Titel: KALPERS, Die Veredelung von Gußeisen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1926, Band 341 (S. 45–49)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj341/ar341015

Die Veredelung von Gußeisen.

Von Dr.-Ing. H. Kalpers.

Vergleicht man die Erzeugnisse der Eisengießerei mit denjenigen der Stahlgießerei, so ist es auffallend, daß die letztere sich viel früher wissenschaftlicher Arbeitsverfahren bedient hat, die es ihr infolgedessen ermöglichten, hochwertige Gußstücke auf den Mark zu bringen. Der Grund liegt darin, daß man den Eisenguß lange Zeit für nicht verbesserungsfähig hielt, ihn genau wie vor Jahrzehnten noch im Kupolofen schmolz und noch schmilzt und dabei übersah, wie die Stahlgießerei in engem Zusammenhang mit den großen Stahlwerken sich deren Erfahrungen zu eigen machte und sich hierdurch den Weg zu höheren Erfolgen bahnte. Die Eisengießerei ist meistens ein auf sich angewiesener Betrieb, der vielleicht an eine Maschinenfabrik angegliedert ist, die Stahlformgießerei dagegen nur eine Abteilung eines großen Eisenhüttenwerkes, das über eine mit allen neuzeitlichen Forschungsmitteln ausgerüstete Untersuchungsanstalt verfügt. Es ist klar, daß unter solchen Verhältnissen wertvollere Arbeit geleistet wurde als in dem Laboratorium der Eisengießerei, die sich mit der Analyse von Eisen und Brennstoff begnügt. Erst der Drang nach Sonderarbeit, dann die Eroberung neuer Absatzgebiete durch den Stahlformguß, weiter der Wettbewerb von Nichteisenmetallen und -legierungen zwangen dazu, die Geheimnisse der im Eisen schlummernden Kräfte zu ergründen und zu versuchen, diese durch künstliche Beeinflussung so zu gestalten und in solche Beziehungen zu einander zu bringen, daß man ein Eisen von gänzlich verschiedenen Eigenschaften erhielt.

Der erste Schritt in dieser Richtung galt der Erzielung eines Eisens mit einem höheren Reinheitsgrad, also zunächst der Verbesserung des Gusses, die noch nicht als Veredelung aufgefaßt werden kann. Dazu gehören die Bestrebungen zu entschwefeln, zu entgasen und zu desoxydieren. Die Erfolge müssen anerkannt werden, namentlich darf das Entschweflungsverfahren nach Walter Dürkopp-Luyken-Rein nicht ungenannt bleiben, ebenso der Eisenreiniger nach Scharlibbe, ferner verschiedene Schlackenabschäumer an Gießpfannen und Gießtrommeln.

Der Veredelung von Gußeisen sind höhere Ziele gesteckt. Kennzeichnend ist, daß die chemische Analyse allein, sonst die Wurzel jeglicher Stoffuntersuchung, uns nicht die nötigen Aufklärungen über das, was wir wissen wollen und was wir zu tun haben, zu geben vermag, daß wir vielmehr in das Herz des Eisenkörpers nur mit Hilfe der Gefügeuntersuchung eindringen können, die uns restlos in die Fragen einweiht, warum ein Gußstück sich gegen Stoß, Schlag, Druck, Abnützung usw. besser verhält als ein anderes, trotzdem die Ausgangsstoffe unter die chemischen Analysen dieser beiden Gußstücke nur unwesentlich von einander abweichen. Dieser Hinweis genügt, um zu zeigen, daß die planmäßige Gußveredlung nicht von jeder beliebigen Eisengießerei betrieben werden kann, sondern nur dann einen Erfolg verspricht, wenn dem Betrieb eine nach neuzeitlichen wissenschaftlichen Grundsätzen arbeitende Forschungsstätte erklärend, helfend und anregend zur Seite steht.

Für die Gußveredelung kommen heute folgende Möglichkeiten in Frage:

1. Veredelung auf dem Schmelzwege,

2. Veredelung auf dem Legierungswege,

3. Veredelung auf physikalisch-chemischem Wege.

Zu 1. Veredelung auf dem Schmelzwege.

Der überlieferte Schmelzapparat der Eisengießerei, der Kupolofen, in seiner bisherigen beibehaltenen Form allein – der Schürmann-Ofen bezweckt ja nur eine bessere Wärmeausnutzung und die Verminderung der Schwefelaufnahme – ist wohl nicht geeignet, eine Veredelung durch gewöhnliches Schmelzen herbeizuführen. Durch Gattierung sorgfältig gewählter Eisen-Sorten ist es zwar möglich, einen höherwertigen Guß zu erhalten, aber hochwertiger Guß ist ja noch nicht Edelguß. Dagegen bringt uns der Halbstahl dem Problem schon näher. Es ist dies ein aus Roheisen, Gußbruch und Stahl im Kupolofen hergestellter Guß, der seine aus dem Englischen übernommene Bezeichnung (semi-steel) zu Unrecht führt und infolgedessen leicht zu Mißverständnissen Anlaß geben kann. Gegenüber dem gewöhnlichen Grauguß zeichnet sich der Halbstahl dadurch aus, daß seine Grundmasse vollständig aus Perlit besteht und der Graphit fein verteilt ist, welche günstigen Erscheinungen durch den zugesetzten Stahl erreicht werden. Ein Zusatz von weniger als 10% Stahl ist ohne Einfluß. In der Analyse macht sich der Stahlzusatz insofern bemerkbar, als mit steigendem Stahlanteil der Kohlenstoffgehalt trotz ständiger Berührung mit dem Schmelzkoks sinkt. So ergaben Versuche mit verschiedenen Stahlanteilen folgende Kohlenstoffgehalte:


Stahl

10

20

35
50 (Rest Roheisen
und Gußbruch)
gebundener Kohlenstoff 0,33 0,35 0,37 0,57
Graphit 2,92 2,72 2,53 2,13
Gesamtkohlenstoff 3,25 3,07 2,90 2,70
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Gleichzeitig steigen die Zerreißfestigkeiten von 18,7 kg/mm2 auf 23,6, 25,2 und 28,2 kg/mm2. Es sind auch Zerreißfestigkeiten von 32 kg/mm2 erreicht worden. In der Regel richtet sich der Stahlzusatz nach der Dicke des zu gießenden Stückes und kann betragen bei dünnwandigen Stücken 15 bis 19%, bei mittleren Stücken 20 bis 29% und bei dickwandigen Stücken 30 bis 40%. Außer der Zerreißfestigkeit sind noch die Biege-, Druck- und Schlagfestigkeit, ferner die Elastizität, Zähigkeit, Widerstand gegen Abnutzung und Bearbeitbarkeit günstiger als beim gewöhnlichen Eisenguß. Da der Schmelzpunkt mit 1450 Grad höher liegt, muß auch die Gießtemperatur höher gehalten werden.

Der ideale Schmelzapparat für die Gußveredelung ist der elektrische Ofen, und zwar werden für unsere Verhältnisse hauptsächlich der Heroult-Ofen – ein Lichtbogenofen – und der Nathusius-Ofen – eine Verbindung von Lichtbogen- und Widerstandsofen – in Frage kommen. Wenn man bei uns sich mit der Verwendung der elektrischen Oefen in der Eisengießerei nicht so stark beschäftigt zu haben scheint wie z.B. in den Vereinigten Staaten, die bereits in zahlreichen Betrieben zu dieser Arbeitsweise übergegangen sind, so liegt dies nur daran, daß vor dem Kriege die nötigen Erfahrungen noch fehlten und in der Nachkriegszeit die allgemeine ungünstige Geldlage zu Einschränkungen in Neuanschaffungen zwang. Bei der Verwendung der elektrischen Oefen in der Eiseingießerei kann man drei Arbeitsverfahren unterscheiden:

  • 1. Die Behandlung des aus dem Hochofen kommenden, flüssigen Roheisens,
  • 2. die Behandlung des in Kupolofen umgeschmolzenen flüssigen Eisens,
  • 3. die Behandlung von im festen Zustand eingeführten Roheisen und Gußbruch.

Am billigsten ist das erste Verfahren, indem die Roheisenpfanne direkt vom Hochofen zur Gießerei fährt und ihren Inhalt in den elektrischen Ofen eingießt. Beim zweiten, dem sogenannten Duplexverfahren, und ebenso beim dritten werden die Kosten sich nach der Ausnutzung der Ofenhitze richten. Werden am Tage nur einige Chargen gegossen, so gehen wertvolle Strom- und Wärmemengen für Anheizen und auch beim Abkühlen verloren. So wurde z.B. bei der Vogtländischen Maschinenfabrik, Planen, die mit Nathusius-Oefen arbeitet, gefunden, daß bei der ersten Charge 340 kw/st, bei der zweiten 240, bei der dritten 190, bei der vierten 150 und bei der fünften 140 kw/st an Strom verbraucht wurde je Tonne flüssigen, aus dem Kupolofen kommenden Eisens. Je nach dem Schwefelgehalt dauert die Entschwefelung 45 bis 60 Minuten und der Schwefelgehalt, der vor der Behandlung im elektrischen Ofen 0,23% betrug, geht auf 0,05% zurück. Die Zwickauer Maschinenfabrik beschickt ihren 6-t-Heroult-Ofen (von Siemens & Halske) auch mit flüssigem Einsatz, den der Kupolofen mit einer Temperatur von 1100 bis 1300 Grad liefert. Das Schmelzen mit kaltem Einsatz ist wegen der hohen Stromkosten aufgegeben Worden. Die Nachbehandlung des flüssigen Kupolofeneisens im elektrischen Ofen, die hier eine bis 1 ½ Stunden dauert und ein Elisen mit einer Temperatur von 1500 bis 1650 Grad ergibt, bezweckt hauptsächlich eine Entschwefelung, Entschlackung und Entgasung der Gußstücke. Der hier übliche, hohe Energieverbrauch von 250 kw/st erklärt sich dadurch, daß der Ofen nur einige Stunden am Tage im Betrieb ist. Während des Stillstandes kühlen die Seitenwände auf etwa 700 Grad ab, so daß der Ofen vor Beginn der ersten Charge angeheizt werden muß. Anfangs wurde der Ofen mit Koks warm gehalten und vor der ersten Charge etwa eine Stunde lang elektrisch geheizt. Gegenwärtig wird er nach der letzten Charge gut verschmiert und am nächsten Tag mit Oel angeheizt. Dieses Verfahren stellt sich wesentlich billiger, als das Anheizen mit Strom, wie überhaupt beim elektrischen Ofen, so werden auch hier die Stromkosten dadurch ausgeglichen, daß man das teuere Roheisen fast vollkommen entbehren kann und nur Bruch einschmilzt.

Der Haupterfolg liegt nun in der Erhaltung eines feinperlitischen Gefüges, das dem Guß wertvolle Eigenschaften verleiht. Der Vergleich zwischen dem Gefüge von Elektro-Ofen-Eisen und demjenigen von Kupolofen-Eisen bei fast der gleichen Zusammensetzung zeigt den veredelnden Erfolg des elektrischen Ofens. Es besteht sogar die Möglichkeit, bis auf 0,02% Schwefel herunterzukommen. Die erreichten Festigkeitsziffern betragen 30 kg/mm2 Zerreißfestigkeit, 100 kg/mm2 Druckfestigkeit, 42 bis 50 kg/mm2 Biegefestigkeit, 210 Brinellhärte und 26 Schläge bei der Wechselschlagprobe. Diese hohen Festigkeitsziffern gestatten eine Verringerung der beanspruchten Querschnitte und mithin eine Verbilligung am Werkstoff. Eine Neuerung an einer 6-t-Nathusius-Doppelofen-Anlage in einer Eisengießerei besteht darin, die zwei Oefen mit nur einem Satz Elektrodenhalter und Reguliervorrichtungen und nur mit einer elektrischen Ausrüstung umschichtlich zu betreiben, wodurch sich eine Ersparnis an Anlagekapital, Zeit und Löhnen ergibt. Es handelt sich dabei um zwei um 180 Grad versetzte, auf einer Drehscheibe angeordnete Oefen. Während der eine Ofen eine Charge einschmilzt, oder fertigmacht, wird der andere abgestochen, ausgeflickt und neu beschickt. Nach Beendigung der Feinungsperiode wird der unter Strom gestandene Ofen um 180 Grad gedreht, wodurch der ausgeflickte und bereits chargierte Ofen unter die fest angeordneten Elektrodenhalten zu stehen kommt. Die elektrische Anlage kann somit dauernd ausgenutzt werden. Wenn die Oefen nur mit flüssigem Kupolofeneisen beschickt werden, so fängt der abgestochene und ausgeflickte Ofen die einzelnen Kupolofenabstiche auf und sammelt sie. Während derselben Zeit macht der andere unter Strom stehende Ofen die Charge fertig.

Die bisherigen Erfolge schließen wohl jeden Zweifel über die Brauchbarkeit des elektrischen Ofens für die Herstellung von veredeltem Gußeisen aus; insbesondere werden in Frage kommen Maschinenzylinder, Zylinderkolben, Lokomotivzylinder, kleinere Ventile für Verbrennungsmotoren, Kraftfahrzeugteile usw., also Stücke, die einen höheren Preis vertragen können. Die Herstellung von gewöhnlichem Grauguß aus dem elektrischen Ofen scheidet wegen der Kosten aus. Am wirtschaftlichsten ist die Verfeinerung des flüssigen Hochofeneisens, am teuersten das Einschmelzen von kaltem Einsatz, während besser als dieses das Kupolofen elektrische Ofenverfahren arbeitet. Unsere Hüttenwerke besitzen zwar alle Eisengießereien, die aber meistens nur für den Eigenbedarf arbeiten. Die Herstellung von veredeltem Guß auf diesen Hochofenwerken im elektrischen Ofen kann daher nur dann verwirklicht werden, wenn sie Wert auf den Verkauf hochwertigster Gußstücke an Maschinenfabriken legen. Im großen und ganzen ergibt sich, daß das Duplexverfahren eine große Verbreitung zu finden verspricht. Wenn billiger Nachtstrom zur Verfügung stehen sollte (zu 6 bis 8 Pfg. die kw/st) darf es wohl angebracht erscheinen, dieser Frage der Verfeinerung im elektrischen Ofen näher zu treten.

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Zu 2. Veredelung auf dem Legierungswege.

Schon die üblichen Bestandteile des Gußeisens – im engeren Sinne stellt ja das Gußeisen an sich bereits eine Legierung dar – vermögen seine Eigenschaften merklich zu beeinflussen, insbesondere gilt dies vom Kohlenstoff bezw. der Kohlenstoffart und vom Silizium. Von diesem hängt namentlich der Graphitanteil ab, dessen Wirkung stärker hervortritt als die des Eisenkarbids; der Graphit kann vor allem ungünstig wirken, wenn er unregelmäßig und in groben Lamellen vorhanden ist. Wie weit die Festigkeitseigenschaften durch das Verhältnis von Kohlenstoff zu Silizium, mithin durch die Graphitmenge beeinflußt werden, zeigt folgende Zahlentafel von Wüst & Goerens (Mitt. Eisenhüttenm. Inst. Aachen 1 (1906) S. 9 u. ff.)

Zugfestigkeit von grauem Gußeisen in Abhängigkeit vom Si- und C-Gehalt.

% Si
0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4
3,8 3,8
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
22 22 22 23 14 14 11
3,6 3,6
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
25 22 22 21 20 21 21 17 15
3,4 4,4
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
23 23 24 25 25 25 20 20
% C 3,2 3,,
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
24 25 22
3,0 3,0 % C
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
26
2,8 2,8
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
29
2,6 2,6
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
31
2,4 2,4
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
2,2 2,2
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
(29) (38)
2,0 2,0
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4
% Si

Vom Schwefel ist die ungünstige Wirkung als Schwefeleisen bekannt, dessen Auftreten als dünne Fäden und Blättchen bedeutend nachteiliger ist als in Bindung mit Mangan, nämlich als Schwefelmangan in Form von kleinen Tröpfchen. Auch der Phosphor als Phosphideudektikum stellt mit seinen kleinen Inseln, die das Gefüge durchbrechen, eine unangenehme Erscheinung dar, die aber durch geeignete Vorsichtsmaßregeln beim Gießen beseitigt werden können.

Von fremden Metallen, die mit dem Eisen legiert werden, verdienen zunächst Nickel und Chrom Erwägung. Es sei aber gleich vorausgeschickt, daß der Zusatz von Legierungsmetallen in gewissem Sinne enttäuscht, wenigstens im Vergleich mit den anderen Veredelungsmöglichkeiten. Aber immerhin sind die bisherigen Arbeiten beachtenswert und berechtigen zu weiteren Entwicklungsmöglichkeiten.

Das Nickel macht das Eisen äußerst feinkörnig und führt den Perlit in die sorbitische Form über, es wirkt also härtend. Diese Erhöhung der Härte und mithin der Lebensdauer ist namentlich für Motoren, Zylinder und Kolben bemerkenswert. In einer Kraftwagenfabrik würden folgende Härtegrade erzielt:

B. E.
gewöhnliches Eisen mit 1,75 bis 1,90 Si 141
Eisen mit 0,89 Ni 157
Eisen mit 1,36 Ni 170
Eisen mit 1,89 Ni 195

Nickelzylinder mit 200 Brinellhärte sollen ebensogut bearbeitbar sein wie nickelfreie Zylinder von 150 B. E. Infolge ihrer Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen reibende Beanspruchung sind auch Walzwerkswalzen mit Nickel- und Chromzusatz (Ni 0,50 bis 1,50%, Cr 0,75 bis 1,50%) namentlich für Vor- und Zwischenwalzen geeignet. Biegefestigkeit, Druckfestigkeit und Härte von Gußeisen mit Nickelzusatz steigen mit zunehmendem Siliziumgehalt.

Da Chrom allein – abgesehen von sehr starken Anteilen – wenig zur Geltung kommt, setzt man es gewöhnlich mit Nickel zusammen zu. Piwowarsky konnte Gütesteigerungen von 60 bis 80% entsprechend dem Silizium- und dem Nickel-Chromgehalt feststellen. Bei sehr starken Verhältnismengen, nämlich von 25% Chrom bei 2,75% Kohlenstoff stieg die Härte auf 550 bis 600 B. E., ohne die Sprödigkeit von weißem Eisen zu teilen. Die Härte ist auf die besondere Härte der Karbide und ihre Verteilung zurückzuführen, die innig in der festen, harten, aber zähen Lösung verflochten sind. Die langen Nadeln bilden dabei ein palmenblattartiges Gefüge.

Von sonstigen Elementen ist sodann das Vanadin zu nennen, das ebenfalls die Härte wesentlich zu steigern vermag, gleichzeitig aber auch die Zähigkeit begünstigt. Die Versuche des vorgenannten Forschers ergaben z.B., daß ein Eisen mit 1,50 Silizium und 3,90% Kohlenstoff (davon 70% Graphit) ohne Vanadin eine Biegefestigkeit von 31 kg/mm2 und einer Härte von 170 B. E. zeigte, bei Zusatz von 0,95% Vanadin dagegen bei 1,70% Silizium und 3,95% Kohlenstoff (davon 56,7% Graphit) 52,0 kg/mm2 Biegefestigkeit und 277 B. E.

Der veredelnde Einfluß des Wolframs auf alle mechanischen Eigenschaften von Gußeisen ist unverkennbar; so ist es z.B. möglich, die Zerreißfestigkeitsziffern durch Anteile von 0,5% Wolfram zu verdoppeln. In ähnlichem Sinne wirkt das Molybdän. Diese beiden Elemente in Verbindung mit Vanadin dürften bei den nächsten Forschungsarbeiten auf dem Gebiete der Eisenlegierungskunst voraussichtlich noch günstigere Güteziffern ergeben. Die Schwierigkeit bei diesen Versuchen liegt darin, daß diese Metalle hohe Schmelzpunkte besitzen und sie im Eisen gleichmäßig verteilt werden müssen. Hochprozentige Ferrolegierungen, wie z.B. Ferro-Wolfram eignen sich für diese Zwecke infolgedessen nicht, vielmehr darf diese Zusatzlegierung nur niedrigprozentig sein, damit sie vom Eisen gleichmäßig aufgenommen wird.

Zu 3. Veredelung auf physikalisch-chemischem Wege.

Die einfache Warmbehandlung, das Glühen von Gußeisen ist noch nicht als Veredelung aufzufassen. Dieses Glühen wird nur dann in Frage kommen, wenn kein besonderer Wert auf hohe Festigkeitseigenschaften gelegt wird. Sein Zweck ist die Beseitigung der fast in jedem Gußstück auftretenden, inneren Spannungen. Mit der Dauer der Erhitzung nimmt die Härte merklich ab und kann bei ein und demselben Eisen mit 3,16% Gesamtkohlenstoff nach 80stündiger Glühdauer bei 550 Grad von 223 auf 129 Brinelleinheiten sinken. Infolge Berührung mit schädlich wirkenden Gasen kann aber leicht die Gußwiderstandsfähigkeit vermindert werden. Besser ist das Glühen nach dem Verfahren von Schaap, das in dem Erhitzen der Gußstücke etwas oberhalb des kritischen Punktes von 870 Grad besteht, indem die Gußstücke durch eine Muffel geschützt werden, die im oberen Teil offen ist und von den Gasen umflossen wird. Nach Erreichung der angegebenen Temperatur wird die Muffel mit Inhalt aus dem Ofen herausgezogen und an der Luft abgekühlt. Der ganze Vorgang, ausgegangen von der gewöhnlichen Temperatur dauert etwa 45 Minuten, bei dicken Querschnitten entsprechend mehr. Diese Arbeitsweise vermindert die Härte von Gußstücken, die bearbeitet werden müssen |48| (z B.) Kolbenringe für Automobile) und verleiht dem Eisen große Weichheit. Der bemerkenswerteste Punkt ist eine Verbindung von Dehnbarkeit, Geschmeidigkeit und Formänderungsmöglichkeit. Das Gefüge, das ursprünglich aus groben Graphitkörnern mit länglich getrennten Metallstreifen bestand, hat ein gleichmäßigeres Bild erhalten. Die groben Graphitfelder sind offenbar von der festen Lösung bei 870 Grad absorbiert worden, indem auch weiter die nachfolgende Abkühlung die Zersetzung in Ferrit und Perlit vornimmt.

Das Verfahren für Gußveredelung, das in den letzten Jahren wohl am meisten von sich reden ließ, ist das Verfahren der Firma Heinrich Lanz und deren Lizenznehmer nach den Patenten von Diefenthäler-Sipp für die Herstellung des unter dem Namen Perlitguß bekannten Edelgusses. Eingehende Untersuchungen über Perlitgußeisen, seine Herstellung, Festigkeitseigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten wurden von Prof. Bauer durchgeführt (siehe Stahl und Eisen 1923, S. 553 u. ff), auf die hinsichtlich der theoretischen Erklärungen über das Wesen des Perlitgusses hingewiesen sei. Seitdem galt es nun zu beweisen, daß der Perlitguß tatsächlich dazu berufen ist, auf dem Gebiete der Edelgußerzeugung eine vorherrschende Rolle zu spielen. Die Eigenschaften, die ihm nachgerühmt werden, sind bekanntlich: große Festigkeit und Dehnung, große Zähigkeit, die sich besonders gegen Stoßbeanspruchung geltend macht, große Verschleißfestigkeit, gleichmäßig dichtes Gefüge, leichte Bearbeitbarkeit, Beständigkeit des Gefüges bei hohen Betriebstemperaturen, geringste Neigung zur Lunkerbildung und zu Eigenspannungen.

Um diese Eigenschaften an Gebrauchsstücken nachzuprüfen, wurden neuerdings folgende Körper hergestellt:

1. 1 Hohlprisma, aus dem Probestäbe für die verschiedenen Beanspruchungsarten herausgeschnitten wurden;

2. ein Rohr mit Flanschen, allseitig bearbeitet und dann auf Flüssigkeitsdruck geprüft;

3. ein Gitterstück zur Feststellung der Eigenspannungen;

4. ein K-Stück zur Nachprüfung der Lunkerbildung.

Die Ergebnisse sind folgende:

1 Hohlprisma

Zusammensetzung Eigenschaften
C = 3,21% Zugfestigkeit Kz = 30,8 km/mm2,
Si = 0,93% Biegefestigkeit Kb = 52,6 km/mm2,
Durchbiegung y = 17,8 mm bei
30 mm ∅ Stab und 600 mm Auflage,
Mn = 0,75% Brinellhärte H = 190 B. E.,
P = 0,20 Dauerschlag n = 148,
S = 0,174%

Die hohe Schlagzahl allein, die diejenige von gewöhnlichen:; Guß um etwa das 25fache übertrifft, stellt dem Perlitguß ein hervorragendes Zeugnis aus.

2. Flanschenrohr.

Wandstärke = 3 mm

a) Perlitguß: Das Rohrstück behielt volle Dichtigkeit bei einem Druck von etwa 200 at, (hierbei versagten die Dichtungen),

b) Maschineneisen: bei 60 at drückte sich das Wasser durch (das Rohr schweißte).

3. Gitterstück, Vergleichsversuche.

a) Perlitguß: Klaffung nach dem Bohren; 3,1 mm,

b) Maschineneisen: Beim Ausleeren des Gitterstückes wurde infolge der großen Eigenspannung ein Stück abgesprengt.

4. Lunkerversuch mit K-Modell.

Bei Perlitguß war in dem gefährlichen Mittelstück kein Lunker vorhanden, während sich in dem K-Stück aus Maschineneisen der typische Innenlunker zeigte.

Es geht daraus hervor, daß die von der deutschen Reichsbahn aufgestellten Bestimmungen für hochwertigen Guß in bezug auf Biege- und Zugfestigkeit bedeutend übertroffen werden, ohne daß die Härte, wie es sonst die Regel ist, dabei zunimmt, vielmehr gewährleistet der Härtegrad von etwa 190 Brinelleinheiten eine recht gute Bearbeitbarkeit. Die Rohrstücke wurden auf 3 mm Wanddicke bearbeitet und dann Kaltwasserdruckproben ausgesetzt. Während der sonst übliche Maschinenguß guter Qualität bei 60 at wie ein Sieb das Wasser durchgehen lie, hielt Perlitguß bei 200 at noch vollständig dicht, so daß hierdurch die große Gleichmäßigkeit und Dichtigkeit des Perlitgusses bestätigt ist.

Ebenso beweist das Gitterstück die Ueberlegenheit des Perlitgusses in bezug auf die Eigenspannungen gegenüber anderem Material. Hierüber geben auch die Untersuchungen von Bardenheuer-Ebbefeld: „Beitrag zur Analyse des Schwindungsvorganges von weißem und grauem Gußeisen“ (Stahl u. Eisen 1925 S.834 u. ff) eine bemerkenswertige Bestätigung. Es wird in dieser Arbeit auch an Glitterstücken nachgewiesen, daß die nachperlitische Schwindung bei einer Formbehandlung, wie sie der Perlitguß gewöhnlich erfährt, auf einen kleinsten Bruchteil von derjenigen zurückgeführt werden kann, die sonst beim gewöhnlichen Gusse auftritt.

Die geringe Lunkerbildung des Perlitgusses ergibt sich aus den ausgeführten Versuchen an K-Stücken; während normaler Maschinenguß erhebliche Lunker trachte, ist dieser beim Perlitguß vollständig verschwunden und das Gefüge ist über den ganzen Querschnitt von großer Gleichmäßigkeit und Dichte.

Eine interessante Vergleichsdarstellung über die Wirkung des eigentlichen Perlitverfahrens ergaben Stäbe verschiedener Durchmesser, die, je in einem Kasten vereinigt, in gewöhnlicher Trockenform und in Perlitgußform vergossen wurden. Während der Guß in der gewöhnlichen Trockenform weiß erstarrt ist (der dicke Stab zeigte schon etwas meliertes Gefüge), ist in der Perlitgußform ein vollständig graues Gefüge erzielt worden. Ein weiteres Beispiel in welch sicherer Weise das Perlitgußverfahren die Gefügebildung beherrscht, geht daraus hervor, daß ein Stab von 600 mm Länge und etwa 20 mm Durchmesser in drei Abschnitten Gefügeunterschiede von weiß zu grau zeigt. In gleicher Richtung liegt noch der Versuch eines Keilstückes, das einmal in gewöhnlicher Trockenform vergossen am dünnen Ende vollständig weißes Gefüge aufweist, wogegen das nach dem Perlitgußverfahren gegossene zweite Keilstück sowohl im dicken, als auch im dünnen Teil übereinstimmend gutes Perlitgefüge erkennen läßt.

Eine hübsche Kennzeichnung des Umfanges, dem das Perlitverfahren in bezug auf Gußstückarten einnimmt, stellt ein Zahnrad von einer großen Exzenterziehpresse dar (Durchmesser des Zahnrades etwa 2,5 m).

Welche Eignung der Perlitguß auch gerade für hoch beanspruchte Teile der Dieselmotoren besitzt, geht aus folgendem Beispiel hervor:

Von einer Einsatzbüchse etwa 1200 lang, 350 Bohrung, 600 kg Rohgewicht wurden 36 Stück gegossne. Vereinbart war, daß vier Probestäbe ihrer ganzen Länge nach angegossen waren, dabei folgende Mindestwerte ergeben mußten: Zugfestigkeit 25 kg/mm2, Biegefestigkeit 50 kg/mm2, Durchbiegung 14 mm. Der erste Abguß ergab im Durchschnitt 32 kg/mm2, Zugfestigkeit, |49| 53 kg/mm2 Biegefestigkeit, 18 mm Durchbiegung und 190 Brinellhärte. Das Mikrogefüge war ein einwandfreier lamellarer Perlit. Aehnlich günstige Ergebnisse brachten die übrigen Abgüsse. Die Abnahme erfolgte durch einen Beauftragten der englischen Firma, für die diese Abgüsse bestimmt waren.

Es ist anzunehmen, daß nach Vereinigung des Patentinhabers der Firma Lanz, und der Lizenznehmer zu der „Studiengesellschaft zur Veredelung des Gußeisens“ die Anwendung der Wissenschaft in der Gießerei noch mehr zu ihrem Rechte kommt und namentlich mit Hilfe der Metallographie uns Erfolge bescheren wird, die der Eisengießereikunst neue, wichtige Absatzgebiete infolge Gütesteigerung ihrer Erzeugnisse bringen werden. Welche Bedeutung dem Perlitguß auch im Ausland beigemessen wird, geht daraus hervor, daß bereits in England einige Werke und neuerdings auch in Frankreich ein großes Werk nach dem Patent von Lanz arbeiten.

Zusammenfassung:

Es wird ein Ueberblick über die Möglichkeiten der Herstellung von veredeltem Gußeisen gegeben. Die wichtigsten Verfahren sind heute der elektrische Ofen und der Lanz-Perlitguß, während das Veredeln durch Legieren noch nicht so entwickelt ist, daß die bisherigen Ergebnisse mit den anderen Verfahren einen Vergleich aufnehmen können.

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