The structure of cementite and its relation to ferrite

A consideration of the orientation relationships which have been determined between cementite, ferrite, ε-carbide and austenite, indicates that the most frequently encountered orientation relationship between cementite and ferrite is fundamentally significant. It is consistent with the ε-carbide/cementite and ferrite/ε-carbide orientations. The austenite/cementite orientation is also compatible if ferrite (martensite) is formed as a transient intermediate step, and there is published evidence for this. An examination of the crystallography of the two phases, ferrite and cementite, in this orientation suggests a very simple explanation of the second structure as a modification of the first. The transformation mechanism implied requires that close packed rows of iron atoms in ferrite become "zig-zag" rows in cementite. The displacements are parallel to {112} ferrite planes. A second set of small displacements create reflection symmetry about these planes which are the ferrite twin planes. An analogy with the formation of the hexagonal zeta phases in some silver alloys is indicated. L'auteur a comparé les relations d'orientation qui ont été établies entre, d'une part la cementite, et d'autre part la ferrite, le carbure ε ou l'austénite. Cette comparaison indique que la relation d'orientation rencontrée le plus fréquemment entre la cementite et la ferrite a une signification fondamentale. Elle s'intègre en effet avec les relations d'orientation existant entre la cementite et le carbure ε, et le carbure ε et la ferrite. La relation d'orientation entre la cementite et l'austénite est également compatible avec les précédentes si la ferrite (la martensite) intervient comme étape intermédiaire de la transformation, ce qui semble être confirmé par certains résultats expérimentaux. L'examen de la structure cristallographique de la ferrite et de la cementite permet de suggérer un mécanisme de transformation très simple, permettant de passer de la première à la deuxième structure. Ce mécanisme de transformation nécessite que les rangées compactes d'atomes de fer dans la ferrite deviennent les rangées d'atomes de fer "en zig-zag" de la structure de la cementite. Les déplacements nécessaires sont parallèles au plan {112} de la ferrite. Une deuxième série de déplacements faibles produit une symétrie par rapport à ces plans qui sont d'ailleurs les plans de macles de la ferrite. L'auteur rappelle, par analogie, la formation des phases zeta hexagonales de certains alliages d'argent. Die Betrachtung der experimentell bestimmten Orientierungsbeziehungen zwischen Zementit, Ferrit, ε-Karbid und Austenit zeigt, daβ die am häufigsten beobachtete Orientierungsbeziehung zwischen Zementit und Ferrit grundsätzliche Bedeutung hat. Sie steht im Einklang mit den Orientierungen ε-Karbid/Zementit und Ferrit/ε-Karbid. Die Orientierung Austenit/Zementit ist auch mit der Bildung von Ferrit (Martensit) als vorübergehender Zwischenstufe verträglich; für diese wurden ja Beweise veröffentlicht. Eine Untersuchung der Kristallographie der beiden Phasen Ferrit und Zementit in dieser Orientierung weist auf eine sehr einfache Deutung der zweiten Struktur als Modifikation der ersten. Der fragliche Umwandlungsmechanismus erfordert, daβ dichtgepackte Gitterreihen von Eisenatomen in Ferrit zu "Zickzack-" Reihen in Zementit werden. Die Verschiebungen sind parallel zu {112}-Ebenen im Ferrit. Eine zweite Gruppe kleiner Verschiebungen erzeugt Spiegelungssymmetrie an diesen Ebenen, die zudem die Zwillingsebenen des Ferrit sind. Auf die Analogie zur Bildung der hexagonalen Zeta-Phasen in einigen Silber-Legierungen wird hingewiesen.