Titel: Ueber Legirungen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1888, Band 270 (S. 166–172)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj270/ar270031

Legirungen.

a) Eisenlegirungen.

Auf Grund der Forschungen Stodart's und Faraday's hat Berthier wahrscheinlich die erste Legirung von Stahl mit Chrom hergestellt (Eisen und Metall, 1888 Nr. 10). Er theilte 1822 mit, daſs die von ihm erzeugten Proben gut schmiedbar und bildbar wie gewöhnliches Eisen seien und eine stark damascirte Oberfläche gäben. Wahrscheinlich war der Chromgehalt nur gering. Gerade die Damascirung zog Faradays und Berthier's Aufmerksamkeit auf sich. Dieser Umstand ist deshalb von so hohem Interesse, da sich die Damascirung nur beim Schweiſsen und Schmieden von reineren Schmiedeeisensorten erzielen läſst.

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Im Zusammenhange mit der Damascirung des Chromstahles wies Schneider jüngst nach, daſs Chromeisen kein homogener Körper sei.

Nach einem Vortrage von E. Riley vor dem Iron and Steel Institute über Chromroheisen der Tasmanian Iron Company hielt dieses Roheisen etwa 6,5 Proc. des Metalles. Dies ist verhältniſsmäſsig wenig, trotzdem war das Roheisen zum Puddeln unverwendbar. Blöcke von geblasenem Stahle, dem man Chromeisen an Stelle von Ferromangan zusetzte, lieſsen sich bei Rothwärme nicht hämmern. Nach Brustlein's Ansicht ist der Grund für diese Brüchigkeit der, daſs Chrom bei höherer Temperatur sich äuſserst leicht oxydirt. Diese Eigenschaft erschwert das Zusammenschweiſsen zweier Stahlstücke, wenn sie es nicht ganz und gar unmöglich macht, sobald Chrom in nennenswerther Menge darin enthalten. Brustlein ist daher überzeugt, daſs es unmöglich ist, Chromeisen mit befriedigendem Ergebnisse zu verpuddeln. Er bestätigt ferner den Ausgang von Riley's miſsglückter Anwendung von Chromeisen anstatt Mangan beim Bessemerprozesse. In Ansehung der starken Neigung des Chromes zur Oxydation ist dieser Umstand interessant und liefert einen neuen Beweis von der Unzulänglichkeit der gewöhnlichen Erklärung, daſs die Wirkung des Manganes allein in der Beseitigung des Eisenoxydes im fertig geblasenen Metalle bestehe.

Neben der Verwendbarkeit des Chromes bei Werkzeugstahl, wobei er das viel theurere Wolframmetall zu ersetzen vermag, kommt es auch darauf an, dasselbe beim basischen Prozesse behufs Vergröſserung der Bruchfestigkeit einzuführen. Es war bisher mit erheblichen Schwierigkeiten verknüpft, Stahl mit über 30l Festigkeit herzustellen, namentlich dann, wenn das benutzte Roheisen einen beträchtlichen Gehalt an Phosphor hatte. Das Ueberblasen muſste alsdann so weit getrieben werden, daſs ein groſser procentualer Zusatz erfordert wird, um die Stahleigenschaft des Bades wieder herzustellen, während durch Einbringung von 0,0005 oder 0,001 Proc. Chrom die Stärke des Metalles ansehnlich erhöht wird. Gegenwärtig hat man im In- und Auslande dem Chromeisen groſse Aufmerksamkeit zugewendet. Die Verwendung eines solchen Stoffes zu koquillgehärteten Walzen, die zur Zeit sehr theuer sind, müſste zweifellos fühlbaren Vortheil gewähren. Der durchschnittliche Chromgehalt in dem Roheisen, welches Brustlein vorzeigte, betrug etwa 40 Proc. und der groſse Kohlegehalt, der dabei nebenherging, ist bemerkenswerth. Das gleichmäſsige Verhältniſs zwischen beiden ist sehr interessant, es gingen neben einander:

Chrom 80 66 52 42 25 18 16 12 Proc.
Kohle 11 9,5 7,8 7,3 6,7 6,2 2,7 2 „

Die letzten Kohlenprocente sind viel geringer als bei anderen Analysen, da aber die Reihe wahrscheinlich unter den gleichen Verhältnissen ausgeführt, so haben sie an sich ein besonderes metallurgisches Interesse.

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Nichts mit solchen Gehalten Vergleichbares ist in Bezug auf Titan erreicht worden, und obschon bedeutende Roheisenmengen aus den ungeheuren Vorkommen an Titan haltigen Eisenerzen erzeugt worden sind, so hat man doch Grund anzunehmen, daſs uns bezüglich der Wirkung von Titan auf Eisen und Stahl nur wenig bekannt sei.

Man hat dem Titan sehr gutartige Wirkungen zugeschrieben. Im J. 1742 gelang es Horne, canadische Titan haltige Erze zu schmelzen und guten Stahl zu erzeugen, was den trefflichen Eigenschaften dieser besonderen Erze zu verdanken sein sollte, obwohl dies geschah, bevor Titan als Element ausgeschieden wurde. Wenn die Erze reich an Titan sind, sind sie immer phosphorfrei, und die Vorzüglichkeit des daraus erzeugten Eisens muſs deshalb auf dem äuſserst geringen Phosphorgehalte beruhen, der nur aus den Brennstoffen herrührt, nicht aber auf seinem Titangehalte. Titanstahl gibt es somit bis auf Weiteres nur dem Namen nach, und wenn dieser Name nicht so oft in Verbindung mit verschiedenen Stahlsorten gebracht worden wäre, so würde man nicht von Stahl als von einer Titanlegirung gesprochen haben. (Wegen der Literatur des Chromstahles vgl. noch Engineer, 1875 Bd. 2 S. 178, D. p. J. 1875 218 371, Stahl und Eisen, 1882 S. 165, Jern Kontorets Annaler, 1887 S. 64, Iron and Steel Institute, 1886 S. 441, Engineering and Mining Journal 1888 Artikel von Howe, D. R. P. Nr. 21902.)

Wolframstahl wurde schon in früheren Jahren vielfach genannt. Er soll, sobald er mehr als 2 Proc. Wolfram enthält, unschweiſsbar sein. Bemerkenswerth sind seine magnetischen Eigenschaften, weshalb er auch zu den Telephonmagneten verwendet worden ist und zu den Eisenkernen bei den Elektromagneten.

In Boston in den Vereinigten Staaten sollen mit bestem Erfolge Versuche gemacht sein, Stahl und Eisen auf Messing zu gieſsen, um billiges Material zu erhalten, welches bei Pumpen und Spritzen u.s.w. angemessene Verwendung gefunden haben soll.

Eisenaluminiumlegirungen (vgl. auch weiter unten Clark's Verfahren) stellen die Gebr. Cowles in ihrem elektrischen Schmelzofen her. Bei Gegenwart von 2 Proc. Aluminium im Roheisen soll die Bruchfestigkeit desselben bedeutend erhöht und die Einwirkung der Atmosphärilien auf das Eisen geringer werden. Wenn dem Siemens-Martin-Stahl auch nur 0,1 Proc. Aluminium zugesetzt wird, so soll sich ein leichter schmelzbares und vor Allem homogeneres Product ergeben.

Nickelstahl wird von der französischen Gesellschaft Le Ferro-Nickel in Paris erzeugt (vgl. 1886 260 378).

b) Kupfer- und Zinnlegirungen.

Dr. W. Hampe hat (vgl. Chemiker-Zeitung und Eisenzeitung, 1888 Nr. 29) in seinem Laboratorium drei Legirungen analytisch untersuchen lassen, wobei sich folgende Resultate ergaben:

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1) Lazare Weiller's Patent-Siliciumbronze.

Von dieser Legirung wurden der sogen. Telegraphendraht A und der Telephondraht A. untersucht.

Die elektrische Leitungsfähigkeit des Telegraphendrahtes A betrug nach Grief 97 bis 99 Proc. derjenigen des reinen Kupfers, die Leitungsfähigkeit des genannten Telephondrahtes A 42 bis 44 Proc. Die Zugfestigkeit des Telegraphendrahtes 44 bis 46k auf 1qmm, diejenige des Telephondrahtes 90 bis 96k auf 1qmm.

Chemische Analyse:
Silicium-Telegraphendraht A Silicium-Telephondraht A
Kupfer 99,94 Proc 97,12 Proc.
Zinn 0,03 „ 1,14 „
Silicium 0,02 „ 0,05 „
Eisen Spur „ Spur „
Zink – „ 1,62 „
–––––––––– ––––––––––––
99,99 Proc. 99,93 Proc.

Aus dieser Analyse lassen sich folgende Schluſsfolgerungen ziehen:

Der Gehalt an Silicium in beiden Drähten ist ein so geringer, daſs er nicht von wesentlichem Einflüsse sein kann auf die Eigenschaften der Drähte. Ihre Vorzüge erklären sich vielmehr aus der Abwesenheit allen Sauerstoffes. Letzterer ist aber bei der Fabrikation aus dem „Lake superior“-Kupfer vollständig entfernt worden durch Zusatz von Siliciumkupfer. Das Silicium wurde oxydirt, und nur ein geringer Ueberschuſs blieb zurück. Für bestimmte Zwecke werden auch Drähte von höherem Siliciumgehalte hergestellt. Diese sollen eine Zugfestigkeit von 100 bis 115k auf 1qmm erreichen bei einer Leitungsfähigkeit von ungefähr 90 Proc. des reinen Normalkupfers.

2) Siliciummessing von der Isabellen-Hütte bei Dillenburg.

Kupfer 71,30 Proc.
Zink 26,65
Blei 0,74
Zinn 0,57
Eisen 0,38
Silicium 0,14
–––––––––––
99,78 Proc.

3) Mirametall von Klein, Schanzlin und Becker in Frankenthal. Es soll als relativ widerstandsfähige Legirung gegen Säuren vielfach Verwendung finden zur Anfertigung von Hähnen, Ventilen, Façonstücken, Pumpen u.s.w.

Kupfer 74,755 Proc.
Zink 0,615
Blei 16,350
Zinn 0,910
Eisen 0,430
Nickel und Kobalt 0,240
Antimon 6,785
––––––––––––
99,995 Proc.

4) Deltametall der „Deutschen Deltametall-Gesellschaft“ Alexander Dick und Comp. in Düsseldorf. Diese Kupfer-Zink-Legirung von schöner |170| goldgelber Farbe findet wegen ihrer vorzüglichen Eigenschaften, als: groſse Festigkeit, Härte, Dauerhaftigkeit, Dichtigkeit des Gusses, Walzbarkeit in Dunkelrothglut u.s.w., eine immer mehr zunehmende Verwendung zur Herstellung aller Arten Maschinentheile und Kunstgegenstände.

Gegossen geschmiedet gewalzt heiſs ausgestanzt
Kupfer 55,94 55,80 55,82 54,22 Proc.
Blei 0,72 1,82 0,76 1,10
Eisen 0,87 1,28 0,86 0,99
Mangan 0,81 0,96 1,38 1,09
Zink 41,61 40,07 41,41 42,25
Nickel Spur Spur 0,06 0,16
Phosphor 0,013 0,011 Spur 0,02
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
99,963 99,941 100,29 99,83 Proc.

„Ueber Zerreiſsversuche, vorgenommen mit Bronzen verschiedener Legirungen“ hat Beuling im Mannheimer Bezirksvereine deutscher Ingenieure einen Vortrag gehalten, welchen wir nach der Eisenzeitung, 1888 Nr. 8, im Auszuge mittheilen:

Wie bekannt, erhöht sich die Härte mit dem Zinngehalte. Die Bronze ist um so weicher, je zinnärmer sie ist. Aehnlich vermindert sich die Zähigkeit bei hohem Zinngehalte, so daſs Bronzen bis zu 5 und nicht über 6 Proc. hämmerbar und zu Draht ausziehbar sind, während Bronzen mit 25 und mehr Procent Zinn so hart und spröde werden, daſs Feile und Drehstahl nicht mehr angreifen, die Stücke bei leichten Schlägen zersplittern.

Für die Versuche waren Mischungen, die sich für Zwecke des Maschinenbaues bewähren, gewählt, wobei der Zinngehalt 10 Proc. nicht übersteigt.

Mangan- und Phosphorbronzen sind aus dem Bestreben entstanden, die gewöhnliche Bronze aus Kupfer und Zinn durch Zusatz eines dritten Metalles zu verbessern und insbesondere den Miſslichkeiten zu begegnen, welche oft das Schmelzen und Gieſsen der gewöhnlichen Bronze im Gefolge hat.

Der Zusatz von Mangan in Form von Manganmetall oder Mangankupfer, letzteres eine Legirung von 70 Proc. Kupfer mit 30 Proc. Mangan, soll die Festigkeit und Zähigkeit vermehren. Es wird dem Kupfer und Zinn am besten in Form von Mangankupfer zugesetzt, 5 bis 9 Th. auf 100 Th. der Legirung.

Phosphor ist der einzige Zusatz, durch den das Angestrebte erreicht und die Bronze wirklich und bedeutend verbessert wird, denn derselbe ermöglicht die Entfernung der sämmtlichen in gewöhnlicher Bronze enthaltenen Oxyde. Er verbindet sich beim Einbringen in schmelzendes Metall mit dem darin enthaltenen Sauerstoffe durch Verbrennen und bewirkt eine groſse Gleichmäſsigkeit und dadurch bei den Zinn-Kupfer-Legirungen eine erhöhte Zähigkeit und Festigkeit.

Die Härte kann bei der Phosphorbronze durch erhöhten Phosphorzusatz |171| beliebig gesteigert werden, ohne merkliche Verringerung der Zähigkeit, während die gewöhnliche Bronze nur durch Zinnzusatz härter gemacht werden kann, wobei dann die Zähigkeit leidet.

Das Einbringen des Phosphors geschieht derart, daſs zuerst Phosphorkupfer oder Phosphorzinn dargestellt wird und diese beiden Metalle in bestimmten Verhältnissen dem Kupfer der zu legirenden Phosphorbronze zugesetzt werden.

Phosphorkupfer mit einem Gehalte bis 15 Proc. Phosphor wird nach Dr. Künzel, dem Begründer der Phosphorbronzeindustrie, leicht erhalten, wenn man 4 Th. sauren phosphorsauren Kalk, 2 Th. granulirtes Kupfer und 1 Th. Kohle bei mäſsiger Temperatur im Tiegel erhitzt.

Phosphorzinn wird in Form sogen. constanten Phosphorzinnes dargestellt, indem man auf den Boden eines kalten Schmelztiegels eine gewisse Menge Phosphor legt, den Tiegel dann mit noch feuchtem mittels Fällung von Chlorzinn durch Zink hergestellten Zinnschwamm vollfüllt und langsam bis zum Schmelzen erhitzt.

Die zu den Zerreiſsversuchen dienenden Stangen wurden theils in trockene Sandformen, theils in Kokillen gegossen und auf 25mm Durchmesser abgedreht. Die Ergebnisse sind folgende:

1) Rothguſs.

Bruchbelastung 11880k
Tragkraft auf 1qc 2424
Dehnung auf 200mm Länge 16mm

2) Manganbronze.

Versuch I. Versuch II.
Bruchbelastung 9330k 9550k
Tragkraft auf 1qc 1025 1950
Dehnung auf 200mm 5mm 5,5mm

3) Phosphorbronze, in getrocknete Sandformen gegossen.

Bruchbelastung 12750k
Tragkraft auf 1qc 2600
Dehnung auf 200mm 23,5mm

4) Phosphorbronze, in Kokillen gegossen.

Bruchbelastung 14500k
Tragkraft auf 1qc 2960
Dehnung auf 200mm 21,5mm

Aus den Ergebnissen geht hervor, daſs Manganbronze weder der Phosphorbronze noch dem Rothgusse gleichkommt; ob dieselbe übrigens an Beständigkeit gegen gewisse Säuren schätzenzwerthe Eigenschaften besitzt, mag dahingestellt sein.

Guter Rothguſs kommt der Phosphorbronze sehr nahe; daſs jedoch die Phosphorbronze durch ihre hohe Tragfähigkeit und insbesondere durch ihre Gleichmäſsigkeit als bestes Bronzemetall bezeichnet werden muſs, unterliegt keinem Zweifel. Durch Gieſsen in eiserne Formen wird die Tragfähigkeit wesentlich erhöht, was wenigstens, weil selten zu ermöglichen, als Richtschnur dienen kann, daſs die Sandformen in kaltem Zustande ausgegossen werden sollen.

Behufs Herstellung einer Säurebeständigen Bronze wird neuerdings |172| von Debié empfohlen, 15 Th. Kupfer, 2,34 Th. Zink, 1,82 Th. Blei und 1,0 Th. Antimon zusammenzuschmelzen. Diese Legirung soll an Stelle des der Schwefelsäure ausgesetzten Bleifutters angewendet werden.

Dr. Ball hat nach dem Iron, 1888 S. 53, Untersuchungen darüber angestellt, ob Cu2Sb und Cu4Sb, welche bei der Prüfung von Kupfer-Antimon-Legirungen hinsichtlich ihrer elektrischen Leitungsfähigkeit aufgefallen waren, wirkliche Verbindungen seien. Durch Zusammenschmelzen mit Blei ist es ihm gelungen, den Beweis zu liefern, daſs dies der Fall ist. Werden diese Legirungen mit Schwefelsilber behandelt, so ist es möglich, das Kupfer in beiden Legirungen zu einem groſsen Theile durch Silber zu ersetzen, ohne daſs die Natur der Legirung wesentlich geändert wird. Auch hat Dr. Bali die Legirungen Cu3Sn und Cu4Sn in den Bereich seiner Untersuchungen gezogen.

James Webster stellt eine Metalllegirung in der Weise her, daſs er zunächst aus 200 Th. Kupfer, 80 Th. Zinn und je 10 Th. Aluminium und Wismuth eine Grundlegirung bildet. Darauf werden zu 4,5 Th. dieser Grundlegirung 164 Th. Kupfer, 70 Th. Nickel und 61,5 Th. hinzugesetzt. Auf diese Weise soll eine Metalllegirung erzielt werden, welche für die mannigſachsten Zwecke, wo Festigkeit, Zähigkeit, Dauerhaftigkeit, Elasticität, eine groſse Politurfähigkeit und Nichtoxydirbarkeit beansprucht wird, sich von groſsem Nutzen erwiesen haben (D. R. P. Nr. 40316 vom 12. Juni 1886).

Victor Schmidt in Wien hat Patentschutz (D. R. P. Nr. 44 536 vom 28. Februar 1888) für eine Neusilber-Legirung erworben, die sich namentlich zum Gieſsen von dünnwandigen Gegenständen und complicirten Guſsstücken eignen soll. Der Guſs soll auch vollkommen dicht und homogen werden. Vorzugsweise verwendet der Erfinder die folgenden Procentsätze:

Kupfer 52 Proc.
Nickel 17
Zink 22
Zinn 5
15 procentiges Phosphorkupfer 3
Mangan 1
–––––––––
100

Diese Neusilber-Legirung wird auf folgende Art und Weise erzeugt:

Beim Schmelzen verwendet man möglichst reine Metalle (am besten Mannsfelder Kupfer oder Abfälle von gutem dehnbaren Neusilber). Kupfer und Nickel werden zuerst geschmolzen, dann erst Mangan, die Phosphormetalle und endlich Zink und Zinn unter starkem Umrühren zugesetzt. Das Schmelzen geschieht am besten unter Anwendung einer Kohlen- oder Glasdecke, um das Verbrennen der Metalle zu verhüten, und in möglichst groſsen Tiegeln, das Ausgieſsen mittels kleiner Schöpftiegel, und werden die Sandformen nach dem Ausgieſsen bald geöffnet.

(Fortsetzung folgt.)

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