Titel: Karsten, über die Carburete des Eisens.
Autor: Karsten, Carl Johann Bernhard
Fundstelle: 1847, Band 104, Nr. X. (S. 39–41)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj104/ar104010

X. Ueber die Carburete des Eisens; von Karsten.

Aus den Berichten der Berliner Akademie der Wissenschaften.

Die Bestimmungen über die Größe des Kohlegehalts in den verschiedenen Arten des Stabeisens, des Stahls und des Roheisens sind noch schwankend und ungewiß, theils weil die Ermittelung des Kohlengehalts, wenn auch nicht schwierig, doch sehr mühsam ist, theils weil die Gränzen zwischen Stabeisen und Stahl, so wie zwischen Stahl und Roheisen ganz unbestimmt sind und nur nach einigen physikalischen Eigenschaften des Productes conventionell angenommen werden. Bestimmte Verbindungsstufen zwischen Eisen und Kohle sind in den Eisencarbureten nicht aufzufinden, sondern die Vereinigung beider Körper mit einander schreitet von 0 bis zum Maximum des Kohlegehalts – etwa 5,93 Proc. – in unbestimmten Verhältnissen ununterbrochen fort. Die Classificirung der Eisencarburete in die drei Abtheilungen: Stabeisen, Stahl und Roheisen ist daher auch keine nothwendige, d.h. keine durch die Verbindungsverhältnisse gebotene, sondern eine ganz willkürliche. Ein Polycarburet, welches Hr. Karsten früher aufgefunden zu haben glaubte, ist nicht vorhanden.

Zur Ermittelung des Kohlegehalts der Eisencarburete wurden die bewährtesten Trennungsmethoden der Kohle vom Eisen angewendet. Um aber den Grad der Zuverlässigkeit zu ermitteln, worauf jede der bekannten Methoden Anspruch machen kann, ward weißes Roheisen mit glänzenden Spiegelflächen auf der Saynerhütte bei Bendorf am Rhein, aus Spatheisenstein und bei Holzkohlen erblasen, den Versuchen unterworfen. Dieß Roheisen enthält keine ungebundene Kohle (Graphit) oder wenigstens nur unbedeutende Spuren, und der Gehalt an gebundener Kohle nähert sich ziemlich genau dem Maximum derjenigen Quantität Kohle, welche das Eisen überhaupt aufzunehmen vermag.

Der Kohlegehalt dieses Roheisens ward bei den verschiedenen Analysirmethoden in folgender Art ermittelt:

Durch die Elementar-Analyse mit Kupferoxyd, wobei der Kohlegehalt
aus dem kohlensauren Gase berechnet ward

4,2835 Proc.
Durch die Elementar-Analyse mit chlorsaurem Kali und chromsaurem
Bleioxyd:
1. Versuch 5,7046 „
2. Versuch 5,6987 „
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Durch die Zerlegung des Kupferchlorids:
1. Versuch 5,5523 Proc.
2. Versuch 5,6978 „
Durch die Zerlegung des Eisenchlorids:
1. Versuch, mit sublimirtem Eisenchlorid 5,4232 „
2. Versuch, mit auf nassem Wege bereitetem Eisenchlorid 5,2867 „
Durch die Zerlegung des Hornsilbers:
1. Versuch 5,6056 „
2. Versuch 5,7234 „

Da alles Stabeisen mehr oder weniger Kohle enthält, so muß man sich über die Gränze einigen, bis zu welcher dasselbe noch Stabeisen und von welcher ab es schon Stahl genannt werben soll. Bestimmt man diese Gränze in der Art, daß dasjenige Stabeisen erst Stahl genannt wird, welches durch das Ablöschen im Wasser nach der vorangegangenen Erhitzung (Härtung) so hart wird, daß es mit dem Kiesel Funken gibt, so tritt diese Wirkung erst dann ein, wenn das Eisen 0,5 Proc. Kohle aufgenommen hat. Eisen, welches von fremdartigen Beimischungen völlig rein ist, kann sogar 0,65 Proc. Kohle aufnehmen, ehe es den angegebenen Härtegrad erlangt. Je reiner das Eisen ist und je weniger fremdartige Beimischungen (Silicium, Schwefel, Phosphor) dasselbe enthält, desto bedeutender kann der Kohlegehalt desselben seyn, um nach dem Härten auffallend härter zu werden, als es vor dem Härten schon gewesen ist.

Eisen, welches 0,5 bis 0,65 Proc. Kohle enthält, ist ein sehr weicher Stahl. Mit dem steigenden Kohlegehalte nehmen Härte und Festigkeit des Stahls fortschreitend zu. Bei einem Kohlegehalt von 1,4 bis 1,5 Proc. scheint die Gränze erreicht zu seyn, bei welcher der Stahl nach dem Härten die größte Härte, aber auch zugleich die größte Festigkeit zeigt. Bei noch zunehmendem Kohlegehalt nimmt die Härte zwar immer zu, aber die Schweißbarkeit und die Festigkeit des Stahls werden vermindert. Schon bei einem Kohlegehalte von 1,75 Proc. besitzt der Stahl nur noch geringe Schweißbarkeit, bei 1,9 Proc. ist er kaum mehr schmiedbar in der Hitze und bei einem Kohlegehalt von 2 Proc. zerfällt er in der Hitze unter dem Hammer. In diesem Zustande würde man den Stahl schon Roheisen nennen können; allein er läßt sich in der Kälte noch ausdehnen und er besitzt noch nicht die Eigenschaft einen Theil seines Kohlegehalts durch äußerst verzögertes Erstarren nach erfolgter Schmelzung als ungebundene Kohle (Graphit) auszustoßen. Dieß Verhalten tritt erst ein, wenn der Kohlegehalt des |41| Eisencarburets bis 2,25 oder bis 2,3 Proc. gestiegen ist. Soll daher eine Gränze zwischen Stahl und Roheisen, die auf einem durch die Mischungsverhältnisse bedingten Fundament beruht, gezogen werden, so würde der Kohlegehalt der Mischung von 2,3 Proc. diese Gränze bezeichnen.

Je mehr der Kohlegehalt des Roheisens von jenem Minimum bis zum Maximum von 5,93 Proc. zunimmt, desto lichter wird die Farbe und desto größer die Härte der weißen Varietät, welche ein Analogon des gehärteten Stahls bildet. Die graue Varietät von gleichem Kohlegehalt – analog dem nicht gehärteten Stahl – wird sich um so weicher verhalten, d.h. sie wird um so viel mehr Graphit bei der Erstarrung aussondern, je langsamer die Erkaltung erfolgt. Das graue Roheisen, welches denselben Kohlegehalt wie das entsprechende weiße besitzt, kann daher bald ein Gemenge von weißem Roheisen mit Graphit, bald ein Gemenge von weichem Stahl oder von hartem Stabeisen mit Graphit seyn, je nachdem die Erstarrung schneller oder langsamer erfolgte und das erstarrte Gemisch mehr oder weniger Kohle im gebundenen Zustande zurückhielt. Bei plötzlicher Erstarrung wird kaum noch graues Roheisen gebildet, weil der ganze Kohlegehalt mit dem Eisen chemisch verbunden bleibt und Graphit nicht ausgesondert wird.

Bei der Bereitung des Gußstahls verfährt man rein empirisch, indem das Auge des Arbeiters die Wage und das Gewicht für die Bestimmung des Kohlegehalts in dem anzuwendenden Material vertreten muß. Um Gußstahl von bestimmten Eigenschaften bereiten zu können, müssen solche Materialien gewählt werden, deren Kohlegehalt bekannt ist und die durch Zusammenschmelzen in genau berechneten Verhältnissen einen Gußstahl geben, welcher denjenigen Kohlegehalt besitzt, der den verlangten Eigenschaften des darzustellenden Gußstahls entspricht. Proben von Gußstahl, der auf solche Weise dargestellt worden war, wurden der Akademie vorgelegt.

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