Titel: Boussingault, über Bestimmung des Kohlenstoffes im Roheisen, Stahl und Stabeisen.
Autor: Boussingault,
Fundstelle: 1870, Band 197, Nr. XXXVII. (S. 152–168)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj197/ar197037

XXXVII. Bestimmung des Kohlenstoffes im Roheisen, Stahl und Stabeisen; von Boussingault.

(Schluß von S. 42 des vorhergehenden Heftes.)

Indem man den Kohlenstoff des Roheisens durch Vermittelung des Quecksilberchlorids isolirt, bestimmt man genau sein Gewicht und constatirt gleichzeitig seine Natur; man weiß, ob der Kohlenstoff, welchen man wägt, gebundener Kohlenstoff, Graphit oder ein Gemenge der beiden Arten ist, was die Verbrennung der Eisencarburets nicht lehrt, obgleich diese Bestimmungsmethode (welche dem Verfahren bei der Elementaranalyse |153| der organischen Substanzen entlehnt ist) mit großer Genauigkeit das Gewicht des Gesammt-Kohlenstoffgehaltes im Roheisen und im Stahl gibt, wie Regnault bewiesen hat. Ich glaubte die Resultate der Kohlenstoffbestimmung durch die directe Verbrennung des Metalles mit denjenigen vergleichen zu müssen, welche ich erhielt, indem ich den Kohlenstoff nach seiner Isolirung mittelst Quecksilberchlorid in der Luft oder im Sauerstoff verbrannte. Zu diesem Zwecke benutzte ich den Apparat, dessen sich Dumas und Stas zur Verbrennung des Diamantes und des Graphits bedienten, mit der Abänderung daß ich das Porzellanrohr durch ein Rohr aus böhmischem Glase ersetzte.

Das diesen vergleichenden Versuchen unterworfene weiße Roheisen wurde in Pulverform und das Graueisen in dünnen Spänen auf dem Boden eines Platinschiffchens ausgebreitet und dieses im Glasrohre in einem Sauerstoffstrome zum Rothglühen erhitzt.

Anfänglich sieht man deutlich wie die Oxydation sich verbreitet und kann ihr Vorschreiten gut verfolgen. Bald aber verschwindet jedes Anzeichen, ob die Verbrennung noch fortdauert oder aufgehört hat. Dieß ist ein ernstlicher Uebelstand. Bei der Verbrennung von Diamant, von reinem Graphit, kann die Operation unterbrochen werden bevor sämmtlicher Kohlenstoff verschwunden ist; es genügt, nach dem Erkalten des Rohres den Sauerstoffstrom fortzusetzen um die Kohlensäure aus dem Verbrennungsrohre in den Kaliapparat zu treiben, worauf man das Schiffchen auf die Waage bringt; der Gewichtsverlust welchen dasselbe erlitt, gibt die Menge des verbrannten Kohlenstoffes. Beim Verbrennen einer Verbindung des Kohlenstoffes mit Eisen läßt sich hingegen diese Methode nicht anwenden; denn man hat in der That kein anderes Erkennungszeichen für die Beendigung der Verbrennung, als das Aufhören der Bildung von Kohlensäure. Glücklicherweise wurde dessen Constatirung durch die Einrichtung des Apparates ermöglicht.

Wenn man mit einigen Grammen Roheisen operirt, so muß der Sauerstoffstrom drei bis vier Stunden hindurch unterhalten werden; im Allgemeinen ist diese Zeit zur Verbrennung eines graphitfreien Roheisens hinreichend. Man unterbricht dann den Sauerstoffstrom, erhält aber das Rohr noch länger auf derselben Temperatur. Dann nimmt man die Condensationsapparate ab, wägt sie und notirt das Gewicht der Kohlensäure sowie des Wassers. Hierauf bringt man sowohl den Kaliapparat als auch das mit Bimsstein und Schwefelsäure gefüllte Rohr zur Wasserbestimmung wieder an ihre Stelle, und läßt von Neuem eine Stunde lang Sauerstoff durch den Apparat strömen. Nimmt das Gewicht |154| der Condensatoren während dieser Zeit noch zu, so war bei der ersten Wägung die Verbrennung noch nicht vollendet; man läßt dann so lange Sauerstoff durchströmen, bis keine Kohlensäurebildung mehr stattfindet.

Bestimmung des Kohlenstoffes im Roheisen.

XI. Weißes Roheisen von Ria. – Von diesem Eisen wurden 2,0 Grm. in Sauerstoff verbrannt; die Verbrennung war nach drei Stunden beendet. Ich erhielt:

Kohlensäure 0,293 Grm. = 0,0799 Grm. Kohlenstoff
Wasser 0,005 „

Somit kommen auf 1 Grm. Roheisen 0,03995 Grm. Kohlenstoff.

Dieses Resultat stimmt mit dem bei der Bestimmung des Kohlenstoffgehaltes derselben Roheisensorte mittelst Quecksilberchlorides erhaltenen sehr nahe überein.

Das condensirte Wasser habe ich als zufällig betrachtet, weil bei einem vorläufigen Versuch das Gewicht des Bimsstein-Schwefelsäurerohres um 0,003 Grm. zugenommen hatte.

Da das Sauerstoffgas und das Kupferoxyd vollkommen trocken waren, so rührte das erschienene Wasser vielleicht von dem Korkstopfen des Condensationsrohres her. Die 2 Grm. des zum Versuche verwendeten Roheisens haben durch ihre Verbrennung sicherlich nicht 0,002 Grm. Wasser erzeugt, welche 0,0002 Grm. Wasserstoff repräsentiren.

XII. Graues, mit kaltem Winde erblasenes Roheisen von Ria. – 2 Grm. des mit der Hobelmaschine in Späne verwandelten Eisens wurden in Sauerstoff verbrannt. Die Verbrennung dauerte zehn Stunden. Die Wägung des Kaliapparates wurde fünfmal vorgenommen. Das Wasser wurde nicht gesammelt.

Nachdem der Apparat drei Stunden im Gange gewesen war:

Kohlensäure:
Grm.
Erste Wägung 0,218
zweite „ 0,010
dritte „ 0,016
vierte „ 0,012
fünfte „ 0,004
–––––––
0,260 = 0,071 Grm. Kohlenstoff.

Demnach ergab sich der Kohlenstoffgehalt von 1 Grm. dieses grauen Roheisens, in Uebereinstimmung mit der Bestimmung durch Quecksilberchlorid, zu 0,0355 Grm.

|155|

Bei der Behandlung mit Aetzsublimat wird der aus dem Kohleneisen ausgeschiedene Kohlenstoff gewogen und eingeäschert; der durch die Verbrennung veranlaßte Verlust gibt die Gewichtsmenge desselben. Es bleibt noch zu untersuchen, ob die verbrannte Substanz reiner Kohlenstoff ist, wie ich dieß bisher angenommen habe.

XIII. Aus dem weißen Roheisen von Ria ausgeschiedene Kohle wurde unmittelbar nach ihrer Entfernung aus dem Wasserstoffstrom in welchem sie erkaltet war, gewogen, dann rasch in das Verbrennungsrohr gebracht und in demselben durch trockenes Sauerstoffgas verbrannt; die im Platinschiffchen zurückgebliebene Asche wurde vor dem Wägen im Wasserstoffstrome reducirt.

Ich erhielt:

Kohle 0,0565 Grm.
weiße, aus Kieselsäure
bestehende Asche 0,0035 „
––––––––––
verbrannte Substanz 0,0530 Grm.
entstandene Kohlensäure 0,189 „ = 0,0515 Grm. Kohlenstoff
Wasser 0,015 „ = 0,0017 „ Wasserstoff
––––––––––––––
0,0532 Grm.

Demnach enthielt die aus dem Roheisen abgeschiedene Kohle beinahe 2 Milligrm. = 3,2 Proc. Wasserstoff.

War dieser Wasserstoff mit dem Kohlenstoffe chemisch verbunden, oder in der als poröser Körper wirkenden Kohle zurückgehalten?

XIV. Aus weißem Holzkohlenroheisen von Ria abgeschiedene Kohle wurde, sogleich nach ihrem Erkalten in Wasserstoffgas, zwei Tage lang in ein trockenes Vacuum gebracht, und dann im Sauerstoff verbrannt.

Dabei wurde erhalten:

Kohle 0,235 Grm.
reducirte Asche 0,023 „
–––––––––
verbrannte Substanz 0,212 Grm.
Kohlensäure 0,760 „ = 0,2073 Grm. Kohlenstoff
Wasser 0,040 „ = 0,0044 „ Wasserstoff
–––––––––––
0,2117 Grm.

Demnach war der Wasserstoff durch das Vacuum nicht vollständig ausgetrieben worden, die Kohle enthielt davon noch 2 Proc.

Es ist nicht wahrscheinlich, daß dieser Wasserstoff den Kohlenstoff in den Eisencarbureten begleitet, man fand ihn im weißen Roheisen nicht in so bedeutender Menge; das bei der Verbrennung von 2 Grm. dieses Roheisens entstandene Wasser wog, ohne daß eine Correction vorgenommen |156| wurde, 0,005 Grm. entsprechend 0,0005 Grm. Wasserstoff; nach der allerdings sehr berechtigten Correction aber 0,002 Grm., welche 0,0002 Grm. Wasserstoff repräsentiren. In den 2 Grm. Roheisen wurden 0,08 Grm. Kohlenstoff verbrannt, in denen sich, wenn wir das Mittel der vorhergehenden Analysen nehmen, 2 Milligrm. Wasserstoff hätten finden müssen, welche bei ihrer Verbrennung 2 Centigrm. Wasser geben mußten, also zehnmal mehr als erhalten wurde. Wir werden übrigens sogleich sehen, daß die aus dem Roheisen extrahirte Kohle, wenn man sie in einem anderen gasförmigem Medium erhitzt und erkalten läßt, keinen Wasserstoff mehr enthält.

XV. Ich erhitzte das von der Behandlung des weißen Roheisens von Ria mit Quecksilberchlorid herrührende Quecksilberchlorür, anstatt in Wasserstoff, in einem Strome von trockenem Stickstoffgas zum Rothglühen, und ließ die von dem verflüchtigten Quecksilbersalze zurückgelassene Kohle in diesem Gase erkalten. Zur Erzeugung eines anhaltenden Stromes von sauerstofffreiem Stickstoff ließ ich trockene, von Kohlensäure befreite atmosphärische Luft über metallisches Kupfer streichen, welches durch Reduction gerösteter Feilspäne dargestellt war; dasselbe füllte ein Rohr von 1 Meter Länge, welches zur beginnenden Rothgluth erhitzt war. Das Kupfer fixirt in einem solchen porösen Zustande den Sauerstoff bei einer sehr wenig erhöhten Temperatur, weßhalb dieses Absorptionsmittel von Dumas und mir bei der Gewichtsanalyse der atmosphärischen Luft benutzt wurde und ich glaube nicht, daß es ein besseres Mittel gibt um größere Mengen von Stickstoffgas darzustellen.

Nach der Verflüchtigung des Quecksilberchlorürs wurde das die Kohle enthaltende Platinschiffchen in das Verbrennungsrohr gebracht. Um die vollständige Austrocknung des zur Verbrennung bestimmten Sauerstoffgases zu constatiren, hatte man hinter dem Reinigungsapparate ein Proberohr eingeschaltet, welches mit Schwefelsäure durchfeuchtete Bimssteinstückchen enthielt; das Gewicht dieses Rohres nahm während der Dauer des Versuches nicht zu. Ich erhielt nachstehende Resultate:

Kohle, in Stickstoffgas erhitzt
und erkaltet 0,0675 Grm.
nach der Verbrennung blieb
reducirte Asche 0,0065 „
––––––––––
verbrannte Substanz 0,0610 Grm.
Kohlensäure 0,223 „ = 0,0608 Grm. Kohlenstoff
Wasser 0,005 „ = 0,0005 „ Wasserstoff

Die gesammelte Kohlensäure enthielt, bis auf nahezu zwei Zehntelmilligrm., die im Platinschiffchen verbrannte Kohle: dieß ist der beste |157| Beweis für die Abwesenheit des Wasserstoffes. Was die erhaltenen fünf Milligrm. Wasser anbetrifft, so läßt sich mit allem Grund annehmen, daß dessen Anwesenheit nur eine zufällige ist; seine Menge entspricht genau der bei der Verbrennung von 2 Grm. weißem Roheisen in trockenem Sauerstoffgase (XI) erhaltenen Quantität. Wenn wir diese geringe Wassermenge als ein Product der Verbrennung betrachten und die durch dieselbe repräsentirte Wasserstoffmenge dem gefundenen Kohlenstoff hinzuaddiren, so haben wir einen Gewichtsüberschuß von drei Zehntelmilligrammen.

Es läßt sich übrigens nicht wohl annehmen, daß die durch Vermittelung von Quecksilberchlorid aus dem Roheisen extrahirte Kohle Wasserstoff enthält, denn selbst wenn in dem Metalle verschluckter Wasserstoff zugegen wäre, so würde die starke Verwandtschaft des Chlors zu diesem verbrennbaren Körper denselben sicherlich von dem inmitten des Quecksilberchlorürs abgelagerten Kohlenstoffe ausschließen. Ich folgere daraus, daß die bei den beschriebenen Versuchen gefundene geringe Wasserstoffmenge dem Umstande zuzuschreiben ist: daß die Kohle in Wasserstoff zum Rothglühen erhitzt wurde und in diesem Gase erkaltete. Uebrigens will ich noch bemerken, daß bei den Bestimmungen des Kohlenstoffes im Roheisen, besonders aber im Stahl und Stabeisen, der durch die Gegenwart von Wasserstoff bedingte Gewichtsüberschuß sicherlich vernachlässigt werden kann; es war jedoch von Nutzen, denselben zu bestimmen, denn er erklärt uns, warum wir bei Behandlung von 2 bis 3 Grm. Roheisen mit Quecksilberchlorid und Erkaltenlassen der ausgeschiedenen Kohle in einem Wasserstoffstrom, ein wenig mehr Kohlenstoff finden können, als die directe Verbrennung des Metalles geben würde. Bei Stahl würde die Differenz sicherlich nicht zwei Zehntelmilligramme erreichen.

Ich betonte oben die Nothwendigkeit, das Schiffchen, welches die vom Quecksilberchlorür zurückgelassene Kohle enthält, in ein Glasrohr (Fig. 1, Seite 31) einzuschließen, um dasselbe bei Luftabschluß wägen zu können. Dieß ist übrigens eine Vorsichtsmaßregel, welche bei allen pulverförmigen Substanzen beobachtet werden muß, namentlich wenn dieselben so hygroskopisch sind, wie die aus einem Eisencarburet abgeschiedene Kohle. Nachstehend folgt ein Beleg für die Schnelligkeit womit diese Kohle den Wasserdampf der Atmosphäre anzieht.

XVI. Kohle aus weißem Roheisen, welche in einem Strom von trockenem Wasserstoff erkaltet war, wog:

|158|
unmittelbar nach der Entfernung aus dem Gasstrom 0,077 Grm.
nachdem sie eine Stunde lang der Luft ausgesetzt war 0,087 „
––––––––––
demnach hatte sie in einer Stunde an Feuchtigkeit absorbirt 0,010 Grm.
nach zweistündigem Verweilen an der Luft wog sie 0,091 „
––––––––––
sie hatte also in der zweiten Stunde an Feuchtigkeit aufgenommen 0,004 Grm.

Stahl und Stabeisen.

Beim Stahle, welcher weniger Kohlenstoff enthält als das Roheisen, wird das Eisen durch das Quecksilberchlorid sehr rasch chlorirt.

XVII. Cementstahl. – Die Probe wurde von einer aus dem Ofen kommenden Stange genommen. Es war ein Blasenstahl; das Stabeisen, welches zur Cementation gedient hatte, war aus Roheisen von Ria erzeugt und die Probe war von dem ganzen Querschnitte einer Bruchfläche genommen worden.

Die Späne wurden mit 20 Grm. Quecksilberchlorid behandelt.

1 Grm. von Nr. 1 gab:
schwarze, sehr zertheilte Kohle 0,009 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction, weißer
kieselsäurereicher Rückstand 0,0015 „
––––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,0075 Grm.
1 Grm. von Nr. 2 gab:
Kohle 0,010 „
nach der Verbrennung und Reduction, Rückstand 0,002 „
––––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,008 Grm.
1 Grm. von Nr. 3, stark gekohlt, gab: 0,016 „
Kohlenstoff

XVIII. Stabeisen, aus Roheisen von Ria dargestellt. – Das in einem Holzkohlenhohofen erblasene Roheisen war mit Steinkohlen verpuddelt worden.

Die Probe wurde mit dem Quecksilberchlorid im Achatmörser zusammengerieben. 1 Grm. derselben gab:

schwarze, leichte Kohle 0,0025 Grm.
nach dem Verbrennen und der Reduction, weißen 0,0015 „
kieselsäurereichen Rückstand
––––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,0010 Grm.

Stabeisen, aus Ria-Roheisen im Frischherde mit Holzkohlen dargestellt. – Die Probe wurde mit dem Reagens im Glasmörser zusammengerieben.

|159|
1 Grm. gab: schwarze voluminöse Kohle 0,009 Grm.
nach dem Verbrennen und der Reduction, weiße 0,008 „
Kieselerde28)
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,001 Grm.

Bei einer vierzehn Tage währenden Cementation (acht Tage lang wurde das Eisen erhitzt, und acht Tage lang währte das Erkalten) nahm das Metall nur 8 Tausendtel und ausnahmsweise 16 Tausendtel Kohlenstoff auf. Man ersteht daraus, mit welcher Langsamkeit der Kohlenstoff beim Contact rothglühender Holzkohle mit Eisen in eine Eisenstange von ungefähr 1 Centimeter Dicke eindringt.

XIX. Cementstahl. – Derselbe war aus schwedischem Stangeneisen erster Marke auf dem Werke von J. Holtzer zu Unieux im Loire-Departement dargestellt. Beim Demontiren des Ofens wurden drei Proben ausgewählt; die durch dieselben repräsentirten Sorten waren:

Nr. 1, Eisen welches für das am schwächsten gekohlte angesehen wurde;

Nr. 2, Eisen welches mehr gekohlt war als Nr. 1;

Nr. 3, Eisen welches am stärksten gekohlt war.

Die Proben wurden mit der Hobelmaschine von dem Querschnitt des Bruches jeder Blasenstahlbarre abgelöst und die Späne im Glasmörser mit Quecksilberchlorid behandelt.

1 Grm. der Probe Nr. 1 gab:
Kohle 0,015 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction,
kieselsäurereichen Rückstand 0,007 „
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,008 Grm.
1 Grm. von Nr. 2 gab: 0,022 „
Kohle
nach der Verbrennung und der Reduction,
kieselsäurereichen Rückstand 0,009 „
––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,013 Grm.
1 Grm. von Nr. 3 gab: 0,025 „
Kohle
nach der Verbrennung und der Reduction,
kieselsäurereichen Rückstand 0,005 „
––––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,020 Grm.
|160|

XX. Schwedisches Stabeisen vor der Cementirung. – Das zu dieser Probe verwendete Material wurde mittelst eines Bohrers aus der ganzen Dicke einer Stange genommen; zum Zusammenreiben mit Quecksilberchlorid wurde ein Achatmörser benutzt. 1 Grm. der Probe gab:

schwarze voluminöse Kohle 0,005 Grm.
nach dem Verbrennen und der Reduction, kieselsäurereichen 0,002 „
Rückstand
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,003 Grm.

Eine Probe von einem anderen Stabe genommen gab:

Kohlenstoff 0,0026 Grm.

Eine in den Sammlungen des Pariser Conservatoriums der Künste und Gewerbe aufbewahrte, nicht mit Angabe der Marke versehene Probe gab:

Kohlenstoff 0,002 Grm.

In den vierzehn Tagen, während welcher das Stabeisen zu Unieux behufs seiner Umwandlung zu Blasenstahl im Cementirkasten blieb, hat es an Kohlenstoff aufgenommen:

Die Stäbe, welche in demselben Grade gekohlt waren
wie Nr. 1 5 Tausendtel
Nr. 2 10 „
Nr. 3 17 „

Wenn man erwägt, mit welcher Langsamkeit der Kohlenstoff in das in die Kästen des Cementirofens eingesetzte Eisen eindringt, so begreift man daß es keineswegs gleichgültig ist, ob das Eisen schon vor der Operation 3 Tausendtel Kohlenstoff enthält, also ein Drittel von dem Kohlenstoffgehalt gewisser Stahlsorten.

XXI. Puddelstahl. – Aus Roheisen der Hohöfen von Ria dargestellt. Beim Puddeln erhält man, indem man den Frischproceß bis zu einer gewissen Grenze treibt, Luppen welche noch so viel Kohlenstoff enthalten daß das Eisen die Eigenschaften des Stahles besitzt. Diese Luppen werden unter dem Stempelhammer gezängt und zu Stäben geformt.

Die Proben wurden mittelst der Hobelmaschine von der ganzen Querschnittsfläche eines Stahlstabes genommen; zum Zusammenreiben der Späne mit dem Quecksilberchlorid diente ein Glasmörser.

1 Grm. des Stahles gab:

Kohle 0,016 Grm.
nach dem Verbrennen und der Reduction, kieselsäurereichen 0,004 „
Rückstand
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,012 Grm.
|161|

Den Puddelstahl in Stäben unterwirft man zuweilen der Cementation, um einen gekohlteren Stahl zu erhalten.

Weicher cementirter Puddelstahl. – 1 Grm. dieses Stahles gab:

Kohle 0,0253 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction, Rückstand 0,0105 „
––––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,0148 Grm.

Harter cementirter Puddelstahl. – Das Korn dieses Puddelstahles glich dem des grauen Roheisens; er zeigte einen bedeutenden Härtegrad.

1 Grm. dieses Stahles gab:

Kohle 0,040 Grm.
nach der Verbrennung einen grauen Rückstand, der vom 0,015 „
Magnete nicht angezogen wurde
–––––––––
an der Luft verbrannten Kohlenstoff 0,025 Grm.

Es ist möglich daß der Rückstand etwas Graphit enthielt.

XXII. Gußstahl. – Der Blasenstahl wird zu kleinen Stücken zerbrochen und diese werden in mehrere Classen gesondert, nach dem Ansehen des Bruches. Für ein geübtes Auge wird dieses Ansehen zum Kennzeichen des Kohlungsgrades; auch ist diese Sortirung ohne allen Zweifel der delicateste Theil der Stahlfabrication wegen ihres Einflusses auf die Qualität der Producte. Loose von 15 bis 16 Kilogr., mit verschiedenen Verhältnissen der classificirten Stücke gebildet, werden im Tiegel eingeschmolzen und in Formen zu Zainen gegossen; letztere werden ausgeschweißt und unter dem Hammer zu Stäben von jeder Stärke ausgeschmiedet. Durch die Bearbeitung unter dem Hammer wird das Korn des Zaines bedeutend verändert und erlangt zuweilen eine solche Feinheit, daß der Gußstahl auf dem Bruche ganz homogen und compact erscheint.

Werkzeugstahl in Zainform; mit Glockenmarke.

Probe Nr. 1. – 1,5 Gram, gaben: 0,015 Grm.
Kohle
nach der Verbrennung und der Reduction, weiße
Asche

0,0005 „
––––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,0145 Grm.
also auf 1 Grm. Stahl 0,0097 „
|162|
Probe Nr. 2. – 1,5 Grm. gaben:
Kohle 0,0165 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction, Asche 0,0010 „
––––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,0155 Grm.
Auf 1 Grm. Stahl verbrannter
Kohlenstoff 0,0103 „

Derselbe Stahl, ausgeschweißt und ausgereckt.

1,5 Grm. gaben:
Kohle 0,018 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction, Asche 0,005 „
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,013 Grm.
Auf 1 Grm. Stahl 0,0087 „

Stahl in Zainform, ohne Marke.

1 Grm. gab:
Kohle 0,018 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction, Asche 0,005 „
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,013 Grm.

Derselbe Stahl, nach dem Ausschweißen und Ausrecken.

1 Grm. gab:
Kohle 0,010 Grm.
nach dem Verbrennen, Asche 0,002 „
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,008 Grm.

Werkzeugstahl, in Zainform; mit Glockenmarke.

1 Grm gab:
Kohle 0,032 Grm.
nach dem Verbrennen und der Reduction, Asche 0,014 „
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,018 Grm.

Derselbe Stahl, ausgeschweißt und zu dünnen Stäben ausgereckt.

1 Grm. gab:
Kohle 0,0165 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction, Asche 0,0045 „
––––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,0120 Grm.

Es ist nicht wahrscheinlich, daß die von mir einer Stahlstange von 15 bis 16 Kilogrm. entnommene Probe die durchschnittliche Zusammensetzung des Metalles repräsentirt. Jedenfalls hat man nach den im Vorstehenden mitgetheilten Resultaten allen Grund anzunehmen: daß beim Ausschweißen, dessen Zweck die Beseitigung der Blasen ist, sowie beim Ausrecken des Stahles zu Stäben und Ruthen, eine gewisse Menge Kohlenstoff verschwindet, so daß dieser Theil der Arbeit eine Art von Frischen ist. Aus den vorstehenden Versuchen würde sich ergeben, daß beim Ausschweißen und Ausschmieden der Stahl 2 bis 6 Tausendtheile Kohlenstoff verloren hat.

|163|

XXIII. Zu Stäben ausgeschmiedeter und cementirter Gußstahl. – Für gewisse Zwecke wird der Gußstahl cementirt, in manchen Fällen sogar zweimal hinter einander. Beim Herausnehmen aus den Cementirkästen hat der Stab das charakteristische feine Korn des ausgeschmiedeten Gußstahles verloren. Die zur Untersuchung verwendete Probe war zweimal cementirt worden, sie besaß ein groß- und zugleich krummblätteriges Gefüge, silberweiße Farbe und eine große Härte. Von der Hobelmaschine wurde dieser Stahl nur sehr schwierig angegriffen.

1,5 Grm. dieses Stahles gaben:
Kohle 0,030 Grm.
nach dem Verbrennen an der Luft und der Reduction
blieb ein schwarzer, offenbar graphitischer Rückstand,
welcher wog 0,013 „
––––––––––
an der Luft verbrannten Kohlenstoff 0,017 Grm.
Nach der Verbrennung des Rückstandes in Sauerstoff
und der Reduction hinterblieb eine kieselsäurereiche,
graulich gefärbte Masse, welche wog 0,005 „
––––––––––
Menge des in Sauerstoff verbrannten
Kohlenstoffes (Graphit) 0,008 Grm.
–––––––––––
Demnach kommt auf 1 Grm. Stahl:
gebundener Kohlenstoff 0,0113 Grm.
Graphit 0,0053 „
––––––––––
Gesammtmenge des Kohlenstoffes 0,0166 Grm.

Dieser doppelt cementirte Gußstahl enthält nicht mehr Kohlenstoff als mehrere der untersuchten Blasenstahlsorten, unterscheidet sich jedoch von denselben durch sein Ansehen und durch die Gegenwart von Graphit, welchem er wahrscheinlich seine größere Härte verdankt.

XXIV. Wolframhaltiger Gußstahl (Wolframstahl). – Der Zusatz von Wolfram beim Umschmelzen des Cementstahles ertheilt dem Gußstahl Zähigkeit; derselbe erhält nämlich dann ein so dichtes Korn, daß er nach dem Hämmern auf dem Bruche compact erscheint.

Der Wolframstahl, dessen Kohlenstoffgehalt ich bestimmte, war von Hrn. J. Holtzer auf dem Hüttenwerke zu Unieux (Loire-Dep.) dargestellt worden und bildete prismatische Stäbe von nicht ganz 1 Centimeter Seite.

A. – Ein Stück von 1,23 Grm. wurde mittelst einer Platindrahtspirale in 100 K. C. Wasser von 80° C. eingehängt, in welches 20 Grm. Quecksilberchlorid gebracht worden waren. Nach Verlauf von 24 Stunden war die Reaction beendigt; es hatte sich Quecksilber reducirt.

|164|

Der Rückstand, gewaschen und getrocknet, wog 5,25 Grm.; am Filter waren 0,20 Grm. haften geblieben.

Kohle 0,018 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction blieb ein 0,007 „
grauer Rückstand von
––––––––––––
verbrannter Kohlenstoff 0,011 Grm.
Demnach kommen auf 1 Grm. Stahl 0,009 „29)

Der Rückstand von der Verbrennung des Kohlenstoffes (0,007 Grm.) wurde vom Magnet angezogen; er enthielt daher Eisen. Als er verbrannt wurde, verwandelte er sich in ein rothes Pulver, in welchem einige gelbe Punkte zu bemerken waren.

B. – 1 Grm. von einem Wolframstahlstabe mittelst einer stark gehärteten Feile abgelöster Späne wurden in einem Achatmörser mit 20 Grm. Quecksilberchlorid und Wasser zusammengerieben. Die Chlorirung war nach einer halben Stunde beendigt; merkliche Mengen von Quecksilber hatten sich nicht reducirt. Das entstandene Chlorür wog nach dem Auswaschen und Trocknen 8,3 Grm.; 0,16 Grm. waren auf dem Filter zurückgeblieben. Es wurde erhalten:

Kohle 0,015 Grm.
nach der Verbrennung, gelbliche Asche 0,005 „
––––––––––
verbrannter Kohlenstoff 0,010 Grm.

Die gelbe Asche nahm bei der Reduction durch Wasserstoff eine grauliche Farbe an, ohne ihr Gewicht zu ändern; ihre Färbung wurde also durch eine sehr geringe Menge von Wolframsäure veranlaßt. Das Wolfram war ausgeschieden worden, da der Stahl sonst beiläufig 1 Proc. von diesem Metalle hätte enthalten müssen, in der von der Kohle zurückgelassenen Asche aber nur Spuren desselben zugegen waren.

XXV. Uhrfederstahl. – Zwei zusammen 1,92 Grm. wiegende Uhrfedern wurden mit 100 K. C. Wasser von 80° C. behandelt, in welchem 28 Grm. Quecksilberchlorid zerrührt worden waren. Man erhielt:

Kohle 0,032 Grm.
nach dem Verbrennen und der Reduction, graue Asche 0,011 „
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,021 Grm.

Auf 1 Grm. Stahl: 0,0109 Grm. Kohlenstoff.

Die reducirte Asche wurde vom Magnete angezogen.

|165|

XXVI. Stahl von einem Geschützrohre. – Die zu dieser Untersuchung bestimmten Späne wurden an verschiedenen Stellen desselben Rohres abgelöst.

2,045 Grm. dieser Stahlprobe wurden mit 35 Grm. Quecksilberchlorid und 100 K. C. heißem Wasser behandelt. Man erhielt:

Kohle 0,040 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction, graue 0,028 „
magnetische Asche
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,012 Grm.

Somit kommt auf 1 Grm. Stahl: 0,0059 Grm. Kohlenstoff.

XXVII. Stahl zur Fabrication von Gewehrläufen. – 1 Grm. Späne, auf der Drehbank abgelöst, wurden im Achatmörser mit 15 Grm. Aetzsublimat und der nöthigen Menge Wasser zusammengerieben; zur Chlorirung war kaum eine halbe Stunde erforderlich. Das Quecksilberchlorür lieferte:

Kohle 0,0055 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction, weiße
Kieselsäure 0,0010 „
––––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,0045 Grm.

Wie man sieht, besitzt diese Stahlsorte einen nur sehr geringen Kohlenstoffgehalt und weicht in dieser Beziehung von gewissen Stabeisensorten kaum ab, da in schwedischem Eisen von guten Marken ein Gehalt von 2 bis sogar 3 Tausendtheilen Kohlenstoff nachgewiesen worden ist. Nach Mittheilungen welche ich dem Artillerie-Major Caron verdanke, darf der Kohlenstoffgehalt des zur Fabrication von Gewehrläufen bestimmten Stahles nicht über 4 bis 5 Tausendtheile betragen. Dieses Verhältniß genügt, um dem Eisen die Eigenschaft zu verleihen sich schmelzen und gießen zu lassen, indem es in einen sehr weichen Stahl verwandelt wird. Man versichert, daß wenn es in der Technik möglich wäre, Stabeisen zu gießen, die aus Stabeisen gegossenen Gewehrläufe den aus weichem Stahl angefertigten vorzuziehen wären. Die Schmelzung von Stabeisen – ich sage nicht des chemisch reinen Eisens – läßt sich im Windofen wohl ausführen.

Hr. J. Holtzer hat 14 Kilogr. Stabeisen, welches aus Roheisen von Ria gefrischt war, in meiner Gegenwart geschmolzen und zu einem Zaine vergossen. Der Guß wird jedoch dadurch schwierig, daß die zum Schmelzen erforderliche Temperatur die besten Schmelztiegel so erweicht, daß sie dem vom flüssigen Eisen auf ihre Wände ausgeübten Drucke nachgeben. Die Operation ist nur dadurch im Großen ausführbar, daß |166| das Eisen durch Zusatz von einigen Tausendteln Kohlenstoff schmelzbarer gemacht wird, sich also in seiner Zusammensetzung dem weichen Stahl nähert. Uebrigens ist es möglich, daß man bisher noch kein reines Eisen geschmolzen hat, selbst nicht in chemischen Laboratorien; nicht weil diese Schmelzung unmöglich wäre – denn mittelst des Schlösing'schen Löthrohres läßt sich ja selbst Platin mit Leichtigkeit schmelzen, und wie ich selbst constatirt habe, sogar verflüchtigen –, sondern weil das Eisen bei hoher Temperatur die Kieselerde der Tiegel reducirt und Silicium aufnimmt; auch nimmt es erwiesenermaßen Kohlenstoff auf, wenn es in einer Atmosphäre erhitzt wird, welche gekohlte Gase – mit Einschluß eines der Verbrennungsproducte der Kohle, nämlich des Kohlensäuregases – enthält. Aus diesem Grunde enthält das Stabeisen nach dem Umschmelzen stets ein wenig mehr Kohlenstoff als vorher.

XXVIII. Mittelst des Schlösing'schen Löthrohres geschmolzenes Stabeisen. – Ich war in der École normale, im Laboratorium meines Freundes H. Sainte-Claire Deville bei einem Versuche zugegen, bei welchem 1 Kilogrm. Stabeisen geschmolzen, dann in eine Zainform gegossen und hierauf zu einem Stabe ausgeschmiedet wurde. Dieses Eisen zeigte sich weich und hielt alle Proben ab, welche ein Schmiedeeisen von guter Qualität verträgt.

2 Grm. Späne von diesem geschmolzenen Eisen wurden im Glasmörser mit 30 Grm. Quecksilberchlorid zusammengerieben. Man erhielt:

Kohle 0,010 Grm.
nach der Verbrennung und der Reduction, an weißem 0,004 „
Rückstande
–––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,006 Grm.

Somit kommt auf 1 Grm. geschmolzenes Eisen 0,003 Grm. Kohlenstoff.

Einen solchen Kohlenstoffgehalt zeigt auch das schwedische stahlartige Stabeisen, und man würde nur 1 1/2 Tausendtel Kohlenstoff zuzusetzen brauchen, um dieses Eisen in weichen Stahl für Gewehrläufe umzuwandeln.

XXIX. Krempeleisen (Kratzendraht). – Die im Verlaufe dieser Arbeit untersuchten Stabeisenproben zeigten einen Kohlenstoffgehalt von 1 bis 3 Tausendteln. Sollten weniger gekohlte vorkommen? Ich hoffte in dem sehr feinen, außerordentlich biegsamen und zähen Drahte, welcher unter dem Namen fer de carde vorkommt, ein kohlenstofffreies Eisen zu finden.

1 Grm. dieses Drahtes wurde mit 16 Grm. Quecksilberchlorid und Wasser im Achatmörser zusammengerieben. Man erhielt:

|167|
schwarze, sehr leichte Kohle 0,0010 Grm.
nach dem Verbrennen und der Reduction, Rückstand 0,0006 „
––––––––––
verbrannten Kohlenstoff 0,0004 Grm.

Dieß ist das an Kohlenstoff ärmste Eisen, welches ich bisher unter den Industrieproducten angetroffen habe.

Durch die Behandlung eines kohlenstoffhaltigen Eisens mit Quecksilberchlorid wird der Kohlenstoff abgeschieden; dann wird derselbe gewogen und verbrannt. Durch vergleichende Versuche habe ich nachgewiesen, daß derselbe sich mittelst dieses Verfahrens ebenso genau bestimmen läßt, wie (in Form von Kohlensäure) durch directe Verbrennung des Roheisens und Stahles. Die Anwendung des Quecksilberchlorides bietet außerdem den Vortheil dar, daß eine Verwendung des Materiales in Form eines sehr zarten Pulvers – eine Bedingung welcher sich stets nur schwierig, zuweilen gar nicht entsprechen läßt – nicht erforderlich ist. Die Verbrennungsmethode wird keineswegs vereinfacht, wenn man den Kohlenstoff in dem von dem Eisencarburet hinterlassenen Rückstande concentrirt, indem man denselben mit Jod, Brom, Chlorsilber, Kupferchlorid oder schwefelsaurem Kupferoxyd behandelt. Die Wirkung dieser Agentien erweist sich oft als zum Verzweifeln langsam, während bei Benutzung von Netzsublimat das Eisen, wie wir gesehen haben, binnen weniger als einer Stunde in Lösung geht.30) Der, sey es mit Silber oder mit Kupfer gemengte Kohlenstoff, wird dann nach den Methoden der organischen Analyse bestimmt, aber diesen Kohlenstoff sieht man nicht, man weiß nicht ob er in chemisch gebundenem Kohlenstoff besteht, welcher an der Luft wie Zunder verbrennt, oder in Graphit, welcher selbst in einer Sauerstoffatmosphäre nur schwierig bei höherer Temperatur verbrennt, oder endlich, ob dieser Kohlenstoff, welchen man sämmtlich als Kohlensäure bestimmt, nicht ein Gemenge dieser beiden Modificationen ist. Wenn es sich aber um metallurgische Untersuchungen handelt, so ist es von Wichtigkeit nicht allein die Menge, sondern auch die Natur des Kohlenstoffes zu ermitteln.

So besaßen die Cementstahlproben XVII und XXIII sehr verschiedene physikalische Eigenschaften; die letztere zeichnete sich vor der ersteren durch glänzenden großblätterigen Bruch, besonders aber durch eine weit größere Härte aus. Gleichwohl enthielt jede dieser Stahlsorten 16 Tausendtel |168| Kohlenstoff. Bei Anwendung der Methode der directen Verbrennung zur Bestimmung des Kohlenstoffes würde dieß Alles seyn, was man erfahren hatte: von jeder Probe würde man eine Kohlensäuremenge welche 16 Tausendtel Kohlenstoff anzeigt, erhalten haben. Die mittelst Aetzsublimat ausgeführte Kohlenstoffermittelung ergab gleichfalls einen Gehalt von 16 Tausendteln, aber dieser Kohlenstoff war isolirt worden und es ließ sich erkennen, daß im Stahl XVII nur gebundener Kohlenstoff enthalten war, während die im Stahl XXIII vorhandenen 16 Tausendtel Kohlenstoff zum dritten Theile in Graphit bestanden. Auch lassen sich bei Anwendung von Aetzsublimat noch Kohlenstoffmengen bestimmen, welche so gering sind, daß sie bei der directen Verbrennungsmethode sicherlich übersehen würden. So erhielt ich aus 1 Grm. Kratzendraht 0,0004 Grm. Kohlenstoff; hätte ich dieses Eisen verbrannt und dazu 3 Grm. Metall verwendet, so würde die erzeugte Kohlensäure das Gewicht der zu ihrer Absorption dienenden Kaliapparate nicht merklich beeinflußt haben; während diese 4 Zehntel-Milligramme, welche nach Verflüchtigung des Quecksilberchlorürs sich fanden, ganz deutlich sichtbar waren, denn dieser schön schwarze Kohlenstoff bedeckte den Boden des Platinschiffchens in einer Länge von 2 Centimeter; er würde immer noch wahrzunehmen gewesen seyn, wenn er zwanzigmal weniger gewogen hätte. Man ist daher durch Anwendung des Quecksilberchlorids im Stande, nicht nur den Kohlenstoff mit großer Genauigkeit zu bestimmen, sondern auch die geringsten Mengen desselben im Stabeisen nachzuweisen, weil er in Folge seines fein zertheilten, dem des leichtesten Flatterrußes vergleichbaren Zustandes ein verhältnißmäßig großes Volum einnimmt.

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Dieser bedeutende Kieselsäuregehalt rührt zum großen Theile vom Glase der Reibschale her.

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Genauer 0,0092, wenn man den 0,011 Grm. verbrannten Kohlenstoffes die 0,0004 Grm. Kohlenstoff hinzurechnet, welche das dem Filter anhaftende Quecksilberchlorür zurückhielt.

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Zum Chloriren eines auf geschmolzenes Chlorsilber gelegten Stückchens Eisen ist eine verhältnißmäßig sehr lange Zeit (von acht bis vierzehn Tagen) erforderlich; überdieß ist es nothwendig, den Zutritt der atmosphärischen Luft zu vermeiden. Durch die Kupfersalze wird sehr sein gepulvertes Roheisen in einem bis zwei Tagen chlorirt.

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