Zementit

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Zementit ist eine Verbindung von Eisen und Kohlenstoff der Zusammensetzung Fe₃C (ein Eisencarbid) und tritt als metastabile Phase in Stahl und weißem Gusseisen auf. Bei langen Glühzeiten oder extrem langsamer Abkühlung zerfällt der metastabile Zementit in Eisen und Graphit. Die Kristallstruktur von Zementit ist relativ kompliziert. In einer orthorhombischen Elementarzelle befinden sich zwölf Eisen- und vier Kohlenstoffatome, wobei die Kohlenstoffatome relativ unregelmäßig (zweifach überkappt trigonal-prismatisch) von acht Eisenatomen umgeben sind. Zementit ist sehr hart (HV=800) und verschleißfest, aber spröde und daher schlecht formbar. Er hat eine geringere Dichte als Eisen und ist magnetisch, beim Erwärmen geht der Magnetismus bei 215 °C verloren.

Als Primärzementit (Fe₃C^I) wird Zementit bezeichnet, der durch eine Kristallisation aus der Schmelze hervorgegangen ist (Linie CD). Sekundärzementit (Fe₃C^II) entsteht durch Ausscheidung aus dem Austenit (Linie ES), Tertiärzementit (Fe₃C^III) durch Ausscheidung aus dem Ferrit (Linie PQ). Besonders wichtig sind die eutektischen bzw. eutektoiden Phasengemische Ledeburit bei Gusseisen und Perlit bei Stahl, die den Primär- bzw. Sekundärzementit in sehr fein verteilter Form enthalten. Überschüssiger Primärzementit bildet aus der Schmelze zunächst grobe Nadeln, überschüssiger Sekundärzementit scheidet sich zunächst als Korngrenzen- oder Schalenzementit um die Austenit- bzw. späteren Perlitkristalle ab. Metallografisch erscheint der Zementit im Perlit als Streifenzementit. Tertiärzementit lagert sich an den nächstliegenden vorhandenen Zementit an, aus reinem Ferrit scheidet er sich an den Korngrenzen aus. Daneben kann durch Weichglühen erreicht werden, dass der Zementit sich globular zusammenballt.