الأسمنتيت

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

السمنتيت (أو كربيد الحديد ) مركب من الحديد والكربون ، وتحديدًا كربيد فلز انتقالي وسيط صيغته Fe₃C . يتكون وزنه من 6.67% كربون و93.3% حديد. يتميز ببنية بلورية معينية قائمة . [ 4 ] وهو مادة صلبة وهشة، [ 4 ] تُصنف عادةً كخزف في صورتها النقية، ومكون شائع وهام في صناعة المعادن الحديدية . يوجد السمنتيت في معظم أنواع الفولاذ [ 5 ] والحديد الزهر، ولكنه يُنتج كمادة خام في عملية كربيد الحديد، التي تنتمي إلى عائلة تقنيات صناعة الحديد البديلة. اشتق اسم السمنتيت من نظرية فلوريس أوزموند وج. ويرث، التي تفترض أن بنية الفولاذ المتصلب تتكون من نوع من النسيج الخلوي، حيث يمثل الفريت النواة، وFe₃C غلاف الخلايا. وبالتالي، يعمل الكربيد على تماسك الحديد.

علم المعادن

في نظام الحديد والكربون (أي الفولاذ الكربوني العادي والحديد الزهر )، يُعدّ السمنتيت مكونًا شائعًا لأن الفريت لا يحتوي إلا على 0.02% وزنيًا كحد أقصى من الكربون غير المرتبط. [ 6 ] لذلك، في الفولاذ الكربوني والحديد الزهر المُبرّد ببطء، يكون جزء من الكربون على شكل سمنتيت. [ 7 ] يتكوّن السمنتيت مباشرةً من المصهور في حالة الحديد الزهر الأبيض . في الفولاذ الكربوني ، يترسب السمنتيت من الأوستنيت عندما يتحول الأوستنيت إلى فريت أثناء التبريد البطيء، أو من المارتنسيت أثناء التلدين . يختلط السمنتيت جيدًا مع الفريت، وهو الناتج الآخر للأوستنيت، مُشكّلًا بنية صفائحية تُسمى البيرلايت .

مخطط طور الحديد والكربون

على الرغم من أن السمنتيت غير مستقر ديناميكيًا حراريًا، ويتحول في النهاية إلى أوستنيت (مستوى منخفض من الكربون) وغرافيت (مستوى عالٍ من الكربون) عند درجات حرارة أعلى، إلا أنه لا يتحلل عند التسخين في درجات حرارة أقل من درجة حرارة اليوتكتويد (723  درجة مئوية) على مخطط طور الحديد والكربون شبه المستقر.

الخواص الميكانيكية هي كما يلي: الصلادة المجهرية عند درجة حرارة الغرفة 760-1350 HV؛ قوة الانحناء 4.6-8 جيجا باسكال، معامل يونغ 160-180 جيجا باسكال، مقاومة الكسر بالضغط 1.5-2.7 ميجا باسكال√م. [ 8 ]

يلعب شكل السمنتيت دورًا حاسمًا في حركية التحولات الطورية في الفولاذ. تؤثر درجة حرارة اللف ومعدل التبريد بشكل كبير على تكوين السمنتيت. عند درجات حرارة اللف المنخفضة، يشكل السمنتيت مستعمرات بيرليتية دقيقة، بينما عند درجات الحرارة المرتفعة، يترسب على شكل جسيمات خشنة عند حدود الحبيبات. يؤثر هذا الاختلاف المورفولوجي على معدل تكوين الأوستنيت وتحلله، حيث يعزز السمنتيت الدقيق تحولات أسرع نظرًا لزيادة مساحة سطحه وقربه من سطح التماس بين الكربيد والفريت. علاوة على ذلك، تكون حركية ذوبان السمنتيت أثناء التلدين أبطأ بالنسبة للكربيدات الخشنة، مما يؤثر على تطور البنية المجهرية أثناء المعالجات الحرارية. [ 9 ]

الشكل النقي

يتحول السمنتيت من مغناطيسي حديدي إلى مغناطيسي مساير عند تسخينه إلى درجة حرارة كوري التي تبلغ حوالي 480 كلفن (207 درجة مئوية) . [ 10 ]  

يوجد كربيد الحديد الطبيعي (الذي يحتوي على كميات ضئيلة من النيكل والكوبالت) في النيازك الحديدية ويسمى الكوهينيت نسبة إلى عالم المعادن الألماني إميل كوهين ، الذي وصفه لأول مرة. [ 11 ]

أنواع أخرى من كربيدات الحديد

توجد أشكال أخرى من كربيدات الحديد غير المستقرة التي تم تحديدها في الفولاذ المُقسّى وفي عملية فيشر-تروبش الصناعية . تشمل هذه الأشكال كربيد إبسيلون (ε) ، وهو Fe²⁺ -³C سداسي التراص ، يترسب في الفولاذ الكربوني العادي الذي يحتوي على نسبة كربون تزيد عن 0.2%، والمُقسّى عند درجة حرارة 100-200 درجة مئوية. يذوب كربيد إبسيلون غير المتكافئ عند درجة حرارة أعلى من 200 درجة مئوية تقريبًا، حيث يبدأ كربيد هاغ والسمنتيت في التكوّن. يترسب كربيد هاغ ، وهو Fe₅C₂ أحادي الميل ، في فولاذ الأدوات المُقسّى والمُقسّى عند درجة حرارة 200-300 درجة مئوية. [ 12 ] [ 13 ] كما وُجد أيضًا بشكل طبيعي كمعدن الإدسكوتيت في نيزك ويدربورن . [ 14 ]   

مراجع

  1. 1 2 هاينز، ص 4.67
  2. ↑ هيربستين، إف إتش؛ سموتس، جيه. (1964). "مقارنة بين تحسينات حيود الأشعة السينية وحيود النيوترونات لبنية السمنتيت Fe3C " . أكتا كريستالوغرافيكا . 17 (10): 1331-1332 . Bibcode : 1964AcCry..17.1331H . doi : 10.1107/S0365110X64003346 .
  3. ↑ هاينز، ص 5.23
  4. 1 2 سميث وهاشمي 2006 ، ص 363 
  5. ↑ فيرهوفن، جون د. (2007). علم المعادن الفولاذية لغير المتخصصين في علم المعادن . الجمعية الأمريكية للمعادن الدولية. ص 35. ISBN  978-1-61503-056-9.
  6. ↑ أشرف زاده، ميلاد؛ سليماني، أمير بيمان؛ بانجيبور، مسعود؛ شامانيان، مرتضى (2015). "تكوين السمنتيت من خليط الهيماتيت والجرافيت بالتنشيط الحراري الميكانيكي المتزامن" . مجلة المعاملات المعدنية والمواد B. 46 ( 2): 813-823 . Bibcode : 2015MMTB...46..813A . doi : 10.1007/s11663-014-0228-3 . S2CID 98253213 . 
  7. ↑ سميث وهاشمي 2006 ، الصفحات 366-372 
  8. ↑ بهاديشيا، إتش كيه دي إتش (2020). "السمنتيت" . مراجعات المواد الدولية . 65 (1): 1-27 . Bibcode : 2020IMRv...65....1B . doi : 10.1080/09506608.2018.1560984 .
  9. ↑ ألفارينغا إتش دي، فان ستينبيرج إن، سيتسما جيه، تيرين إتش (فبراير 2017). "حركية تكوين وتحلل الأوستنيت وعلاقتها بمورفولوجيا الكربيد" . مجلة المعادن والمواد، الجزء أ . 48 : 828-840 . doi : 10.1007/s11661-016-3874-z .
  10. ↑ سميث، إس دبليو جيه؛ وايت، دبليو؛ باركر، إس جي (1911). "درجة حرارة التحول المغناطيسي للسمنتيت" . وقائع الجمعية الفيزيائية بلندن . 24 (1): 62-69 . Bibcode : 1911PPSL...24...62S . doi : 10.1088/1478-7814/24/1/310 .
  11. ↑ بوخوالد، فاغن ف. (1975) دليل النيازك الحديدية ، مطبعة جامعة كاليفورنيا
  12. ^ هاج ، جونار (1934). "Pulverphotogramme eines neuen Eisencarbides". Zeitschrift für Kristallographie - المواد البلورية . 89 ( 1– 6): 92– 94. دوى : 10.1524/zkri.1934.89.1.92 . S2CID 100657250 . 
  13. ↑ سميث، ويليام ف. (1981). بنية وخواص السبائك الهندسية . نيويورك: ماكجرو هيل. ص 61-62 . ISBN  978-0-07-0585607.
  14. ↑ مانيكس، ليام (31 أغسطس 2019). "هذا النيزك جاء من لب كوكب آخر. بداخله معدن جديد" . صحيفة ذا إيج . تاريخ الاسترجاع: 14 سبتمبر 2019 .

فهرس

  • التركيب البلوري للسمنتيت في مختبر أبحاث البحرية
  • هالستيد، بينجت؛ دجوروفيتش، ديان؛ فون أبن، يورغ. درونسكوفسكي، ريتشارد. ديك، أليكسي؛ كورمان، فريتز. هيكل، تيلمان. نيوجيباور ، يورغ (مارس 2010). “الخصائص الديناميكية الحرارية للسمنتيت (Fe 3 C)”. كالفاد . 34 (1): 129-133 . دوى : 10.1016/j.calphad.2010.01.004 .
  • لو كير، جي؛ دوبوا، جي إم؛ بيجولات، إم؛ بيريشون، في؛ بوسيير، بي. (نوفمبر 1982). "توصيف كربيدات الحديد المتكونة بواسطة تخليق فيشر-تروبش باستخدام مطيافية موسباور". مجلة الكيمياء الفيزيائية . 86 (24): 4799-4808 . doi : 10.1021/j100221a030 .
  • باور-غروس، إي.؛ فرانتز ، سي.؛ لو كير، جي.؛ هايمان، إن. (يونيو 1981). "تكوين كربيدات Fe7C3 وFe5C2 غير المستقرة أثناء تبلور سبيكة Fe75C25 غير المتبلورة " . مجلة المواد غير المتبلورة . 44 ( 2-3 ): 277-286 . Bibcode : 1981JNCS...44..277B . doi : 10.1016/0022-3093(81) 90030-2 .