Titel: Verwendung des Aluminiums und des Ferroaluminiums.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1890, Band 275 (S. 521–526)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj275/ar275093

Verwendung des Aluminiums und des Ferroaluminiums im Eisenhüttengewerbe.

Wenige Jahre nach der Entdeckung des Aluminiums wies bereits Faraday darauf hin, daſs der Zusatz von Aluminiumeisen zum Stahl die Eigenschaften desselben wesentlich verbessern würde. Jedoch erst in der Gegenwart scheint die Bedeutung des Aluminiums und seiner Legirung mit Eisen richtig erkannt worden zu sein, und zwar für die Erzeugung eines blasenfreien Guſsstahls und für die Verwendung des Schmiedeeisens an Stelle des Guſseisens. Bekanntlich schmilzt Schmiedeeisen bei etwa 1600° C. Um aber für die Gieſsarbeit leicht flüssig zu sein, müſste derselbe noch über diesen Temperaturgrad hinaus erhitzt werden. Aber gerade in dieser Ueberhitzung liegt die Gefahr einer Gasabsorption, wodurch ein blasenfreier Guſs unmöglich gemacht wird.

Es ist nun eine bekannte Thatsache, daſs man den Schmelzpunkt eines Metalls dadurch hinabdrücken kann, daſs man mit demselben ein leichter schmelzbares Metall legirt. Setzt man daher zu Fluſseisen so viel Ferroaluminium, daſs die gesammte Masse etwa 0,1 Proc. Aluminium enthält, so soll sich die Temperatur des Schmelzpunktes um 400 bis 500° C. erniedrigen. Es ist dann ungemein leichter, das Eisen dünnflüssig zu machen, so daſs es in diesem Zustande alle Theile der Form leicht ausfüllt. Der Guſs muſs in Folge dessen blasenfrei werden, da die Luft in Folge der Dünnflüssigkeit des Eisens rasch entweichen kann.

Auch beim Guſsstahl soll ein gleicher Procentsatz Aluminium genügen., um die Homogenität und die dadurch bedingte Bruch- und Zugfestigkeit zu verbessern. Vgl. Mitisguſs in D. p. J., 1889 272 398.

Wir finden auf dem heimischen Markte gegenwärtig vielfach Angebote für geeignete Legirungen und reines Aluminium. Auſser der Aluminiumfabrik Hemelingen bei Bremen und der Cowles Company1) liefert besonders die Aluminium-Industrie-Actien-Gesellschaft in Neuhausen, Schweiz, neben der bekannten und vorzüglichen Aluminiumbronze ganz meines Aluminium und Ferroaluminium in allen gewünschten Legirungsverhältnissen. Der Verkauf sämmtlicher Erzeugnisse jener Gesellschaft ist der Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschafl zu Berlin2) übertragen worden. Dieselbe berechnet3) nach ihren Veröffentlichungen vom September 1889 für Aluminium in Blöcken von etwa 1k

Ia Fr. 34,50 = etwa 27,60 M. das Kilo
IIa 28,75 = 23,00

Für Ferroaluminium in gegossenen Blöcken ergibt sich folgende Preisliste:

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etwa 5 Proc. Al.-Gehalt Fr. 2,45 (= M. 1,96) das Kilo
6 2,60 (= 2,08)
7 2,75 (= 2,20)
8 2,90 (= 2,32)
9 3,05 (= 2,44)
10 3,20 (= 2,56)
11 3,45 (= 2,76)
12 3,70 (= 2,96)
13 3,95 (= 3,16)
14 4,20 (= 3,36)
15 4,45 (= 3,56)
16 4,70 (= 3,76)
17 4,95 (= 3,96)
18 5,20 (= 4,16)
19 5,45 (= 4,36)
20 5,70 (= 4,56)

Die oben erwähnte Cowles-Company (Milton bei Stoke-on-Trent, England) verlangt 28,25 M. für 1k mit Eisen legirtes Aluminium. Hieraus berechnet sich also der Preis für 1k einer 5procentigen Eisenaluminiumlegirung zu 0,05.28,25 = 1,4125 (= 1,40) M., einer 10procentigen zu 0,1.28,25 = 2,825 (= 2,83) M. und einer 20procentigen Legirung zu 0,2.28,25 = 5,65 M.

Interessant ist es, zu vergleichen, wie entsprechend den Fortschritten der Technik der Preis des Rein-Aluminiums stufenweise zurückgegangen ist. Im J. 1855 kostete 1k Aluminium noch etwa 1000 M. im J. 1856 etwa 300 und im J. 1857 nur 240 M. Bereits im J. 1862 sank der Preis auf etwa 100 M.

Bis zum Jahre 1862 ist dann keine nennenswerthe Preisermäſsigung eingetreten. Nunmehr wurde der elektrische Strom zu Hilfe genommen, und der Preis des Aluminiums sank auf etwa 70 M. für 1k. Daſs zur Zeit eine abermalige Preisermäſsigung um mehr als 40 M. eingetreten ist, dürfte wohl den ungeheuren Fortschritten der Elektrotechnik zuzuschreiben sein. Die elektrolytische Gewinnung des Aluminiums aus der Thonerde in so bedeutenden Mengen und mit so verhältniſsmäſsig geringen Kosten, wie sie nunmehr angebahnt ist, bedeutet in der That einen neuen Zeitabschnitt in der Geschichte der Aluminiumdarstellung.

Daſs ein Zusatz des Aluminiums zum Kupfer dieses Metall veredelt und seine Eigenschaften verbessert, ist allgemein bekannt. Ohne Zweifel dürfte auch ein Aluminiumzusatz zum Eisen den Werth unseres nützlichsten Metalles wesentlich erhöhen, wie oben bereits angedeutet wurde. Es ist jedoch wünschenswerth, daſs unsere groſsen Fluſseisen- und Stahlwerke der Frage praktisch näher treten und durch Versuche im Groſsen feststellen lassen, ob die gehegten, nachfolgend mitgetheilten Erwartungen sich auch in allen Punkten verwirklichen lassen. Nach den Veröffentlichungen der Allgemeinen Elektricitäts-Gesellschaft zu Berlin ergeben sich nämlich aus einem Aluminiumzusatze die folgenden Vortheile:

„1) Derselbe erhöht die Festigkeit gegen Zug und Druck und erweitert |523| die Elasticitätsgrenze. Besonders die höheren Zusätze von 1 bis 3 Proc. wirken in dieser Richtung.

2) Der Guſs wird völlig dicht und blasenfrei. Wie allgemein bekannt, bildet sich im gewöhnlichen Guſs (ohne Aluminiumzusatz) durch Einwirkung von Eisenoxydul auf Kohlenstoff ein gasförmiger Körper, das Kohlenoxyd, welches vor dem Erstarren entweichen will und dadurch Blasenbildung verursacht. Setzt man aber Aluminium zu, so wird das Eisenoxydul unter Bildung eines festen Körpers, des Aluminiumoxyds, zerstört und so die Bildung von Blasen hintangehalten. Das Metall gieſst sich dann ohne Aufwallen. Vergleichende Proben mit und ohne Aluminiumzusatz ergeben bei ersteren ein tiefes Einsinken am Trichter, bei letzteren ein Steigen. Die Güsse mit und ohne Aluminiumzusatz lassen sich also auf den ersten Blick an der Form des Trichters und dann auch daran erkennen, daſs erstere ein feineres Korn haben. Bedingung dieses Erfolges ist absolute Trockenheit der Form, denn Aluminium zersetzt bei hoher Temperatur Wasserdampf unter Entwickelung von Wasserstoffgas. In sehr feuchten Formen kann also das Aluminium unter Umständen die Gas- und in Folge dessen auch Blasenbildung eher befördern als verhüten.

Die Zerstörung des Eisenoxyduls durch Aluminium hat ferner zur Folge, daſs

3) das Metall dünnflüssiger wird. Ein Gehalt an Oxydul macht das Metall immer strengflüssig. Eisen verhält sich in dieser Beziehung wie Kupfer oder gewöhnliche Bronze. Setzt man der Bronze z.B. etwas Phosphor zu, so wird das Kupferoxydul reducirt und das Metall wird flüssiger. Noch ausgeprägter zeigt sich dies Phänomen beim Zusätze von Aluminium zum Eisen. Ersteres wirkt in dieser Beziehung ungleich kräftiger und reinigend als Mangan oder Silicium, indem es den Sauerstoff des Eisenoxyduls viel rapider aufnimmt,

4) Das Aluminium veranlaſst beim Zusammentreffen mit Eisen in hoher Temperatur eine Umlagerung der Moleküle, bei der latente Wärme frei wird. Schmiedeeisen, das bei etwa 1600° schmilzt, muſste man, um es in die Formen zu gieſsen, weit über diese Temperatur erhitzen, wollte man vermeiden, daſs sich das Metall beim Gieſsen zu rasch abkühlt. Fügt man aber gerade bei der Temperatur des Schmelzpunktes geringe Mengen Aluminium zu, so wird plötzlich eine groſse Menge Wärme frei, die Temperatur steigt bedeutend und das Eisen wird sehr dünnflüssig. Vermöge dieser Dünnflüssigkeit füllt es die feinsten Kanäle der Form gut aus. Metall, das schon nahe dem Erstarren ist, wird durch Zusatz von 1 Proc. Aluminium wieder auffallend belebt.

5) Aluminium verdrängt Kohlenstoff aus seiner Lösung im Eisen und verwandelt ihn in Graphit. Diese Ausscheidung von Kohlenstoff ist proportional der Temperaturabnahme und der Menge des zugefügten |524| Aluminiums. Am deutlichsten tritt diese Erscheinung zu Tage, wenn man absichtlich das Eisen in sehr hoher Weiſsglut mit Kohlenstoff sättigt (6 Proc.) und dann 20 bis 30 Proc. Aluminium zusetzt. Durch diesen Zusatz werden in dem vorher leichtflüssigen Metall so massenhaft Graphitblättchen ausgeschieden, daſs die Metalltheilchen am Zusammenflieſsen gehindert sind und die Masse so dick und zähe wird, daſs sie kaum mehr flieſst, obwohl doch der Schmelzpunkt der Legirung durch den groſsen Aluminiumzusatz herabgesetzt worden ist. Beträgt bei gleich hohem Kohlenstoffgehalte, wie eben genannt, der Aluminiumzusatz nur 15 Proc., so bleiben bei hoher Weiſsglut noch bis 6 Proc. in Lösung; sowie aber die Temperatur zu sinken beginnt, fängt auch der Graphit an, in gewaltigen Massen an die Oberfläche zu steigen, und aus einer Tonne Eisen lassen sich auf diese Weise ganze Karren voll Kohlenstoff gewinnen. So unangenehm bei übertriebenem Kohlenstoff- und Aluminiumzusatze diese Ausscheidung des Kohlenstoffes durch das Aluminium wirkt, so ausgezeichnet bewährt sich dieselbe bei normalem Kohlenstoffgehalte. Es tritt dann nämlich die Ausscheidung des Kohlenstoffes erst im Moment des Erstarrens ein und dies hat zur Folge, daſs der Kohlenstoff durch die ganze Masse absolut gleichmäſsig vertheilt ist und daſs die Härtung einzelner Stellen vermieden wird. Besonders an denjenigen Stellen, die rasch erkalten, also an den Rändern und an dünnen Theilen, wie überhaupt auch beim Kokillenguſs wird keine Härtung eintreten. Die so gegossenen Gegenstände bieten also hinsichtlich der Bearbeitung bedeutend weniger Schwierigkeiten als die ohne Aluminium gegossenen. Auſserdem weisen die Aluminiumgüsse eine viel groſsere Homogenität des Korns auf. Guſsstücke aus ein und demselben Eisen mit und ohne Aluminiumzusatz unterscheiden sich auf den ersten Blick durch die gleichmäſsigere dunklere Farbe des Bruchs beim Aluminiumguſs.

Die unter 3 und 5 angeführten Umstände erklären es auch, daſs der Aluminiumzusatz sauerstoffarmes aber kohlenstoffreiches Eisen dickflüssiger, sauerstoffreiches aber kohlenstoffarmes Eisen dagegen dünnflüssiger macht.

6) Je mehr der Kohlenstoff eines Eisens sich in ungebundenem graphitischen Zustande darin befindet, um so weniger schwindet es beim Erkalten. Da nun das Aluminium eine Ueberführung des Kohlenstoffes in den graphitischen Zustand bewirkt, so verringert es dadurch auch das Schwindmaſs.

7) Aluminium erhöht den magnetischen Sättigungspunkt um ein Bedeutendes, weshalb dasselbe beim Baue der Dynamomaschinen die ausgebreitetste Anwendung finden sollte.

Die Quantität des zugesetzten Aluminiums soll im Allgemeinen sehr gering sein. Schon 1 ‱ bewirkt noch eine wahrnehmbare Dünnflüssigkeit, Gewöhnlich beträgt der Zusatz 0,05 bis 0,1 Proc., d.h. 0,5 bis |525| 1 Proc. einer 10procentigen Legirung. Gröſsere Zusätze wirken hauptsächlich auf Vermehrung der Festigkeit und Elasticität. Solche von 0,5 Proc. steigern dabei die Härte ganz kolossal. Schon eine 3procentige Legirung wird durch die Feile fast nicht mehr angegriffen und die 10procentige ist hart wie Glas, so daſs nur noch Schmirgel darauf einwirkt.

Der Zusatz erfolgt am besten in kleinen Stücken und zwar unmittelbar vor dem Gieſsen, beim Ablassen des Metalls in die Pfanne in dieser selbst, wobei für gute Mischung der Masse gesorgt werden muſs. Schmilzt man in Tiegeln, so wird die Aluminiumlegirung am besten im Augenblicke des Schmelzens zugegeben. Dabei darf die Masse keinesfalls längere Zeit dem Gebläsewind ausgesetzt werden. Gute Mischung ist auch hier Hauptbedingung des Erfolges.

Für Grauguſs von sehr niedrigem Schmelzpunkte empfiehlt sich die Verwendung höherprocentiger Legirungen (20 Proc.) oder von Rein-Aluminium, in welch letzterem Falle das Metall in festem Zustande einfach in die Pfanne gelegt und das flüssige Eisen unter gutem Umrühren darauf gegossen wird.“

Nach den Veröffentlichungen der Cowles Company (vgl. auch Keep, Journal of the Franklin Inst., 1888 Bd. 2 S. 220) kann das Ferroaluminium zugesetzt werden:

a) in den Bessemer-Ofen nach dem Blasen,

b) in den Tiegel nach dessen Beschickung,

c) in den Siemens-Ofen oder

d) in den Gieſslöffel.

Auch soll sich das von Cowles erzeugte Ferroaluminium nach dem Zusätze zu dem geschmolzenen Eisen oder Stahl nicht wieder ausscheiden, sondern vielmehr das ganze Metall durchdringen und auch nach wiederholtem Neuschmelzen die mitgetheilten Eigenschaften von aluminiumhaltigern Eisen bewahren.

Hinsichtlich des Gebrauch Verfahrens von Ferroaluminium wird seitens der Gesellschaft folgendes hervorgehoben:

„Zum Gebrauche zerschlage man das Ferroaluminium in Würfel von 3 bis 5qc, welche man annähernd oder ganz zur Weiſsglühhitze bringt, worauf man sie in den Tiegel oder Gieſslöffel mit geschmolzenem Eisen oder Stahl schüttet und zwar vor dem Eingieſsen. Bei Beschickung des Converters mit solchen erhitzten Würfeln bringe man sie so nahe dem Boden wie möglich, d.h. der geschmolzene Stahl oder das Eisen soll sie bedecken, so daſs das Aluminium die ganze Masse durchdringt.“

Trotz des verhältniſsmäſsig niedrigen Preises für Aluminium u.s.w. dürfte derselbe doch immer noch zu hoch sein, um dem Rein-Aluminium und dem Ferroaluminium eine so ausgedehnte Verwendung zu sichern, wie sie von Seiten der Aluminiumfabrikanten dem Anscheine nach ersehnt |526| wird. So dürfte sich der Zusatz der betreifenden Stoffe zu dem fertigen Fluſseisen in der Bessemer-Birne wegen der ungemein hohen Kosten niemals empfehlen, letztere würden beispielsweise für eine einzige Bessemer-Charge von 10t nach dem Cowles'schen Satze 285 M. betragen, wenn der Aluminiumzusatz 0,1 Proc. betragen sollte.

W. K.

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Vertreter: Romain Talbot, Berlin C, Brüderstraſse 10.

|521|

Schlegelstraſse 16. Telegramm-Adresse: „Elektron“.

|521|

Preis gilt ab Bahnhof Neuhausen. Verpackung besonders.

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