Cementit je kemijski spoj čija inkluzija stvrdnjava čelik. Svaka molekula je napravljena od tri atoma željeza vezana za jedan atom ugljika (Fe3C) kako bi tvorila strukturu kristalne rešetke koja se naziva ortorombna, gdje više pravokutnih prizmi proizlaze iz iste osnovne strukture i sijeku se pod kutovima od 90 stupnjeva. Rezultat je vrlo tvrda i krhka tvar koja se zove željezni karbid ili cementit.
U svom najčišćem obliku, cementit je klasificiran kao neoksidna keramika. Čvrst je i inertan te može izdržati silu drobljenja, kemijsku eroziju, abraziju i temperature do 3000 stupnjeva F (1600 C). Prirodno nastaje topljenjem bijelog lijevanog željeza, gdje se taloži iz željeza kao ugljik i formira velike čestice. Ponekad se ovako pojavljuje u fazi s austenitom, alotropom željeza, koji se ponekad može ohladiti i formirati martenzit, čelik s vrlo jakom kristalnom rešetkom.
Čelik se kaljuje kako bi se povećala tvrdoća i smanjila lomljivost stvaranjem cementita. Prvi korak u procesu kaljenja naziva se austenizacija, kada se čelik topi u otopinu željeza i ugljika, odnosno austenita. Čelik se brzo hladi, a iz austenita nastaje martenzit. Zatim se ponovno zagrijava i kontrolirano polako hladi i nastaje cementit. Nemoguće je proizvesti dovoljno energije da se reakcija pokrene do kraja, pa se cementit obično miješa s malim količinama nepretvorenog martenzita, bainita, koji je također Fe3C, ali drugačije kristalne strukture, i ferita (željeza).
Cementit je feromagnetičan, što znači da pokazuje magnetske karakteristike sa ili bez magnetskog polja, poput magneta za hladnjak. Međutim, pri 480 K (404 F, 207 C), atomski se polovi počinju pomicati i više nisu poravnati. Okreti molekula postaju nasumični i magnetizacija prestaje. Tvar postaje paramagnetna, što znači da je magnetizirana samo ako se polje primjenjuje od strane vanjskog izvora. Čak i tada, magnetizacija će biti slaba jer se oslanja na inducirane dipole, a nikakva vanjska sila ne može inducirati svaki dipol u svakoj molekuli, kristalnoj strukturi ili ne. Zapravo, nelinearna privlačnost daje feromagnetima njihovu snagu.
Postoji tvar vrlo slična cementitu koja se zove kohenit. Također je Fe3C, osim što tvori kristal nalik šipki i sadrži tragove nikla i kobalta. Prirodno se javlja u meteoritima, a na Zemlji su mjesta s vrlo visokim naslagama željeza, poput tragova vulkanske magme koji se događaju iznad naslaga ugljena.