Mời các em cùng HOC247 tìm hiểu nội dung tóm tắt lý thuyết và bài tập minh hoạ Bài 4: Vật liệu kim loại và hợp kim môn Công nghệ 11 Kết nối tri thức. Sau khi học xong bài này các em có thể phân loại được kim loại và hợp kim, nhận biết một số tính chất cơ bản của kim loại và hợp kim bằng một số phương pháp đơn giản.
Tóm tắt lý thuyết
1.1. Phân loại vật liệu kim loại và hợp kim
Hình 1. Một số kim loại và hợp kim
Hình 2. Phân loại kim loại và hợp kim
1.2. Tính chất cơ bản của vật liệu kim loại và hợp kim
a. Tính chất cơ học
- Kim loại và các hợp kim của nó có tính dẻo, đàn hồi, và có độ bền kéo, độ bền nén nhất định.
- Kim loại có tính cứng, màu sắc ánh kim, có thể dát mỏng và gia công thành nhiều hình thù đa dạng.
b. Tính chất vật lí
- Tính chất vật lí cơ bản của kim loại thể hiện qua khối lượng riêng, nhiệt độ nóng chảy, tính giãn nở, tinh dẫn nhiệt, tính dẫn điện và từ tính.
- Nhờ các ion, kim loại và hợp kim có tính dẫn điện tốt.
- Kim loại có từ tính và dẫn nhiệt tốt, có điểm nóng chảy cao.
- Hầu hết, ở nhiệt độ môi trường, kim loại ở thể rắn, trừ thuỷ ngân và copernixi ở thể lỏng.
c. Tính chất hoá học
Sắt và hợp kim của sắt hay bị oxi hoá, tính chịu ăn mòn kém trong các môi trường acid muối,... trong khi hầu hết kim loại và hợp kim màu khó phản ứng hoá học, không dễ bị oxi hoá và không bị gỉ.
d. Tính công nghệ
- Thép là vật liệu có tính rèn, cắt gọt, đột, dập, hàn, mài,... cao nhưng tính đúc không cao.
- Trong khi đó, gang không có khả năng rèn, dập vì giòn nhưng tính đúc lại tốt.
- Các kim loại màu và hợp kim của chúng có tính rèn, dập, cán ép, cắt gọt cao do độ dẻo lớn, một số khác có tính đúc tốt như đồng và hợp kim đồng.
1.3. Một số vật liệu kim loại và hợp kim thông dụng
Hình 3. Một số vật liệu kim loại và hợp kim thông dụng
a. Gang
| Gang là hợp kim của sắt (Fe) và carbon (C), trong đó hàm lượng C chiếm từ 2,14% đến 4,3%. |
- Màu xám ở mặt gãy thường là đặc điểm nhận dạng của gang.
- Gang hay bị oxi hoá, chịu ăn mòn kém. Gang không có khả năng rèn, dập vì giòn nhưng tính đúc lại tốt.
b. Thép carbon
| Thép carbon là hợp kim của sắt và carbon với hàm lượng carbon nhỏ hơn 2,14% cùng với một khối lượng nhỏ silic, manganese, phosphorus và sulfur,... |
- Thép carbon là loại vật liệu kim loại có cơ tính tổng hợp cao, có khả năng biến dạng dẻo tốt.
- Thép carbon hay bị oxi hoá, tính chịu ăn mòn kém.
- Thép carbon là vật liệu có tính rèn, cắt gọt, đột dập, hàn, mài.
c. Thép hợp kim
| Thép hợp kim là loại thép có chứa các nguyên tố hợp kim thích hợp như manganese (Mn), silic (Si), cromium (Cr), nickel (Ni), titanium (Ti),... |
- Thép hợp kim có tính nhiệt luyện tốt hơn thép carbon, giữ được độ bền cao hơn thép carbon ở nhiệt độ cao.
- Trong ngành cơ khí, thép hợp kim dùng để chế tạo các chi tiết chịu lực, chịu nhiệt, chịu ăn mòn và trong các trường hợp cần nâng cao tuổi thọ của thiết bị, giảm nhẹ khối lượng và kích thước máy,...
d. Nhôm và hợp kim nhôm
| Hợp kim nhôm là hợp kim của nhôm với các nguyên tố khác như đồng, thiếc, manganese, silic, magnesium,... |
- Nhôm và hợp kim nhôm có độ bền thấp, tính dẻo cao.
- Nhôm mềm, dễ uốn và dễ dàng gia công trên các máy móc gia công cơ khí.
- So với nhôm nguyên chất, hợp kim nhôm cứng hơn, độ giãn dài tốt hơn, độ bền cao hơn và nhiều công dụng hơn.
- Trong ngành cơ khí, hợp kim nhôm được dùng trong chế tạo máy bay, thiết bị ngành hàng không, đóng tàu, gia công cơ khí, chế tạo khuôn mẫu,...
e. Đồng và hợp kim đồng
| Hợp kim đồng là hợp kim của đồng với các nguyên tố hoá học khác như thiếc, chì, kẽm, bạc,... để tạo thành một loạt các hợp kim đồng đa dạng khác như đồng thau, đồng thiếc, đồng nickel, đồng cobalt,... |
- Đồng nổi bật với màu sắc vàng, hơi ngả đỗ tuỳ loại.
- Đồng và hợp kim đồng có tính dẻo, độ bền cao; có tính dẫn điện và dẫn nhiệt tốt.
- Trong ngành cơ khí, đồng được sử dụng phổ biến làm các ổ trượt, bánh răng, bánh vít.
g. Nickel và hợp kim nickel
| Hợp kim nickel là hợp kim của nickel với các nguyên tố khác như đồng, thiếc, manganese, silic, magnesium,... |
- Nickel là một kim loại với màu sáng trắng bạc, hơi ngả vàng nhẹ.
- Nickel và hợp kim nickel có khả năng chống mài mòn rất tốt nên được xem là một thành phần quan trọng, không thể thiếu trong các loại thép không gỉ và nhiều hợp kim khác.
- Trong ngành cơ khí, nickel và hợp kim nickel được sử dụng để chế tạo thép không gỉ, các loại nam châm và một số ứng dụng khác trong cuộc sống.
1.4. Một số phương pháp đơn giản nhận biết tính chất cơ bản của kim loại và hợp kim
a. Quan sát màu sắc và mặt gãy của các mẫu
Có thể quan sát màu sắc bên ngoài của các mẫu, quan sát mặt gãy của các mẫu để nhận biết được các loại vật liệu kim loại và hợp kim.
b. Xác định tính cứng, tính dẻo
Dùng lực của tay bẻ các các đoạn dây, từ đó ta nhận xét vật liệu nào khó bẻ gãy thì tính cứng lớn hơn, vật liệu nào dễ uốn thì tính dẻo cao hơn.
c. Xác định khả năng biến dạng
Dùng búa đập vào phần đầu của các thanh mẫu với lực đập như nhau, mẫu nào bị dẹt nhiều hơn là khả năng biến dạng cao hơn.
d. Xác định tính giòn của vật liệu
Dùng búa đập, vật liệu nào dễ gãy, vỡ thì có tính giòn lớn hơn.
e. Xác định khối lượng riêng
Khối lượng riêng là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu và thông qua giá trị này, chúng ta có thể biết được mức độ nặng nhẹ của các loại vật liệu khác nhau.
Bài tập minh họa
Bài 1. Em hãy nêu các công dụng của kim loại và hợp kim trong sản xuất và đời sống.
Hướng dẫn giải
Các công dụng của kim loại và hợp kim trong sản xuất và đời sống:
- Thép carbon được coi là vật liệu xương sống của các ngành công nghiệp.
- Thép hợp kim giúp chế tạo chi tiết chịu lực, chịu nhiệt, chịu ăn mòn, nâng cao tuổi thọ thiết bị, giảm nhẹ khối lượng và kích thước máy.
- Nhôm chống ăn mòn cao.
- Nickel và hợp kim nickel được xem là thành phần quan trọng, không thể thiếu trongcác loại thép không gỉ và nhiều hợp kim khác.
Bài 2. Hợp kim là gì?
Hướng dẫn giải
- Hợp kim là một vật liệu được tạo ra từ hai hoặc nhiều nguyên tố, ít nhất là một kim loại cơ bản.
- Hợp kim đồng nhất và duy trì các tính chất của kim loại, mặc dù nó có thể bao gồm kim loại hoặc phi kim loại trong thành phần của nó.
Luyện tập Bài 4 Công nghệ 11 Kết nối tri thức
Học xong bài này các em có thể:
- Mô tả được tính chất cơ bản, công dụng của vật liệu kim loại và hợp kim.
- Nhận biết được tính chất cơ bản của một số vật liệu kim loại phổ biến bằng phương pháp đơn giản.
2.1. Trắc nghiệm Bài 4 Công nghệ 11 Kết nối tri thức
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Công nghệ 11 Kết nối tri thức Chương 2 Bài 4 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
-
- A. Đồng và hợp kim của đồng
- B. Nhôm và hợp kim của nhôm
- C. Sắt và hợp kim của sắt
- D. Đáp án A và B
-
- A. Tính chất cơ học, tính chất vật lí, tính chất hóa học
- B. Tính chất cơ học, tính chất vật lí, tính chất hóa học, tính chất sinh học
- C. Tính chất cơ học, tính chất vật lí, tính chất hóa học, tính chất công nghệ
- D. Tính chất cơ học, tính chất vật lí, tính chất hóa học, tính chất sinh học, tính chất công nghệ
-
- A. Gang
- B. Thép carbon
- C. Thép hợp kim
- D. Đồng và hợp kim đồng
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
2.2. Bài tập SGK Bài 4 Công nghệ 11 Kết nối tri thức
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Công nghệ 11 Kết nối tri thức Chương 2 Bài 4 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Mở đầu trang 20 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Khám phá trang 20 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Khám phá trang 23 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Kết nối năng lực trang 23 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Thực hành trang 24 SGK Công nghệ 11 Kết nối tri thức - KNTT
Hỏi đáp Bài 4 Công nghệ 11 Kết nối tri thức
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Công nghệ HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
