Цементит: відмінності між версіями
[перевірена версія] | [перевірена версія] |
Shkod (обговорення | внесок) вікіфікація |
Shkod (обговорення | внесок) зображення |
||
Рядок 1: | Рядок 1: | ||
[[Файл:Kristallstruktur Zementit.png|thumb|Структура кристалу цементиту]] |
[[Файл:Kristallstruktur Zementit.png|thumb|Структура кристалу цементиту]] |
||
'''Цементи́т''' — [[карбіди|карбід]] [[Залізо|заліза]], [[Хімія|хімічна]] сполука з формулою Fe<sub>3</sub>C. Гранична концентрація [[Вуглець|вуглецю]] для залізовуглецевих сплавів становить 6,67% за масою. Цементит є метастабільною фазою; утворення стабільної фази — графіту в багатьох випадках утруднено. Цементит має орторомбічну кристалічну решітку, дуже твердий і крихкий та слабо магнітний до 210 °C. |
'''Цементи́т''' — [[карбіди|карбід]] [[Залізо|заліза]], [[Хімія|хімічна]] сполука з формулою Fe<sub>3</sub>C. Гранична концентрація [[Вуглець|вуглецю]] для залізовуглецевих сплавів становить 6,67 % за масою. Цементит є метастабільною фазою; утворення стабільної фази — графіту в багатьох випадках утруднено. Цементит має орторомбічну кристалічну решітку, дуже твердий і крихкий та слабо магнітний до 210 °C. |
||
== Цементит у залізовуглецевих сплавах == |
== Цементит у залізовуглецевих сплавах == |
||
[[Файл:Britannica Alloys Plate Figure 08.jpg|thumb|Структура збройової сталі після кування та відпалу. Чорний — цементит, білий — [[Ферит (залізо)|ферит]]]] |
|||
Залежно 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 — зерен із сумірними розмірами, сітки на межі зерен, пластин, а також, відманштеттову структуру. |
Залежно 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 — зерен із сумірними розмірами, сітки на межі зерен, пластин, а також, відманштеттову структуру. |
||
Залежно від вмісту вуглецю і умов кристалізації розрізняють: |
Залежно 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; |
* ''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. |
* ''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. |
* ''третинний цементит'', що виділяється з [[Ферит (залізо)|фериту]] у зв'язку зі зниженням розчинності вуглецю у ньому при зниженні температури. |
||
Цементит в різних кількостях, залежно 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 [[чавун]]у. У [[сталь|сталях]] виділяється при охолодженні [[аустеніт]]у або при нагріванні [[мартенсит]]у. При цьому цементит входить в структурну складову [[Перліт (металургія)|перліту]] (суміш фериту і цементиту), що існує в сталі, поряд з [[ферит (залізо)|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 вмісту 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: [[ледебурит]]у, [[сорбіт (металургія)|сорбіту]] та [[троостит]]у. |
Цементит в різних кількостях, залежно 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 [[чавун]]у. У [[сталь|сталях]] виділяється при охолодженні [[аустеніт]]у або при нагріванні [[мартенсит]]у. При цьому цементит входить в структурну складову [[Перліт (металургія)|перліту]] (суміш фериту і цементиту), що існує в сталі, поряд з [[ферит (залізо)|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 вмісту 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: [[ледебурит]]у, [[сорбіт (металургія)|сорбіту]] та [[троостит]]у. |
||
== Властивості == |
== Властивості == |
||
Рядок 21: | Рядок 22: | ||
Цементит не реагує з водою, лугами, гідратом аміаку. |
Цементит не реагує з водою, лугами, гідратом аміаку. |
||
* Розкладається при температурі вищій від 1650 °C: |
* Розкладається при температурі вищій від 1650 °C: |
||
::<math>\mathsf{Fe_3C \ \xrightarrow{>1650^oC} 3Fe + C}</math> |
:: <math>\mathsf{Fe_3C \ \xrightarrow{>1650^oC} 3Fe + C}</math> |
||
* Розкладається кислотами (конц.): |
* Розкладається кислотами (конц.): |
||
::<math>\mathsf{Fe_3C + 6HCl \ \xrightarrow{} 3FeCl_2 + C{\downarrow} + 3H_2{\uparrow}}</math> |
:: <math>\mathsf{Fe_3C + 6HCl \ \xrightarrow{} 3FeCl_2 + C{\downarrow} + 3H_2{\uparrow}}</math> |
||
::<math>\mathsf{Fe_3C + 22HNO_3 \ \xrightarrow{} 3Fe(NO_3)_3 + CO_2{\uparrow} + +13NO_2{\uparrow} +11H_2O}</math> |
:: <math>\mathsf{Fe_3C + 22HNO_3 \ \xrightarrow{} 3Fe(NO_3)_3 + CO_2{\uparrow} + +13NO_2{\uparrow} +11H_2O}</math> |
||
* Реагує з киснем: |
* Реагує з киснем: |
||
::<math>\mathsf{Fe_3C + 3O_2 \ \xrightarrow{600-700^oC} Fe_3O_4 + CO_2}</math> |
:: <math>\mathsf{Fe_3C + 3O_2 \ \xrightarrow{600-700^oC} Fe_3O_4 + CO_2}</math> |
||
::<math>\mathsf{4Fe_3C + Fe_3O_4 \ \xrightarrow{1000-1100^oC} 15Fe + 4CO}</math> |
:: <math>\mathsf{4Fe_3C + Fe_3O_4 \ \xrightarrow{1000-1100^oC} 15Fe + 4CO}</math> |
||
== Див. також == |
== Див. також == |
Версія за 15:35, 1 листопада 2018
Цементи́т — карбід заліза, хімічна сполука з формулою Fe3C. Гранична концентрація вуглецю для залізовуглецевих сплавів становить 6,67 % за масою. Цементит є метастабільною фазою; утворення стабільної фази — графіту в багатьох випадках утруднено. Цементит має орторомбічну кристалічну решітку, дуже твердий і крихкий та слабо магнітний до 210 °C.
Цементит у залізовуглецевих сплавах
Залежно 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 — зерен із сумірними розмірами, сітки на межі зерен, пластин, а також, відманштеттову структуру. Залежно 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, залежно 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 вмісту 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.
Властивості
Цементит — представник так званих фаз впровадження, сполук перехідних металів з легкими металоїдами. У фазах впровадження велика частка як ковалентного, так і металевого зв'язку.
Механічні характеристики
Міцність цементиту сягає 8500 МПа, твердість близько 65 HRC (800 HB).
Хімічні властивості
Цементит не реагує з водою, лугами, гідратом аміаку.
- Розкладається при температурі вищій від 1650 °C:
- Розкладається кислотами (конц.):
- Реагує з киснем:
Див. також
Джерела
- Хільчевський В. В. Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів: Навчальний посібник. К.: Либідь, 2002. — 328с. ISBN 966-06-0247-2
- 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.
Це незавершена стаття з хімії. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |