सीमेन्टाईट
| File:Iron carbide.jpg Iron carbide plates
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| Orthorhombic Fe3C. Iron atoms are blue | |
| Names | |
|---|---|
| IUPAC name
Iron carbide
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| Other names
Cementite
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| Identifiers | |
3D model (JSmol)
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| EC Number |
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| Properties | |
| Fe3C | |
| Molar mass | 179.546 g/mol |
| Appearance | dark gray or black crystals, odorless |
| Density | 7.694 g/cm3, solid[1] |
| Melting point | 1,227 °C (2,241 °F; 1,500 K)[1] |
| insoluble | |
| Structure[2] | |
| Rhombohedral, oP16 | |
| Pnma, No. 62 | |
a = 0.509 nm, b = 0.6478 nm, c = 0.4523 nm
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Formula units (Z)
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4 |
| Thermochemistry[3] | |
Heat capacity (C)
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105.9 J·mol−1·K−1 |
Std molar
entropy (S⦵298) |
104.6 J·mol−1·K−1 |
Std enthalpy of
formation (ΔfH⦵298) |
25.1 kJ·mol−1 |
Gibbs free energy (ΔfG⦵)
|
20.1 kJ·mol−1 |
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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सीमेंटाइट (या आयरन करबैड) लोहा और कार्बन का रासायनिक यौगिक है, और अधिक त्रुटिहीन रूप से Fe3C सूत्र के साथ मध्यवर्ती संक्रमण धातु कार्बाइड है। सीमेंटाइट में वजन के अनुसार 6.67% कार्बन और 93.3% लोहा होता है। इसमें ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल संरचना पाई जाती है।[4] यह कठिन, भंगुर पदार्थ होता है,[4] सामान्य रूप से इसे इसके शुद्ध रूप सिरेमिक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, और यह लौह धातु विज्ञान में अधिकांश पाया जाने वाला और महत्वपूर्ण घटक है। चूंकि सीमेंटाइट अधिकांश इस्पात्स में उपस्थित होता है[5] और कच्चा लोहा, इसे आयरन कार्बाइड प्रक्रिया में कच्चे माल के रूप में उत्पादित किया जाता है, जो वैकल्पिक आयरनमेकिंग विधियों के परिवार से संबंधित है। सीमेंटाइट नाम की उत्पत्ति फ्लोरिस ओसमंड और जे. वेर्थ के सिद्धांत से हुई है, जिसमें ठोस इस्पात की संरचना में एक प्रकार का कोशिकीय ऊतक होता है, जिसमें नाभिक के रूप में फेराइट और कोशिकाओं का आवंटन Fe3C होता है। इसलिए कार्बाइड ने लोहे को पक्का कर दिया।
धातुकर्म
लौह-कार्बन प्रणाली (अर्थात् सादा-कार्बन इस्पात्स और कच्चा लोहा) में यह सामान्य घटक है क्योंकि लोहे के एलोट्रोप्स अल्फा आयरन (α-Fe) में अधिकतम 0.02wt% असंबद्ध कार्बन हो सकता है।[6] इसलिए, कार्बन इस्पात्स और कास्ट आयरन में जिन्हें धीरे-धीरे ठंडा किया जाता हैं, कार्बन का भाग सीमेंटाइट के रूप में होता है।[7] सफ़ेद कच्चा लोहा के स्थिति में सीमेंटाइट सीधे पिघल से बनता है। कार्बन इस्पात में, सीमेंटाइट ऑस्टेनाईट (ऑस्टेनाईट) से अवक्षेपित होता है क्योंकि ऑस्टेनाइट धीमी गति से ठंडा होने पर या टेम्परिंग (धातु विज्ञान) के दौरान मार्टेंसाईट से फेराइट में बदल जाता है। ऑस्टेनाइट के अन्य उत्पाद फेराइट के साथ एक अंतरंग मिश्रण एक लैमेलर संरचना बनाता है जिसे मोती कहा जाता है।
चूंकि सीमेंटाइट ऊष्मागतिकीय रूप से अस्थिर है, अंततः उच्च तापमान पर ऑस्टेनाइट (निम्न कार्बन स्तर) और ग्रेफाइट (उच्च कार्बन स्तर) में परिवर्तित हो जाता है, यह मेटास्टेबल आयरन कार्बन चरण आरेख पर यूटेक्टॉइड तापमान (723 डिग्री सेल्सियस) से नीचे के तापमान पर गर्म होने पर विघटित नहीं होता है।
यांत्रिक गुण इस प्रकार हैं: कमरे का तापमान सूक्ष्मता 760-1350 एचवी; झुकने की शक्ति 4.6–8 GPa, यंग का मापांक 160–180 GPa, इंडेंटेशन फ्रैक्चर कठोरता 1.5–2.7 MPa√m हैं।[8]
शुद्ध रूप
लगभग क्यूरी तापमान 480 K (207 °C) पर गर्म करने पर सीमेंटाइट लोह चुंबकत्व से अनुचुंबकत्व में बदल जाता है।[9]
लोहे के उल्कापिंडों में प्राकृतिक आयरन कार्बाइड (निकल और कोबाल्ट की मामूली मात्रा युक्त) होता है और इसे जर्मन खनिज विज्ञानी एमिल कोहेन के नाम पर कोहेनाईट कहा जाता है, जिन्होंने पहली बार इसका वर्णन किया था।[10]
अन्य लौह कार्बाइड
मितस्थायित्व आयरन कार्बाइड के अन्य रूप हैं जिन्हें टेम्पर्ड इस्पात और औद्योगिक फिशर-ट्रॉप्स प्रक्रिया में पहचाना गया है। इनमें एप्सिलॉन (ε) कार्बाइड, हेक्सागोनल क्रिस्टल प्रणाली Fe2–3C सम्मिलित हैं, कार्बन पदार्थ के प्लेन-कार्बन इस्पात्स में> 0.2% अवक्षेपित होता है, जिसे 100-200 डिग्री सेल्सियस पर टेम्पर्ड किया जाता है। गैर-स्टोइकियोमेट्रिक यौगिक ε-कार्बाइड ~ 200 °C से ऊपर घुल जाता है, जहां हैग कार्बाइड और सीमेंटाइट बनने लगते हैं। हैग कार्बाइड, मोनोक्लिनिक क्रिस्टल सिस्टम Fe5C2, 200–300 °C पर कठोर औजारों का इस्पात्स में अवक्षेपित होता है।[11][12] यह प्राकृतिक रूप से वेडरबर्न उल्कापिंड में खनिज एडस्कॉटाइट के रूप में भी पाया गया है[13]
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 Haynes, p. 4.67
- ↑ Herbstein, F. H.; Smuts, J. (1964). "Comparison of X-ray and neutron-diffraction refinements of the structure of cementite Fe3C". Acta Crystallographica. 17 (10): 1331–1332. doi:10.1107/S0365110X64003346.
- ↑ Haynes, p. 5.23
- ↑ 4.0 4.1 Smith & Hashemi 2006, p. 363
- ↑ Verhoeven, John D. (2007). Steel Metallurgy for the Non-Metallurgist (in English). ASM International. p. 35. ISBN 978-1-61503-056-9.
- ↑ Ashrafzadeh, Milad; Soleymani, Amir Peyman; Panjepour, Masoud; Shamanian, Morteza (2015). "Cementite Formation from Hematite–Graphite Mixture by Simultaneous Thermal–Mechanical Activation". Metallurgical and Materials Transactions B. 46 (2): 813–823. Bibcode:2015MMTB...46..813A. doi:10.1007/s11663-014-0228-3. S2CID 98253213.
- ↑ Smith & Hashemi 2006, pp. 366–372
- ↑ Bhadeshia, H. K. D. H. (2020). "Cementite". International Materials Reviews. 65 (1): 1–27. Bibcode:2020IMRv...65....1B. doi:10.1080/09506608.2018.1560984.
- ↑ Smith, S.W.J.; White, W.; Barker, S.G. (1911). "The Magnetic Transition Temperature of Cementite". Proc. Phys. Soc. Lond. 24 (1): 62–69. Bibcode:1911PPSL...24...62S. doi:10.1088/1478-7814/24/1/310.
- ↑ Buchwald, Vagn F. (1975) Handbook of Iron Meteorites, University of California Press
- ↑ Hägg, Gunnar (1934). "Pulverphotogramme eines neuen Eisencarbides". Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials. 89 (1–6): 92–94. doi:10.1524/zkri.1934.89.1.92. S2CID 100657250.
- ↑ Smith, William F. (1981). Structure and properties of engineering alloys. New York: McGraw-Hill. pp. 61–62. ISBN 978-0-07-0585607.
- ↑ Mannix, Liam (2019-08-31). "This meteorite came from the core of another planet. Inside it, a new mineral". The Age. Retrieved 2019-09-14.
ग्रन्थसूची
- Haynes, William M., ed. (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.). CRC Press. ISBN 9781498754293.
- Smith, William F.; Hashemi, Javad (2006). Foundations of Materials Science and Engineering (4th ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-295358-9.
बाहरी संबंध
| Steels |
|---|
| File:Разливка жидкого чугуна.jpg |
| Phases |
| Microstructures |
| Classes |
| Other iron-based materials |
- Crystal structure of cementite at NRL
- Hallstedt, Bengt; Djurovic, Dejan; von Appen, Jörg; Dronskowski, Richard; Dick, Alexey; Körmann, Fritz; Hickel, Tilmann; Neugebauer, Jörg (March 2010). "Thermodynamic properties of cementite (Fe3C)". Calphad. 34 (1): 129–133. doi:10.1016/j.calphad.2010.01.004.
- Le Caer, G.; Dubois, J. M.; Pijolat, M.; Perrichon, V.; Bussiere, P. (November 1982). "Characterization by Moessbauer spectroscopy of iron carbides formed by Fischer–Tropsch synthesis". The Journal of Physical Chemistry. 86 (24): 4799–4808. doi:10.1021/j100221a030.
- Bauer-Grosse, E.; Frantz, C.; Le Caer, G.; Heiman, N. (June 1981). "Formation of Fe7C3 and Fe5C2 type metastable carbides during the crystallization of an amorphous Fe75C25 alloy". Journal of Non-Crystalline Solids. 44 (2–3): 277–286. Bibcode:1981JNCS...44..277B. doi:10.1016/0022-3093(81)90030-2.
