Stahl und Eisen, Jg. 50, Heft 38

(1)

S T A H L U N D E I S E N

Z E I T S C H R I F T F Ü R D A S D E U T S C H E E I S E N H Ü T T E N W E S E N

H erausgegeben vom Verein deutscher Eisenhütten leute G eleitet von Dr.-Ing. D r. mont. E. h. O . P e t e r s e n

u n ter v er a n tw o rtlic h e r M ita r b e it v o n D r . J .W . R eich ert u n d D r .M . S c h le n k e r für d e n w irtsch aftlich en T e il

H E F T 3 8 1 8 . S E P T E M B E R 1 9 3 0 5 0 . J A H R G A N G

N o r m a l e r u n d a n o r m a l e r S t a h l .

B e r i c h t d e s U n t e r a u s s c h u s s e s f ü r Z e m e n t a t i o n s p r o b e im W e r k s t o f f a u s s c h u ß d e s V e r e in s d e u t s c h e r E i s e n h ü t t e n l e u t e , e r s t a t t e t v o n E . H o u d r e m o n t u n d H . M ü l l e r i n E s s e n .

[Bericht N r. 166 des Werkstoffausschusses des Vereins deutscher Eisenhüttenleute1).]

(Meiallographische Kennzeichen der normalen und anormalen Stähle. Physikalisch-chemische Untersuchungsverfahren.

D ie metallurgischen Vorgänge un d ihre Beziehungen zu den Allgemeine Bemerkungen.)

u n d d u r c h g r o b e s K o r n u n d f e i n e r e n l a m e l l a r e n P e r l i t i n d e r K e r n z o n e .

D e m a n o r m a l e n S t a h l h in g e g e n s in d in d e r ü b e r e u t e k - t o i d e n Z e m e n t a t i o n s z o n e e n t w e d e r e in f e in e re s K o r n u n d w e n ig e r s c h a r f a u s g e b ild e te , a b g e r u n d e t e Z e m e n t i t a d e r n z u e ig e n o d e r a u c h e in e ü b e r e u t e k t o i d e Z o n e , i n d e r d e r P e r l i t e n t l a n g d e n K o r n g r e n z e n m e h r o d e r w e n ig e r i n F e r r i t u n d Z e - m e n t i t z e r f a lle n i s t , so d a ß d e r F e r r i t d e n Z e m e n t i t h o f a r t i g u m l a g e r t . D ie K e r n z o n e d e s a n o r m a l e n S ta h le s z e ig t e in f e in e re s K o r n u n d h a l b la m e l l a r e n , h a l b k ö r n ig e n P e r l i t , d e r e b e n f a lls i n w e n ig e r s c h a r f a u s g e b i l d e t e n K ö r n e r n a u f t r i t t .

D ie U n t e r s c h i e d e z w is c h e n n o r m a l e n u n d a n o r m a l e n S t ä h l e n k o m m e n a m k l a r s t e n i n d e n ü b e r e u t e k t o i d e n Z o n e n z u m A u s d r u c k . Abb. 1 s t e l l t d ie Z e m e n t a t i o n s z o n e e in e s n o r m a l e n S t a h l e s , Abb. 2 d ie ü b e r e u t e k t o i d e Z o n e d e s g le ic h e n S ta h le s i n s t ä r k e r e r V e r g r ö ß e r u n g d a r . Abb. 3 bis 6 z e ig e n d i e e n ts p r e c h e n d e n G e f ü g e a u s b ild u n g e n b e i z w e i a n o r m a l e n S t ä h l e n . D ie u n t e r s c h i e d l i c h e n G e f ü g e e r s c h e i

n u n g e n b e i d e n a n o r m a l e n S t ä h l e n (Abb. 4 und 6) e n t s p r e c h e n z w e i v e r s c h i e d e n e n A r t e n v o n A n o r m a l i t ä t , d ie n a c h n e u e r e n A n s ic h t e n (1 0 , 1 5 , 1 9 ) n i c h t , w ie es E h n a n n a h m , d u r c h d ie g le ic h e U r s a c h e b e d i n g t z u s e in s c h e i n e n :

1 . A n o r m a l i t ä t d e r K o r n g r ö ß e (Abb. 3 und 4 ).

2 . A n o r m a l i t ä t d e r G e f ü g e a u s b ild u n g (Abb. 5 und 6 ).

D ie e r s t e E r s c h e i n u n g i s t k e i n v o l l k o m m e n z u v e r lä s s ig e s K e n n z e ic h e n f ü r A n o r m a l i t ä t ( u n g e n ü g e n d e H ä r t b a r k e i t ) , d a s ie i n w e i t e s t g e h e n d e m M a ß e v o n d e r Z e m e n t a t i o n s - u n d n a c h - f o lg e n d e n B e h a n d l u n g s t e m p e r a t u r a b h ä n g i g is t . B e i h ö h e r e n Z e m e n t a t i o n s t e m p e r a t u r e n g le ic h e n s ic h d ie s e S t ä h l e s c h n e ll d e n n o r m a l e n S t ä h l e n a n . E b e n s o i s t es m ö g lic h , d ie s e A r t v o n a n o r m a l e n S t ä h l e n d u r c h e in e d e r Z e m e n t a t i o n v o r a u s g e h e n d e V e r g ü t u n g s b e h a n d lu n g v o n h ö h e r e n T e m p e r a t u r e n (1 0 0 0 b is 1 1 0 0 ° ) (9 ) o d e r d u r c h e in e n a c h t r ä g l i c h e G lü h b e h a n d l u n g d e r z e m e n t i e r t e n T e ile i n n o r m a l e S t ä h l e u m z u w a n d e ln (6 ). H i n g e g e n i s t n a c h d e n b i s h e r v o r lie g e n d e n V e r s u c h s e r g e b n is s e n d ie b e i la n g s a m e r A b k ü lilu n g n a c h d e m Z e m e n t ie r e n e i n t r e t e n d e Z u s a m m e n b a l l u n g d e s Z e m e n t it s u n d T r e n n u n g v o n Z e m e n t i t u n d F e r r i t e in d e u t l i c h e s K e n n z e ic h e n f ü r d e n b e t r e f f e n d e n S t a h l (1 0 , 1 5 ).

Abb. 7 und 8 z e ig e n i n s t a r k e r V e r g r ö ß e r u n g d e n k e n n z e i c h n e n d e n U n t e r s c h i e d i n d e r G e f ü g e a u s b ild u n g d e r ü b e r e u t e k t o i d e n Z o n e e in e s n o r m a l e n S t a h l e s u n d e in e s S t a h l e s m i t G e f ü g e a n o r m a l i tä t . Abb. 9 z e ig t l i n k s d ie K e r n z o n e

1321 E in flu ß der Behandlungsart a u f das Verhalten des Stahles.

festgestellten Erscheinungen.

I

n d e n l e t z t e n J a h r e n w i r d b e s o n d e r s i m a m e r i k a n i s c h e n S c h r i f t t u m s e h r o f t ü b e r b e s o n d e r e E r s c h e i n u n g e n b e im Z e m e n tie re n v o n S t a h l b e r i c h t e t . D ie d a b e i b e r ü h r t e n F r a g e n g e h e n ü b e r d e n R a h m e n d e s e in f a c h e n Z e m e n t a tio n s p r o b le m s w e i t h i n a u s u n d b e r ü h r e n s ä m tl i c h e S tu f e n d e r S ta h l h e r s t e l l u n g , - b e h a n d l u n g u n d - V e rw e n d u n g , so d a ß es lo h n e n s w e r t e r s c h e in t , s ic h m i t d ie s e n A r b e i t e n z u s a m m e n fa s s e n d z u b e s c h ä f ti g e n 2).

A lle A r b e i t e n g e h e n d a v o n a u s , d a ß b e i m Z e m e n tie r e n v o n S t a h l p r o b e n u n d n a c h f o l g e n d e m H ä r t e n d e r z e m e n t i e r t e n P r o b e n e in T e il d ie s e r P r o b e n d a z u n e i g t , u n g e n ü g e n d e H ä r t e a n z u n e h m e n b z w . w e i c h e F l e c k e n a u f z u w e ise n . D ie s e w e ic h e n F l e c k e n s i n d d a d u r c h g e k e n n z e ic h n e t, d a ß sie b e i m e h r f a c h e m A b lö s c h e n d e r s e l b e n S t ü c k e n i c h t im m e r a n d e n s e l b e n S t e l l e n a u f t r e t e n , s o n d e r n a n d e r O b e rflä c h e w a n d e r n .

D ie s e S c h w ie r ig k e ite n v e r a n l a ß t e n M c Q u a i d u n d E h n z u e in e r e in g e h e n d e n U n t e r s u c h u n g v o n z e m e n t i e r t e n P r o b e n . H ie r b e i s t e l l t e n s ie f e s t , d a ß in s b e s o n d e r e b e i m t i e f e n Z e m e n tie re n b is z u e in e m ü b e r e u t e k t o i d e n K o h l e n s t o f f g e h a lt d ie S t ä h l e s ic h i n b e z u g a u f A u s b i l d u n g d e r ü b e r e u t e k t o i d e n Z o n e u n d a u c h a u f d ie K o r n g r ö ß e u n d K o r n b e s c h a f f e n h e i t d e r K e r n z o n e v e r s c h i e d e n v e r h a l t e n u n d e in u n m i t t e l b a r e r Z u s a m m e n h a n g z w is c h e n d e n h i e r b e o b a c h t e t e n E r s c h e i n u n g e n u n d d e n w e ic h e n F l e c k e n b e i m H ä r t e n i n n o r m a l e m B r u n n e n w a s s e r b e s t e h t . D ie s v e r a n l a ß t e sie, d ie S tä h le , d ie z u r B i l d u n g v o n w e ic h e n F l e c k e n n e i g t e n , m i t d e m B e g rif f „ a n o r m a l “ z u b e z e ic h n e n g e g e n ü b e r d e n m i t

„ n o r m a l“ b e z e ic h n e te n S t ä h l e n . W e g e n d e r l e i c h t m ö g lic h e n G le ic h s e tz u n g v o n „ a n o r m a l “ u n d , , n o r m a l “ m i t „ s c h l e c h t “ u n d „ g u t “ k a n n d ie v o n M c Q u a i d u n d E h n g e w ä h l t e B e z e ic h n u n g n i c h t a b g l ü c k l i c h a n g e s p r o c h e n w e r d e n ( 1 0 ,1 5 )3).

M e t a l l o g r a p h i s c h e K e n n z e i c h e n d e r n o r m a l e n u n d a n o r m a l e n S t ä h l e . D e r n o r m a l e S t a h l i s t g e k e n n z e ic h n e t d u r c h g r ö ß e r e s K o r n u n d s c h a r f a u s g e b i l d e t e , g e r a d l i n i g e Z e m e n t i t a d e r n in d e n K o m g r e n z e n d e r ü b e r e u t e k t o i d e n Z e m e n t a t i o n s z o n e

1)

Vorgetragen in der Sitzung des Unterausschusses für Zementationsprobe am 16. Mai 1930.

2) Berichte über Einzelarbeiten: St. u. E . 48 (1928) S. 835, 1411 u. 1676.

3) Die in Klammern angeführten Zahlen beziehen sich auf die am Schluß des Berichtes aufgeführte Schrifttums-Zusammen

stellung.

164 3 8

(2)

1322 S tah l und E isen. Normaler und anormaler Stahl. 50. Jahrg. N r. 38.

Abb. 2. Uebereutektoide Zone des normalenStahles der Abb. 1.

Abbildung 3. Stahl mit Korngrößenanormalität, 6 h bei 940° zementiert.

x 500 • x' 200

x 200

Abbildung 1.

Normaler Stahl 6 h bei

940° zementiert. Abb. 4. Uebereutektoide Zone des anormalen Stahles der Abb.3(x 200).

x 50

Abbildung 5. Stahl mit Gefügeanormalität, 6 h

bei 940° zementiert.

x 500

e in e s n o r m a le n , r e c h t s d ie K e r n z o n e e in e s a n o r m a le n S ta h le s n a c h d e r Z e m e n t a t i o n . V o r d e r Z e m e n t a t i o n h a t t e n b e id e S t ä h l e e t w a g le ic h e K o r n g rö ß e n .

Z u B e g in n d e r U n t e r s u c h u n g e n ü b e r a n o r m a le n S t a h l w u r d e z w is c h e n d e n b e id e n g e s c h ild e r te n A r t e n v o n A n o r m a l i t ä t n i c h t g e n a u u n t e r s c h ie d e n . D a d u r c h i s t a n f a n g s a u f G r u n d d e r Z e m e n t a t i o n s p r ü f u n g e n z ie m lic h e V e r w irr u n g e n t s t a n d e n , u n d ü b e r d ie E i g n u n g v o n S tä h le n s in d F e h l s c h lü s s e g e z o g e n w o r d e n . A u s f e in e m K o r n d e r ü b e r e u t e k t o i d e n Z o n e d a r f z. B . n i c h t o h n e w e ite r e s g e s c h lo s s e n w e r d e n , d a ß d e r b e t r e f f e n d e S t a h l f ü r Z e m e n ta tio n s v e r s u c h e u n g e e ig n e t i s t , d e n n d a s f e in e K o r n k a n n z. B . d u r c h g e r in g e L e g ie r u n g s g e h a l t e b e d i n g t s e in . W o h l a b e r k a n n e in S t a h l a ls z u r W e ic h f l e c k i g k e i t - b e i d e r Z e m e n t a t i o n s h ä r t u n g n e ig e n d a n

g e s e h e n w e r d e n , w e n n e r in d e r ü b e r e u t e k t o i d e n Z o n e Z e r

f a lls e r s c h e in u n g e n d e s P e r l i t s z e ig t.

D ie b i s h e r g e s c h i l d e r t e n E r s c h e i n u n g e n s in d v o n d e n v e r s c h ie d e n e n F o r s c h e r n u n d a u c h d u r c h e ig e n e V e r

s u c h e u n t e r B e r ü c k s i c h t i g u n g a l l e r F e h l e r m ö g li c h k e i te n so o f t b e l e g t w o r d e n , d a ß m a n sie a ls f e s t s t e h e n d a n s e h e n k a n n .

B is v o r k u r z e m w u r d e a llg e m e in a n g e n o m m e n , d a ß d ie Z e m e n t a t i o n s t i e f e b e i g le ic h e n B e d in g u n g e n b e im n o r m a le n S t a h l g r ö ß e r sei a ls b e im a n o r m a l e n S t a h l ( 4 , 1 0 , 1 5 ) . D ie s e F e s t s t e l l u n g s t ü t z t e s ic h d u r c h w e g a u f m ik r o s k o p is c h e M es

s u n g e n . E n t s p r e c h e n d d e r h i e r d u r c h a n g e d e u t e t e n g e r in g e r e n D if f u s io n s g e s c h w in d ig k e it f ü r K o h l e n s t o f f i m a n o r m a le n S t a h l m u ß d ie R a n d s c h i c h t d e s a n o r m a l e n S ta h le s

Abbildung 6.

Uebereutektoide Zone des anormalen Stahles

der Abb. 5.

Abbildung 7. Uebereutektoide Zone eines normalen Stahles (nach 0 . E.

Harder und W. S. Johnson).

Abbildung 8. Uebereutektoide Zone

eines Stahles m it Gefügeanormalität

(nach O .E .H arder und W. S. Johnson).

(3)

18. Septem ber 1930. Normaler und anormaUr Stahl. Stahl u n d E isen . 1323

d a n n e in e n h ö h e r e n K o h le n s t o f f g e h a l t h a b e n , a ls d ie s b e im n o r m a l e n S t a l d d e r F a l l i s t . N e u e r d in g s h a t n u n C. H . H e r t y (1 9 ) d e n K o h l e n s t o f f g e h a l t u n d s e in e n A b f a ll n a c h d e m I n n e r n d e r P r o b e n a n je z w e i v e r s c h ie d e n n o r m a l e n u n d a n o r m a l e n P r o b e n f e s t g e s t e l lt u n d d a b e i g e f u n d e n , d a ß d ie s e K u r v e n p r a k t i s c h ü b e r e i n s t i m m e n d v e r la u f e n . Abb. 10 z e ig t d ie v o n H e r t y e r z ie lte n E r g e b n is s e . D ie U n t e r s c h i e d e in d e r Z e m e n t a t i o n s t i e f e w e r d e n v o n H e r t y a u f d e n u n t e r s c h ie d lic h e n M a n g a n g e h a l t d e r g e p r ü f t e n S t ä h l e z u r ü c k g e f ü h rt. E r k o n n t e d ie s i n e i n e r b e s o n d e r e n V e r s u c h s r e ih e m i t S tä h le n m i t s t e ig e n d e n M a n g a n g e h a l t e n b e le g e n . N a c h

V e rs u c h e n d e r V e r f a s s e r s i n d a u c h a n d e r e L e g ie r u n g s - e le m e n te v o m g le ic h e n E in f l u ß .

I n z a h l- u n d u m f a n g r e i c h e n A r b e i t e n w u r d e v e r s u c h t , d ie U r s a c h e f ü r d i e g e s c h i l d e r t e n E r s c h e i n u n g e n a u f z u f in d e n . D ie s e V e r s u c h e e r s t r e c k t e n s ic h v o r n e h m l ic h in d r e i R ic h tu n g e n , u n d z w a r v e r s u c h t e m a n

1. d u r c h p h y s i k a li s c h - c h e m i s c h e U n t e r s u c h u n g s v e r f a h r e n d e n U n te r s c h ie d z w is c h e n d e m n o r m a l e n u n d a n o r m a le n V e r h a lte n f e s t z u s t e l l e n ;

2. d u r c h d ie v e r s c h i e d e n a r t i g s t e n B e h a n d l u n g s v e r s u c h e d ie u n t e r s c h i e d l i c h e n K e n n z e ic h e n d e r S t ä h l e i n d e r A r t d e s V e r h a lte n s v o n d e r e i n e n A r t i n d i e a n d e r e A r t u m z u w a n d e ln ;

3 . d u r c h V e r f o lg u n g d e r m e t a l l u r g i s c h e n V o r g ä n g e b e i d e r S t a h l h e r s t e l l u n g i n B e t r i e b u n d L a b o r a t o r i u m e in e E r k l ä r u n g f ü r d ie E r s c h e i n u n g e n z u f i n d e n .

P h y s i k a l i s c h - c h e m i s c h e U n t e r s u c h u n g e n .

a ) D ie c h e m i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n e r s t r e c k e n s ic h a u f d e n E i n f l u ß v o n P h o s p h o r , S c h w e f e l n n d S a u e r s t o f f , S t i c k s t o f f u n d W a s s e r s t o f f u n d d ie n o r m a l e n S t a h l l e g i e r u n g s e l e m e n t e .

E in u n m i t t e l b a r e r E i n f l u ß ir g e n d e i n e s E le m e n te s i s t d u r c h a ll d ie s e V e r s u c h e e i n d e u t i g n i c h t f e s t s t e l l b a r .

Abbildung 9. Kernzonen zweier Stähle nach dem Zementieren links = normal rechts = anormal

(nach Ehn).

O f tm a ls i s t f e s t g e s t e l l t w o r d e n , d a ß i n e i n u n d d e m s e lb e n S t a h l e S e ig e n m g s s tr e if e n , a u f d ie j a d ie E le m e n te P h o s p h o r u n d S c h w e fe l v o n g r ö ß t e m E i n f l u ß s in d , a n o r m a l e s G e fü g e a u f w e is e n , w ä h r e n d d a n e b e n lie g e n d e S t e h e n , z. B . d ie r e i n e r e n R a n d s c h i c h t e n u n r u h i g v e r g o s s e n e n S t a h l e s , n o r -

Abbildung 11. Anormales Gefüge eines Seigemngsstreifens (nach Herty).

m a le S t r u k t u r z e ig e n ( 4 .1 5 .1 9 ). Abb. 11 z e ig t e in e s o lc h e d u r c h e in e n S e ig e r u n g s s tr e if e n b e w i r k t e G e f ü g e a n o r m a l i tä t . D ie s e A r t d e r G e f ü g e a u s b ild u n g , b e i d e r z. B . a u c h E in s c h l ü s s e u s w . v o n K a r b i d e n u m l a g e r t s in d , w ä h r e n d d ie u m lie g e n d e G n m d m a s s e k o h l e n s to f f ä r m e r i s t , i s t w o h l j e d e m M e t a l lo g r a p h e n b e k a n n t . E s i s t a u c h a n L a b o r a t o r i i u n s s c h m e l z e n m i t a b s i c h t li c h h o h e m P h o s p h o r g e h a l t s e h r s t a r k a n o r m a le s G e fü g e f e s t g e s t e l l t w o r d e n . D a r a u s k a n n j e d o c h u n m ö g l i c h g e s c h lo s s e n w e r d e n , d a ß e in e in ü b lic h e m S t a h l a u f t r e t e n d e A n o r m a l i t ä t d u r c h P h o s p h o r b e w i r k t w i r d , d a b e i d e n s y n t h e t i s c h e n S c h m e lz e n B e d in g u n g e n V o rla g e n , d ie i n H a n d e l s s t ä h le n n i c h t g e g e b e n s in d .

B e im S a u e r s t o f f g e h a l t lie g e n i n d e n e in z e ln e n A r b e i t e n s ic h w id e r s p r e c h e n d e E r g e b n is s e v o r ( 1 0 ,1 5 ) . W ä h r e n d J . D . G a t b e i s e in e n U n t e r s u c h u n g e n i n d e n a n o r m a l e n S t ä h l e n e t w a d ie z e h n f a c h e n M e n g e n G e s a m ts a u e r s to f f f i n d e t w ie i n d e n n o r m a l e n S t ä h l e n , f a n d d a s B u r e a u o f S t a n d a r d s (1 5 ) b e i z a h lr e ic h e n , n a c h d e m a u c h v o n G a t a n g e w a n d t e n V e r f a h r e n u n t e r s u c h t e n n o r m a l e n u n d a n o r m a l e n

S t ä h l e n k e in e U n t e r s c h i e d e i m S a u e r s t o f f g e h a l t. A u c h R ü c k s t a n d s a n a l y s e n f ü h r t e n z u k e i n e n E r g e b n i s s e n . W e n n d ie g e s c h ild e r te n , w id e r s p r e c h e n d e n E r g e b n is s e n i c h t a u f A n a l y s e n f e h le m b e r u h e n , so lie g e n b e i d e n v o n G a t g e p r ü f t e n S t ä h l e n v i e l l e i c h t g a n z a n d e r e U r s a c h e n f ü r d ie A n o r m a l i t ä t v o r a ls b e i d e n S t ä h l e n d e s B u r e a u o f S t a n d a r d s . S o v i e l k a n n j e d e n f a lls g e s a g t w e r d e n , d a ß a u s d e r H ö h e d e s S a u e r s t o f f g e h a l te s k e i n R ü c k s c h l u ß a u f d a s A u f t r e t e n d e r A n o r m a l i t ä t m ö g lic h i s t .

U n t e r s u c h u n g e n d e s S t i c k s t o f f - u n d W a s s e r s t o f f g e h a l t e s e r g a b e n k e i n e U n t e r s c h i e d e z w is c h e n n o r m a l e n u n d a n o r m a l e n S t ä h l e n .

N i e d r i g l e g i e r t e M a n g a n - i m d C h r o m s tä h le z e ig te n , v o n v e r s c h ie d e n e n F o r s c h e m ü b e r e i n s t i m m e n d b e s t ä t i g t , k e i n e B i l d u n g v o n w e ic h e n F l e c k e n . O b es s ic h h i e r u m s p e z ifis c h e E ig e n s c h a f t e n d ie s e r M e ta lle h a n d e l t , z. B . u m d e n E i n f l u ß a u f d ie k r i t i s c h e A b k ü h l u n g s g e s c h w i n d i g k e i t , o d e r o b i n d i r e k t e W i r k u n g e n v o r lie g e n (z. B . b e s s e r e D e s o x y d a t i o n ) , i s t n i c h t k l a r g e s t e l l t . D a s g a n z e G e b ie t h ö h e r l e g i e r t e r S t ä h l e s c h e i d e t e in s tw e ile n w e g e n M a n g e ls a n g e n ü g e n d e n V e r s u c h e n i m d in f o lg e U e b e r d e c k u n g d u r c h d e n E i n f l u ß d e s h ö h e r e n L e g i e r u n g s g r a d e s a u s , j e d o c h w u r d e a u c h b e i d ie s e n S t ä h l e n z u w e ile n A n o r m a l i t ä t f e s t g e s t e l l t (4 , 1 2 , 1 5 , 1 9 ).

b ) D u r c h s p e k t r o g r a p h i s c h e U n t e r s u c h u n g e n w u r d e f e s t g e s t e l l t , d a ß a n o r m a l e S t ä h l e b e s o n d e r s d u r c h A n w e s e n h e i t v o n A l u m i n i u m g e k e n n z e ic h n e t s i n d (1 5 ). D a ß es s ic h a u c h b e i m A l u m i n i u m u m k e i n e s p e z ifis c h e W i r k u n g d e s

Abbildung 10. Kohlenstoffgehalte in der Zementa

tionsschicht von normalen nnd anormalen Stählen

(nach H erty).

(4)

1324 Stah l u nd E isen. Normaler und anormaler Stahl. 50. Jahrg. N r. 38.

A lu m in iu m s h a n d e l t , z e ig t e in S ta h l, d e n H e r t y (1 9 ) b e s c h r e i b t , d e r 0 ,5 % A l e n t h ä l t u n d n o r m a l is t .

c) D ie P r ü f u n g e n d e r F e s t i g k e i t s e i g e n s c h a f t e n v o n n o r m a l e n u n d a n o r m a le n S t ä h l e n h a b e n k e i n e n w e s e n t

lic h e n U n t e r s c h i e d z w is c h e n b e id e n S t a l i l a r t e n e r k e n n e n la s s e n (1 5 ). D e r a n o r m a le S ta lil n e i g t — e n t s p r e c h e n d s e in e r N e ig u n g z u g r ö ß e r e r F e i n k ö r n ig k e it — m e h r z u e in e m f e i n k ö r n ig e n B r u c h u n d e n ts p r e c h e n d h ö h e r e r K e r b z ä h i g k e i t b e i d e r K e r b s c h la g p r o b e .

d ) R ö n t g e n o g r a p h i s c h e U n t e r s u c h u n g e n f ü h r t e n e b e n f a lls z u k e in e r K l ä r u n g . D u r c h U n t e r s u c h u n g v o n F e i l s p ä n e n w o lle n z w a r 0 . E . H a r d e r , L . J . W e b e r u n d T . F . J e r a b e k (13) b e im a n o r m a le n S t a h l e in e n g r ö ß e r e n G i t t e r p a r a m e t e r f e s t g e s t e l l t h a b e n a ls b e im n o r m a l e n S ta h l. D a d ie U n t e r s u c h u n g k a l t v e r f o r m t e r F e i l s p ä n e z u T r u g s c h lü s s e n f ü h r e n k a n n , m ü s s e n d ie s e E r g e b n is s e n o c h m a ls a u ß e r o r d e n t li c h s c h a r f n a c h g e p r ü f t w e rd e n .

e) B e i H a l t e p u n k t s b e s t i m m u n g e n w u r d e v o m B u r e a u of S t a n d a r d s (15) A r! b e im a n o r m a le n S t a h l e tw a s h ö h e r g e f u n d e n a ls b e im n o r m a le n S ta h l. B e i A c j e r g a b s ic h k e i n U n te r s c h ie d .

f) A n H a n d v o n A b l ö s c h v e r s u c h e n k o m m e n 0 . E . H a r d e r u n d W . S. J o h n s o n (1 7 ) z u d e m E r g e b n is , d a ß b e im a n o r m a le n S t a h l d ie L ö s u n g s f ä h ig k e it d e s y - E is e n s f ü r K o h le n s to f f g e r in g e r i s t , m i t a n d e r e n W o r t e n , d a ß d ie A cm- L in ie i m E is e n - K o h le n s to f f - S c h a u b ild w e ite r n a c h l i n k s v e r s c h o b e n w ir d . D ie E r g e b n is s e b e d ü r f e n j e d o c h n o c h d e r w e ite r e n P r ü f u n g in s b e s o n d e r e m i t P r o b e n g le ic h e r A n a ly s e . U n te r s c h ie d e im M a n g a n g e h a lt v o n 0 ,4 % , w ie sie b e i d e n u n t e r s u c h t e n S tä h le n v o r lie g e n , d ü r f t e n s c h o n w e s e n tlic h a u f d ie U n t e r s u c h u n g s e r g e b n is s e v o n E in f l u ß s e in . D ie B e d e u t u n g e in e r s o lc h e n V e r s c h ie b u n g v o n A cm w ir d s p ä t e r n o c h z u b e s p r e c h e n se in .

V e r s u c h e , v o r l i e g e n d e f e r t i g g e g o s s e n e S t ä h l e d u r c h B e h a n d l u n g i n i h r e m V e r h a l t e n i m H i n b l i c k a u f A n o r m a l i t ä t b z w . N o r m a l i t ä t z u b e e i n

f l u s s e n .

a ) W a r m f o r m g e b u n g . N a c h A n g a b e v o n G a t , E p s t e in u n d R a w d o n u . a . m . ( 1 0 ,1 5 ) i s t es b e la n g lo s , o b d e r S t a h l im G u ß - o d e r S c h m ie d e z u s ta n d g e p r ü f t w i r d ; d ie A n o r m a li

t ä t l ä ß t s ic h i n je d e m V e r a r b e i t u n g s z u s t a n d e f e s ts te lle n . b ) E i n f l u ß d e s A u s g a n g s g e f ü g e s . E s l i e g t d ie V e r m u t u n g n a h e , d a ß d a s v o r d e m Z e m e n tie r e n v o r lie g e n d e G e fü g e v o n E in f l u ß a u f d a s Z e m e n ta tio n s g e f ü g e i s t . D ie V e r s u c h e , d u r c h V e r g ü te n v o n v e r s c h ie d e n e n T e m p e r a t u r e n v o r d e m Z e m e n tie r e n d a s G e fü g e z u v e r ä n d e r n , e r g a b e n , d a ß es w o h l m ö g lic h w a r , d ie K o r n g r e n z e n a n o r m a li t ä t d u r c h V e r g ü te n v o n h o h e n T e m p e r a t u r e n (1000°) i n d e r R i c h t u n g g r ö ß e r e r N o r m a l i t ä t z u b e e in f lu s s e n ; e in e V e r ä n d e r u n g d e r G e f ü g e a n o r m a l i tä t w a r j e d o c h n i c h t z u e r re ic h e n ( 9 ,1 0 ,1 4 ,1 5 ) .

c) K a l t v e r f o r m u n g . K a l t v e r f o r m u n g v o r d e m Z e m e n t i e r e n i s t o h n e E in f l u ß a u f d ie G e f ü g e a u s b ild u n g ( 5 : E r ö r t e r u n g s b e i t r a g S m ith -M o ris ).

d ) E i n f l u ß d e r O f e n a t m o s p h ä r e b e i d e r W ä r m e - b e h a n d l u n g . D u r c h E in w ir k u n g s a u e r s t o f f h a l t i g e r G a s e , w i e L u f t , S a u e r s t o f f , K o h l e n s ä u r e u n d K o h l e n o x y d (in A b w e s e n h e it v o n H o lz k o h le ) , w ir d b e im G lü h e n d ie R a n d z o n e i n a n o r m a l e m S in n e b e e i n f l u ß t . G lü h e n i n t r o c k e n e m S t i c k s t o f f o d e r i m V a k u u m b e w i r k t k e in e r le i V e r ä n d e r u n g d e r G e f ü g e a u s b ild u n g . I m f e u c h t e n Z u s t a n d e w ir k e n G a s e im a llg e m e in e n im S in n e e in e r g r ö ß e r e n A n o r m a l i tä t.

D u r c h G lü h e n i n W a s s e r s t o f f s o lle n a n o r m a le S t ä h l e d a s B e s t r e b e n z e ig e n , i n n o r m a l e S t ä h l e ü b e r z u g e h e n , w a s s ic h a lle r d in g s n i c h t b e i a lle n V e r s u c h e n b e s t ä t i g t e .

D u r c h U e b e r h i t z e n v o n S t a h l a n L u f t ( V e r b r e n n e n ) w ir d s t e t s A n o r m a l i t ä t e r z e u g t ( 1 1 : E r ö r t e r u n g s b e i t r a g A le x a n d e r , 1 3 , 1 5 , 1 9 ).

D u r c h G lü h e n i n S c h l a c k e n o d e r O x y d e n b e lie b ig e r A r t e in s c lilie ß lic h f e u e r f e s t e r S to ff e , i n S u l f i d e n , P h o s - p h i d e n w ir d e in s t a r k a n o r m a l e s V e r h a l t e n e r z e u g t ( 4 ,1 3 ) .

A lle d ie s e V e r s u c h e m i t G a s e n , O x y d e n s i n d b e i T e m p e r a t u r e n ü b e r 9 0 0 ° , m e i s t ü b e r 1 0 0 0 ° d u r c h g e f ü h r t . N o r m a le s G lü h e n b e i 8 0 0 ° a n L u f t u n d h i e r b e i e n t s te h e n d e r Z u n d e r s i n d o h n e E in f l u ß a u f d ie N o r m a l i t ä t .

e) E i n f l u ß d e s Z e m e n t a t i o n s m i t t e l s . D ie u n t e r s u c h t e n , v e r s c h i e d e n a r t i g e n ( f e s te n ) Z e m e n t a t i o n s m i t t e l h a b e n k e in e n E in f l u ß (4 , 1 0 , 1 5 ).

f) E i n f l u ß d e r Z e m e n t a t i o n s t e m p e r a t u r . M it s t e ig e n d e r Z e m e n t a t i o n s t e m p e r a t u r l i e g t d a s B e s t r e b e n v o r, a n o r m a l e n S t a h l in n o r m a l e n S t a h l z u v e r w a n d e l n . D ie s g i l t s o w o h l f ü r d ie G e fü g e - a ls a u c h K o r n g r ö ß e n a n o r m a l i t ä t , w o b e i d ie K o r n g r ö ß e n a n o r m a l i t ä t b e i e tw a s t i e f e r e r T e m p e r a t u r v e r s c h w i n d e t a ls d ie G e f ü g e a n o r m a l i tä t . H in g e g e n i s t d ie D a u e r d e r Z e m e n t a t i o n e r w a r t u n g s g e m ä ß o h n e E in f lu ß .

g ) E i n f l u ß d e r A b k ü h l u n g s g e s c h w i n d i g k e i t n a c h d e m Z e m e n t i e r e n . D ie A b k ü h l u n g s g e s c h w i n d i g k e i t n a c h d e r Z e m e n t a t i o n k a n n b e i A b k ü h l u n g i m O fe n o d e r H e r a u s z ie h e n a n L u f t n u r i n e n g e n G r e n z e n v e r ä n d e r t w e r d e n . I n f o lg e d e s s e n i s t es e r k l ä r l i c h , d a ß E h n n u r e in e n g e r in g e n E in f l u ß d e r G e s c h w in d ig k e it z u e r b l i c k e n g l a u b t . H e r t y s t e l l t e j e d o c h d u r c h n e u e r e V e r s u c h e f e s t , d a ß b e i v e r g r ö ß e r t e r A b k ü h lu n g s g e s c h w i n d i g k e i t d e r a n o r m a l e S ta h l z u e in e r n o r m a l e r e n G e f ü g e a u s b ild u n g n e i g t (4 , 1 9 ).

h ) E i n f l u ß d e r W ä r m e b e h a n d l u n g n a c h d e r Z e m e n t a t i o n . B e i K o r n g r ö ß e n a n o r m a l i t ä t l ä ß t s ic h d u r c h e in - o d e r m e h r f a c h e s V e r g ü t e n e in e A e n d e r u n g e rz ie le n . G e

f ü g e a n o r m a l i t ä t w ir d j e d o c h d u r c h k e i n e W ä r m e b e h a n d l u n g b e e i n f l u ß t (6 , 1 5).

i) E i n f l u ß d e s A b s c h r e c k m i t t e l s . D a s a n o r m a le G e fü g e l ä ß t s ic h n u r a n la n g s a m a b g e k ü h l t e n P r o b e n e r

k e n n e n , w ä h r e n d b e i s c h a r f e r A b s c h r e c k u n g d a s A u f t r e t e n d e r t y p i s c h e n m e t a l l o g r a p h i s c h e n M e r k m a le u n t e r d r ü c k t w ir d . M a n k a n n d ie A n o r m a l i t ä t d a n n b e s t e n f a l l s n u r d u r c h d a s A u f t r e t e n d e r v o r e r w ä h n t e n W e ic h f l e c k i g k e i t f e s ts te lle n . H i e r z u i s t z u b e m e r k e n , d a ß je d e s M i t t e l , d a s d ie A b k ü h l u n g s g e s c h w in d ig k e it v e r g r ö ß e r t , d a s A u f t r e t e n d e r w e ic h e n F le c k e n u n d s o m i t d ie F o lg e n d e r A n o r m a l i t ä t b e s e i t ig t ( 5 ,1 0 , 1 5 ). E i n e s o lc h e V e r g r ö ß e r u n g d e r A b k ü h lu n g s g e s c h w in d ig k e i t i s t m ö g lic h d u r c h E n t g a s u n g d e s W a s s e r s so w ie d u r c h V e r w e n d u n g s a l z h a l t ig e r A b s c h r e c k lö s u n g e n . B e s o n d e r s g e f ä h r l i c h s c h e i n t d a s V o r h a n d e n s e i n v o n K o h l e n s ä u r e im W a s s e r z u s e in , d ie s ic h a ls G a s b la s e n a u f d e m z u h ä r t e n d e n S t a h l f e s t s e t z t u n d d a d u r c h d ie A u s b il d u n g v o n w e ic h e n F l e c k e n b e g ü n s t ig t .

M a n k a n n s o m i t d u r c h g e e i g n e t e A b s c h r e c k f l ü s s i g k e i t e n o h n e w e i t e r e s d i e F o l g e e r s c h e i n u n g e n d e s a n o r m a l e n S t a h l e s b e h e r r s c h e n , w o b e i d i e g r ö ß e r e F e i n k ö r n i g k e i t s c h n e l l e r a b g e k ü h l t e r S t ä h l e e i n e n g e w i s s e n V o r t e i l in s ic h b e r g e n k a n n . A ls N a c h t e i l w ä r e b e i d e m s c h r o f f e r e n A b s c h re c k e n d ie M ö g lic h k e it e in e s g r ö ß e r e n H ä r t e a u s s c h u s s e s z u b e r ü c k s ic h tig e n .

V e r f o l g u n g m e t a l l u r g i s c h e r V o r g ä n g e i m Z u s a m m e n h a n g m i t d e r A n o r m a l i t ä t d e s S t a h l e s .

a ) E i n f l u ß d e s H e r s t e l l u n g s v e r f a h r e n s . E s s in d v e r f o l g t w o r d e n E l e k t r o - , S ie m e n s - M a r tin - u n d B e s s e m e r s c h m e lz u n g e n s o w ie z a h l r e i c h e V e r s u c h s g ü s s e . N o r m a l i t ä t u n d A n o r m a l i t ä t e r w ie s e n s ic h a ls a n k e i n H e r s t e l l u n g s v e r f a h r e n g e b u n d e n .

(5)

18. Septem ber 1930. Normaler und anormaler Stahl. Stah l und E isen . 1325

b ) E i n f l u ß d e r B e r u h i g u n g . D ie P r o b e n e n t n a h m e w ä h r e n d d e s S c h m e lz v e r la u f e s e r g a b , d a ß d ie v o r d e r B e r u h i g u n g e n t n o m m e n e n P r o b e n m e i s t a n o r m a l w a r e n u n d d a ß m i t s t e ig e n d e r F r i s c h w i r k u n g d ie A n o r m a l i t ä t b e s o n d e r s s t a r k z u t a g e t r a t . D u r c h d ie B e r u h i g u n g t r a t e in e d e u t lic h e T e n d e n z a u f , z u n o r m a l e m S t a h l ü b e r z u g e h e n . E i n z e ln e S c h m e lz u n g e n w a r e n w ä h r e n d i h r e s g a n z e n V e r la u f e s n o r m a l. A u s r e ic h e n d e A n g a b e n ü b e r d ie H ö h e d e s G e h a lte s a n M a n g a n u n d a n d e r e n B e g le it e l e m e n te n w ä h r e n d d e s S c h m e lz v e r la u fe s f e h le n l e i d e r i n a lle n A r b e i t e n . D ie s e w ä r e n z u r m e t a l l u r g i s c h e n B e w e r t u n g d e r S c h m e lz u n g e n u n b e d i n g t e r f o r d e r l i c h g e w e s e n .

A u s d e n g e s a m t e n E r g e b n i s s e n g e h t h e r v o r , d a ß a u c h e in e im S c h m e lz v e r la u f s t a r k a n o m a l e S c h m e lz u n g d u r c h g e e ig n e te B e r u h i g u n g o h n e w e ite r e s i n d e n n o r m a l e n Z u s t a n d ü b e r g e f ü h r t w e r d e n k a n n , u n d b e i g u t d u r c h g e f ü h r t e r B e r u h ig u n g i s t d e n B e r i c h t e r s t a t t e r n b i s h e r k e i n F a l l v o n G e f ü g e a n o r m a l i tä t b e k a n n t g e w o r d e n . I m m e r h i n i s t f e s t z u h a l t e n , d a ß es n i c h t m ö g lic h i s t , a u s P r o b e n , d ie w ä h r e n d d es S c h m e lz v e r la u f s e n t n o m m e n w e r d e n , a u f d a s V e r h a l t e n d es E n d e r z e u g n is s e s z u s c h lie ß e n . U e b e r d ie s h a t H e r t y ( 1 9 ) b e i d e r V e r w e n d u n g k l e i n e r P r o b e n z u r B e u r t e i l u n g g a n z e r S c h m e lz u n g e n f e s t g e s t e l l t , d a ß k l e i n e u n d g r o ß e B lö c k e v o n e in u n d d e r s e lb e n S c h m e lz e s ic h u n g l e i c h m ä ß i g v e r h a l t e n ; w ä h r e n d d e r k l e i n e B lo c k s ic h a n o m a l z e ig t, i s t d e r g r o ß e n o m a l . D ie U r s a c h e w i r d d a r a u f z u r ü c k g e f ü h r t , d a ß b e i k le in e r e n G ü s s e n in f o lg e d e r s c h n e lle n A b k ü h l u n g d ie G a s e n i c h t m e h r e n t w e i c h e n k ö n n e n . D ie s e A n g a b e b e z i e h t sic h n u r a u f u n r u h i g e n S t a h l , w ä h r e n d b e i r u h i g e m S t a h l k e in U n t e r s c h i e d z w is c h e n d e m V e r h a l t e n k l e i n e r e r u n d g r ö ß e re r B lö c k e v o r h a n d e n w a r . N a c h A n g a b e v o n E h n k a n n es V o r k o m m e n , d a ß d ie e in e H ä l f t e d e r S c h m e lz e n o r m a l u n d d ie a n d e r e a n o r m a l i s t . H i e r d u r c h w i r d e b e n f a lls z u r G e n ü g e h e r v o r g e h o b e n , d a ß es n i c h t m ö g lic h i s t , a u f G r u n d e in z e ln e r S c h m e lz e n p r o b e n e in e B e u r t e i l u n g d e r g e s a m t e n

S c h m e lz e v o r z u n e h m e n .

U e b e r u n r u h i g e u n d r u h i g e S t ä h l e g e h e n d ie M e i

n u n g e n a u s e i n a n d e r , i n d e m e i n e r s e i t s a n g e n o m m e n w ir d , d a ß u n r u h i g e r S t a h l b e s o n d e r s z u r A n o m a l i t ä t , r u h i g e r S ta h l d a g e g e n z u r N o m a l i t ä t n e i g t , a n d e r s e it s s o w o h l b e i b e r u h ig te m w ie b e i u n b e r u h i g t e m S t a h l d a s g le ic h m ä ß ig e A u f t r e t e n b z w . N i c h t a u f t r e t e n d e r A n o r m a l i t ä t g e s c h i l d e r t w ird . E in e E r k l ä r u n g h i e r f ü r d ü r f t e n z u m T e il d ie A n g a b e n v o n H e r t y g e b e n , d e r b e i u n r u h i g e m S t a h l i n d e r A u ß e n z o n e N o m a l i t ä t u n d i n d e r i n n e r e n K e m z o n e s t r e i f e n - o d e r fle c k e n w e is e s A u f t r e t e n d e r A n o m a l i t ä t f e s t s t e l lt e . H i e r d u r c h f i n d e t e b e n s o d ie o b e n a u f g e f ü h r t e A n g a b e E h n s , d a ß e in e S c h m e lz e z u r H ä l f t e n o m a l u n d z u r a n d e r e n H ä l f t e a n o m a l s e in k a n n , e in e E r k l ä r u n g .

E i n w ic h tig e s E r g e b n i s , d a s i n z a h l r e i c h e n F ä l l e n ü b e r e in s tim m e n d f e s t g e s t e l l t w o r d e n i s t , d ü r f t e a ls f e s t s t e h e n d a n g e s e h e n w e r d e n : I n d e r K o k i l l e b e r u h i g t e r S t a h l n e i g t , i n s b e s o n d e r e , w e n n d i e B e r u h i g u n g m i t A l u m i n i u m o d e r V a n a d i u m v o r g e n o m m e n w ir d , v o r a l l e m z u r A n o r m a l i t ä t . W i r d b e i m g le ic h e n S t a h l d ie B e r u h ig u n g im O fe n o d e r i n d e r P f a n n e v o r g e n o m m e n , so i s t d e r S t a h l in d e r G e f ü g e a u s b i ld u n g n o r m a l ( 1 0 , 1 5 , 1 9 ) . A u s a lle n V e r s u c h e n d ü r f t e z u r G e n ü g e e r s i c h t l i c h s e in , d a ß d ie S t a h l b e r u h ig u n g u n d E n t g a s u n g e in e b e s o n d e r e R o lle a u f d ie G e f ü g e a u s b ild u n g s p i e l t u n d d a ß n a m e n t l i c h d ie F o r m d e r d ie A n o m a l i t ä t b e w i r k e n d e n B e s t a n d t e i l e e n t s c h e i d e n d is t .

c) V e r s u c h s s c h m e l z e n i m L a b o r a t o r i u m . D ie s e b e s t ä t i g t e n d e n E i n f l u ß d e r D e s o x y d a t i o n u n d E n t g a s u n g a u f d ie G e f ü g e a u s b ild u n g b e i d e r Z e m e n t a t i o n . D ie V e r s u c h e e r g a b e n w e i t e r h i n , d a ß e b e n f a lls d u r c h s t ä r k e r e A n

r e i c h e r u n g e n d e r S c h m e lz e n a n P h o s p h o r , S c h w e fe l u n d S t i c k s t o f f A n o r m a l i t ä t h e r v o r g e r u f e n w e r d e n k a n n . E s b e s t ä t i g t s ic h h i e r b e i w ie d e r u m d ie A u f f a s s u n g , d a ß m a n d ie g le ic h e n E n d w i r k u n g e n n i c h t i m m e r a u f d ie g l e i c h e n U r s a c h e n z u r ü c k f ü h r e n k a n n .

T h e o r i e n .

I n d e r e r s t e n Z e i t h a b e n s ic h d ie F o r s c h e r n a t u r g e m ä ß d a m i t b e g n ü g t , d ie T a t s a c h e d e r A n o r m a l i t ä t f e s t z u s t e l l e n u n d d ie B e d in g u n g e n f ü r i h r A u f t r e t e n z u u n t e r s u c h e n . E h n w ie s d e m S a u e r s t o f f u n d v o r a lle m d e r A r t d e r S a u e r s t o f f b i n d u n g u n d - V e r t e il u n g e in e n b e s o n d e r e n E in f l u ß z u , a n d e r e F o r s c h e r d e m i m S t a h l v o r h a n d e n e n S t i c k s t o f f , P h o s p h o r u n d S c h w e fe l.

D e n e r s t e n V e r s u c h , d a s A u f t r e t e n d e r G e f ü g e a n o m a l i t ä t z u e r k l ä r e n , m a c h t e G a t (1 0 ). N a c h s e in e r A u f f a s s u n g w i r d d ie G e f ü g e a n o r m a l i tä t d u r c h g e lö s te n S a u e r s to f f b e d i n g t . B e i A n w e s e n h e it v o n S a u e r s to f f s o ll d e r A u s t e n i t a u s e in e r f e s t e n L ö s u n g v o n ( n o r m a le m ) K o h le n s t o f f - A u s t e n i t u n d S a u e r s t o f f - A u s te n i t b e s t e h e n . B e i d e r A b k ü h l u n g s c h e i d e t s ic h z u e r s t i n d e n K o m g r e n z e n ü b e r e u t e k t o i d e r Z e m e n t i t a u s . D ie v e r b l e i b e n d e f e s t e L ö s u n g b e i d e r A u s t e n i t a r t e n

Abbildung 12. Gefügeanormalität. Gefügeauf

nahme von Gat zur Stützung seiner Theorie.

s c h e i d e t a l s d a n n l ä n g s d e n Z e m e n t it a d e r n d e n S a u e r s to f f - A u s t e n i t v o l l s t ä n d i g a b . B e im U e b e r g a n g i n s a - G e b i e t z e r f ä l l t d e r v e r b l e i b e n d e n o r m a l e A u s t e n i t i n P e r l i t , d e r S a u e r s t o f f - A u s t e n i t i n e in e n t s p r e c h e n d e s S a u e r s to f f - a - E is e n - E u t e k t o i d . D ie s e V o r s t e l l u n g i s t n a c h G a t n o t w e n d i g , w e il n a c h s e in e n F e s t s t e l l u n g e n d ie b e i G e f ü g e a n o r m a l i tä t d e n Z e m e n t i t u m l a g e r n d e n F l ä c h e n n i c h t a u s F e r r i t b e s t e h e n ( Abb. 12) . S ie s o lle n b e i m A e tz e n e in v o m F e r r i t a b w e ic h e n d e s V e r h a l t e n z e ig e n u n d a u ß e r d e m e in e h ö h e r e R i t z h ä r t e h a b e n . Z u d ie s e r T h e o r ie v o n G a t i s t z u s a g e n , d a ß d ie g e s c h i ld e r t e n A b k ü h l u n g s v o r g ä n g e n a c h d e r P h a s e n r e g e l n i c h t m ö g lic h s in d . A u ß e r d e m d e u t e t d ie s t a r k e D u n k e l u n g d e s P e r l i t s a u f s t a r k e U e b e r ä t z u n g h i n , so d a ß es n a h e l i e g t , d ie A u f r a u h u n g d e s d e n Z e m e n t i t u m g e b e n d e n G e f ü g e b e s t a n d te ile s a u f U e b e r ä t z u n g v o n F e r r i t z u r ü c k z u f ü h r e n . I n d e n d e r V e r ö f f e n tlic h u n g f o lg e n d e n E r ö r t e r u n g s b e i t r ä g e n w i r d b e r e i t s a u f d ie s e P u n k t e h in g e w ie s e n .

H a r d e r (1 3 , 1 7 ) f ü h r t d ie U n t e r s c h i e d e i n d e r G e f ü g e a u s b il d u n g a u f V e r s c h ie b u n g e n d e r E S - L in i e d u r c h S a u e r s t o f f z u r ü c k , u n d z w a r s o ll m i t w a c h s e n d e m S a u e r s t o f f g e h a l t d ie L in i e i m S c h a u b i l d n a c h l i n k s v e r s c h o b e n w e r d e n . E i n e b e s o n d e r e R o lle s o ll d a b e i d e r G e h a l t a n T o n e r d e s p ie le n ( Abb. 13).

D ie V e r s c h ie b u n g d e r E S - L i n i e w i r d d u r c h A b s c h r e c k v e r s u c h e b e le g t. D ie E r k l ä r u n g f ü r d ie U n t e r s c h i e d e i n d e r G e f ü g e a u s b i l d u n g s o ll d a r i n z u s u c h e n s e in , d a ß b e i A n w e s e n h e i t v o n S a u e r s t o f f in f o lg e d e r V e r s c h i e b u n g d e r G le ic h g e w ic h ts lin ie n a c h l i n k s d ie Z e m e n t it a u s s c h e i d u n g b e i g le ic h e m K o h l e n s t o f f g e h a l t b e i h ö h e r e n T e m p e r a t u r e n b e g i n n t , a ls o T e m p e r a t u r e n h ö h e r e r D if f u s io n s g e s c h w in d ig

(6)

1326 S ta h l und E isen. Normaler und anormaler Stahl. 50. Jah rg. N r. 38.

k e i t . D a d u r c h so ll e in e U n t e r k ü h l u n g , a ls o e in e U e b e r a u s f ä l l u n g v o n Z e m e n t it a n d e n a ls K e im e w ir k e n d e n K o r n g r e n z e n b e g ü n s t i g t w e r d e n , so d a ß b e i d e r P e r l it b i l d u n g ü b e r s c h ü s s ig e r F e r r i t v o r h a n d e n i s t . H i n s i c h tl i c h d e r V e r s c h ie b u n g d e r G le ic h g e w ic h ts lin ie E S , d ie d ie s e r T h e o rie z u g r u n d e g e le g t w ir d , i s t z u s a g e n , d a ß e in m a l d a s z u r F e s t le g u n g d e r L in i e n a n g e w a n d te A b s c h r e c k v e r f a h r e n n i c h t b e s o n d e rs g e n a u i s t u n d d a ß w e ite r h in b e i d e n u n t e r s u c h t e n P r o b e n U n t e r s c h i e d e i n d e r Z u s a m m e n s e tz u n g , in s b e s o n d e r e d e s M a n g a n g e h a lte s ( siehe Abb. 13), d ie e in e n ä h n lic h e n

Abbildung 13. Löslichkeitsbedingungen für Kohlenstoff in normalem und anormalem

Stahl (nach Harder).

E in f l u ß h a b e n d ü r f t e n u n b e r ü c k s i c h t i g t g e b lie b e n s in d . N e b e n b e i b e m e r k t , w ir d in d e n U n te r s u c h u n g e n v o n H a r d e r d ie A om-L in ie i n n o r m a le n E is e n - K o h le n s to f f - L e g ie r u n g e n b e r e i t s n a c h l i n k s v e r s c h o b e n g e f u n d e n . D a s w ü r d e d a r a u f h in w e is e n , d a ß m a n f ü r t e c h n is c h e E is e n le g ie r u n g e n , f a lls d ie s e U n t e r s u c h u n g e n r i c h t i g s in d , i n d e r a b s o lu te n A n w e n d u n g d e s E is e n - K o h le n s to f f - S c lia u b ild e s v o r s ic h tig s e in m ü ß t e .

E p s t e i n u n d R a w d o n (1 5 ), d e r e n A n s ic h te n ü b e r d ie U r s a c h e n d e r A n o r m a l i t ä t s ic h im w e s e n tlic h e n a u c h H e r t y (16) a n s c h l i e ß t , s t e ll t e n f e s t, d a ß d e r A r , - P u n k t b e i g le ic h e r A b k ü h lu n g s g e s c h w in d ig k e it im a n o r m a le n S t a h l h ö h e r l i e g t a ls i m n o r m a l e n S ta h l. I n fo lg e d e s s e n s p i e lt s ic h d ie P e r l i t b i l d u n g b e i h ö h e r e n T e m p e r a t u r e n a b , w o d u r c h d ie M ö g lic h k e it d e s K r i s t a l l w a c h s t u m s u n d d e r Z u s a m m e n - b a l l u n g v e r g r ö ß e r t w ir d .

D ie s e F e s t s t e l l u n g s t e h t in U e b e r e i n s ti m m u n g m i t d e r T a t s a c h e d e r g r o ß e n k r i ti s c h e n A b k ü h lu n g s g e s c h w in d ig k e it a n o r m a l e r S tä lü e . Z u r E r k l ä r u n g d e r s t a r k e n G e f ü g e a n o r m a l i t ä t m ü ß t e m a n d a n n n o c h a n n e h m e n , d a ß ir g e n d w e lc h e K e im e , m ö g lic h e r w e is e o x y d is c h e r , n i t r i d i s c h e r , s u l

f id is c h e r o d e r s o g a r k a r b i d i s c h e r A r t i m p f e n d a u f d ie Z e m e n - t i t a u s s c h e i d u n g w ir k e n , u n d d a ß h i e r d u r c h d ie g e s c h ild e r te n G e f ü g e a u s b ild u n g e n e n t s te h e n . A n o r m a l i t ä t k ö n n t e s o m it d u r c h v e r s c h i e d e n a r t i g e U r s a c h e n b e w i r k t w e r d e n , w o r a u f o b e n s c h o n m e h r f a c h h in g e w ie s e n w u r d e . I m S in n e d e r A n o r m a l i t ä t k ö n n t e n n o c h E le m e n te w ir k e n , d ie d ie H a l t e p u n k t e e r h ö h e n . D ie A u f f a s s u n g v o n E p s t e i n u n d ß a w d o n so w ie v o n H e r t y g i b t a u c h e in e E r k l ä r u n g f ü r d ie e r w ä h n t e T a t s a c h e , d a ß S t ä h l e , d ie n i e d r i g m i t M a n g a n o d e r C h r o m l e g i e r t s in d , i m m e r n o r m a le s V e r h a l t e n z e ig e n . I n fo lg e d e r V e r r in g e r u n g d e r k r i t i s c h e n A b k ü h l u n g s g e s c h w in d ig k e it d u r c h d ie s e E le m e n t e i s t b e i d ie s e n S t ä h l e n l e i c h t e r e in e U n t e r k ü h l u n g

m ö g lic h , d ie n a c h A u f f a s s u n g v o n E p s t e i n u n d R a w d o n so w ie H e r t y n o r m a le s V e r h a l t e n b e w i r k t .

E in e i n d e r l e t z t e n Z e i t a u f g e s t e l l t e T h e o r ie i s t d ie v o n M . A . G r o ß m a n n (1 8 ), d e r e in e w e s e n t l i c h e r h ö h t e L ö s lic h k e i t d e s K o h le n s to f f s im a - E i s e n a ls F o lg e v o n g e lö s te m S a u e r s to f f f e s t g e s t e l l t z u h a b e n g l a u b t . G r o ß m a n n e r k l ä r t d ie d e n Z e m e n t it u m l a g e r n d e n F e r r i t b ä n d e r d u r c h e r h ö h te D if f u s io n s g e s c h w in d ig k e it d e s K o h le n s to f f s i m a - E is e n in f o lg e d e r e r h ö h t e n L ö s u n g s f ä h ig k e it. D u r c h A b s c h r e c k u n g v o n v e r s c h ie d e n e n T e m p e r a t u r e n b r i n g t e r d e n N a c h w e is , d a ß d ie G e f ü g e n o r m a l it ä t t a t s ä c h l i c h e r s t b e i d e r P e r l it b i l d u n g e n t s t e h t .

Z u d ie s e r T h e o r ie i s t z u s a g e n , d a ß e i n m a l e in e e r h ö h te L ö s lic h k e it d e s K o h le n s to f f e s i m a - E i s e n n i c h t g le ic h b e d e u t e n d m i t e in e r e r h ö h t e n D if f u s io n s g e s c h w in d ig k e it is t, d a ß a n d e r s e it s d e r h ö h e r e S a u e r s t o f f g e h a l t a n o r m a l e r S tä h le d u r c h a n d e r e A r b e i t e n (1 5 ) i n F r a g e g e s t e l l t i s t , u n d d a ß s c h lie ß lic h d ie v o n G r o ß m a n n f e s t g e s t e l l te n T a t s a c h e n d u r c h a u s d u r c h d ie v o n E p s t e i n u n d R a w d o n so w ie v o n H e r t y v e r t r e t e n e n G e d a n k e n g ä n g e ( P e r l i t b i l d u n g b e i h ö h e r e n T e m p e r a t u r e n ) e r k l ä r t w e r d e n k ö n n e n . I n d e r E r ö r t e r u n g z u d e r a n s ic h w e r tv o lle n A r b e i t G r o ß m a n n s w i r d v o n v e r s c h ie d e n e n S e ite n d ie U n w a h r s c h e i n l ic h k e i t d e r T h e o rie e r ö r t e r t .

Z u s a m m e n f a s s u n g u n d a l l g e m e i n e B e m e r k u n g e n . U e b e r s i e h t m a n d ie F ü l l e d e r v o r g e n o m m e n e n V e rs u c h e u n d a u s g e f ü h r t e n A r b e i t e n , so s i n d d ie E r g e b n i s s e , so b e d e u t s a m sie a n u n d f ü r s ic h s in d , n i c h t b e f r ie d ig e n d . A b g e s e h e n v o n d e r V e r w ir r u n g , d ie d u r c h d ie N i c h t u n t e r s c h e i d u n g v o n K o r n g r ö ß e n - u n d G e f ü g e a n o r m a l i tä t h e r v o r g e r u f e n w ir d , i s t i m m e r w ie d e r i m L a u f e d e r Z e i t d e r B e g riff

„ a n o r m a l “ o f t m a ls m i t „ s c h l e c h t “ g le ic h g e s e t z t w o r d e n , u n d es h a t n i c h t a n S t i m m e n g e f e h lt, d ie d ie Z e m e n t a t i o n s p r o b e ü b e r h a u p t a ls q u a l i t a t i v e n M a ß s t a b f ü r d ie B e u r t e i l u n g d e r v e r s c h ie d e n s te n S t ä h l e h i n s t e l l e n w o llte n . H i e r a u f w ir d s p ä t e r n o c h z u r ü c k z u k o m m e n s e in .

Z u s a m m e n f a s s e n d i s t z u s a g e n : E s i s t f e s t g e s t e l l t w o r d e n , d a ß w e ic h e K o h l e n s t o f f s t ä h l e f ü r E i n s a t z h ä r t u n g n i c h t i m m e r g le ic h m ä ß ig i n d e r H ä r t u n g a u s f a l l e n , s o n d e r n u n t e r g le ic h e n B e d in g u n g e n S t a h l g e w is s e r S c h m e lz u n g e n z u r W e ic h f le c k ig k e it n e i g t . D ie s e w e ic h e n F l e c k e n t r a t e n b e i w i e d e r h o l t e r A b lö s c h u n g n i c h t s t e t s a n d e n s e lb e n S te lle n e in , s o n d e r n w a n d e r t e n , so d a ß l o k a l e F e h l e r i m S t a l ü d ie s e lb e n n i c h t v e r u r s a c h e n k o n n t e n . D u r c h V e r w e n d u n g s a l z h a l t ig e n W a s s e r s g e l i n g t es n u n , a lle a n o r m a l e n S tä h le g l e ic h m ä ß ig z u h ä r t e n . I n d e n m e i s t e n F ä l l e n g e n ü g t b e r e i t s e n t g a s t e s W a s s e r , d . h . V e r m e id u n g d e r s ic h a m H ä r t e g u t f e s t s e t z e n d e n G a s b la s e n w ä h r e n d d e s H ä r t e V o rg a n g e s.

G r u n d s ä t z l i c h e S c h w i e r i g k e i t e n b e r e i t e t d a s H ä r t e n a n o r m a l e n S t a h l e s s o m i t n i c h t .

D ie W e i c h f le c k ig k e it a n o r m a l e n S t a h l e s m u ß n a c h d e m V o r h e r g e h e n d e n m i t e in e r g e r in g f ü g ig e n V e r ä n d e r u n g d e r k r i ti s c h e n A b k ü h l u n g s g e s c h w i n d i g k e i t i m Z u s a m m e n h a n g s te h e n . D e m e n t s p r e c h e n d z e ig e n a u c h a n o r m a l e S tä lile b e i g le ic h e n A b k ü h l u n g s g e s c h w i n d i g k e i t e n e in e n h ö h e r e n A r ,- P u n k t , w a s d ie s t ä r k e r e Z u s a m m e n b a l l u n g v o n ü b e r - e u t e k t o i d e m u n d p e r l i ti s c h e m Z e m e n t i t b e g ü n s t i g t .

A u s d e n g e s a m t e n v e r ö f f e n t l i c h t e n A r b e i t e n u n d v ie le n e ig e n e n U n t e r s u c h u n g e n g e h t h e r v o r , d a ß a n o r m a le s V e r

h a l t e n s e h r o f t b e i u n r u h i g v e r g o s s e n e m , w e ic h e m F l u ß s t a h l u n d i n a lle n F ä l l e n a b e r b e i e in e r im l e t z t e n A u g e n b lic k v o r g e n o m m e n e n B e r u h i g u n g u n r u h i g e n S t a h l e s i n d e r K o k ille m i t A l u m i n i u m u n d V a n a d i n a u f t r i t t . I m O f e n u n d i n d e r P f a n n e b e r u h i g t e r S t a h l i s t d u r c h w e g n o r m a l , u n d b e i d e r H e r s t e l l u n g h o c h w e r t i g e n , r u h i g v e r g o s s e n e n E in s a t z s ta h le s i s t d e n V e r fa s s e rn b i s h e r t r o t z v ie le r U n t e r s u c h u n g e n k e i n 7000

77S0

S /a /7 /0 aaar/na/ S/aC/ß

rrorma/

~C 0070 0.00

S f Spar 7700 -Mn 0.007 0.03

P 0.O0S 0.000 7000 _ S 0.036 0.033

Ca 0.000

^ 7 0 0 0

| 0 0 0

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I

eso

Ze/'cCeaer/t/a'raaa:

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0 0 .0 0 .0 0 .S 0 .3 7 ,0 7J? 7 .0 7 .0 7 .3

C oC /eas/off/n 0/0

(7)

18. Septem ber 1930. -Normaler und anormaler Stahl. S ta h l und E isen . 1327

F a l l a n o r m a l e n V e r h a l t e n s e i n e s s a c h g e m ä ß h e r g e s t e l l t e n Q u a l i t ä t s e i n s a t z f l u ß s t a h l s b e k a n n t g e w o r d e n . D ie T a t s a c h e , d a ß u n r u h i g e r u n d i m l e t z t e n A u g e n b lic k b e r u h i g t e r S t a h l z u r A n o r m a l i t ä t n e i g t , b e s t ä r k t d ie A n s ic h t , d a ß d i e n i c h t m e h r a u s g e s c h ie d e n e n E r z e u g n is s e d e r E n t g a s u n g u n d d e r D e s o x y d a t i o n d u r c h K e im w ir k u n g d e n U n t e r s c h i e d i n d e r k r i t i s c h e n A b b ü h lu n g s - g e s e h w in d ig k e it b e w ir k e n .

N a c h L a g e d e r D i n g e i s t e s s e l b s t v e r s t ä n d l i c h , d a ß d u r c h v e r s c h ie d e n e L e g i e r u n g s e l e m e n t e , w ie M a n g a n . C h ro m . N ic k e l, d ie e in e V e r r i n g e r u n g d e r k r i t i s c h e n A b k ü h lu n g s g e s c h w in d ig k e it h e r v o r r u f e n , a lle K e n n z e ic h e n a n o r m a le n S ta h le s b e i w a s s e r h ä r t e n d e n E i n s a t z s t ä h l e n b e s e i t i g t w e rd e n . L e g ie rte S t ä h l e m i t 1 ° 0 C r o d e r 1 ° 0 M n h a b e n s ic h d a h e r w e ite s tg e h e n d f ü r d ie s e Z w e c k e e in g e b ü r g e r t. A n d e r e L e g ie ru n g s e le m e n te k ö n n e n a u s g e s p r o c h e n i m S in n e e in e r A n o r m a l i tä t w ir k e n .

W e n n n u n a u c h d u r c h d ie E i n f ü h r u n g v o n l e g ie r te n g e g e n ü b e r u n l e g i e r t e n S t ä h l e n b e i w a s s e r h ä r t e n d e n E i n s a t z s t ä h l e n d a s B ild g r u n d l e g e n d v e r ä n d e r t w ir d ,

kann

d e n n o c h n a c h E r f a h r u n g e n d e r V e r f a s s e r a b e r a u c h b e i l e g ie r te n S tä h le n je n a c h d e r S e h m e l z f ü h r u n g e i n U n t e r s c h i e d i n d e r H ä r t e f ä h i g k e i t g l e i c h l e g i e r t e r S t ä h l e a u f t r e t e n . L e id e r s in d d ie A n g a b e n i m S c h r i f t t u m ü b e r h ö h e r l e g i e r t e S t ä h l e so w ie W e r k z e u g s tä h le s e h r s p ä r l i c h u n d u n z u v e r l ä s s i g . O e l- h ä r t e n d e C h r o m s tä h le u n d w a s s e r h ä r t e n d e u n le g i e r t e W e r k z e u g s tä h le z e ig e n a b e r ö f t e r v e r s c h i e d e n e H ä r t e f ä h i g k e i t u n d v e r s c h ie d e n k r i t i s c h e A b k ü h l u n g s g e s c h w i n d i g k e i t e n , w o b e i e in Z u sa m m e n h a n g m i t d e n S c h m e l z v e r f a h r e n u n v e r k e n n b a r i s t . B e i u n l e g i e r t e m W e r k z e u g s t a h l k e n n z e i c h n e n s ic h d ie v o r h a n d e n e n U n t e r s c h i e d e i n d e r k r i t i s c h e n A b k ü h l u n g s g e s c h w in d ig k e it b e r e i t s d u r c h d i e s t ä r k e r e o d e r s c h w ä c h e r e D u r c h h ä r t u n g g l e i c h b e h a n d e l t e r P r o b e n . D e r s t ä r k e r d u r c h h ä r t e n d e S t a h l w ü r d e d e m B e g r if f d e s n o r m a l e n , d e r s c h w ä c h e r d u r c h h ä r t e n d e S t a h l d e m B e g r if f d e s a n o r m a l e n S ta h le s e n t s p r e c h e n . I n U e b e r e i n s ti m m u n g h i e r m i t n e i g t d e r s t ä r k e r d u r c h h ä r t e n d e S t a h l m e i s t s c h n e lle r z u m G r o b - k ö m ig w e r d e n b e i m U e b e r s c h r e i t e n d e r n o r m a l e n H ä r t e -

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t e m p e r a t u r , w ä h r e n d d e r a n d e r e S t a h l e in e n , w ie m a n z u s a g e n p f le g t, g r ö ß e r e n H ä r t e b e r e i c h a u f w e is t. H i e r b e i w ü r d e m a n d e n B e g rif f d e s n o r m a l e n W e r k z e u g s t a h l e s b e r e i t s k e in e s w e g s m e h r a ls d e n d e s h ö h e r w e r t ig e n a u f z u f a s s e n h a b e n .

I n n e u e r e r Z e i t s i n d V e r s u c h e g e m a c h t w o r d e n , e in e n G ü t e m a ß s t a b f ü r u n l e g i e r t e n W e r k z e u g s t a h l d u r c h d ie b e im G lü h e n e i n t r e t e n d e Z u s a m m e n b a l l u n g d e s Z e m e n t it s z u g e w in n e n . N a c h d e n b is h e r g e w o n n e n e n E r g e b n i s s e n so ll d e r h ö c h s t w e r t i g e a u s r e i n e n E i n s ä t z e n e r s c h m o lz e n e T ie g e l s t a h l b z w . s c h w e d is c h e S t a h l d ie s t ä r k s t e Z u s a m m e n b a l l u n g v o n Z e m e n t it u n d P e r l i t z e ig e n , d . h . e in e g e w is s e A e h n l i e h k e i t m i t z e m e n t i e r t e m a n o r m a l e m S t a h l a u f w e is e n .

D ie s e k u r z e n H in w e is e m ö g e n g e n ü g e n , u m k l a r z u le g e n , d a ß m a n k e in e s w e g s m i t d e m B e g rif f n o r m a l u n d a n o r m a l G ü t e z a h l e n s c h a f f e n k a n n . A lle V e r s u c h e , d ie B e u r t e i l u n g a n d e r e r G ü t e e i g e n s c h a f t e n , w ie m a g n e t i s c h e E ig e n s c h a f t e n . T ie f z ie h f ä h ig k e it u . a . m , d u r c h d ie Z e m e n t a t i o n s p r o b e v o r z u n e h m e n . w ie W a s m u h t (2 0 ) d a s u . a . s ic h z u r A u f g a b e g e s t e l l t h a t t e , m u ß t e n d a h e r v o n v o r n h e r e in z u r E r g e b n i s l o s i g k e i t v e r u r t e i l t s e in . D ie Z e m e n t a t i o n s p r o b e i s t n i c h t g e e ig n e t, e in e a llg e m e in e G ü t e p r o b e f ü r d ie S t a h l e i g e n s c h a f t e n a b z u g e b e n . A n o r m a l e r S t a h l u n d d e s s e n g r ö ß e r e K o m f e i n - h e i t w e r d e n u n t e r U m s t ä n d e n s o g a r q u a l i t a t i v e V o r te ile b i e t e n , d ie m a n s ie h g e r n z u N u t z e n m a c h e n w ir d , w o b e i m a n d e n N a c h t e i l e n d u r c h e n t s p r e c h e n d e M a ß n a h m e n l e i c h t e n t g e g e n w ir k e n k a n n , f a lls s ie s ie h i m F a l l d e r H ä r t u n g z e m e n t i e r t e r S t ü c k e a ls n a c h t e i l i g b e m e r k b a r m a c h e n s o llte n .

M a n w i r d a u c h b e i s o r g s a m s t e r S t a h l h e r s t e l l u n g s t e t s k le i n e U n t e r s c h i e d e i n d e n e in z e ln e n S c h m e lz u n g e n f e s t s t e ll e n . b e i s o r g lo s e m V o r g e h e n w e r d e n s ic h d ie s e U n t e r s c h ie d e v e r g r ö ß e r n . G u t e S c h m e lz ü b e r w a c h u n g w i r d es a b e r n a c h E r f a h r u n g d e r V e r f a s s e r f e r t i g b r i n g e n , d ie S t r e u u n g e n i n e in u n d d e r s e lb e n G ü t e — u n d d ie s g i l t v o r a lle m b e i d e n h o h e n A n s p r ü c h e n a n Q u a l i t ä t s s t a h l — so g e r i n g z u h a l t e n , d a ß d ie s e lb e n i n d e r P r a x i s k e in e S c h w ie r ig k e ite n z u r F o lg e h a b e n .

a m m e n s te llu n g .

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