Цементит - химическое соединение углерода с железом (карбид железа), Fe3C – одна из структурных составляющих
железоуглеродистых сплавов
(чугун, сталь),
содержит 6,67% C.
Цементит относится к неустойчивым соединениям и при определённых условиях распадается с образованием свободного углерода в виде
графита.
Цементит способен образовывать твёрдые растворы замещения. Атомы углерода (C) могут замещаться атомами
неметаллов – N, O; атомы железа (Fe) – металлами Mn, Cr, W и другими. Такой твёрдый раствор на базе решётки
цементита называется легированным цементитом. Обычное обозначение легированного цементита M3C, где под буквой M понимается
железо и другие металлы, замещающие атомы железа в решётке цементита.
©ИЦМ(www.modificator.ru)
Цементит Fe3C имеет ромбическую структуру. Периоды решётки: a=0,45244±0,0005 нм,
b=0,50885±0,0005 нм, c=0,67431±0,0005 нм; последующие исследования подтвердили эту структуру и дали близкие
значения периодов. Нейтронографический анализ также подтвердил ромбическую структуру цементита. Температура перехода
цементита из ферромагнитного в парамагнитное состояние равна 215°С.
На рисунке [5] представлена ячейка кристаллической решётки цементита. Кристаллическая структура цементита очень сложна.
Кристалл цементита состоит из ряда октаэдров, оси которых расположены друг к другу под некоторыми углами. Внутри каждого октаэдра
располагается атом углерода. На рисунке зелёным цветом выделены атомы углерода: каждый атом углерода окружён восемью атомами железа;
каждый атом железа связан с тремя атомами углерода.
©ИЦМ(www.modificator.ru)
Свойства цементита
Цементит имеет металлические свойства (электропроводность, металлический блеск и т.д.) благодаря тому, что в решётке и железо и углерод
положительно ионизованы, то есть и металл и углерод ведут себя в соединении, как металл.
Цементит хрупок, имеет высокую твёрдость (HB более 800); tпл=1250°C;
Цементит имеет чрезвычайно низкую, практически нулевую пластичность. Эти свойства цементита являются, вероятно, следствием сложности
строения кристаллической решётки цементита.
При низких температурах цементит слабо ферромагнитен. Магнитные свойства цементит, согласно различным источникам, теряет
при температуре 215-217°.
Температура плавления цементита
Согласно данным Гуляева А.П. [2] температура плавления цементита - около 1600°.
©ИЦМ(www.modificator.ru)
По расчётным данным [3], виртуальная температура плавления цементита оценивается равной 1200-1450°. Возможно, цементит испытывает
инконгруэнтное разложение при температурах 1250-1300°.
Первичный цементит
Различают первичный, вторичный и третичный цементит. Первичный цементит выделяется из жидкости. Первичный цементит выделяется только
при закалке сплавов, содержащих до 5,5% (по массе) углерода [3]. Форма первичного цементита: длинные крупные пластины.
Вторичный цементит
Вторичный цементит выделяется из аустенита - γ-твёрдого раствора. При охаждении выделение происходит по линии ES
(диаграмма Fe-C). Форма вторичного цементита: цементитная сетка, цементит по границам зёрен.
Третичный цементит
Третичный цементит выделяется из феррита. Форма третичного цементита: пластинки и прожилки, а также выделения в виде иголок в ферритном зерне.
При более быстром охлаждении часть углерода остаётся в твёрдом растворе; выделение третичного цементита подавляется.
Другие формы существования цементита (по Хоу): цементит перлита,
цементит ледебурита, цементит Стеда, зернистый цементит, специальные карбиды.
