Title Bài 21. Hợp kim - GV.docx ✅

KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 1 1. Khái niệm hợp kim: Hợp kim là vật liệu kim loại chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại khác hoặc phi kim. Ví dụ: Thép, gang là hợp kim của Fe với C và một số nguyên tố khác (Mn, Si,...); Duralumin là hợp kim của Al với Cu, Mn, Mg, Si. Hợp kim thường được điều chế bằng cách nung chảy các thành phần rồi để nguội. 2. Ứng dụng của hợp kim: Từ thời cổ đại, con người đã biết sử dụng hợp kim để làm công cụ lao động và chế tạo vũ khí. Ngày nay, hợp kim được sử dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất. Trong lĩnh vực chế tạo máy bay, ô tô,... sử dụng những hợp kim nhẹ, bền, chịu nhiệt,... Ngành công nghiệp hoá chất sử dụng những hợp kim có tính bền hoá học và cơ học cao,... Các đồ gia dụng được làm từ những hợp kim không gỉ, không độc hại,... Ví dụ 1. Hợp kim là vật liệu kim loại chứa một kim loại cơ bản với A. một số kim loại khác hoặc phi kim. B. một số oxide của kim loại đó. C. một số oxide kim loại khác hoặc phi kim. D. một số phi kim và oxide của phi kim đó. Ví dụ 2. Khi để trong không khí, bề mặt của lá nhôm bị oxi hóa tạo lớp phủ oxide. Trong trường hợp này lá nhôm có trở thành hợp kim không? Giải thích. Đáp án: - Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại khác hoặc phi kim - Nhôm để trong không khí, bề mặt nhôm bị oxi hoá tạo lớp phủ oxide. Trường hợp này lá nhôm trở thành hợp kim vì thành phần có chứa Al và O. Ví dụ 3. Trong đời sống và sản xuất, hợp kim được sử dụng rộng rãi hơn nhiều so với kim loại nguyên chất. Hãy tìm hiểu và nêu tên gọi, thành phần chính của các hợp kim có đặc điểm sau: a) Hợp kim nhẹ, bền, dùng để chế tạo các chi tiết của máy bay, ô tô,... b) Hợp kim cứng và bền dùng để xây dựng nhà cửa, cầu cống. Đáp án: a) Hợp kim nhẹ, bền, dùng để chế tạo các chi tiết của máy bay, ô tô,... là duralumin. Duralumin là hợp kim chứa trên 90% nhôm, khoảng 4% đồng và một số nguyên tố khác như manganese, magnesium, silicon … b) Hợp kim cứng và bền dùng để xây dựng nhà cửa, cầu cống là thép. Thép là hợp kim của sắt chứa ít hơn 2% carbon và một số nguyên tố như chromium, magnesium, silicon … Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào thành phần các đơn chất tham gia cấu tạo mạng tinh thể của hợp kim. Nhìn chung, hợp kim có nhiều tính chất hoá học tương tự các kim loại thành phần, nhưng tính chất vật lí thường khác nhau nhiều. - Hợp kim có những tính chất vật lí chung như có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt,... Tuy nhiên, tính dẫn điện và dẫn nhiệt kém hơn kim loại cơ bản trong hợp kim. Ví dụ: đồng dẫn điện tốt hơn hợp kim đồng. - Độ cứng của hợp kim thường lớn hơn độ cứng của kim loại thành phần trong hợp kim và độ dẻo thường kém hơn.
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 2 Ví dụ: hợp kim Au - Cu (khoảng 8% - 12% Cu) cứng hơn vàng, dùng đúc tiền, làm đồ trang sức, ngòi bút máy. - Nhiệt độ nóng chảy của hợp kim tuỳ thuộc vào thành phần và cấu tạo tinh thể của hợp kim, nhưng khác so với kim loại thành phần trong hợp kim. Ví dụ: gang là hợp kim Fe - C có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của sắt nguyên chất. Ví dụ 1. Cho các nhận định sau: (1) Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của hợp kim. (2) Hợp kim có tính chất hoá học tương tự tính chất của các kim loại tạo ra chúng. (3) Trong hợp kim có liên kết ion. (4) Hợp kim thường có độ cứng kém các kim loại tạo ra chúng. (5) Hợp kim có tính chất vật lý và tính cơ học khác nhiều so với các kim loại tạo ra chúng. (6) Hợp kim thường có tính dẫn điện, dẫn nhiệt kém hơn kim loại cơ bản trong hợp kim. Có bao nhiêu nhận định đúng trong các nhận định trên? Đáp án: 4. (3) Sai. Liên kết hóa học trong hợp kim là liên kết kim loại và liên kết cộng hóa trị. (4) Sai. Độ cứng của hợp kim thướng cứng hơn kim loại thành phần. 1. Hợp kim của sắt: a) Gang: Gang là hợp kim chứa khoảng 95% sắt, 2% đến 4% carbon và một số nguyên tố khác như manganese, silicon, phosphorus, sulfur,... Gang cứng hơn nhưng cũng giòn hơn sắt. Gang được sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất thép, chế tạo dụng cụ đun nấu, các chi tiết máy,... b) Thép: Thép là hợp kim của sắt chứa ít hơn 2,0% carbon và một số nguyên tố như chromium, manganese, silicon,... tạo cho thép có tính cứng, tính chịu nhiệt và các tính chất quý khác. Thép là vật liệu chủ yếu trong ngành chế tạo máy, xây dựng và nhiều lĩnh vực khác của đời sống và sản xuất. Các tính chất của thép có thể được điều chỉnh để phù hợp với mục đích sử dụng, thường bằng cách thêm các kim loại như titanium, vanadium, manganese,... vào hợp kim. Ví dụ: thép không gỉ là hợp kim của sắt có chứa ít nhất 10% chromium theo khối lượng, ngoài ra còn có một lượng nhỏ carbon. Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn cao hơn nhiều so với sắt nguyên chất, thường được sử dụng làm dụng cụ y tế,... Hình 21.1. Các cuộn thép chống gỉ 2. Hợp kim của nhôm: Duralumin là hợp kim chứa trên 90% nhôm, khoảng 4% đồng và một số nguyên tố khác như manganese, magnesium, silicon,... Duralumin nhẹ, cứng và bền, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy bay.
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 3 Ví dụ 1. Nối các hợp kim ở cột A với kim loại cơ bản - kim loại là thành phần chính tương ứng ở cột B . Cột A Cột B 1. Gang (a) Al 2. Thép (b) Cu 3. Dural (c) Fe 4. Bronze (d) Sn 5. Inox 6. Thiếc hàn Đáp án: 1-c ; 2-c ; 3-a ; 4-b ; 5-c ; 6-d. Ví dụ 2. Hãy so sánh thành phần, tính chất và ứng dụng của gang và thép. Đáp án: Gang Thép Thành phần Là hợp kim của Fe và C, trong đó C chiếm khoảng 2 – 5% về khối lượng. Trong gang còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như: Si, S, Mn, P … Là hợp kim của Fe và C, trong đó C chiếm dưới 2% về khối lượng. Trong thép còn có thể có một số nguyên tố khác như: Si, Mn, Cr, Ni … Tính chất Cứng và giòn hơn sắt. Cứng hơn sắt. Tuỳ thuộc vào thành phần các nguyên tố Fe, C, Mn, Ni mà thép còn có khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn … Ứng dụng Luyện thép, đúc bệ máy, ống dẫn nước,… - Thép carbon: thép tấm, xây dựng nhà cửa, vật dụng đời sống… - Thép manganese: đường ray xe lửa, két sắt, máy nghiền đá … - Thép không gỉ: dụng cụ y tế, nhà bếp, vòng bi, vỏ xe bọc thép … Ví dụ 3. a) Kể tên một số sản phẩm cơ khí được làm bằng hợp kim nhôm mà em biết? b) Cần lựa chọn hợp kim có tính chất đặc trưng nào để làm các tấm khiên trang bị cho lực lượng cảnh sát? Đáp án: a) Một số sản phẩm cơ khí được làm bằng hợp kim nhôm mà em biết: vỏ máy bay, pít tông, vành bánh xe, chân vịt tàu thủy, … b) Để làm tấm khiên cho lực lượng cảnh sát, hợp kim cần phải có những tính chất như bền, cứng cáp để chống va đập, dẻo dai để dễ dát mỏng, nhẹ để thuận tiện cho việc sử dụng và di chuyển. Trong số các hợp kim, hợp kim duralumin của nhôm thỏa mãn những tính chất trên, do đó phù hợp để làm vật liệu chế tạo khiên trang bị cho lực lượng cảnh sát. Ví dụ 4. Cho biết một số đặc tính vượt trội của các hợp kim: gang, thép và duralumin so với kim loại cơ bản trong hợp kim. Đáp án: - Gang và thép là hợp kim của sắt, tuy nhiên gang cứng hơn và giòn hơn sắt; thép cứng hơn, chịu nhiệt và chịu mài mòn tốt hơn sắt. - Duralumin là hợp kim của nhôm nhưng cứng và bền hơn nhôm.
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 4 Ví dụ 5. Tìm hiểu về “thép 304” để giải thích vì sao nó rất phổ biến trong đời sống. Đáp án: - Thép 304 hay còn gọi là inox 304 hoặc thép không gỉ. Đây là hợp kim của Fe và C (< 0,08%), 18% Cr, 8% Ni cùng với một lượng nhỏ các kim loại khác. - Hai thành phần Cr và Ni được thêm vào để tạo ra loại thép không gỉ này. Cụ thể là: + Cr: giúp tăng độ bền của vật liệu, chống mài mòn. + Ni: giúp tăng độ cứng mà không làm giảm độ dẻo dai. - Do vậy, thép 304 được sử dụng rất phổ biến trong đời sống nhờ một số ưu điểm vượt trội như: + Khả năng chống ăn mòn, chống gỉ tốt. + Khả năng chịu nhiệt cao. + Khả năng gia công, tạo hình vượt trội. + Sạch sẽ, dễ vệ sinh. + Khả năng tái chế 100%.