سمنتیت

سِمِنتیت یا کاربید آهن یک ماده مرکب شیمیایی به فرمول شیمیایی Fe۳C دارای ۶/۶۷ درصد کربن با ساختار بلوری ارتورومبیک است. این ماده سخت و شکننده است و به طور معمول به صورت خالص به عنوان سرامیک شناخته می شود. سمنتیت در فولادها و به طور طبیعی در هسته زمین بوجود می اید و نوع خالص آن کاربردهای فراوانی دارد. همچنین پارامترهای بزرگ شبکه ای دارد که سختی آن را توضیح می دهد و بسیاری از خواص آن ناهمسانگرد است.
در سیستم آهن - کربن سمنتیت به این علت که فریت می تواند حداکثر 0. 02 درصد وزنی از کربن غیر ترکیبی داشته باشد به راحتی تشکیل می شود. بنابراین ، در فولادهای کربن و ریخته گری که به آرامی خنک می شوند ، بخشی از کربن به شکل سمنتیت است. سمنتیت در مورد چدن سفید به طور مستقیم از مذاب تشکیل می شود. در فولاد کربندار ، سمنتیت در سمایش آهسته از آستنیت که به فریت تبدیل می شود رسوب می کند و در تمپر کردن از مارتنزیت بوجود می آید. [ ۱] از آنجایی که سمنتیت از لحاظ ترمودینامیکی یک فاز ناپایدار است، در حالت کم کربن به آستنیت و در حالت کربن بالا و در دماهای بالاتر به گرافیت تبدیل می شود. همچنین در دماهای زیر 723 درجه سانتیگراد یعنی دمای یوتکتوئید در نمودار اهن کربن تجزیه نمی شود.
اتم های کربن در ساختار سمنتیت در مکان های بین نشینی قرار گرفته اند. این ماده با نسبت اهن به کربن 3 دارای جای خالی هایی است که با اتم کربن پر شده اند و منجر به تغییرات مشاهده شده در پارامتر شبکه می شوند. وزن مخصوص سمنتیت که در تعادل با فریت است در دمای محیط بیشتر از مقدار محاسبه شده با توجه به پارامترهای شبکه ان است که این امر میتواند ناشی از جای خالی کرقن باشد و منجر به انراحی از حالت استوکیومتری این ماده شود. هرگونه انحراف از ترکیب استوکیومتری در سمنتیت باید اندک باشد زیرا انرژی پیوند بین یک اتم کربن و آهن از انرژی پیوند بین دو اتم آهن بیشتر است. بنابراین ، هرگونه کمبود کربن منجر به کاهش استحکام پیوند می شود. [ ۲] شکل زیر مرزهای فاز ترمودینامیکی ارزیابی شده بین سمنتیت و فریت یا آستنیت را نشان می دهد. سمنتیت در گذشته به عنوان یک ترکیب خط در محاسبات نمودار فاز به تصویر کشیده می شده است. [ ۳]
این واقعیت که فریت می تواند از سمنتیتی که در درجه حرارتهای بالا به تعادل رسیده رسوب کند ، ثابت می کند که در درجه حرارت کم میزان کربن درون سمنتیت افزایش می یابد. [ ۴]