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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Kristallstruktur Zementit.png|250px|Struktur von Zementit]]
| Kristallstruktur = Ja
| Strukturhinweis = {{Farbe|#1874CD|Kreis=1}} [[Eisen|Fe]] {{0}} {{Farbe|#696969|Kreis=1}} [[Kohlenstoff|C]] Es sind die zweifach überkappt-prismatischen Koordinationspolyeder von Fe um C gezeigt.
| Kristallsystem =
| Raumgruppe =
| Gitterkonstanten = a= 0,4514 nm, b= 0,5080 nm, c= 0,6734 nm
| Koordinationszahlen =
| Andere Namen = * Eisencarbid
* Trieisencarbid
| Summenformel = Fe3C
| CAS = {{CASRN|12011-67-5}}
| EG-Nummer = 234-566-7
| ECHA-ID = 100.031.411
| PubChem = 165960
| Beschreibung = graue orthorhombische Kristalle<ref name="roempp" />
| Molare Masse = 179,55 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest
| Dichte = 7,69 g·cm−3<ref name="we">[https://www.webelements.com/compounds/iron/triiron_carbide.html Triiron carbide (WebElements)]</ref>
| Schmelzpunkt = 1837 °C<ref name="roempp">{{RömppOnline|ID=RD-05-00432|Name=Eisencarbid|Abruf=2013-08-21}}</ref>
| Siedepunkt = 
| Dampfdruck = 
| Löslichkeit = 
| Quelle GHS-Kz = NV
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|/}}
| GHS-Signalwort =
| H = {{H-Sätze|/}}
| EUH = {{EUH-Sätze|/}}
| P = {{P-Sätze|/}}
| Quelle P =
| MAK = 
| Standardbildungsenthalpie = 25,1 kJ/mol<ref name="CRC90_5_19">{{CRC Handbook|Auflage=90|Titel=Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances|Kapitel=5|Startseite=19}}</ref>
}}

'''Zementit''' ist eine [[Chemische Verbindung|Verbindung]] von [[Eisen]] und [[Kohlenstoff]] der Zusammensetzung Fe3C (ein Eisen[[Carbide|carbid]] mit [[Einlagerungsmischkristall|Einlagerungsverbindungen]]) und tritt als [[metastabil]]e [[Phase (Materie)|Phase]] in [[Stahl]] und weißem [[Gusseisen]] auf. Er hat seinen Namen von „Zement“ ([[Zementstahl]], früher „cämentierter Stahl“ = [[Aufkohlen|aufgekohlter]] Stahl)<ref name="WM" /> und wird in [[Reinstoff|Reinform]] gelegentlich auch als [[Nichtoxidkeramik]] betrachtet. Zementit ist eine intermediäre Phase,<ref>{{Literatur |Autor=Hans-Jürgen Bargel, Günter Schulze |Titel=Werkstoffkunde |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage=12 |Verlag=Springer-Verlag GmbH Deutschland |Ort=Berlin |Datum=2018 |ISBN=978-3-662-48629-0 |Kapitel=1.5.4 Intermediäre Kristalle |Seiten=43}}</ref> eine [[Häggs-Phase]] ([[Koordinationsphase]]).<ref>{{Literatur|Titel=Physikalische Grundlagen der Materialkunde - Springer|DOI=10.1007/978-3-540-71105-6}}</ref> Diese Phasen sind geometrisch bedingt, das Radienverhältnis bestimmt die Struktur.

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

== Gewinnung und Darstellung ==
Als ''Primärzementit (Fe3CI)'' wird Zementit bezeichnet, der durch eine [[Kristallisation]] aus der [[Schmelze]] hervorgegangen ist (Linie CD im [[Eisen-Kohlenstoff-Diagramm]]). Primärzementit bildet aus der Schmelze zunächst grobe Nadeln.

''Sekundärzementit (Fe3CII)'' entsteht durch Ausscheidung aus dem [[Austenit (Gefügebestandteil)|Austenit]] (Linie ES). Sekundärzementit scheidet sich, aufgrund abnehmender [[Löslichkeit]] des Eisens für Kohlenstoff, als [[Korngrenze]]n- oder Schalenzementit um die Austenit- bzw. späteren Perlit[[kristall]]e ab. [[Metallografie|Metallografisch]] erscheint der Zementit im Perlit als Streifenzementit.

''Tertiärzementit (Fe3CIII)'' entsteht durch Ausscheidung aus dem [[Ferrit (Phase)|Ferrit]] (Linie PQ). 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.<ref name="WM" /><ref name="metallograf.de" />

Besonders wichtig sind die [[eutektisch]]en bzw. [[eutektoid]]en Phasen[[gemisch]]e [[Ledeburit]] bei Gusseisen und [[Perlit (Stahl)|Perlit]] bei Stahl.

Zementit entsteht auch durch [[Zersetzung (Chemie) #Physikalische Zersetzung|thermisches Zersetzen]] von [[Berliner Blau]] (Eisenhexacyanidoferrat).

== Eigenschaften ==
Bei langen [[Glühen|Glüh]]<nowiki></nowiki>zeiten oder extrem langsamer Abkühlung zerfällt der metastabile Zementit in Eisen und [[Graphit]].

Die [[Kristallstruktur]] von Zementit ist relativ kompliziert. In einer [[orthorhombisch]]en [[Elementarzelle]] befinden sich zwölf Eisen- und vier Kohlenstoff[[atom]]e, wobei die Kohlenstoffatome relativ unregelmäßig (''zweifach überkappt [[trigonal]]-[[Prisma (Geometrie)|prismatisch]]'') von acht Eisenatomen umgeben sind.
Zementit ist sehr hart ([[Härte #Härteprüfung nach Vickers (HV)|HV]]=800) und [[Verschleißfestigkeit|verschleißfest]], aber [[spröde]] und daher nur schlecht [[Plastische Verformung|plastisch verformbar]]. Er hat eine geringere [[Dichte]] als Eisen und ist unterhalb seiner [[Curietemperatur]] von 215 °C [[Ferromagnetismus|ferromagnetisch]].
[[Datei:Cementite-pV.svg|mini|links|Molvolumen als Funktion des Drucks für Zementit bei Zimmertemperatur.]]
Da Kohlenstoff eine der möglichen leichten Komponenten in den [[Eisenlegierung]]en ist, welche die Kerne von [[Planet]]en bilden, werden die Eigenschaften von Eisen-Kohlenstoff-Verbindungen auch unter extrem hohen [[Druck (Physik)|Drücken]] und/oder Temperaturen experimentell untersucht. Die nebenstehende Grafik zeigt das [[Molvolumen]] als Funktion des Drucks bei Zimmertemperatur für Zementit als einer vereinfachten Modellsubstanz für Cohenit.

[[Datei:Primaerzementit.jpg|mini|Primärzementitnadeln]]

Die [[Zerspanbarkeit]] ist sehr schlecht. Zementit lässt sich praktisch ''nicht'' [[zerspanen]] ([[Fräsen]], [[Bohren]] etc.), denn wegen seiner großen Härte verursacht es einen hohen [[Verschleiß (Spanen) #Abrasion|abrasiven Werkzeugverschleiß]].<ref>Herbert Schönherr: ''Spanende Fertigung'', Oldenbourg, 2002, S. 60.</ref><ref>Fritz Klocke, Wilfried König: ''Fertigungsverfahren Band 1: Drehen, Fräsen, Bohren'', Springer, 8. Auflage, 2008, S. 274.</ref> Zementit kann in freier Form auftreten oder als Bestandteil von [[Perlit (Stahl)|Perlit]] oder [[Bainit]] und die Zerspanbarkeit dieser [[Gefüge (Werkstoffkunde)|Gefüge]] (negativ) beeinflussen. Siehe auch: [[Zerspanbarkeit von Stahl]].

== Verwendung ==
Eisencarbid kann als [[Katalysator]] bei [[chemische Reaktion|chemischen Reaktionen]] eingesetzt werden (z. B. bei der Spaltung von [[Wasser]] in [[Wasserstoff]] und [[Sauerstoff]]).<ref name="wissenschaft-aktuell.de" />

== Weblinks ==
* [https://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/Lattices/cementite.html Crystal Structure of Cementite, Cambridge University] (engl.)

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="metallograf.de">[http://www.metallograf.de/start.htm?begriffe/gef-zementit.htm Ausbildungsformen des Zementit bei Stahl (metallograf)]
</ref>
<ref name="wissenschaft-aktuell.de">[https://www.wissenschaft-aktuell.de/artikel/Magnetische_Blaetter1771015587041.html Magnetische Blätter - Skelett eines Blattes ermöglicht filigrane Eisenkarbid-Strukturen für effiziente Katalysatoren (wissenschaft-aktuell)]
</ref>
<ref name="WM">Jürgen Gobrecht, Erhard Rumpler: ''Werkstofftechnik - Metalle.'' Oldenbourg, München 2006, ISBN 3-486-57903-7, S. 139ff.
</ref>
</references>

{{Normdaten|TYP=s|GND=4151509-2}}

[[Kategorie:Carbid]]
[[Kategorie:Eisenverbindung]]
[[Kategorie:Metallkunde]]
[[Kategorie:Stahl]]
[[Kategorie:Gusseisen]]

Zementit - Versionsgeschichte

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