Карбид хрома II

Карбид хрома II (Хром углеродистый) — химическое соединение металла хрома и углерода с формулой Cr₃C₂. Представляет собой упорядоченную фазу с очень узкой областью гомогенности. Содержание углерода в карбиде хрома составляет 13,34% по массе.

Содержание

• 1 Получение
• 2 Физические свойства
• 3 Химические свойства
• 4 Применение

Получение

Карбид хрома можно получить одним из следующих способов.

• Непосредственным насыщением хрома углеродом:

 3 Cr + 2 C  →  Cr₃C₂

Порошкообразный углерод может быть заменен на углеродосодержащие газы (например метан), в этом случае реакция имеет следующий вид:

 Cr + H₂ + CH₄  →^600−800oC  Cr₃C₂ + H₂ + (CH)

где символом (CH) обозначены продукты разложения углеводородов

• Восстановлением оксида хрома углеродом с последующим образованием карбида:

В основе процесса лежит реакция:

 3 Cr₂O₃ + 13 C  →  2 Cr₃C₂ + 9 CO

Образование карбида Cr₃C₂ начинается при температуре 1150–1200 °C через образование низших карбидов хрома (Cr₂₃C₆, Cr₇C₃). Повышение температуры до 1500–1600 °C приводит к образованию однофазного карбида Cr₃C₂ с незначительным содержанием свободного углерода. Обычно процесс получения карбида ведут в среде водорода.

Физические свойства

Карбид хрома представляет собой порошок серого цвета. Имеет ромбическую решетку, в которой каждый из 8 атомов углерода расположен в центре трёхгранной призмы, в углах которой находятся атомы хрома. Пространственная группа Pnma, периоды решетки а = 0,5532 нм, b = 0,2829 нм, c = 1,1471 нм. Плавление карбида хрома происходит инконгруэнтно по перитектической реакции.

• Удельное электрическое сопротивление 75 мкОм∙см
• Коэффициент линейного теплового расширения 11,7∙10^-6 1/K (20–1100 °C)
• Микротвёрдость карбида хрома равна 10,4–20,2 ГПа, что связано с анизотропией кристаллической решетки
• Модуль упругости 372 ГПа

Химические свойства

Карбид хрома является стойким соединением по отношению к действию всех минеральных кислот. При действии расплавленной селитры и перекиси натрия окисляется. Кипящая концентрированная хлорная кислота разлагает карбид хрома с выделением ацетилена.

Среди карбидов переходных металлов IV, V, VI групп, карбид хрома является самым стойким при высокотемпературном окислении. Так, окисление карбида хрома в виде порошка начинается при температуре около 700 °C, а в виде компактных образцов окисляется при температуре выше 1000–1100 °C.

Применение

Карбид хрома может входить в состав различных керметов и покрытий, работающих в условиях износа, повышенных температур и в агрессивных средах. Является основным компонентом безвольфрамовых твёрдых сплавов марки КХН (карбид хрома – никель). Близость коэффициента термического расширения Cr₃C₂ к КТР стали позволяет наносить карбидохромовые покрытия, в которых отсутствуют значительные остаточные напряжения.