Cementyt

Cementyt
Struktura cementytu: atomy Fe: __ atomy C: __
Nazewnictwo
Inne nazwy i oznaczenia
węglik żelaza
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny

Fe3C

Masa molowa

179,54 g/mol

Wygląd

ciemnoszare ciało stałe

Minerały

cohenit

Identyfikacja
Numer CAS

12011-67-5

PubChem

165960

Właściwości
Gęstość
7,694 g/cm³[1]; ciało stałe
Temperatura topnienia

1250 °C[1][2]

Punkt krytyczny

210 °C[3]

Budowa
Układ krystalograficzny

rombowy

Niebezpieczeństwa
Globalnie zharmonizowany system
klasyfikacji i oznakowania chemikaliów
Wiarygodne źródła oznakowania tej substancji
według kryteriów GHS są niedostępne.
Podobne związki
Podobne związki

węglik ε (Fe2,4C)
węglik η (Fe2C)
węglik χ (Fe2,2C; Fe2,5C)
węglik κ (Fe1,37C)

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)
Multimedia w Wikimedia Commons
Hasło w Wikisłowniku

Cementyt – metastabilny[3] węglik żelaza o wzorze empirycznym Fe3C (25% atomów C, co stanowi 6,67% masowych C). Jest jednym ze składników strukturalnych stopów żelaza z węglem występującym w stali i żeliwach[4].

Podstawowe informacje

Cementyt jest twardym i kruchym związkiem; jego twardość to około 65 HRC. Charakteryzuje się wysoką odpornością chemiczną. Ma duży wpływ na właściwości stali i żeliw[3][5][6]. Krystalizuje w układzie krystalograficznym rombowym. Na jedną komórkę elementarną przypada 12 atomów żelaza i 4 atomy węgla[7]. Jego periody identyczności wynoszą a = 4,525 Å, b = 5,087 Å i c = 6,743 Å[8]. Temperatura Curie cementytu wynosi 210 °C i w układzie żelazo-cementyt oznaczana jest jako A0. Poniżej niej cementyt wykazuje własności ferromagnetyczne, a powyżej staje się paramagnetyczny[3][4]. Wyznaczenie temperatury topnienia jest problematyczne z powodu jego rozkładu w wysokiej temperaturze do żelaza i węgla w postaci grafitu. Teoretycznie oszacowana temperatura topnienia wynosiła 1550 °C. Według niektórych badań najprawdopodobniejszą temperaturą jest 1250 °C[1][2].

Znaczenie materiałowe

Cementyt jest składnikiem strukturalnym stali i żeliw. W układzie Fe-Fe3C wyróżnia się[4][6]:

  • cementyt pierwszorzędowy (Fe3C' lub Fe3CI) – cementyt wydzielający się z cieczy przy krzepnięciu stopu o zawartości 4,3–6,67% C. Występuje głównie w postaci dużych igieł.
  • cementyt drugorzędowy/wtórny (Fe3C'' lub Fe3CII) – cementyt wydzielający się z austenitu nadeutektoidalnego (0,77–2,11% C) na skutek obniżania się w nim rozpuszczalności węgla wraz ze spadkiem temperatury. Występuje najczęściej w postaci siatki na granicach ziaren austenitu.
  • cementyt trzeciorzędowy (Fe3''' lub Fe3CIII) – cementyt wydzielający się z ferrytu podeutektoidalnego (0,008–0,77% C) na skutek obniżania się w nim rozpuszczalności węgla wraz ze spadkiem temperatury. Ma zwykle morfologię sferoidalnych lub płytkowych wydzieleń na granicach ziaren ferrytu.
Wykres fazowy żelazo-węgiel z zakresami występowania cementytów Fe3CI–Fe3CIII

Cementyt tworzy w stopach Fe-C mieszaniny:

Cementyt można również zaobserwować w poniższych mikrostrukturach:

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ a b c Iron compounds: triiron carbide. webelements.com. [dostęp 2014-10-26]. (ang.).
  2. ↑ a b A. A. Zhukov. Once more about the Fe−C phase diagram. „Metal Science and Heat Treatment”. 42 (1), s. 42-43, 2000. DOI: 10.1007/BF02471355. 
  3. ↑ a b c d Chaitanya Krishna Ande, Marcel H.F. Sluiter. First-principles prediction of partitioning of alloying elements between cementite and ferrite. „Acta Materialia”. 58 (19), s. 6276-6281, 2010. DOI: 10.1016/j.actamat.2010.07.049. 
  4. ↑ a b c d Jerzy Pacyna: Metaloznawstwo. Wybrane zagadnienia. Kraków: UWND AGH, 2005, s. 151-161. ISBN 83-89388-93-6.
  5. ↑ Marcin Leonowicz: Podstawy Nauki o Materiałach I. [w:] Podstawy Nauki o Materiałach I [on-line]. Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej. s. 30. [dostęp 2014-10-26]. [zarchiwizowane z tego adresu (2016-07-06)].
  6. ↑ a b Dmitri Kopeliovich: Iron-carbon phase diagram. SubsTech (Substances & Technologies), 2011. [dostęp 2014-10-26]. (ang.).
  7. ↑ H. K. D. H. Bhadeshia: The Structure of Cementite. University of Cambridge. Phase Transformations & Complex Properties Research Group. [dostęp 2014-10-26]. (ang.).
  8. ↑ H. K. D. H. Bhadeshia: Bainite in Steels. Wyd. 2. Cambridge: Institute of Materials, Minerals and Mining, 2001, s. 64. ISBN 1-86125-112-2.

Linki zewnętrzne

  • Substance Details - Iron carbide (Fe3C). US EPA. [dostęp 2014-10-26].
  • p
  • d
  • e
Składniki strukturalne
Odmiany alotropowe żelaza
  • Feα
  • Feβ
  • Feγ
  • Feδ
  • Feε
Mikrostruktury
Przemiany fazowe
Przemiany przy chłodzeniu z austenitu
Stopy żelazo-węgiel
Inne
Kontrola autorytatywna (rodzaj indywiduum chemicznego):
  • LCCN: sh85021753
  • GND: 4151509-2
  • BNCF: 31464
  • J9U: 987007284977805171
Encyklopedia internetowa:
  • Britannica: science/cementite
  • БРЭ: 4674596
  • SNL: sementitt
  • DSDE: cementit
  • identyfikator w Hrvatska enciklopedija: 11193