CARBURA DE FIER (CEMENTITA)

CARBURA DE FIER (CEMENTITA)

Carbura de fier este compusul chimic al fierului cu carbonul de forma Fe₃C cu un continut de 6,67% C. Are o greutate specifica de 7,85 daN/dm³, disociaza la circa 1600°C, prezinta o duritate de circa 840 HB si fragilitate ridicata.

Structura cristalina a cementitei este ortorombica formata din 6 atomi de Fe si un atom de C (fig. 6.2). Deoarece fiecare atom de Fe apartine la doua celule elementare, rezulta ca raportul intre carbon si fier este de 1/3.

Pana in prezent nu s-a constatat ca cementita sa prezinte solubilitate pentru Fe sau C. Alte elemente insa, cum sunt : Mn, Cr, B, Si etc., se pot dizolva in cementita formand solutii solide de substitutie. Transformarea Curie a cementitei a fost gasita la 212 °C si se face cu o mica variatie a volumului.

Unele elemente ailate sub fonna de solutie in cementita influenteaza temperatura Curie. Astfel, 14% Si determina coborarea temperaturii Curie cu 100°C; acelasi efect il are 3% Mn, iar borul numai in proportie de 0,5% coboara aceasta temperatura de transformare cu 200 °C.

Conform cercetarilor facute de H. Sawamura, la 570 °C, 630 °C si la  760 °C cementita prezinta transformari de stare, endoterme si ireversibile, a caror explicatie nu este cunoscuta pana in prezent. Se poate preciza insa ca aceste transformari de stare nu sunt in legatura cu descompunerea cementitei.

In ce priveste stabilitatea cementitei, privita din mai multe puncte de vedere, s-a reusit ca unele explicatii sa fie acceptate unanim.

Daca stabilitatea cementitei este privita sub influenta unor terte elemente, E. Scheil a stabilit ca :

a - daca un element substituie atomul de carbon din cementita, stabilitatea se mareste daca atomul intrus are mai putini electroni de valenta, de exemplu borul ;

b - daca un element substituie atomul de fier din cementita, stabilitatea creste numai daca atomii introdusi in retea au capacitatea de a ceda electroni.

Asupra stabilitatii cementitei exista insa si puncte de vedere care se pare ca nu sunt unanim recunoscute. Una din acestea ar putea fi in legatura cu descompunerea cementitei si formarea grafitului in fontele cenusii.

Din cercetarile facute de K. Honda si T. Murakami a rezultat ca un rol important in descompunerea cementitei si formarea grafitului in fonte il are actiunea catalitica a gazelor cu continut de carbon. Prin introducerea de oxid de carbon sau bioxid de carbon in fonta lichida, grafitizarea a fost favorizata prin descompunerea cementitei dupa reactia :

Fe₃C + 2 CO = 3 Fe + 2 C +CO₂.  (6.1)

Efecte negative asupra stabilitatii cementitei in fonte o au si unele tratamente termice, de exemplu : obtinerea fontelor maleabile din fonta alba prin tratament de maleabilizare.