Sementit

Ağırlık olarak %6.67 karbon ve %93,3 demirden oluşmaktadır. Sementitin kimyasal bileşimi Fe₃C olmasına rağmen, kristal yapısı hücre başına 12 demir atomu ve 4 karbon atomu ile ortorombik kristal yapıya sahiptir. Normalde saf haliyle seramik olarak sınıflandırılan sert, kırılgan bir malzemedir ve demir metalurjisinde sıklıkla bulunan ve önemli bir bileşendir. Çoğu çelik ve dökme demirde sementit bulunurken alternatif demir yapım teknolojileri ailesine ait olan demir karbür prosesinde hammadde olarak üretilir.

Sementit çok serttir, aslında 68 HRC sertliği ile karbon çeliklerinin en sert bileşenlerindendir. Sementit, sıfır uzama ve çok az derlenmeye (İng. resilience) sahip kırılgan bir bileşen olarak öne çıkmaktadır. Erime sıcaklığı 1227 °C'dir. Sementit çok sert ve kırılgan olduğundan, gerilme konsantrasyonlarına uyum sağlama zorluğu nedeniyle haddeleme veya dövme işlemlerinde kullanılamaz. Tüm çelikler de dahil olmak üzere yarı kararlı diyagrama göre katılaşan tüm Fe-C alaşımları, tavlanmış durumda faz olarak yalnızca ferrit ve sementit içerir. Uygun ısıl işlem (grafitleştirme tavlaması) ile ortadan kaldırılabilen katı hâlde çözünür bir fazdır.

Sementit, yaklaşık 480 K (206.85 °C) Curie sıcaklığında ferromanyetikten paramanyetik hâle gelir. Doğal demir karbür (az miktarda nikel ve kobalt içerir) demirli göktaşlarında oluşur ve onu ilk tanımlayan Alman mineralog Emil Wilhelm Cohen'e ithafen kohenit olarak adlandırılır.

Bir alaşımın sementitini ışık mikroskobunda gözlemlemenin farklı yolları vardır. En yaygın olarak kullanılan ayıraçlar, sıcak alkali sodyum pikrat ve NITAL-3'tür. İlki sementiti tamamen koyulaştırırken, ikincisi sadece sementitin tane sınırına saldırır ve çekirdeği beyaz bırakır.

 

 

Demir-karbon sisteminde (yani sade-karbonlu çelik’ler ve dökme demir’ler) yaygın bir bileşendir çünkü ferrit en fazla %0.02 oranında birleşik olmayan karbon içerebilir.

Bu nedenle, yavaş soğutulan karbon çeliklerinde ve dökme demirlerde, karbonun bir kısmı sementit şeklindedir. Sementit, beyaz dökme demir durumunda doğrudan eriyikten oluşur. Karbon çeliğinde, yavaş soğutmada ostenit ferrite dönüşürken veya tavlama sırasında martenzit'den ostenite çökelir. Ostenitin diğer ürünü olan ferrit ile yakın bir karışım perlit denilen bir lamel yapı oluşturur.