
碳化鐵(Iron carbide)是鐵與碳形成的金屬間化合物,在冶金學和材料科學中具有重要研究價值。其标準英文對應詞為"Iron carbide"或專業術語"cementite"(特指Fe₃C型碳化鐵)。根據《現代冶金術語詞典》定義,碳化鐵主要由鐵原子與碳原子通過共價鍵結合形成,化學式可表示為Fe₃C,屬于正交晶系結構。
該化合物在常溫下呈亞穩态特征,維氏硬度可達860-1100 HV。美國國家标準與技術研究院(NIST)的材料數據庫顯示,碳化鐵的密度為7.694 g/cm³,熔點約1227℃,在鋼的珠光體組織中作為硬質相存在。工業應用中,它作為煉鋼過程的中間産物,可通過以下化學反應形成: $$ 3Fe + C rightarrow Fe_3C $$
劍橋大學材料系研究指出,納米級碳化鐵顆粒可提升合金材料的耐磨性,相關成果已應用于軸承鋼制造領域。在鑄鐵組織中,碳化鐵的含量直接影響材料脆性,國際材料數據系統(IMDS)建議其體積分數控制在10%-30%之間以獲得最佳機械性能。
碳化鐵(化學式Fe₃C)是鐵和碳形成的一種金屬間化合物,在冶金學中被稱為滲碳體。以下是其詳細解釋:
化學特性
分子式為Fe₃C,含碳量約6.67%(質量分數),晶體結構為正交晶系,碳原子被6個鐵原子包圍形成八面體結構。不溶于水,但可溶于酸類溶液。
物理性質
冶金與材料科學
工業催化
作為催化劑用于石油化工(如烴類轉化)和環保領域(如汽車尾氣處理)。近年來在費托合成(将合成氣轉化為液體燃料)中展現出高效催化活性。
環保優勢
相比傳統高爐煉鐵,碳化鐵生産可減少燒結、焦化環節的污染,且産品穩定性高、有害雜質少。
碳化鐵與普通鐵碳化物的區别在于其獨特的晶體結構和性能。例如,Fe₃C比一般鐵碳化物硬度更高,但脆性也更大。此外,其納米顆粒(1-100 nm)在催化領域具有更高活性。
如需更詳細物化參數或反應機理,可參考材料科學手冊或專業文獻。
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