Свойства и области применения карбида железа

Известно два способа процесса получения карбида железа: путем спекания порошков чистых элементов при высоких температурах или методом восстановления оксида углеродом. В результате получается материал, имеющий сложную кристаллическую структуру.
Свойства и области применения карбида железа

Карбид железа, по-другому называемый цементитом – это химическое соединение углерода и железа. Он является одним из структурных составных сплавов стали и чугуна, во многом высокие качественные показатели этих металлов обусловлены наличием именно цементита. Рассмотрим здесь подробнее свойства этого вещества.

Особенности карбида железа

Известно два способа процесса получения карбида железа: путем спекания порошков чистых элементов при высоких температурах или методом восстановления оксида углеродом. В результате получается материал, имеющий сложную кристаллическую структуру и обладающий такими свойствами:

  • высокая плотность, твердость (близко к твердости алмаза);
  • тугоплавкость;
  • практически нулевая пластичность;
  • противостояние механическим деформациям;
  • нелетучесть;
  • слабомагнитность до 210 градусов по Цельсию;
  • нерастворимость даже в самых агрессивных известных растворителях;
  • температура плавления 1640 – 1840 градусов.

Цементит – неустойчивое соединение, подвергающееся распаду, после чего образуется свободный углерод – графит. Не образует окиси со щелочами, водой и гидратом аммиака.

При различных условиях кристаллизации протекают разные химреакции, в результате чего карбид железа получается разных форм: равноосные зерна, сетка по границам зерен, пластины или видманштеттовая структура.

В промышленных масштабах цементит выпускается в форме отливки или порошка, концентрация углерода в нем 6,67% — самая высокая для железоуглеродистого сплава.

Известные формулы

Существуют карбиды железа с различными формулами.

  1. Применяемый в создании чугуна и стали, имеет формулу Fe3C, и имеет второе название – цементит.
  2. В природе существует самородный минерал когенит (железоникелевый карбид) с формулой FeNiCo 3C.
  3. Эдскоттит – минерал, найденный в метеорите. Его формула — Fe5C2.

Цементит классифицируется на три подраздела: первичный (выделяется из жидкости при закалке сплавов в доменной печи), вторичный – карбид железа 2 (выделяется из аустенита), третичный (выделяется из феррита).

Где применяется цементит?

Благодаря высокой стойкости к агрессивным средам, карбид железа нашел очень широкое применение во многих отраслях, часто использование твердосплавного материала не имеет альтернативы:

  • металлообрабатывающая и горнодобывающая отрасли;
  • производство специальных сверхпрочных хирургических инструментов;
  • изготовление штамповочного оборудования;
  • использование в радиоэлектронном производстве;
  • применение в авиакосмической и судостроительной отрасли;
  • внедрение материала в ядерную энергетику.

Отдельно стоит отметить металлургическую промышленность: железо в чистом виде недостаточно прочное, для повышения упругости, твердости, устойчивости к износу в него добавляется углерод. Цементит незаменим в производстве стали и чугуна, поэтому в этой отрасли он очень востребован.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: