Titel: Carré, über ein Mittel, um der Krystallisation bei der oberflächlichen Stählung des Eisens abzuhelfen.
Autor: Carré, Ed.
Fundstelle: 1861, Band 160, Nr. LXXXVII. (S. 298–300)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj160/ar160087

LXXXVII. Ueber ein Mittel, um der Krystallisation bei der oberflächlichen Stählung des Eisens abzuhelfen; von Carré.

Aus den Comptes rendus, April 1861, t. LII p. 799.

Man war schon längst der Ansicht, daß die oberflächliche Stählung des Schmiedeeisens der Industrie große Dienste werde leisten können; mit geringen Kosten die Oberfläche eines zähen Metalls, welches aber weich ist und sich durch die Reibung abnützt, in einen harten und beziehungsweise nicht abnutzbaren Körper umzuwandeln, während der Masse ihr früherer Nerv erhalten bleibt, ist eine so interessante Aufgabe, daß sie zahlreiche Versuche zu ihrer Lösung veranlassen mußte. Leider haben die erhaltenen Resultate die Erwartungen wenig gerechtfertigt; obgleich nicht immer, fielen sie doch so oft schlecht aus, daß das Verfahren nicht mit Vertrauen angewandt werden konnte; neben einem Eisenstück, welches vollkommen brauchbar war, erhielt man oft ein gleiches, in derselben Operation cementirtes Stück, welches wie Glas zerbrach; da alle Sicherheit fehlte, so gab man die Anwendung der Flächencementation für diejenigen Maschinentheile, welche Zähigkeit mit Härte vereinigen müssen, ganz auf, und verfertigt dieselben jetzt fast ausschließlich aus Stahl.

Solche Stücke, die unter einem Schlag zerbrachen, welchem sie bei normaler Beschaffenheit widerstehen müßten, zeigen stets einen fast krystallinischen Bruch, welcher im Ansehen sowohl mit dem ursprünglichen Eisen als mit dem gewöhnlichen Stahl nichts gemein hat.

Beim ersten Grad der Veränderung des cementirten Eisens zeigt der Bruch eine blätterige Krystallisation, mit großen Blättchen von lebhaftem Glanz, ähnlich altem Stabeisen, welches lange Zeit häufigen Erschütterungen ausgesetzt war.

Beim zweiten Grad der Veränderung ist der Bruch hinsichtlich des Glanzes und der Textur demjenigen des weißen Roheisens sehr ähnlich.

Beim dritten Grad ist das Ansehen des Bruches fast matt und die Structur zeigt die Formen des Rogensteins; mittelst eines Meißels, oder sogar indem man bloß auf die Ecken des Metalls schlägt, gelingt es leicht, von demselben kleine Bieren von 2 bis 3 Millimet. Durchmesser im Ganzen abzulösen.

Der in Stahl verwandelte Theil und das darunter liegende Eisen nehmen in gleicher Weise an dieser Umänderung Theil: das Härten bekräftigt |299| sie nur; ein zweites und drittes Härten modificirt sie nicht merklich; vor wie nach dem Härten haben die so veränderten Eisenwaren fast alle Hämmerbarkeit verloren und zerbrechen unter einem schwachen Stoß.

Die Intensität der Temperatur und die Dauer der Operation beim Cementiren sind im Allgemeinen die Elemente, welche diesen Zustand herbeiführen; die Dicke und die Festigkeit der Stahlschicht liefern bei Anwendung von gleich wirksamen Cementirpulvern fast immer den Maaßstab für den Grad dieser Veränderung.

So erhielt ich in vier bis fünf Stunden und mit einer hohen Temperatur, harte und tiefe Cementationen mit der Veränderung im zweiten Grade; andererseits gaben mit um zwanzig bis dreißig Stunden verlängerte Operationen bei Anwendung einer schwächeren Temperatur genau dieselben Resultate; die chemische Zusammensetzung der Cementirpulver ist bei dieser Erscheinung nur insofern von Einfluß, als sie die Dauer der Operation abzukürzen oder ihre Temperatur zu vermindern gestattet.

Man nimmt allgemein an, daß die andauernde Wirkung einer hohen Temperatur hauptsächlich, wo nicht ausschließlich, das Schmiedeeisen in den krystallinischen Zustand überführt. Gay-Lussac hat durch bekannte Versuche nachgewiesen, daß das Schmiedeeisen, wenn es einige Zeit auf der Rothglühhitze erhalten wird, von selbst aus dem faserigen Zustande in den krystallinischen übergeht; die Wissenschaft liefert übrigens zahlreiche Beispiele analoger Molecularveränderungen in Folge andauernder Hitze.

Ich habe die Beobachtung gemacht, daß diese Veränderung, sie mag in schwachem oder höherem Grade eingetreten seyn, den cementirten Eisenwaaren durch bloßes Ausglühen vor ihrem Härten vollständig benommen werden kann. Dieselben müssen nachdem Abkühlen und Herausnehmen aus dem Cementirofen so rasch als möglich auf eine Temperatur erhitzt werden, welche der höchsten Temperatur wobei sie cementirt wurden, gleich ist oder wenigstens sehr nahe kommt, und hernach dem freiwilligen Abkühlen in der Luft überlassen werden.

Nachdem ich dieses Resultat zum erstenmal erhalten hatte, mußte ich nothwendig noch eine große Anzahl von Versuchen anstellen, um mich zu überzeugen, daß der Erfolg ein verläßlicher ist; auf ungefähr sechzig so behandelte Stäbe, welche ich in kleine Stücke zerbrechen ließ, ergab sich nur eine einzige Ausnahme.

Ich will nun die von mit befolgte Experimentirmethode beschreiben, welche allen Anforderungen entspricht und leicht von Jedermann wiederholt werden kann.

Nach dem Herausnehmen aus den Cementirkästen wurde jeder Stab vorerst in drei Stücke zerbrochen; wenigstens 90 von 100 der Brüche |300| zeigten den oben beschriebenen eigenthümlichen krystallinischen Zustand, der Unterschied bestand nur in dem höheren oder geringeren Grade desselben. Sämmtliche Stäbe zeigten beim Zerbrechen keine Spur von vorhergehender Biegung; der Bruch war jedesmal scharf, trocken, ziemlich senkrecht auf die Achse der Stäbe.

Das erste Drittel dieser Stücke wurde ohne andere Vorbereitung gehärtet und behielt denselben Bruch, sowohl hinsichtlich des Stahls als hinsichtlich des Eisens.

Das zweite Drittel wurde ausgeglüht, dann dem Brechen unterzogen ohne gehärtet worden zu seyn; es zeigte nun alle Charaktere eines zwischen dem Eisen und dem gewöhnlichen Stahl die Mitte haltenden Körpers, dem Brechen ging eine auffallende Biegung vorher, und der Bruch hatte unter der Stahlschicht dasselbe Ansehen wie das ursprüngliche Eisen.

Das dritte Drittel wurde ausgeglüht und vor dem Brechen gehärtet; es befand sich stets ein hämmerbares und zähes Eisen unter der Stahlschicht, deren Korn dasjenige des gewöhnlichen Gerbstahls ist.

Einige Fabrikanten cementirter Eisenwaaren pflegen der Krystallisation dadurch abzuhelfen, daß sie die Gegenstände neuerdings unter den Hammer bringen oder das Walzwerk passiren lassen; dieß ist aber keineswegs erforderlich, denn der Erfolg, welchen sie der mechanischen Wirkung zuschreiben, gründet sich auf das Ausglühen, welches letzterer vorhergehen muß; dieses Verfahren mißlingt ihnen auch oft, weil sie das Ausglühen nicht als wesentlich betrachten und daher nicht besorgt sind die Gegenstände hinreichend stark zu erhitzen. Uebrigens kann man Gegenstände, welche bereits die erforderliche Gestalt haben, nicht neuerdings schmieden, und hauptsächlich für diese findet das Cementiren eine nützliche Anwendung.

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