Ο τσιμεντίτης είναι μια χημική ένωση της οποίας η συμπερίληψη σκληραίνει τον χάλυβα. Κάθε μόριο αποτελείται από τρία άτομα σιδήρου που συνδέονται με ένα άτομο άνθρακα (Fe3C) για να σχηματίσουν μια δομή κρυσταλλικού πλέγματος που ονομάζεται ορθορομβική, όπου πολλαπλά ορθογώνια πρίσματα προκύπτουν από την ίδια δομή βάσης και τέμνονται σε γωνίες 90 μοιρών. Το αποτέλεσμα είναι μια πολύ σκληρή και εύθραυστη ουσία που ονομάζεται καρβίδιο του σιδήρου ή τσιμεντίτης.
Στην καθαρότερη μορφή του, ο τσιμεντίτης ταξινομείται ως κεραμικό μη οξείδιο. Είναι στερεό και αδρανές και μπορεί να αντέξει τη δύναμη σύνθλιψης, τη χημική διάβρωση, την τριβή και τις θερμοκρασίες έως και 3000 βαθμούς F (1600 C). Σχηματίζεται φυσικά από την τήξη του λευκού χυτοσιδήρου, όπου καθιζάνει από το σίδηρο ως άνθρακας για να σχηματίσει μεγάλα σωματίδια. Μερικές φορές εμφανίζεται με αυτόν τον τρόπο σε φάση με ωστενίτη, ένα αλλοτρόπο σιδήρου, που μερικές φορές μπορεί να ψυχθεί για να σχηματίσει μαρτενσίτη, έναν χάλυβα με πολύ ισχυρό κρυσταλλικό πλέγμα.
Ο χάλυβας μετριάζεται για να αυξήσει τη σκληρότητα και να μειώσει την ευθραυστότητα δημιουργώντας τσιμεντίτη. Το πρώτο βήμα στη διαδικασία σκλήρυνσης ονομάζεται ωστενίωση, όταν ο χάλυβας τήκεται σε διάλυμα σιδήρου και άνθρακα ή ωστενίτη. Ο χάλυβας ψύχεται γρήγορα και σχηματίζεται μαρτενσίτης από τον ωστενίτη. Στη συνέχεια θερμαίνεται ξανά και ψύχεται αργά με ελεγχόμενο τρόπο και σχηματίζεται τσιμεντίτης. Είναι αδύνατο να παραχθεί αρκετή ενέργεια για να ολοκληρωθεί η αντίδραση, έτσι ο τσιμεντίτης συνήθως αναμιγνύεται με μικρές ποσότητες μη μετατρεπόμενου μαρτενσίτη, μπαινίτη, ο οποίος είναι επίσης Fe3C, αλλά με διαφορετική κρυσταλλική δομή, και φερρίτη (σίδηρος).
Ο τσιμεντίτης είναι σιδηρομαγνητικός, που σημαίνει ότι εμφανίζει μαγνητικά χαρακτηριστικά με ή χωρίς μαγνητικό πεδίο, όπως ένας μαγνήτης ψυγείου. Ωστόσο, στους 480 K (404 F, 207 C), οι ατομικοί πόλοι αρχίζουν να κινούνται και δεν είναι πλέον ευθυγραμμισμένοι. Οι περιστροφές των μορίων τυχαιοποιούνται και η μαγνήτιση σταματά. Η ουσία γίνεται παραμαγνητική, πράγμα που σημαίνει ότι μαγνητίζεται μόνο εάν το πεδίο εφαρμόζεται από μια εξωτερική πηγή. Ακόμη και τότε, η μαγνήτιση θα είναι ασθενής επειδή βασίζεται σε επαγόμενα δίπολα και καμία εξωτερική δύναμη δεν μπορεί να προκαλέσει κάθε δίπολο σε κάθε μόριο, κρυσταλλική δομή ή όχι. Στην πραγματικότητα, είναι η μη γραμμική έλξη που δίνει στους σιδηρομαγνήτες τη δύναμή τους.
Υπάρχει μια ουσία πολύ παρόμοια με τον τσιμεντίτη που ονομάζεται cohenite. Είναι επίσης Fe3C, εκτός από το ότι σχηματίζει κρύσταλλο που μοιάζει με ράβδο και περιέχει ίχνη νικελίου και κοβαλτίου. Εμφανίζεται φυσικά σε μετεωρίτες και στη Γη υπάρχουν μέρη με πολύ υψηλά κοιτάσματα σιδήρου, όπως ίχνη ροής ηφαιστειακού μάγματος που συμβαίνουν πάνω από κοιτάσματα άνθρακα.