Titel: Ueber die Untersuchung von Eisen und Stahl.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1883, Band 248 (S. 213–216)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj248/ar248087

Ueber die Untersuchung von Eisen und Stahl.

Zur Bestimmung des gesammten Kohlenstoffgehaltes in Roheisen und Stahl übergieſst H. F. Starr 3g Stahl oder 1g Eisen in einem kleinen Becherglase mit 50cc neutraler verdünnter Kupferchloridlösung und hält das Becherglas anfangs in Bewegung, damit das Kupfer schwammig ausgeschieden wird. Ist nach etwa 10 Minuten die Zersetzung beendet, so fügt man 50 bis 75cc concentrirte Kupferchloridlösung und 10cc concentrirte Salszsäure hinzu, setzt auf ein Wasserbad, bis das Kupfer gelöst ist, und filtrirt durch ein Asbestfilter. Den ausgeschiedenen Kohlenstoff wäscht man mit heiſsem Wasser, dann mit etwas absolutem Alkohol, bringt den Trichterinhalt in ein Verbrennungsrohr, verbrennt im Sauerstoffstrome und absorbirt die Kohlensäure mittels Natronkalk. (Nach School of Mines Quarterly, 1882 S. 290. Vgl. 1882 246 240.)

V. Eggertz hat Kohlenstoffproben für Eisen theils mit Jod, theils colorimetrisch ausgeführt. 5g Bohrspäne wurden mit Jodeisenlösung bei 0° |214| behandelt; dann wurde durch ein mit Salzsäure und Fluorwasserstoffsäure gereinigtes tarirtes Filter1), dessen Aschengehalt 0mg,1 nicht überstieg, abfiltrirt. Das Ungelöste wurde auf dem Filter 2 bis 3 mal mit kaltem Wasser, dann mit einer 80° warmen Mischung von 2 Raumtheilen Wasser und 1 Th. Chlorwasserstoffsäure von 1,12 sp. G. ausgewaschen, bis Jod und Eisen völlig entfernt waren, worauf warmes Wasser aufgegeben wurde, bis die Chlorwasserstoffsäure beseitigt war. Das Filter wurde nun in einen tarirten Platintiegel auf dem Wasserbade in einem dicken Glasrohre getrocknet, da sich die Kohlenjodwasserverbindung bereits bei 101° zersetzt. Nach 6 bis 8 Stunden wurde gewogen, dann in demselben Platintiegel Filter und Kohlenmasse langsam verbrannt. Nach der erhaltenen Kieselsäure oder Asche wurde dann dem Verhältnisse von 94 zu 100 gemäſs das Gewicht des vor dem Glühen vorhandenen Hydrates berechnet und dieses von dem Gewichte der Kohlenmasse abgezogen, deren Kohlengehalt auf 60 Proc. geschätzt wurde. Die auf diese Weise erhaltenen Resultate stimmten mit den auf colorimetrischem Wege gefundenen Zahlen befriedigend überein. (Nach den Jern Kontorets Annaler, 1882 durch die Berg- und Hüttenmännische Zeitung, 1883 S. 6.)

Bezüglich der wechselseitigen Beziehung des Kohlenstoffes zum Eisen in Stahl sprechen nach G. E. Woodcock (Iron, 1882 Bd. 19 S. 469) die Ergebnisse der Eggertz'schen Kohlenstoffprobe gegen das Vorhandensein einer chemischen Verbindung zwischen Kohlenstoff und Eisen. Die Härtung des Stahles beruht auf einer Umwandlung des Kohlenstoffes, in eine dem Diamant entsprechende Form. Dem entsprechend ist der aus dem Ofen kommende Cementstahl trotz seines gesteigerten Kohlenstoffgehaltes ebenso weich als das zu seiner Herstellung verwendete Schmiedeisen. Wird er dann erhitzt und abgekühlt, so wird er hart und die Bruchfläche zeigt zahllose Diamanten ähnliche Krystalle, welche daher wohl als Ursache der Härtung anzusehen sind. Als Woodcock z.B. einen Rundstab von 32mm Durchmessser mit 1,03 Proc. wirklichen Kohlenstoffgehalt, während die colorimetrische Probe 1,17 Proc. angab, nach der Erhitzung und Abkühlung untersuchte, ergab die colorimetrische Probe vom äuſseren Rande 0,79 Proc., 6mm vom Rande 0,88, dann weiter nach innen 0,95, 1,08 Proc. und in der Mitte 1,14 Proc., während der wirkliche Kohlenstoffgehalt nirgends mehr als nur 0,03 Proc., von dem anfangs gefundenen abwich, so daſs also in dem Zustande des Kohlenstoffes eine wesentliche Veränderung stattgefunden hatte. Woodcock nimmt nun an, daſs sich die Moleküle in rothwarmem Zustande ausdehnen und der Kohlenstoff theilweise ausgeschieden wird. Bei plötzlicher Abkühlung wird dann der Kohlenstoff' nicht wieder absorbirt, sondern er scheidet sich unter Mitwirkung einer geringen Menge von Wasserstoff |215| in der Form von Diamanten aus. Wird dagegen langsam gekühlt, daſs keine Krystallisation eintritt, so erfolgt auch keine Härtung. Bei der Auflösung des gehärteten Stahles in Säuren entweicht der krystallisirte Kohlenstoff als Gas, der Rückstand an Kohlenstoff ist daher geringer als vor dem Härten, so daſs die colorimetrische Bestimmung weniger gebundenen Kohlenstoff und die Lösung in Säuren weniger ausgeschiedenen Kohlenstoff ergibt. Als Ursache der Umwandlung des Kohlenstoffes aus dem amorphen in den krystallinischen Zustand sieht Woodcock die Gegenwart von Wasserstoff an. Für diese Auffassung soll ferner der Umstand sprechen, daſs nur der Kohlenstoff die Eigenschaft besitzt, Stahl zu härten. Phosphor und Silicium haben nur in so fern Einfluſs, als sie die Ausscheidung des Kohlenstoffes in der Rothwärme des Stahles befördern, so daſs dabei mehr Kohlenstoff krystallisirt und verhältniſsmäſsig gröſsere Härte erzielt wird. Dem entsprechend zeigt die colorimetrische Bestimmung, im gleichen Verhältnisse wie der Phosphor und Silicium im Stahle zunehmen, einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt, weshalb auch nach verschiedenen Verfahren hergestellte Stahlsorten bei gleichem wirklichem Kohlenstoffgehalte bei der colorimetrischen Untersuchung verschiedene Resultate ergeben (vgl. 1881 242 438. 1882 246 240).

Die Bestimmung des Mangans in Eisen geschieht nach Mittheilung von Goetz auf den Eisenwerken in Cleveland, Ohio, colorimetrisch. Zu diesem Zweck löst man 0g,2 Eisen in 10 bis 15cc Salpetersäure unter Erwärmen auf, läſst abkühlen und füllt mit destillirtem Wasser zu 100cc auf. Man bringt nun mittels Pipette 10cc dieser Lösung in ein Becherglas, setzt 2cc Salpetersäure hinzu, erhitzt bis zum beginnenden Sieden, entfernt dann die Flamme und setzt zu der heiſsen Flüssigkeit Bleisuperoxyd. Man schüttelt nun, erwärmt noch kurze Zeit, läſst etwas abkühlen, filtrirt durch ein Asbestfilter in eine Standbürette und wäscht mit kaltem Wasser nach. In eine zweite Bürette bringt man nun, je nachdem die rothe Farbe der zu prüfenden Eisenlösung lichter oder dunkler erscheint, 1 bis 4cc einer Lösung von übermangansaurem Kalium, welche im Liter 144mg desselben, somit in 1cc 0mg,05 Mangan enthält, und verdünnt mit Wasser, bis beide Flüssigkeiten die gleiche Farbe zeigen.

A. Ledebur empfiehlt in der Berg- und Hüttenmännischen Zeitung, 1882 S. 417 dieses Verfahren für Eisen, welches bis 2 Proc. Mangan enthält; für höhere Gehalte ist es weniger genau. Ein Bessemerstahl, welcher gewichtsanalytisch 0,48 Proc. Mangan enthielt, colorimetrisch untersucht, ergab 13cc,3 Eisenlösung, während in der anderen Bürette 2cc Normallösung auf 14cc,2 verdünnt werden muſsten, entsprechend (0,25 × 2 × 13,3) : 14,2 = 0,46 Proc. Mangan.

Zur Bestimmung des Siliciums in Eisen und Stahl wird nach Th. M. Drown und P. W. Shimer (vgl. 1881 242 437) das Eisen in Salpetersäure gelöst, zur wenigstens hauptsächlichen Vertreibung derselben mit verdünnter Schwefelsäure gekocht, mit Wasser verdünnt, möglichst heiſs filtrirt, |216| der Rückstand erst mit heiſsem Wasser, dann mit Salzsäure, schlieſslich wieder mit siedendem Wasser gewaschen, getrocknet, geglüht und als Kieselsäure gewogen, während nach der gewöhnlichen Methode, wie bekannt, die Späne in Salzsäure gelöst, die Lösung zur Trockne gebracht, der Rückstand mit verdünnter Salzsäure aufgenommen, filtrirt, der Rückstand getrocknet, mit kohlensaurem Kali-Natron geschmolzen, abermals mit verdünnter Salzsäure gelöst, filtrirt, der Rückstand getrocknet, geglüht und ebenfalls als Kieselsäure gewogen wird. Nach Versuchen von H. v. Jüptner (Oesterreichische Zeitschrift für Berg- und Hüttenwesen, 1882 S. 571) gibt ersteres Verfahren, wenn die Salpetersäure vollständig ausgetrieben wird, befriedigende Resultate, ebenso auch, wenn man gleich zum Auflösen der Späne ein Gemisch von 3 Raumtheilen Schwefelsäure von 1,13 sp. Gr. und 1 Th. Salpetersäure von 1,4 sp. G. anwendet. Wurde jedoch die Salpetersäure nicht vollständig ausgetrieben, so blieb ein Theil der Kieselsäure gelöst und man erhielt zu niedere Resultate.

In Folge dessen wurde die salpetersaure Lösung zur Trockne gebracht, dann mit verdünnter Schwefelsäure (1,13 sp. Gr.) aufgenommen, bis zum Sieden erhitzt, nach dem Abkühlen mit Wasser verdünnt, neuerdings erhitzt und heiſs filtrirt, im Uebrigen aber wie früher verfahren. Die Resultate waren vollkommen befriedigend, ebenso, wenn man die salzsaure Lösung der Eisenspäne zur Trockne brachte, den Rückstand mit verdünnter Schwefelsäure behandelte, filtrirte, mit Salzsäure und heiſsem Wasser wusch, trocknete, glühte und wog.

Zur Bestimmung von Schwefel in Eisen und Stahl löst G. Craig (Chemical News, 1882 Bd. 46 * S. 199) die Probe in Salzsäure, leitet das sich entwickelnde Gas in eine mit Ammoniak versetzte Lösung von Wasserstoffsuperoxyd und fällt die aus dem Schwefelwasserstoff gebildete Schwefelsäure als Bariumsulfat.

H. Rocholl (Daselbst S. 236) zeigt dagegen, daſs bei Gegenwart von Kupfer ein Theil des Schwefels nicht als Schwefelwasserstoff erhalten, somit bei diesem Verfahren übersehen wird.

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Die Papierfabrik von C. Schleicher und Schüll in Düren liefert solche mit Fluorwasserstoffsäure ausgewaschene Filter.

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