Titel: Davenport, über die Fabrication des hämmerbaren Gußeisens.
Autor: Davenport, Russell
Fundstelle: 1873, Band 207, Nr. XIV. (S. 51–55)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj207/ar207014

XIV. Chemische Untersuchungen über einige Punkte der Fabrication hämmerbaren Gußeisens; von Russell Davenport.

Aus den Mechanics' Magazine, November 1872, S. 392.

Das zur Darstellung von hämmerbarem Gußeisen übliche Verfahren besteht bekanntlich darin, daß man die Gußstücke mit Eisenhammerschlag in gußeiserne Büchsen oder Kästen verpackt, letztere zu je sechs oder acht auf den Herd eines einem Flammofen ähnlichen Glühofens bringt und fünf bis sechs Tage lang einer hellen Rothglühhitze aussetzt, worauf man den Ofen erkalten läßt; die Gußstücke sind, sobald sie sich manipuliren lassen, zum Fertigmachen bereit. Die im Rachstehenden mitgetheilten Analysen wurden mit zwei Proben von einem ungefähr 1/4 Zoll starken Stücke gemacht, deren jede zweimal geglüht und sowohl vor als auch nach jede Glühen analysirt wurde; aus denselben ist der Einfluß des Processes auf die im Eisen enthaltenen Unreinigkeiten ersichtlich. Das zu dem Product verwendete Eisen war ein recht gutes Holzkohleneisen. Die noch nicht geglühten Gußstücke zeigten sich auf dem Bruche weiß, da sämmtlicher Kohlenstoff im gebundenen Zustande vorhanden war. Diese letzte Eigenschaft muß alles zu diesem Producte zu verwendende Roheisen besitzen, wenn das Verfahren gelingen soll. Die geglühten Gußstücke zeigten beim Zerschlagen im Durchschnitt die gewöhnliche Festigkeit des hämmerbaren Gußeisens und nach dem zweiten Glühen erschien dieselbe nicht wesentlich vermindert.

I. Gußstück Nr. 1; vor dem Glühen.

1 2 Im Mittel.
Silicium 0,44 0,45 0,445
Phosphor 0,29 0,34 0,315
Mangan 0,524 0,534 0,529
Schwefel 0,064 0,054 0,059
Gesammt-Kohlenstoff 3,44 3,42 3,43

II. Gußstück Nr. 1; nach dem ersten Glühen.

1 2 Im Mittel.
Silicium 0,440 0,436 0,438
Phosphor 0,323 0,330 0,327
Mangan 0,57 0,60 0,585
Schwefel 0,062 0,072 0,667
Gesammt-Kohlenstoff 1,53 1,49 1,51
|52|

III. Gußstück Nr. 1.; nach dem zweiten Glühen.

Textabbildung Bd. 207, S. 52

IV. Gußstück Nr. 2; vor dem Glühen.

1 2 Im Mittel.
Silicium 0,59 0,58 0,585
Phosphor 0,29 0,27 0,280
Mangan 0,55 0,62 0,585
Schwefel 0,11 0,10 0,105
Gesammt-Kohlenstoff 3,50 3,43 3,48

V. Gußstück Nr. 2; nach dem ersten Glühen.

1 2 Im Mittel.
Silicium 0,616 0,612 0,614
Phosphor 0,290 0,291 0,290
Mangan 0,619 0,613 0,616
Schwefel 0,152 0,143 0,147
Gesammt-Kohlenstoff 0,43 0,43

VI. Gußstück Nr. 2; nach dem zweiten Glühen.

Textabbildung Bd. 207, S. 52

Aus diesen Analysen ergeben sich folgende Schlüsse: erstens daß der Gehalt des verwendeten Roheisens an Silicium, Phosphor und Mangan durch den Glühproceß in keiner Weise beeinflußt wird; zweitens daß sich der Schwefelgehalt nicht vermindert, sondern im Gegentheil um ein Geringes zunimmt; und drittens daß der Kohlenstoffgehalt durch wiederholtes Glühen so vermindert wird, daß zuletzt nur noch eine Spur davon zurückbleibt. Die aus beiden Versuchsreihen sich ergebende geringe Zunahme des Schwefelgehaltes rührt wahrscheinlich von einem Schwefelgehalte der als Brennmaterial benutzten Steinkohle her.

Bezüglich der Abnahme des Kohlenstoffgehaltes müssen wir Folgendes bemerken. Die vor dem Glühen 3 1/2 Procent gebundenen Kohlenstoff enthaltenden Gußstücke erschienen nach dem Zerschlagen auf dem Bruche weiß und waren so hart, daß sie von einem Metallbohrer nicht angegriffen |53| wurden; nach dem ersten Glühen zeigte sich auf dem Bruche eine interessante Veränderung: nach allen Seiten hin erstreckte sich eine weißliche Fläche von ungefähr 1/16 Zoll Breite, welche einen dunkleren schwärzlichen Kern umgab; die Linie welche die Veränderung der weißen Farbe des Eisens in die schwarze markirte, war ganz deutlich zu unterscheiden und das Ganze ließ sich mit dem Metallbohrer leicht schneiden. Eine Portion dieser weißen äußeren Schicht wurde weggefeilt und ergab bei der Untersuchung, daß sie nur Spuren von Kohlenstoff enthielt, während die Analysen II und V das Vorhandenseyn eines bedeutenden Kohlenstoffgehaltes nachweisen, da eine Probe vom ganzen Querschnitte zu denselben verwendet worden war. Der schwarze Kern war bei dem Gußstücke Nr. 2 merklich kleiner als bei Nr. 1, wodurch der geringe Betrag des Gesammt-Kohlenstoffgehaltes bei Analyse V erklärlich wird. Nach dem zweiten Glühen war bei beiden Proben der dunkle Kern gänzlich verschwunden; die ganze Bruchfläche hatte durchweg dasselbe Ansehen wie der oben erwähnte weiße Rand, und der Kohlenstoffgehalt einer Probe vom ganzen Querschnitte zeigte sich bei der Analyse auf eine bloße Spur reducirt. Aus diesen Erscheinungen ergibt sich, daß aus einem Gußstücke von nicht viel über einem Achtelzoll Stärke durch den gewöhnlichen Glüh- oder Temperproceß der Kohlenstoff beinahe aus der ganzen Masse entfernt wird; wogegen seine Abscheidung bei größerer Stärke des Gußstückes sich nur bis auf eine gewisse Tiefe von der Oberfläche aus erstreckt, durch Wiederholung des Processes jedoch weiter getrieben werden kann. Daraus würde sich ferner ergeben, daß im Inneren eines dicken Gußstückes, wo die Menge des Kohlenstoffes jedenfalls nur theilweise vermindert ist, der zurückgebliebene Antheil desselben in Folge der sehr hohen Temperatur und des nachfolgenden langsamen Erkaltens, nicht mehr in gebundenem, sondern in graphitischem Zustande vorhanden ist; denn während das Eisen vor dem Glühen weiß und sehr hart ist, erscheint es nach dem Glühen auf dem Bruche dunkelgrau und ist ganz weich. Sein Verhalten gegen Salpetersäure führt zu demselben Schlusse; denn während sich das weiße ungeglühte Eisen in diesem Reagens nach mehrstündiger Einwirkung desselben in der Kälte vollständig auflöste, und der Lösung dieselbe klare braune Färbung ertheilte, welche man beobachtet wenn Stahl von feiner Sorte so behandelt wird, gab der schwarze Kern (technisch „Herz“ benannt) eine schmutzig grüne Lösung und es hinterblieb ein schwarzer kohliger Rückstand.

Die Fabrikanten von hämmerbarem Eisen haben zuweilen mit einem großen Uebelstande zu kämpfen, nämlich einer zu geringen Zähigkeit oder Festigkeit ihrer Producte wenn dieselben einer plötzlichen Erschütterung |54| oder einer Belastung ausgesetzt werden. Diese ungenügende Festigkeit wird mitunter ohne Zweifel durch die ursprüngliche schlechte Qualität des Eisens verursacht welche von einem zu großen Gehalte an Silicium, Phosphor oder Schwefel bedingt wird; häufig aber muß sie einer krystallinischen Structur zugeschrieben werden, welche das Eisen während des Glühens unter gewissen, noch unbekannten Bedingungen annimmt. Diese Structur gibt sich auf dem Bruche eines geglühten Gußstückes in Form glänzender krystallinischer Flächen zu erkennen, welche zuweilen über die ganze Bruchfläche sich erstrecken.

Außer den oben angeführten wurde noch eine andere Probe, und zwar sowohl vor, als nach dem Glühen analysirt; dieselbe erwies sich nach dem Glühen als spröde und zeigte auf dem Bruche die krystallinische Structur in ziemlichem Grade.

VII. Vor dem Glühen.

1. 2. Im Durchschnitt.
Silicium 0,577 0,580 0,579
Phosphor 0,425 0,423 0,424
Mangan 0,54 0,117 0,165
Schwefel 0,116 0,112 0,114
Gesammt-Kohlenstoff 3,277 3,285 3,281

VIII. Nach dem Glühen.

Textabbildung Bd. 207, S. 54

In diesem Falle mag der Mangel an Festigkeit theilweise durch den großen Phosphorgehalt des Roheisens verursacht seyn; die beiden nächsten Analysen jedoch, welche mit Proben ausgeführt wurden, die sich beim Zerschlagen nach dem Glühen als sehr spröde erwiesen und ein ganz entschieden krystallinisches Gefüge zeigten, liefern den Beweis, daß diese Krystallisationserscheinung nicht einem übermäßigen Gehalte an Silicium, Phosphor oder Schwefel zugeschrieben werden kann.

IX. Nach einmaligem Glühen; auf dem Bruche große krystallinische Flächen zeigend.

Textabbildung Bd. 207, S. 54
|55|

X. Zweimal geglüht; die krystallinischen Flächen erstreckten sich über den ganzen Bruch.

Textabbildung Bd. 207, S. 55

Die vorstehenden Analysen scheinen keinen Anhaltspunkt zur Erklärung der krystallinischen Structur zu geben, deren Ursache nur durch sorgfältiges Experimentiren und durch die Vergleichung einer großen Anzahl zuverlässiger Analysen bestimmt werden kann.

Die nächste Analyse betrifft ein geglühtes Gußstück, welches bei der Biegprobe größere Festigkeit zeigte als gewöhnlich. Dasselbe war von kreisförmigem Querschnitt, hatte 1/2 Zoll Durchmesser und ließ sich in kaltem Zustande unter einem rechten Winkel biegen, ohne zu brechen.

XI. Nach dem Glühen.

1. 2. Im Mittel.
Silicium 0,717 0,722 0,719
Phosphor 0,206 0,202 0,204
Mangan 0,273 0,268 0,270
Schwefel 0,035 0,037 0,036
Gesammt-Kohlenstoff 1,840 1,844 1,842

Aus dieser Analyse läßt sich der Schluß ziehen, daß der Siliciumgehalt bis auf 0,70 Procent steigen kann, ohne daß er die Zähigkeit des geglühten Productes beeinträchtigt; ihre Resultate deuten ferner darauf hin, daß, wie sich voraussehen ließ, ein Eisen mit niedrigem Phosphor- und Schwefelgehalte zur Fabrication von hämmerbarem Gußeisen vorzüglich geeignet ist.

Bezüglich der bei vorstehenden Analysen befolgten Methoden bemerke ich, daß ich in den wichtigen Punkten die in der neuesten amerikanischen Ausgabe von Fresenius' analytischer Chemie angegebenen Verfahren zur Analyse von Eisen und Stahl befolgte und von denselben nur in Details abwich, welche mir von Prof. Allen empfohlen wurden. Sämmtliche untersuchte Proben, mit Ausnahme von Nr. XI, wurden von den HHrn. O. B. North und Comp. in New-Haven (bei New-York) geliefert.

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