Цементит

Структура кристалу цементиту

Цементи́т — карбід заліза, хімічна сполука з формулою Fe₃C. Концентрація вуглецю 6,67% за масою — гранична для залізовуглецевих сплавів. Цементит — метастабільна фаза; утворення стабільної фази — графіту в багатьох випадках утруднено. Цементит має орторомбічну кристалічну решітку, дуже твердий і крихкий, слабо магнітний до 210 °C.

У залежності від механізмів утворення цементиту його мікроструктура може дуже сильно відрізнятися для сплавів — з різним вмістом вуглецю після різних термічних обробок розміри кристалів можуть змінюватися від сотих часток до декількох міліметрів. Залежно від умов кристалізації і подальшої обробки цементит може мати різну форму — рівновісних зерен, сітки на межі зерен, пластин, а також, відманштеттову структуру. У залежності від вмісту вуглецю і умов кристалізації розрізняють:

• первинний цементит, що виділяється при твердненні сплавів з вмістом 4,3-6,67% вуглецю з рідкого розчину у голкоподібному вигляді;
• вторинний цементит, що виділяється з аустеніту внаслідок зниження розчинності в ньому вуглецю. Вторинний цементит може формуватись у вигляді голок, сітки по межах зерен перліту і є його складовою.
• третинний цементит, що виділяється з фериту у зв'язку зі зниженням розчинності вуглецю у ньому при зниженні температури.

Цементит в різних кількостях, в залежності від концентрації, присутній у залізовуглецевих сплавах вже при малих вмістах вуглецю і його кількість зростає в міру збільшення вмісту вуглецю. Формується в процесі кристалізації з розплаву чавуну. У сталях виділяється при охолодженні аустеніту або при нагріванні мартенситу. При цьому цементит входить в структурну складову перліту (суміш фериту і цементиту), що існує в сталі, поряд з феритом. У міру збільшення вмісту вуглецю частка перліту в структурі зростає і, відповідно, зростає кількість цементиту. При вмісті вуглецю 0,8% (евтектоїдних сталь) структура цілком складається з перліту. При подальшому збільшенні вмісту вуглецю в сталі, крім перліту з'являється надлишковий цементит. Аж до змісту вуглецю 1,7% залізовуглецеві сплави називаються сталями, при вищих концентраціях аж до максимальної 6,67% — чавунами. Цементит є фазовою та структурною складовою інших залізовуглецевих сплавів: ледебуриту, сорбіту та трооститу.

Цементит — представник так званих фаз впровадження, сполук перехідних металів з ​​легкими металоїдами. У фазах впровадження велика частка як ковалентного, так і металевого зв'язку. Міцність цементиту сягає 8500 МПа, твердість  близько 65 HRC (800 HB).

Джерела

• Лахтин Ю. М. Основы металловедения. — М.: Металлургия, 1988. — 320с.
• Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А. Металургия черных металлов — М.:Металлургия, 1986. — 360с.