Zementit

Kristallstruktur
Fe: __ C: __. Es sind die zweifach überkappt-prismatischen Koordinatationpolyeder 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	1250 °C [2]
Sicherheitshinweise
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3] keine Einstufung verfügbar R- und S-Sätze R: siehe oben S: siehe oben
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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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).^[4]

Vorkommen

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

Als Primärzementit (Fe₃C^I) wird Zementit bezeichnet, der durch eine Kristallisation aus der Schmelze hervorgegangen ist (Linie CD im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm). Sekundärzementit (Fe₃C^II) entsteht durch Ausscheidung aus dem Austenit (Linie ES), Tertiärzementit (Fe₃C^III) durch Ausscheidung aus dem Ferrit (Linie PQ). Besonders wichtig sind die eutektischen bzw. eutektoiden Phasengemische Ledeburit bei Gusseisen und Perlit bei Stahl, die den Primär- bzw. Sekundärzementit in sehr fein verteilter Form enthalten. Überschüssiger Primärzementit bildet aus der Schmelze zunächst grobe Nadeln, überschüssiger Sekundärzementit scheidet sich zunächst 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][4]

Eigenschaften

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

Eisencarbid kann als Katalysator bei chemischen Reaktion (zum Beispiel der Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff) eingesetzt werden.^[6]

Siehe auch

• Eisen-Kohlenstoff-Diagramm

Einzelnachweise

1. ↑ Helmut Sitzmann, in: Roempp Online - Version 3.5, 2009, Georg Thieme Verlag, Stuttgart.
2. ↑ ^{a b} Triiron carbide (WebElements)
3. ↑ In Bezug auf ihre Gefährlichkeit wurde die Substanz von der EU noch nicht eingestuft, eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
4. ↑ ^{a b} Jürgen Gobrecht und Erhard Rumpler; Werkstofftechnik - Metalle, S,93, S.139ff; ISBN 978-3-486-57903-1
5. ↑ Ausbildungsformen des Zementit bei Stahl (metallograf)
6. ↑ Magnetische Blätter - Skelett eines Blattes ermöglicht filigrane Eisenkarbid-Strukturen für effiziente Katalysatoren (wissenschaft-aktuell)

Weblinks

• Crystal Structure of Cementite, Cambridge University (engl.)