中小学教育资源及组卷应用平台 第二节 金属材料 内容概览 01 竞赛技巧总结 核心策略精讲，高效解题通法提炼 02 技巧针对训练 专项能力突破，弱点题型强化攻坚 03 综合培优精练 高阶思维拓展，综合问题融合演练 04 竞赛真题精练 实战命题解密，赛场节奏模拟特训 竞赛技巧1 合金的基本概念与分类、性质 1.定义 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混合物。合金一定含金属元素，可能含非金属（如钢中的碳），且具有金属键结合的特性。 2．组成 ①合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 ②合金是混合物，不是化合物。 ③在合金中各组成成分元素的化合价大都为0价 3.分类 （1）按组成元素：二元合金（如黄铜 Cu-Zn）、三元合金（如硬铝 Al-Cu-Mg）。 （2）按结构类型： ①固溶体：溶质原子嵌入溶剂晶格，分为置换固溶体（如 Cu-Ni 合金）和间隙固溶体（如 Fe-C 合金））。 ②金属间化合物：具有确定组成和晶体结构，如 Mg Pb（正常价化合物）、Cu Au（有序合金）。 ③机械混合物：两种或多种相混合，如 Pb-Sn 共晶合金。 4.特性 ①熔点：低于各成分金属（如 Na-K 合金常温为液态）。 ②硬度与强度：通常高于纯金属（如硬铝合金强度接近钢材）。 ③耐腐蚀性：如不锈钢含 Cr 形成钝化膜。 ④导电性与导热性：通常低于纯金属。 5. 形成条件:两种金属形成合金需满足熔点范围重叠，否则无法熔合，即各成分金属需在同一温度区间内熔化（若A金属熔点＞B金属沸点，则无法形成合金）。 6.物理性质：合金具有许多优良的物理或机械性能，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，原因：改变了金属原子有规则的层状排列，使原子层间的相对滑动变得困难。 （2）熔点：合金的熔点多数低于成分金属，原因：熔点的高低由物质内部微粒间作用力的大小决定，同一种金属原子间以金属键结合，作用力强，熔点高;当外来原子进入该晶体的时候，金属键遭到破坏，金属内部出现排列混乱的状态，这时整体金属内能增大，导致熔点降低。 7．合金的电学性质 （1）合金容易形成原电池 （2）腐蚀速率：①一般合金比纯金属易被腐蚀；②不锈钢：不易被腐蚀。 8．合金性能的影响因素 （1）元素的种类，Cr/Ni提升不锈钢耐腐蚀性。 （2）元素含量，含碳量↑ → 钢硬度↑、韧性↓。 （3）生成合金的条件，熔合温度、冷却速度影响晶体结构。 9.合金的结构 （1）固溶体结构 ①置换固溶体：溶质原子替代溶剂原子，需满足原子半径差＜15%、电负性相近等条件。 ②间隙固溶体：溶质原子（如 C、N）填入溶剂晶格间隙，显著提高硬度（如钢）。 （2）金属间化合物 ①电子化合物：如 CuZn（电子浓度 3/2），结构由价电子数决定。 ②拉夫斯相：如 MgCu2，原子半径比 rA/rB≈1.225 时形成。 ③间隙化合物：如 Fe C，非金属原子填入过渡金属晶格间隙，硬度极高。 （3）共晶相图与共晶反应 ①共晶反应：一定成分的液相在恒温下同时析出两种固相，如 Pb-Sn 相图中 L→α+β。 ②组织形态：共晶合金室温下为层状共晶体，亚共晶 / 过共晶合金含先共晶相和共晶体。 ③杠杆定律：计算相组成比例，如某合金在共晶温度下液相与固相的质量比。 竞赛技巧2 常见合金的成分与应用 一、铁合金 1．合金元素：主要是铁和碳 2．铁合金分类：根据含碳的不同分类 （1）生铁：含碳量2%~4.3%，硬度大，抗压、性脆、韧性差 （2）钢：含碳量0.03%~2%，硬度小，延展性好、韧性好、机械性能好 （3）生铁和钢的比较 生铁 钢 含碳量 2%～4.3% 0.03%～2% 性能特征 硬度大、抗压、性脆、可铸造成型 有良好的延展性、机械性能好、可以锻轧和铸造 主要应用 制造机座、管道等 制造机械和交通工具等 3．钢的分类 （1）碳素钢 ①低碳钢：韧性、焊接性好 ... ...
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