Zementit

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Kristallstruktur
Struktur von Zementit
Fe: __ C: __. Es sind die zweifach überkappt-prismatischen Koordinationspolyeder von Fe um C gezeigt.
Allgemeines
Name Zementit
Andere Namen
  • Eisencarbid
  • Trieisencarbid
Verhältnisformel Fe3C
CAS-Nummer 12011-67-5
Kurzbeschreibung

graue orthorhombische Kristalle[1]

Eigenschaften
Molare Masse 179,55 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

7,69 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

1837 °C[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
keine Einstufung verfügbar
H- und P-Sätze H: siehe oben
P: siehe oben
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

25,1 kJ/mol[4]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden
Primärzementitnadeln

Zementit ist eine Verbindung von Eisen und Kohlenstoff der Zusammensetzung Fe3C (ein Eisencarbid) und tritt als metastabile Phase in Stahl und weißem Gusseisen auf. Er hat seinen Namen von "Zement" (Zementstahl, früher "cämentierter Stahl" = aufgekohlter Stahl).[5]

Vorkommen[Bearbeiten]

In der Mineralogie ist Zementit unter dem Namen Cohenit als meteoritisches Nickel-Eisen-Mineral in Verbindung mit Cobalt ([Fe, Ni, Co]3C) bekannt.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Als Primärzementit (Fe3CI) wird Zementit bezeichnet, der durch eine Kristallisation aus der Schmelze hervorgegangen ist (Linie CD im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm). Sekundärzementit (Fe3CII) entsteht durch Ausscheidung aus dem Austenit (Linie ES), Tertiärzementit (Fe3CIII) durch Ausscheidung aus dem Ferrit (Linie PQ). Besonders wichtig sind die eutektischen bzw. eutektoiden Phasengemische Ledeburit bei Gusseisen und Perlit bei Stahl. Primärzementit bildet aus der Schmelze zunächst grobe Nadeln. Sekundärzementit scheidet sich, aufgrund abnehmender Löslichkeit des Eisens für Kohlenstoff, als Korngrenzen- oder Schalenzementit um die Austenit- bzw. späteren Perlitkristalle ab. Metallografisch erscheint der Zementit im Perlit als Streifenzementit. Tertiärzementit lagert sich an den nächstliegenden vorhandenen Zementit an, aus reinem Ferrit scheidet er sich an den Korngrenzen aus. Daneben kann durch Weichglühen erreicht werden, dass der Zementit sich globular zusammenballt.[5][6]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Bei langen Glühzeiten oder extrem langsamer Abkühlung zerfällt der metastabile Zementit in Eisen und Graphit. Die Kristallstruktur von Zementit ist relativ kompliziert. In einer orthorhombischen Elementarzelle befinden sich zwölf Eisen- und vier Kohlenstoffatome, wobei die Kohlenstoffatome relativ unregelmäßig (zweifach überkappt trigonal-prismatisch) von acht Eisenatomen umgeben sind. Zementit ist sehr hart (HV=800) und verschleißfest, aber spröde und daher schlecht plastisch verformbar. Er hat eine geringere Dichte als Eisen und ist unterhalb seiner Curietemperatur von 215 °C ferromagnetisch.

Verwendung[Bearbeiten]

Eisencarbid kann als Katalysator bei chemischen Reaktionen (zum Beispiel der Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff) eingesetzt werden.[7]

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Eisencarbid. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 21. August 2013.
  2. Triiron carbide (WebElements)
  3. Diese Substanz wurde in Bezug auf ihre Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  4. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances, S. 5-19.
  5. a b Jürgen Gobrecht, Erhard Rumpler: Werkstofftechnik - Metalle. Oldenbourg, München 2006, ISBN 3-486-57903-7, S. 139ff.
  6. Ausbildungsformen des Zementit bei Stahl (metallograf)
  7. Magnetische Blätter - Skelett eines Blattes ermöglicht filigrane Eisenkarbid-Strukturen für effiziente Katalysatoren (wissenschaft-aktuell)

Weblinks[Bearbeiten]