Titel: Die magnetischen Eigenschaften von Flusseisenblechen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 652–656)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316144

Die magnetischen Eigenschaften von Flusseisenblechen.

Wie allgemein bekannt, werden die Anker und Feldmagnetbleche der Gleichstrom- und Wechselstrommaschinen, sowie die Kerne der Wechselstromtransformatoren aus weichem Flusseisen hergestellt. Auf S. 513 d. Bd. wurden die magnetischen Eigenschaften verschiedener Stahlsorten unter Berücksichtigung der Stahlbleche für genannte Zwecke besprochen. Wir kommen nun dazu, den Einfluss des Ausglühens auf die magnetischen Eigenschaften derselben etwas ausführlicher zu behandeln. Die Energiebeträge, welche in der Ummagnetisierungsarbeit nutzlos in Wärme umgesetzt werden, sind in den Ankern, Feldmagneten und Transformatorenkernen ziemlich gross. Man ist deshalb schon aus diesem Grunde gezwungen, eine genaue Berechnung der Verluste anzustellen. Auf die magnetische Güte der Bleche übt ausser der chemischen Zusammensetzung auch die mechanische und thermische Bearbeitung derselben einen grossen Einfluss aus. Da es uns nun bis heute unmöglich ist, zwei gleichen Blechsorten die gleiche Genauigkeit in der Bearbeitung zu geben, so sind wir schon gezwungen, Mittelwerte für die verschiedenen Berechnungen der Verluste durch Hysteresis, Wirbelströme u.s.w. einzuführen. Um diese Werte so viel wie möglichder wahren Grösse der verschiedenen Verluste anzunähern, ist uns die Kenntnis des Einflusses des Ausglühens der Bleche von hervorragender Bedeutung. Eine richtig verlaufene Ausglühung hebt die Wirkung jeder vorangegangenen Bearbeitung auf, und ist somit das Ausglühen der Bleche wohl der wichtigste Prozess in der rationellen Fabrikation derselben.

Es ist allgemein bekannt, dass eine Glühung je nach ihrem Verlauf die magnetische Güte des Bleches beeinflusst, und zwar kann dieselbe eine Verbesserung oder Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Bleches herbeiführen. Eine eingehende Untersuchung über die Höhe der erreichten Temperatur, die Dauer der Glühung und auf die Geschwindigkeit des Anwärmens, sowie auf etwaige Abweichungen vom regelmässigen Gange der Temperaturveränderungen wird somit notwendig.

Die maximal erreichten Temperaturen können nicht wesentlich voneinander verschieden sein. Dagegen kann die Verschiedenheit in der Dauer der Glühungen sehr gross sein. Diese Differenz kann unter Umständen auch klein werden, jedoch beträgt dieselbe in den meisten Fällen etwa 13 Stunden und mehr. Zur Messung der magnetischen |653| Eigenschaften verwendet man sehr zweckmässig einen Koepsel'schen Apparat und thut man gut, bevor man zur Aufnahme einer Hysteresisschleife schreitet, eine mehrmalige Ummagnetisierung der Probe vorzunehmen, da das noch unmagnetisierte Eisen bekanntlich ein ganz besonderes Verhalten bei der Messung zeigt.

Ausserdem sollen beide Hälften einer Hysteresisschleife gemessen werden, da sonst keine Eliminierung des Einflusses des Erdmagnetismus und der in der Nähe befindlichen Eisenmassen stattfinden würde. Die Mittelwerte der gefundenen Zahlen bieten dann eine Unterlage zur graphischen Darstellung einer Hälfte der Hysteresisschleife. Die Scherungslinien können dann mit Hilfe eines geaichten Probestabes ermittelt werden. Diese Linien weisen am oberen und unteren Ende eigenartige Krümmungen auf. Diese werden bekanntlich durch unvermeidliche Versuchsfehler des dort stark vergrösserten Einflusses verursacht. Man kann demnach diese Krümmungen vernachlässigen und die Scherungslinien in ihrem ganzen Verlaufe als gerade Linien bezeichnen, da den Messungen nur eine relative Bedeutung zukommt und andererseits die Angaben eines Koepsel'schen Apparates oberhalb einer Induktion von 12000 Kraftlinien pro Quadratcentimeter keine Ansprüche mehr auf absolute Genauigkeit haben. Durch Planimetrierung des Flächeninhaltes der halben Hysteresisschleife kann man die gesamte Arbeit des Ummagnetisierens bestimmen, indem man den Ordinaten- und Abscissenmassstab berücksichtigt. Diese Arbeit ergibt sich dann in Ergänzung für den Cyklus und den Kubikcentimeter und wird die so erhaltene Zahl in Watt pro Kilogramm umgerechnet.

Die maximale Induktion entnimmt man am besten der Zeichnung für eine bestimmte Feldstärke und benutzt dann den Wert der Induktion zur Bestimmung des Steinmetz'schen Koeffizienten η. Die Koercitivkraft ist dann das Mittel aus dem positiven und negativen Abscissenabschnitte. Die Remanenz kann man als positiven Ordinatenabschnitt annehmen, wobei Ungenauigkeiten nicht vermieden werden können wegen des sehr spitzen Winkels, unter welchem die Magnetisierungskurve und die Ordinatenachse sich schneiden. Die Grösse dieser Ungenauigkeit jedoch hat für weiches Flusseisen nur eine sehr geringe Bedeutung. Sind von einem Bleche mehrere Proben zur Untersuchung gelangt, so stimmen die charakteristischen Eigenschaften derselben meistens überein. Auch die maximale Differenz in den Hysteresisverlusten in Prozenten vom höchsten Wert ist durchschnittlich so gross, dass sie wohl in einer und derselben ausgeglühten Blechtafel vorkommen kann. Durch eine Glühung werden allgemein die Proben magnetisch besser, obwohl der Unterschied in der Verbesserung manchmal sehr gross sein kann. Es kann sogar vorkommen, dass die grösste Inhomogenität zwischen den Proben nach der Glühung einen 3,5mal so grossen Prozentsatz des höchsten Hysteresisverlustes als vor der Glühung erreicht. Es folgt hieraus, dass nicht jede Glühung etwaige magnetische Ungleichheiten des Materials beseitigen kann.

Die maximale Induktion wird dagegen durch die Glühung nur wenig verändert.

Die Remanenz dagegen zeigt gegen die ursprünglichen Werte grössere Unterschiede, die teilweise aus der genannten Ungenauigkeit bei der Bestimmung hervorgehen, teilweise aber auch eine Formänderung der Permeabilitätskurve verursachen.

Es ist zu beachten, dass etwaige Messungen am besten während der Nachtstunden stattfinden, da. sie sonst, und zwar speziell die Messung der magnetischen Induktion durch Erdströme, mit Fehlern behaftet werden. Diese Anmerkung ist speziell für Laboratorien gültig, welche in der Nähe von Strassenbahnen, Zentralen u.s.w. liegen. Die entstandenen Fehler können sogar 10 % der Feldstärke betragen, so dass unter allen Umständen jedem störenden Einfluss vorzubeugen ist. Verhaltnismässig grösser sind die Fehler, welche durch den Einfluss des Magnetisierungsfaktors erreicht werden. Bei niedrigen Feldstärken sind die Fehler natürlich prozentisch grösser und fallen im Gewicht bei der Bestimmung der Maximalpermeabilität. Nach dem ersten Ausglühen steigt die Maximalpermeabilität, während nach mehrfachem Ausglühen die Koercitivkraft und Energievergeudung etwas zu-, die Maximalpermeabilitätdagegen abnimmt. Die erste Ausglühung findet meistens bereits sofort, nachdem das Blech fertiggewalzt ist, statt. Eine zweite Ausglühung jedoch zeigt eine beträchtliche Verbesserung und zwar besteht diese in der Zunahme der Permeabilität, Abnahme der Koercitivkraft und der Energievergeudung. Nach mehrfachem Ausglühen liegt das Ansteigen des Hysteresisverlustes zwischen den Grenzen 2 % im Minimum und 45 % im Maximum. Es ergibt sich hieraus, dass einer Eisenprobe durch Ausglühen nur ein ganz bestimmter, für die Probe charakteristischer Grad magnetischer Güte gegeben werden kann, jede weitere Glühung aber die Ummagnetisierungsarbeit steigert oder bestenfalls unverändert lässt. Wie bereits bemerkt, bleibt die Maximalinduktion durch alle Glühungen hindurch fast vollkommen unverändert und übersteigen die kleinen Schwankungen in den Beträgen ± 100 Kraftlinien pro Quadratcentimeter nur selten. Man kann demnach diese geringen Unterschiede schon mehr den Versuchsfehlern zuschreiben und somit annehmen, dass die wahre Grösse der Maximalinduktion sich überhaupt nicht ändert. Hieraus folgt, dass die geringen Verschiedenheiten in der Maximalinduktion einen guten parallelen Gang zwischen dem Hysteresisverlust und dem für die Maximalinduktion bestimmten Steinmetz'schen Koeffizienten η anstreben. Auch zwischen Hysteresisverlust und Koercitivkraft zeigt sich eine angenäherte Proportionalität.

Es fragt sich nun, wodurch kann die Glühung den magnetischen Charakter einer Eisenprobe verändern, und warum besteht diese Veränderung einmal in einer Verbesserung, ein anderes Mal in einer Verschlechterung des Materials. Ausserdem, warum wirkt eine und dieselbe Glühung auf die Bleche so verschieden. Versuchen wir hierfür eine Erklärung zu finden und sie hiermit zu befestigen. Es ist sicher, dass die magnetischen Veränderungen, welche das Blech durch Glühung erleidet, innere Veränderungen physikalischer oder chemischer Natur sind. Von solchen Veränderungen können aber nur diejenigen eine Bedeutung haben, welche durch die Aenderung des mikroskopischen Gefüges eine Veränderung der Kohlenstoffform und Eisenform, sowie Korngrösse hervorrufen. Es ist demnach sehr zu vermuten, dass letztgenannte drei Veränderungen oder eine Kombination derselben auch die Ursachen der magnetischen Veränderungen sind. Diese Vermutung stützt sich auf die Thatsache, dass magnetische Güte und mechanische Weichheit stets derartig im Zusammenhange stehen, dass jede Steigerung der Härte und Festigkeit des Materials stets auch eine Vergrösserung des Hysteresisverlustes im Gefolge hat.

Es ist nun aber sicher, dass die Ursache der Härtesteigerung des Eisens beim Ablöschen in einer Aenderung der Form des Kohlenstoffs und sehr wahrscheinlich auch der Form des Eisens besteht. Es darf deshalb angenommen werden, dass die Uebertragung dieser Erfahrung auf die magnetischen Differenzen wohl gestattet sein darf. Wie allgemein bekannt, ist gerade das Dynamoblech eine der kohlenstoffärmsten Eisensorten, die fabriziert werden. Ein solches zu Kirschrotglut erhitztes weiches Flusseisen enthält allen Kohlenstoff in einer Form, die man als Härtungskohle bezeichnet, alles Eisen als Harteisen. Die Härtungskohle ist im Harteisen vollkommen gelöst und bezeichnet man das mikrographische Element, welches diese Lösung enthält, als Martensit. Dieses Martensit stellt die krystallinische Organisation einer allotropischen Modifikation des Eisens unter dem Einfluss der Kohle dar. Kühlt das hocherhitzte Eisen ab, so tritt bei etwa 850° ein Punkt ein, bei welchem dies Martensit ein sogen. Ferrit abscheidet. Dieses Ferrit ist ein kohlenstofffreies Harteisen, welches jedoch wahrscheinlich noch andere Elemente, wie Silicium, Phosphor u.s.w., gelöst enthält. Physikalisch ist dieser kritische Punkt durch eine plötzliche Veränderung im Gange des Temperaturkoeffizienten für den elektrischen Widerstand oberhalb 850° gekennzeichnet. Ueber 850° hinaus erhitzt erleidet nämlich der elektrische Widerstand des Eisens mit steigender oder fallender Temperatur fast gar keine Veränderung mehr. Kühlt das Eisen ab, so findet man bei etwa 750° einen zweiten kritischen Punkt, und zwar nimmt bei diesem Hitzegrad die Quantität des Martensits wieder ab, und zur selben Zeit geht das Harteisen in Weicheisen über.

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Das ausgeschiedene kohlenstofffreie Weicheisen oder Ferrit ist jedoch wieder wie das bereits genannte allotropisch. Oberhalb 750° vermag das Eisen einen remanenten Magnetismus nicht festzubannen, gleichfalls ist es nicht mehr im stande, einen noch indizierten Magnetismus aufzunehmen, so dass man den zweiten kritischen Punkt, welcher wie gesagt bei 750° erreicht wird, wohl als die obere Grenze der magnetischen Subceptibilität bezeichnen muss. Der plötzliche Absturz der Kurve für die Permeabilität der zu prüfenden Eisenprobe ist besonders deutlich gekennzeichnet bei geringen magnetischen Kräften. Ein dritter kritischer Punkt tritt auf bei 675°, und ist dieser dem Auge durch ein leicht und deutlich erkennbares Wiederaufglühen aus dunkler in heller Rotglut sichtbar. Man nennt diese Erscheinung allgemein die Rekalescenz des Eisens. Bei diesem Wärme- oder Erhitzungsgrad erleidet das Eisen eine molekulare Zustandsänderung, welche die Ursache der Wärmeentwickelung bildet, indem die Härtungskohle in Karbidkohle verändert wird. Letztere verbindet sich chemisch mit dem Eisen und hat man für diese Verbindung den Ausdruck Fe3C. Dieses Karbid kommt aber sonst nur als Cementit im Stahl vor, und hat sich nach vielfachen Versuchen ergeben, dass dies Karbid sich im weichen oder kohlenstoffarmen Eisen mit dem Ferrit mischt oder eine gegenseitige Lösung eingeht, der der Name Perlit gegeben wird.

Eine physikalische Kennzeichnung des dritten kritischen Punktes erscheint, indem ein Ablöschen eines auf niedriger Temperatur erhitzten Stahles eine Härtung hervorzubringen nicht mehr im stande ist.

Die gleichen Vorgänge treten natürlich beim Erhitzen des Eisens ein, allerdings in umgekehrter Weise. Die kritischen Punkte liegen dann im allgemeinen bei etwas höheren Hitzegraden und kann man die angegebenen Temperaturgrössen nur als Mittelwerte für weiches Flusseisen betrachten.

Die Geschwindigkeit, mit welcher man die kritischen Punkte zu überschreiten bestrebt ist, üben natürlich einen ganz wesentlichen Einfluss auf das Quantum des unverändert zurückbleibenden Bestandes an Harteisen und Härtungskohle aus. Hierdurch erklärt sich die beim Ablöschen des genügend hoch erhitzten Eisens eintretende Wirkung ganz von selbst. Die Härtungskohle lässt sich von der Karbidkohle chemisch trennen und unterscheiden, da die Karbidkohle nur in heissen Säuren löslich ist, während die Härtungskohle beim Lösen des Eisens in kalter Salzsäure oder Schwefelsäure als stark riechender Kohlenwasserstoff entweicht und sich somit einer kalorimetrischen Analyse unterziehen lässt. Die Allotropie des Eisens ist jedoch nur als eine Wahrscheinlichkeit anzunehmen, da verschiedene physikalische Gründe diese Annahme zu befestigen suchen.

Diese Wahrscheinlichkeit und die Erscheinung, dass mit steigendem Kohlenstoffgehalt die kritischen Punkte immer näher aneinander rücken, sowie bei kohlenstoffreichem Stahl schliesslich in einen einzigen Punkt zusammenfallen, machen es verständlich, dass zur Erklärung der Härtung immer noch mehrere Theorien einander gegenüberstehen.

Einige finden, dass die Ursache der Härtung das zurückbleibende Harteisen ist, und schreiben dem Kohlenstoffgehalt nur insofern einen Einfluss zu, weil er den Uebergang von Hart- in Weicheisen beim Erkalten erschwert. Andere glauben, ohne eine Allotropie des Eisens die Ursache der Härtung zu erklären, indem sie glauben, dass nur der Gehalt an Härtungskohle allein massgebend ist. Ausser diesen gibt es noch eine Gruppe, welche eine karbo-allotropische Theorie annehmen, indem sie eine Verbindung von Harteisen mit Härtungskohle als die Ursache der besonderen Eigenschaften des gehärteten Stahles ansehen. Zur Erklärung der magnetischen Eigenschaften nun führt keine der drei Annahmen; wir wollen jedoch sämtlichen Theorien ein Beweismaterial für unsere Vermutung entnehmen. Nimmt man den grösseren oder geringeren Gehalt an Harteisen und Härtungskohle für einen grösseren oder geringeren Hysteresisverlust als Ursache an, so erhebt sich bezüglich der Härtungskohle folgender Einwand.

Der Kohlenstoffgehalt der Dynamobleche, die ja aus sehr weichem Flusseisen hergestellt werden, übersteigt bekanntlich kaum einige Hundertstel und nimmt mit sinkendem Kohlenstoffgehalt bei unter gleichen Umständen erfolgter Härtung auch das Verhältnis von Härtungskohle zu Karbidkohle ab, indem ein immer geringerer Bruchteil des Gesamtkohlenstoffgehaltes unverwandelt zurückbleibt. Hieraus folgt, dass Dynamoblech nur geringe Spuren von Härtungskohle besitzt, so dass es jedenfalls nicht mehr gestattet ist, etwaige Quantitätsunterschiede dieser geringen Spuren für die relativ grosse Verschiedenheit der Hysteresisverluste als Erklärung der Erscheinungen heranzuziehen. Dagegen genügen jedoch schon ganz geringe Mengen von Härtungskohle, um das mechanische Verhalten des Eisens zu verändern.

Die Härtung, welche beim Ablöschen des weichsten Flusseisens aus sehr hohen Temperaturen auftritt, wird von den Anhängern der Kohlenstoffformentheorie auf Spuren von Härtungskohle zurückgeführt. Die Festigkeit des Eisens wächst ferner nur langsam mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt, während der Hysteresisverlust schneller ansteigt. Hierdurch drängt sich uns der Gedanke auf, ob nicht der schon in den mechanischen Eigenschaften des Eisens bemerkbare Einfluss ganz geringer Mengen Härtungskohle bei dem magnetischen Verhalten des Eisens eine weit grössere Einwirkung hervorbringt. Andere Gründe jedoch drängen uns dazu, die Allotropie des Eisens für die magnetischen Erscheinungen verantwortlich zu machen. Einer der wichtigsten Gründe zur Annahme einer Allotropie ist der Umstand, dass die Punkte, bei welchen das hoch erhitzte Eisen die Form des Kohlenstoffs ändert und die Permeabilität verliert, nur bei kohlenstoffreichem Stahl ineinander fallen, dagegen beim weichen Flusseisen diese Punkte noch durch einen ziemlich grossen Temperaturintervall getrennt sind. Beim kohlenstoffarmen Flusseisen fällt aber der Wechsel in dem magnetischen Verhalten zusammen mit dem Uebergang des Weicheisens in Harteisen, so dass man schon annehmen muss, dass diese letztere Thatsache die Ursache der ersteren Erscheinung ist. Die Vergrösserung des Hysteresisverlustes durch mechanische Bearbeitung des Eisens in der Kälte ist nur durch eine Veränderung der Eisenform erklärlich, obwohl wir davon absehen können, dass die mechanische Zertrümmerung des Krystallkorns die Ummagnetisierungsarbeit ebenso wie die Festigkeit erhöht. Eine Umwandlung der Kohlenstoffform durch mechanische Bearbeitung ist bisher aber noch nicht konstatiert, und muss demnach als ausgeschlossen zu betrachten sein. Alle diese Erscheinungen drängen uns demnach dazu, die Allotropie des Eisens anzuerkennen, obwohl der Eintritt der Allotropie bei Bearbeitung des Eisens in der Kälte doch nicht als feststehend und erwiesen zu acceptieren ist, da ausser verschiedenen anderen Gründen besonders der Knick in der Festigkeitskurve andeutet, dass an dieser Stelle ein Fliessen des Materials, eine Längenvergrösserung ohne Zunahme der Belastung infolge innerer molekularer Veränderungen stattfindet. Zwei Thatsachen ergeben sich aus dem Gesagten, und zwar, dass die Vergrösserung des Hysteresisverlustes und die Umwandlung der Eisenform durch mechanische Bearbeitung in der Kälte einander gegenüberstehen, und man somit wohl berechtigt sein dürfte, für unsere Hypothese beide Erscheinungen als zusammenhängend zu acceptieren.

Es ist jedoch wahrscheinlich, dass auch die Quantität der Härtungskohle eine Rolle spielt, und man diese schon deshalb nicht vernachlässigen darf, weil sie beim Wechseln der Magnetisierungsrichtung die Reibungsverhältnisse der sich umlagernden Moleküle beeinflusst, und somit bei der Hysteresis mitspricht.

Ausserdem ist es wahrscheinlich, dass der steigende Gehalt an Härtungskohle absolut und relativ an Einfluss gegenüber dem Harteisen zunimmt, so dass deren beider Verhältnis zu einander schliesslich umkehren kann. Diese Wahrscheinlichkeit begründet sich auf die Thatsache, dass ein ganz besonders hartes Material, wie es zu permanenten Magneten verwendet wird, durch Zusatz von verschiedenen Elementen, wie Chrom, Wolfram, Molybdän u.s.w., das Sättigungsvermögen des Materials für Härtungskohle erhöhen, also die Abscheidung von Karbidkohle erschweren.

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Es folgt aus den genannten Thatsachen und Wahrscheinlichkeiten, dass die Aenderung des magnetischen Verhaltens der Bleche nach der Glühung jedenfalls durch die Aenderung des Mengenverhältnisses zwischen Harteisen und Weicheisen, sowie zwischen Härtungskohle und Karbidkohle erfolgt. Es fragt sich nun, warum wirkt die eine Glühung günstig, die andere ungünstig auf das gleiche Material ein.

Die Thatsache, dass die Schnelligkeit, mit welcher die Abkühlung an den kritischen Punkten erfolgt, ist massgebend für die Menge Harteisen und Härtungskohle, welche restiert, und gibt uns diese Erscheinung bereits eine Lösung der obigen Frage. Es scheint nämlich, dass die Umwandlung von Weicheisen in Harteisen und von Karbidkohle in Härtungskohle momentan erfolgt, und die entgegengesetzte Umwandlung eine Zeitdauer beansprucht. Hieraus folgt, dass nur die Dauer der Abkühlung die magnetischen Veränderungen bewirkt, und es demnach gleichgültig ist, ob die für das Blech erforderliche Maximaltemperatur schnell oder langsam erlangt wird. Eine Blechprobe erweist sich magnetisch ungünstig, wenn die Abkühlung an den kritischen Punkten schnell erfolgt und somit eine gewisse Härtung eintritt. Diese thermische Behandlung erleidet aber jedes Blech beim Walzen, so dass nach dem Erkalten eine grosse Menge von Harteisen und Härtungskohle vorhanden sein muss. Diese Menge wird allerdings im Kistenofen reduziert, und zwar auch dann, wenn die Glühung eine weniger günstige war, denn diese wirkt immerhin besser auf das magnetische Verhalten ein, als eine thermische Misshandlung. Es folgt hieraus, dass alle Bleche durch eine erste Glühung magnetisch verbessert werden, obwohl eine Verschlechterung unter ganz ungünstigen Umständen nicht ausgeschlossen ist. Man kann damnach behaupten, dass die Glühung nur dann eine wirkliche magnetische Verbesserung erzeugt, wenn die Abkühlung an den kritischen Punkten eine sehr langsame und gleichmässige ist. Eine solche Abkühlung nur ist im stande, die magnetische Güte des Bleches zu einem Maximum zu bringen, und kann diese maximal erreichbare Güte nur von der Struktur und chemischen Zusammensetzung des Bleches abhängen. Demnach können alle folgenden Glühungen nur eine Verschlechterung der magnetischen Güte zur Folge haben; im günstigsten Falle eine Unveränderlichkeit des magnetischen Zustandes hervorrufen. Die letztere Behauptung ist natürlich nur dann gültig, wenn die maximale Güte bereits erreicht ist. Es sei aber nicht gesagt, dass, wenn diese vielleicht noch nicht erreicht ist, eine Verbesserung durch eine abermalige Glühung nicht erreicht werden könnte. Es stellt sich nun die Frage, wie eine und dieselbe Glühung den Hysteresisverlust des einen Bleches vergrössern und des anderen gleichzeitig verschlechtern kann. Diese Frage wird dadurch aufgelöst, wenn man bedenkt, dass die Höhe der kritischen Punkte für jedes Blech verschieden ist, und ausserdem die Abkühlung an dem einen Punkte schnell, am anderen langsam erfolgt.

Hierdurch wird das eine Blech mehr Harteisen und Härtungskohle besitzen wie das andere und demnach magnetisch ungünstiger werden.

Da nun die aus einer Blechtafel herausgeschnittenen Proben ebenfalls diese Veränderungen zeigen, so lässt sich zur Beseitigung magnetischer Inhomogenitäten in einer und derselben Blechtafel aus Obigem der Schluss ziehen, dass die Glühung bis zu einer Maximaltemperatur fortzusetzen ist, welche höher liegt als der höchste kritische Punkt und die Abkühlung an allen kritischen Punkten gleich langsam und gleichmässig stattfinden soll. Auf die Höhe des kritischen Punktes ist die mechanische Bearbeitung, sowie die chemische Zusammensetzung von Einfluss, da, wie bereits erwähnt, die kritischen Punkte bei der Abkühlung wesentlich niedriger liegen als bei dem Erhitzen, und ist dies nur erklärlich durch den verschiedenen Gehalt an Härtungskohle bezw. Harteisen. Auch übt der Gehalt an Mangan, Nickel u.s.w. einen Einfluss auf die Lage der kritischen Punkte aus, und zwar findet man, dass diese durch den Zusatz dieser Elemente bedeutend tiefer zu liegen kommen. Es gibt eine Stahlsorte mit etwa 12,5 % Mangan, deren Umwandlungstemperatur von Martensit in Perlit sogar unter 0° Kohlenstoff liegt, und ist derselbe fast vollkommen unmagnetisirbar; nur bei genügender Abkühlungwäre man im stande, denselben zu magnetisieren. Da nun der Gehalt an Zusatzelementen, wie Mangan, Molybdän u.s.w., nur eine Einwirkung auf die bei der thermischen Behandlung produzierte Quantität Harteisen und Härtungskohle oder das Gefüge der letzteren ausüben, so können nur das Eisen selbst und der Kohlenstoff in ihren verschiedenen Formen direkt auf die magnetischen Eigenschaften einwirken. Die Permeabilität kann durch Silicium und Aluminium, welche einen Gaseinschluss verhindern, verbessert werden. Beide Elemente kommen im fertigen Metall wegen ihrer rein chemischen Wirkung nur dann vor, wenn sie im Ueberschuss vorhanden sind. Phosphor, Mangan und auch Silicium können die Permeabilität beeinflussen, indem sie eine Vergrösserung oder Verkleinerung des Krystallkorns herbeiführen und gleichzeitig die Abscheidung der Karbidkohle befördern, während Chrom, Wolfram, Titan, Molybdän u.s.w. diese Abscheidung erschweren. Eigentümlich ist die Erscheinung, dass man ein Material durch Zusatz dieser Elemente völlig unmagnetisierbar machen kann, aber durch Vermehrung des Zusatzelementes wieder ein völlig magnetisierbares Eisen oder Legierung erhält. Es ist wahrscheinlich, dass alle Elemente mindestens zwei allotropische Zustände besitzen und diese demnach auch die magnetischen Eigenschaften des Materials verschiedenartig beeinflussen. Ein Maximum des Hysteresisverlustes musste alsdann eintreten, wenn das ganze Material aus Martensit besteht. Dies ist auch wirklich der Fall, denn bei steigendem Kohlenstoffgehalt tritt bei etwa 1,1 % ein Maximum der Festigkeit auf, weil dann der ganze Stahl aus Martensit besteht und auch der Hysteresisverlust ein Maximum erreicht. Einen anderen Einfluss auf die Grösse des Hysteresisverlustes oder Energievergeudung wird durch die Korngrösse ausgeübt und zwar, weil durch die Veränderung der Adhäsionsverhältnisse zwischen den einzelnen Krystallkörnern auch die molekularen Reibungsverhältnisse beim Ummagnetisieren sich ändern.

Mit wachsender Korngrösse nehmen Adhäsion, Reibung und Energievergeudung ab. Es ist somit von Vorteil, eine gewisse Korngrösse zu erlangen, und kann dieselbe nur durch eine von genügend hoher Temperatur stattfindende gleichmässige, völlig ununterbrochene Abkühlung erhalten werden, da die Korngrösse nur dann wirklich eine gute wird, je höher die Temperatur und je langsamer sich die Abkühlung vollzieht. Da nun aber die Vergrösserung des Kornes den Querschnitt der Metallmasse und gleichzeitig die Anzahl der Lufträume zwischen den einzelnen Körnern verringert, so ist es sicher, dass diese Veränderungen sich in Bezug auf die magnetische Leitfähigkeit entgegenwirken. Hieraus ersieht man, dass die Permeabilität durch das Ausglühen der Bleche jedenfalls nicht in solchem Mass beeinflusst wird, wie der Hysteresisverlust. Es folgt demnach daraus, dass die maximale Induktion sich fast nicht ändert und man diese demnach wohl als konstant bezeichnen kann. Die Permeabilität kann nun wieder ganz unabhängig von dem Hysteresisverlust steigen oder sinken. Dies hängt hauptsächlich nur von dem Verhältnis der Anteile ab, womit die Veränderung der Eisenform und der Korngrösse an der Aenderung der Permeabilität beteiligt sind. Das Altern des Dynamobleches lässt sich auch am besten durch die Allotropie des Eisens erklären. Die Verschiedenheit der Kohlenstoffformen gibt hierfür keine Erklärung. Beim Altern des Bleches wächst bekanntlich unter dem Einfluss der Wärme der Hysteresisverlust, und zwar tritt die Vergrösserung desselben bei etwa 40° C. ein und wächst bis zu etwa 180° C. mit der Temperatur. Ueber diese Temperatur hinaus erleidet das Material wieder eine Verbesserung. Betrachtet man diese Erscheinung etwas näher und berücksichtigt die bereits genannten Veränderungen der magnetischen Eigenschaften des Bleches durch Ausglühen, so findet man, dass bei niedriger Temperatur das Altern nur durch Uebergang des Weicheisens in Harteisen, bei höherer Temperatur durch Zurückverwandlung von Harteisen in Weicheisen wieder eine Verbesserung stattfinden muss. Hierbei ist noch zu bedenken, dass die selbständige Entstehung des Harteisens in niedriger Temperatur ein mehreren allotropischen Prozessen eigentümliches Merkmal ist. Es ist nämlich bei vielen nur nötig, dieselben einzuleiten, damit sie sich von selbst weiter fortsetzen. |656| Auch dieser Vorgang findet bei Dynamo blechen statt, da immer noch Spuren von Harteisen nach dem Ausglühen vorhanden sind und diese, wie gesagt, den Prozess fortsetzen. Ausserdem wird derselbe noch durch die äussereWärmezufuhr unterstützt. Aus dieser Erklärung des Alterns ist es leicht verständlich, dass ein Material, welches viel Harteisen enthält, eine Vergrösserung des Hysteresisverlustes nicht erzeugt.

S. H.

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