работающие в условиях трения и повышенной влажности. 2. Латунь — сплав меди с цинком , желтого цвета. Имеет высокую твердость, пластичность, коррозийную стойкость. Выпускается в виде листов, проволоки, шестигранного проката и применяется чаще всего для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности. 3. Дюралюминий — сплав алюминия с медью, цинком, магнием и другими металлами, серебристого цвета. Обладает высокими антикоррозийными свойствами, хорошо обрабатывается. Дюралюминий широко применяют в авиастроении, машиностроении и строительстве, где требуются легкие и прочные конструкции. 1. 2. 3. Цветные сплавы
Вы знаете, что металлы обладают различными свойствами . Одни из них мягкие, вязкие , другие твердые, упруг ие или хрупкие . Знать свойства металлов необходимо для того, чтобы правильно определить наиболее подходящий для того или иного изделия материал. Основные свойства металлов
К этим свойствам относятся: цвет, удельный вес, теплопроводность, электропроводность, температура плавления . Цвет металла или сплава является одним из признаков, позволяющих судить о его свойствах. Металлы различаются по цвету. Например, сталь — сероватого цвета , цинк — синевато-белого , медь — розовато-красного . При нагреве по цвету поверхности металла можно примерно определить, до какой температуры он нагрет, что особо важно для сварщиков. Однако некоторые металлы (алюминий) при нагреве не меняют цвета. Поверхность окисленного металла имеет иной цвет, чем не окисленного. Удельный вес — вес одного кубического сантиметра вещества, выраженный в граммах . Например, углеродистая сталь имеет удельный вес, равный 7,8 г/см3. В авто- и авиастроении вес деталей является одной из важнейших характеристик, поскольку конструкции должны быть не только прочными, но и легкими. Чем больше удельный вес металла, тем более тяжелым (при равном объеме) получается изделие. Теплопроводность — способность металла проводить тепло — измеряется количеством тепла, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1 см2 за 1 мин. Чем больше теплопроводность, тем труднее нагреть кромки свариваемой детали до нужной температуры. Температура плавления — температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое . У стали, например, температура плавления гораздо более высокая, чем у олова. Чистые металлы плавятся при одной постоянной температуре, а сплавы — в интервале температур. Физические свойства.
К механическим свойствам металлов и сплавов относятся прочность, твердость, упругость, пластичность, вязкость . Эти свойства обычно являются решающими показателями, по которым судят о пригодности металла к различным условиям работы. Прочность — способность металла сопротивляться разрушению при действии на него нагрузки . Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в его поверхность другого более твердого тела . Если ударить молотком по кернеру, поставленному на стальную пластинку, образуется небольшая лунка. Если то же самое сделать с пластинкой из меди, лунка будет больше. Это свидетельствует о том, что сталь тверже меди. Упругость — свойство металла восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия нагрузки . Высокой упругостью должна обладать, например, рессоры и пружины, поэтому они изготовляются из специальных сплавов. Попробуйте одновременно растянуть и отпустить пружины из стальной и медной проволоки. Вы увидите, что первая вновь сожмется, а вторая останется в том же положении. Значит, сталь более упругий материал, чем медь. Пластичность — способность металла изменять форму и размеры под действием внешней нагрузки и сохранять новую форму и размеры после прекращения действия сил . Пластичность — свойство, обратное упругости. Чем больше пластичность, тем легче металл куется, штампуется, прокатывается. Вязкость — способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) нагрузкам. Например , если наносить удары по чугунной плите, она разрушится. Чугун — хрупкий металл. Вязкость — свойство, обратное хрупкости. Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергаются ударной нагрузке (детали вагонов, автомобилей и т. п.). Механические свойства.
Химические свойства металлов Характерными свойствами для металлов являются следующие: Восстановление неметаллов Реакции с галогенами и кислородом воздуха протекают с различными скоростями и при различных температурах с разными металлами. Так, щелочные металлы легко окисляются кислородом воздуха и взаимодействуют с простыми веществами, железо и медь взаимодействуют с простыми веществами только при нагревании, золото и платиновые металлы не окисляются вообще. Многие металлы образуют на поверхности оксидную пленку, которая защищает их от дальнейшего окисления. 2Мg + О 2 = 2МgО 4Аl + ЗО 2 = 2А1 2 О 3 2К + Сl 2 = 2КСl Менее энергично металлы взаимодействуют с серой: Сu + S = СuS Fе + S = FеS Трудно вступают в реакцию с азотом и фосфором: ЗМg + N 2 = Мg 3 N 2 (нитрид магния) ЗСа + 2Р = Са 3 Р 2 (фосфид кальция) Активные металлы взаимодействуют с водородом: Са + Н 2 = СаН 2 (гидрид кальция) Взаимодействие с водой Активные металлы (щелочные металлы) взаимодействуют с водой при обычных условиях с образованием гидроксидов и выделением водорода: 2Nа + 2Н 2 О == 2NаОН + Н 2 Са + 2Н 2 О = Са (ОН) 2 + Н 2 2Аl + 6Н 2 O = 2Аl(ОН) 3 + ЗН 2
Применение металлов в современном мире
Над презентацией работал ученик 11- А класса Шевцов Николай Спасибо за внимание… А теперь представьте на секунду, чтобы мы делали без металлов .
Читайте также: