碳化硅（化學式約為 B4C）是一種極其堅硬的硼碳陶瓷，是一種用于坦克裝甲、防彈背心、發動機破壞粉末以及眾多工業應用的共價材料。 它的維氏硬度大于 30 GPa，是已知最硬的材料之一，僅次于立方氮化硼和金剛石。

碳化硅是在 19 世紀作為金屬硼化物反應的副產品被發現的，但其化學式未知。 直到 1930 年代，化學成分才被估計為 B4C。關于這種材料是否具有這種精確的 4:1 化學計量的爭議仍然存在，因為在實踐中，根據這個公式，這種材料總是略微缺碳， X射線晶體學表明其結構非常復雜，由C-B-C鏈和B12二十面體混合而成。

這些特征與非常簡單精確的 B4C 經驗公式相矛盾。由于 B12 結構單元，理想碳化硼的化學式通常不寫成 B4C，而是寫成 B12C3，而碳化硼的缺碳用組合來描述 B12C3 和 B12CBC 單元。

碳化硅具有典型的二十面體基硼化物的復雜晶體結構。 在那里，B12 二十面體形成一個菱形晶格單元（空間群：R3m（第 166 號），晶格常數：a = 0.56 nm 和 c = 1.212 nm）圍繞位于晶胞中心的 C-B-C 鏈，并且兩個碳 原子橋接相鄰的三個二十面體。 這種結構是分層的：B12 二十面體和橋接碳形成網絡平面，平行于 c 平面展開并沿 c 軸堆疊。 晶格有兩個基本結構單元——B12 二十面體和 B6 八面體。 由于 B6 八面體體積小，它們不能相互連接。 相反，它們與相鄰層中的 B12 二十面體鍵合，這會降低 c 平面中的鍵合強度。

由于B12結構單元，理想碳化硼的化學式往往不寫成B4C，而是寫成B12C3，而碳化硼的缺碳則用B12C3和B12C2單元的組合來描述。 一些研究表明有可能將一個或多個碳原子并入硼二十面體中，從而在化學計量的碳重端產生諸如 (B11C)CBC = B4C 等公式，但諸如 B12(CBB) = B14C 等公式 在富硼端。 因此，碳化硅不是單一化合物，而是一族不同成分的化合物。 一種常見的中間體，近似于常見的元素比例，是 B12(CBC) = B6.5C。 量子力學計算表明，晶體中不同位置的硼原子和碳原子之間的構型無序決定了幾種材料特性，特別是 B4C 成分的晶體對稱性和 B13C2 成分的非金屬電學特性。

碳化硅是一種堅固的材料，具有極高的硬度（莫氏硬度約為 9.5 至 9.75）、吸收中子的高截面（即對中子的良好屏蔽性能）、對電離輻射和大多數化學品的穩定性。 其維氏硬度（38 GPa）、彈性模量（460 GPa）和斷裂韌性（3.5 MPa·m1/2）接近金剛石的相應值（1150 GPa 和 5.3 MPa·m1/2）。

截至 2015 年，碳化硼是已知的第三硬物質，僅次于金剛石和立方氮化硼，因此獲得了黑金剛石的綽號。

碳化硅是一種半導體，其電子特性以跳躍式輸運為主。 能帶隙取決于成分和有序度。 帶隙估計為 2.09 eV，具有多個中間帶隙狀態，使光致發光光譜復雜化。 該材料通常為 p 型。

碳化硅最早由 Henri Moissan 于 1899 年合成，方法是在電弧爐中用碳或鎂還原三氧化硼。 對于碳，反應發生在高于 B4C 熔點的溫度下，并伴隨著大量一氧化碳的釋放：

2 B2O3 + 7 C → B4C + 6 CO

如果使用鎂，反應可以在石墨坩堝中進行，鎂副產物通過用酸處理去除。

硬度：

• 掛鎖
• 個人和車輛的防彈裝甲
• 噴砂噴嘴
• 高壓水射流切割機噴嘴
• 防刮耐磨涂層
• 切削工具和模具
• 磨料
• 金屬基復合材料
• 在車輛的剎車片中

對于其他屬性：

• 核反應堆中的中子吸收劑（見下文）
• 用于固體燃料沖壓發動機的高能燃料