Cementit - Cementite
| Stål |
|---|
 |
| Faser |
| Mikrostrukturer |
| Klasser |
| Andre jernbaserede materialer |
Cementit (eller jerncarbid ) er en forbindelse af jern og carbon , mere præcist en mellemliggende overgangsmetal carbid med formlen Fe 3 C. Efter vægt, er 6,67% carbon og 93,3% jern. Den har en orthorhombisk krystalstruktur. Det er et hårdt, skørt materiale, der normalt klassificeres som keramik i sin rene form og er en ofte fundet og vigtig bestanddel i jernholdig metallurgi . Mens cementit er til stede i de fleste stål og støbejern, produceres det som et råmateriale i jerncarbidprocessen, som tilhører familien af alternative jernfremstillings-teknologier. Navnet cementit stammede fra forskning af Floris Osmond og J. Werth, hvor strukturen af størknede stål består af en slags cellevæv i teorien, med ferrit som kernen og Fe 3 C konvolutten af cellerne. Karbidet cementerede derfor jernet.
Metallurgi
I jern-kulstof-systemet (dvs. almindeligt kulstofstål og støbejern ) er det en almindelig bestanddel, fordi ferrit højst kan indeholde 0,02 vægt-% ikke-kombineret kulstof. Derfor er kulstofstål og støbejern, der langsomt afkøles, en del af kulstof i form af cementit. Cementit dannes direkte fra smelten i tilfælde af hvidt støbejern . I carbon stål , cementit bundfald fra austenit til som austenitten omdannes ferrit på langsom afkøling, eller fra martensit under hærdning . En intim blanding med ferrit, det andet produkt af austenit, danner en lamellstruktur kaldet pearlite .
Mens cementit er termodynamisk ustabil og til sidst omdannes til austenit (lavt kulstofniveau) og grafit (højt kulstofniveau) ved højere temperaturer, nedbrydes det ikke ved opvarmning ved temperaturer under eutektoidtemperaturen (723 ° C) på det metastabile jern-kulstof fasediagram.
Ren form
Cementit skifter fra ferromagnetisk til paramagnetisk ved sin Curie-temperatur på ca. 480 K.
Et naturligt jerncarbid (der indeholder mindre mængder nikkel og cobalt) forekommer i jernmeteoritter og kaldes cohenit efter den tyske mineralog Emil Cohen , der først beskrev det. Som carbon er en af de mulige mindre letmetal komponenter af metalliske planetariske kerner, de højt tryk / høj temperatur egenskaber af cementit (Fe 3 er C) som en simpel proxy for cohenite undersøgt eksperimentelt. Figuren viser kompressionsadfærd ved stuetemperatur.
Andre jerncarbider
Der er andre former for metastabile jerncarbider, der er blevet identificeret i hærdet stål og i den industrielle Fischer – Tropsch-proces . Disse inkluderer epsilon (ε) carbid , sekskantet tæt pakket Fe 2-3 C, bundfald i almindeligt kulstofstål med kulstofindhold> 0,2%, hærdet ved 100-200 ° C. Ikke-støkiometrisk ε-carbid opløses over ~ 200 ° C, hvor Hägg-carbider og cementit begynder at dannes. Hägg carbid , monoklin Fe 5 C 2 , præcipitater i hærdet værktøjsstål hærdet ved 200-300 ° C. Det er også blevet fundet naturligt, da mineralet Edscottite i Wedderburn-meteoritten Karakterisering af forskellige jerncarbider slet ikke er en triviel opgave, og ofte suppleres røntgendiffraktion med Mössbauer-spektroskopi .
Referencer
Bibliografi
- Smith, William F .; Hashemi, Javad (2006). Fundament of Materials Science and Engineering (4. udgave). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-295358-9.
- Durand-Charre, Madeleine (2004). Mikrostruktur af stål og støbejern . Springer. ISBN 978-3-642-05897-4.
-
Mössbauer Spectroscopy of Iron Carbides: From Prediction to Experimental Confirmation
eksterne links
- Krystalstruktur af cementit ved NRL
- Hallstedt, Bengt; Djurovic, Dejan; von Appen, Jörg; Dronskowski, Richard; Dick, Alexey; Körmann, Fritz; Hickel, Tilmann; Neugebauer, Jörg (marts 2010). "Termodynamiske egenskaber for cementit (Fe 3 C)". Calphad . 34 (1): 129–133. doi : 10.1016 / j.calphad.2010.01.004 .
- Le Caer, G .; Dubois, JM; Pijolat, M .; Perrichon, V .; Bussiere, P. (november 1982). "Karakterisering ved Moessbauer-spektroskopi af jerncarbider dannet ved Fischer – Tropsch-syntese". Journal of Physical Chemistry . 86 (24): 4799-4808. doi : 10.1021 / j100221a030 .
- Bauer-Grosse, E .; Frantz, C .; Le Caer, G .; Heiman, N. (juni 1981). "Dannelse af Fe 7 C 3 og Fe 5 C 2 typen metastabile karbider under krystallisationen af en amorf Fe 75 C 25 legering". Tidsskrift for ikke-krystallinske faste stoffer . 44 (2–3): 277–286. doi : 10.1016 / 0022-3093 (81) 90030-2 .