Цемент
 Железный карбид
| |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Имя IUPAC
Железный карбид
| |
| Другие имена
Цемент
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| Echa Infocard | 100.031.411 |
| ЕС номер |
|
Comptox Dashboard ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Fe 3 c | |
| Молярная масса | 179.546 g/mol |
| Появление | темно -серые или черные кристаллы, без запаха |
| Плотность | 7,694 г/см 3 , твердый [ 1 ] |
| Точка плавления | 1227 ° C (2241 ° F; 1500 К) [ 1 ] |
| нерастворимый | |
| Структура [ 2 ] | |
| Орторомбический , Op16 | |
| PNMA, № 62 | |
A = 0,509 нм, b = 0,6478 нм, c = c = 0,4523 нм
| |
Единицы формулы ( z )
|
4 |
| Термохимия [ 3 ] | |
Теплоемкость ( C )
|
105,9 j · моль −1 · K −1 |
Std Molar
энтропия ( с ⦵ 298 ) |
104,6 j · моль −1 · K −1 |
Энтальпия STD
образование (Δ f h ⦵ 298 ) |
25,1 кДж · раз −1 |
Свободная энергия Гиббса (Δ f g ⦵ )
|
20,1 кДж · раз −1 |
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
| |
Цементит (или карбид железа ) представляет собой соединение железа углерода и , точнее, карбид промежуточного переходного металла с формулой Fe 3 C. По весу - 6,67% углерода и 93,3% железа. Он имеет орторомбическую кристаллическую структуру. [ 4 ] Это сложный, хрупкий материал, [ 4 ] обычно классифицируется как керамика в его чистой форме и является часто встречающейся и важной компонентом в металлургии железа . В то время как цементит присутствует в большинстве сталей [ 5 ] и литые утюги, он производится как сырье в процессе железного карбида, который принадлежит к семейству альтернативных технологий железного производства. Название цементит происходило из теории Флориса Осмонд и Дж. Верта, в которой структура затвердевшего стали состоит из своего рода клеточной ткани, с ферритом в качестве ядра и Fe 3 C конверт клеток. Следовательно, карбид закрепил утюг.
Металлургия
[ редактировать ]В железном углеродном системе (то есть простых углеродных стали и литых утюгов ) это общая компоненция, потому что феррит может содержать не более 0,02 Втт% бескоммузированного углерода. [ 6 ] Следовательно, в углеродных сталях и литых утюгах, которые медленно охлаждаются, часть углерода находится в форме цементита. [ 7 ] Цемента образуется непосредственно из расплава в случае белого чугуна . В углеродной стали цементит осаждается от аустенита , когда аустенит трансформируется в феррит при медленном охлаждении или от мартенсита во время отпуска . Интимная смесь с ферритом, другой продукт аустенита, образует пластинную структуру, называемую перлит .
В то время как цементит является термодинамически нестабильным, в конечном итоге преобразуется в аустенит (низкий уровень углерода) и графит (высокий уровень углерода) при более высоких температурах, он не разлагается при нагревании при температурах ниже температуры эвтектоида (723 ° C) на метастабильном железном углеводе. фазовая диаграмма.
Механические свойства являются следующими: Микрогарность комнатной температуры 760–1350 HV; Прочность на изгиб 4.6–8 ГПа, Модуль Янга 160–180 ГПа, Прочности перелома отступа 1,5–2,7 МПа .m. [ 8 ]
Чистая форма
[ редактировать ]| Стали |
|---|
 |
| Фазы |
| Микроструктуры |
| Классы |
| Другие железные материалы |
Цементит изменяется от ферромагнитных к парамагниту при нагревании до температуры его кури , приблизительно 480 К (207 ° C). [ 9 ]
Натуральный железный карбид (содержащий незначительное количество никеля и кобальта) происходит в железных метеоритах и называется конитом после немецкого минералога Эмиля Коэна , который впервые описал его. [ 10 ]
Другие железные карбиды
[ редактировать ]Существуют другие формы метастабильных железных карбидов, которые были идентифицированы в закаленной стали и в промышленном процессе Фишере -Тропша . К ним относятся карбид Epsilon (ε) , шестиугольный закрытый Fe 2–3 C, осаждает в простых углеродных сталях содержания углерода> 0,2%, придерживался при 100–200 ° C. Нестучиометрический ε-карбид растворяется выше ~ 200 ° C, где начинают образовываться карбиды и цементит Hägg. Карбид Hägg , моноклинный Fe 5 C 2 , осаждается в закаленных инструментальных сталях , смягченных при 200–300 ° C. [ 11 ] [ 12 ] Это также было найдено естественным образом как минеральный эдскотт в метеорите Веддерберн . [ 13 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный Хейнс, с. 4.67
- ^ Хербштейн, FH; Smuts, J. (1964). «Сравнение рентгеновских и нейтронных уточнений структуры цементита Fe 3 C» . Acta Crystallographica . 17 (10): 1331–1332. Bibcode : 1964ccry..17.1331h . doi : 10.1107/s0365110x64003346 .
- ^ Хейнс, с. 5.23
- ^ Jump up to: а беременный Smith & Hashemi 2006 , p. 363
- ^ Верховен, Джон Д. (2007). Стальная металлургия для неметаллургиста . ASM International. п. 35. ISBN 978-1-61503-056-9 .
- ^ Ашрафзаде, Милад; Солеймани, Амир Пейман; Panjepour, Masoud; Shamanian, Morteza (2015). «Образование цементита из смеси гематит -графита путем одновременной термомеханической активации» . Металлургические и материалы транзакции б . 46 (2): 813–823. Bibcode : 2015mmtb ... 46..813a . doi : 10.1007/s11663-014-0228-3 . S2CID 98253213 .
- ^ Smith & Hashemi 2006 , с. 366–372
- ^ Bhadeshia, HKDH (2020). "Цементит" . Международные обзоры материалов . 65 (1): 1–27. Bibcode : 202020imrv ... 65 .... 1b . doi : 10.1080/09506608.2018.1560984 .
- ^ Смит, SWJ; Белый, W.; Баркер, С.Г. (1911). «Магнитная температура перехода цементита» . Прокурор Физический Соц Лонд 24 (1): 62–69. Bibcode : 1911ppsl ... 24 ... 62 с . doi : 10.1088/1478-7814/24/1/310 .
- ^ Buchwald, Vagn F. (1975) Справочник по железным метеоритам , Университет Калифорнийской Прессы
- ^ Hägg, Gunnar (1934). «Порошковые фотограммы нового железного карбида». Журнал кристаллографии - кристаллические материалы . 89 (1–6): 92–94. Doi : 10.1524/zkri.1934.89.1.92 . S2CID 100657250 .
- ^ Смит, Уильям Ф. (1981). Структура и свойства инженерных сплавов . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. С. 61–62. ISBN 978-0-07-0585607 .
- ^ Манник, Лиам (2019-08-31). «Этот метеорит пришел от ядра другой планеты. Внутри, новый минерал» . Возраст . Получено 2019-09-14 .
Библиография
[ редактировать ]- Хейнс, Уильям М., изд. (2016). Справочник по химии и физике CRC (97 -е изд.). CRC Press . ISBN 9781498754293 .
- Смит, Уильям Ф.; Hashemi, Javad (2006). Основы материаловедения и техники (4 -е изд.). МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-295358-9 .
External links
[edit]- Crystal structure of cementite at NRL
- Hallstedt, Bengt; Djurovic, Dejan; von Appen, Jörg; Dronskowski, Richard; Dick, Alexey; Körmann, Fritz; Hickel, Tilmann; Neugebauer, Jörg (March 2010). "Thermodynamic properties of cementite (Fe3C)". Calphad. 34 (1): 129–133. doi:10.1016/j.calphad.2010.01.004.
- Le Caer, G.; Dubois, J. M.; Pijolat, M.; Perrichon, V.; Bussiere, P. (November 1982). "Characterization by Moessbauer spectroscopy of iron carbides formed by Fischer–Tropsch synthesis". The Journal of Physical Chemistry. 86 (24): 4799–4808. doi:10.1021/j100221a030.
- Bauer-Grosse, E.; Frantz, C.; Le Caer, G.; Heiman, N. (June 1981). "Formation of Fe7C3 and Fe5C2 type metastable carbides during the crystallization of an amorphous Fe75C25 alloy". Journal of Non-Crystalline Solids. 44 (2–3): 277–286. Bibcode:1981JNCS...44..277B. doi:10.1016/0022-3093(81)90030-2.