Stahl und Eisen, Jg. 61, Heft 32

STAHL UND EISEN

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

Herausgegeben vom Verein Deutscher Eisenhüttenleute G eleitet von Dr.-Ing. Dr. mont. E. h. O . P e t e r s e n

unter Mitarbeit von Dr. J. W. Reichert und Dr. W. Steinberg für den wirtschaftlichen Teil

H E F T 32 7. A U G U S T 1941 61. J A H R G A N G

U m bau eines Edelstahlw alzw erkes.

V on A l o y s F i s c l i n i c h in D üsseldorf.

[B ericht N r. 165 des W alzw erksausschusses des Vereins D eutscher E isen h ü tten le u te 1).]

(Unterschiede in Forderungen an Walzwerke fü r Edelstahl und fü r Massenstahl. Einzelbeschreibung der Anlage und des U m ­ baues. Erhöhung der Leistung durch Verbesserung der Hilfseinrichtungen, Umlegung der Kaliber auf den einzelnen Gerüsten,

B au einer Vorstraße, Verstärkung der Antriebe usw.)

D

D a n n erst w urden die A rb eiten an dem W erk te ilw eise w ieder a u fgenom m en. D a s W alzw erk selb st k am erst A n fan g 1918 in sta rk abgeänderter F orm in B etrieb . N a ch Sch lu ß des W eltk rieg es k am für das W alzw erk b is zum Jahre 1933 m it nur ku rzen U n terbrech u n gen ein e böse Z eit. E s w urden d a ­ her a u ch kein erlei A end erun gen b e w illig t. E rst als im Jahre 1934 der A u fsch w u n g e in se tz te , tr a t sofort die Forderung n a c h U m - u n d E rw eiteru n g sb a u ten auf, die in den Jahren 1936 b is 1939 d u rch g efü h rt w urden.

A n d ieser S te lle so ll au f ein ig e grun d legen d e U n terschied e zw isch en ein em reinen E d e lsta h lw a lzw erk un d den M assen­

w alzw erken h in g ew iesen w erd en . D ie d u rch gesetzte M enge in T onnen is t in ein em E d elsta h lw a lzw erk gering, die Z ahl der Sorten un d G üten jed o ch sehr groß, so daß im m er von einer A b m essun g u n d ein er S tah lsorte ga n z geringe M engen zu w alzen sind . D ie K un den verlan gen aber kurze un d kürzeste L ieferzeiten . A lle S ta h la rten in allen A b m essun gen können u n m öglich au f L ager g eh a lten w e rd en ; desh alb m uß ein E d e l­

sta h lw a lzw erk in der A b w ick lu n g seines W alzprogram m s sehr b ew eg lich sein . In ein em E d e lsta h lw a lz w erk herrsch t d ah er der H a n d b etrieb vor, un d die k lein en W alzm engen je A u ftra g , v erb un d en m it den v e rh ä ltn ism ä ß ig k lein en Mo­

n a tserzeu g u n g sm en g en , verb ieten ein e w eitg eh en d e M echa­

n isieru ng, w ie sie in den M assenw alzw erken selb stv e rstä n d ­ lich is t.

D er B e trieb sleiter, der ein en N eu - oder U m b au ein es E d elsta h lw a lzw erk es p la n en soll, ste h t vor ein er schw eren, aber reizv o llen A u fg a b e. D er In gen ieu r in ih m m ö ch te eine A n lage erstellen , die a lle N eueru ngen der W alzw erk stech n ik a u fw eist; der B e trieb sw ir tsc h a fte r in ih m m uß aber sehr sch arf rech n en , m uß an die T ilg u n g den k en , d ie sich bei den gerin gen E rzeu gu n gsm en gen auf ein en sehr lan gen Z eitraum erstreck t. E s k o m m t also ein V ergleich zu sta n d e. B e zü g ­ lich der K o sten bei E rzeu gn issen a u s E d e ls ta h l is t noch zu

i) V orgetragen in der 46. V ollsitzung am 12. N ovem ber 1940 in D üsseldorf u n d in der 48. Sitzung des Fachausschusses „ W a lz ­ w erk u n d W eiterv e rarb e itu n g “ der E is en h ü tte O berschlesien am 5. J u n i 1941 in H in d en b u rg /O .-S . — Sonderabdrucke sind vom V erlag S tahleisen m. b. H ., D üsseldorf, Postschließfach 664, zu beziehen.

sagen, daß die W alzk osten einen v iel geringeren A n teil a u s­

m achen als bei den M assenerzeugnissen der F lu ß sta h lw a lz ­ w erke, so daß durch E rsparnisse im W alzw erksbetrieb v ie l geringere E in w irk u n gen auf den S elb stk osten p reis gegeben sind. In einem E d elsta h lb etrieb la u te t die erste Forderung:

h öch stm öglich e G üte, die zw eite F orderung: h ö ch stm ö g ­ lich es A u sb rin gen ; erst dann kom m en die E rzeugungsm enge und L eistu n g je S tu n d e. L eid er sch ließ t in ein em E d e lsta h l­

betrieb sehr häufig die Forderung n ach hoher Güte und

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Bild 1. L ageplan des W alzw erkes vor dem U m bau.

1 = Stoßofen für die D oppelduo­

straß e.

m = 300er D oppelduostraße.

n = M otor für die D oppelduostraße.

= A bfuhrrollgang.

= Stoßofen fü r die Blockstraße.

= 650er Trio-B lockstraße.

= M otor fü r die B lockstraße.

= Parallelhebetisch.

= K ranw ippe.

= Abfuhrrollgang.

= W arm schere.

= W arm säge.

= Schopfschere.

= Stoßofen I I für die B lockstraße.

= W arm säge.

= K altschere.

= Entspannungsofen.

= A usgleichgruben.

= K nüppellagerplatz.

n ach g u tem A u sb ringen ein e h oh e S tu n d en leistu n g aus. D a s m uß m an sich im m er v o r A u gen h a lte n .

B ild 1 zeig t den L a g ep la n des W alzw erk es v o r dem U m ­ bau . E s w aren zw ei S traß en vorh an d en , u n d zw ar eine 650er T rio-B lock straß e m it drei G erüsten un d ein e 300er sieb en gerü stige D op p e l-D u o str a ß e ohne V orstraße. B e i den b eid en ersten G erüsten der B lock straß e w aren d ie Ober­

u n d a u ch die U n terw a lze an stellb ar. D a s erste G erüst der B lock straß e h a tte ein en P a ra llelh eb e tisch . D er größte A n ­ stich q u ersch n itt der B lock straß e w ar 280 m m [p bei ein em g röß ten B lo ck g ew ich t v o n 450 k g. D er k le in ste n o ch zu w alzen d e Q u ersch n itt au f dem ersten G erüst w ar 90 [p . D a s zw eite G erüst der B lo ck stra ß e h a tte ein en größ ten A n -

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754 Stahl und Eisen. A . Fischnich: Umbau eines Edelstahlwalzwerkes. 61. Jah rg . N r. 32.

Stichquerschnitt von 200 [p. D er k lein ste noch zu w alzende Q uersch nitt w ar 50 [p. D a s zw eite Gerüst h a tte w eder R oll- gan g noch W ip p tisch , sondern es wurde m it einer fahrbaren K ran w ipp e, die über die drei Gerüste der B lockstraße h in ­ w egfüh rte und an der vor w ie h in ter der W alze je zw ei L auf- h ebel angebracht w aren, bedient. D ie Q uerbeförderung vom ersten zum zw eiten Gerüst sow ie vom zw eiten zum dritten G erüst besorgte die K ranw ippe. A uf dem dritten Gerüst wurde 57 bis 135 mm <J> gew alzt. D a die O vale w ie die F ertigk alib er auf einem Trio untergebracht w aren, waren vier Trios zum A bw alzen dieser A bm essungen notw en dig, w as natürlich einen häu figen Walzenwechsel bedin gte. D ie Blockstraße w ird von einem Motor von 410 kW m it Schlu pfw iderstand bei 81 U /m in angetrieben. D er Motor ist v iel zu schw ach un d wird stän dig üb erlastet.

W ie aus dieser kurzen Schilderung ersichtlich , w ar die B lockstraße unm odern und w enig leistu n gsfäh ig. So betrug die L eistu n g beim K nüppelw alzen nur 5,5 bis 6 t /h A u s­

bringen, bei der W alzung von F ertigw are sogar nur 3,5 bis 4 t /h . D as H aup th indernis für eine L eistungssteigerung lag in dem un w irtsch aftlichen, langsam en H ebeb etrieb am zw eiten Gerüst. Zum Zwecke der L eistu n gssteigeru n g wurde daher hin ter der W alze ein Querschlepper v o m ersten zum dritten Gerüst eingeb aut. D a s zw eite Gerüst bekam einen W ip p tisch und einen R ollgang. D er P arallelh eb etisch wurde

neu durchgebildet und hyd rau lisch ausgew ogen. S ä m t­

liche R ollen wurden m it E in zelantrieb verseh en . A lle drei Gerüste wurden neu durchkalibriert, und zwar dergestalt, daß auf dem ersten Gerüst auch je tz t zum größten A n stich ­ querschnitt 280 [p der B lock in elf S tich en auf 120 [p h er­

untergew alzt wird. D er Q uerschlepper n im m t nun den vor­

gew alzten K nüppel zum zw eiten Gerüst, dessen größter A n­

stichqu erschn itt auf 120 mm [p festg esetz t wurde. D urch den F ortfa ll der früher größeren A n stich kaliber des zw eiten Ge­

rüstes — m an w alzte früher ein zelne Sorten, die in R undblöcken gegossen w aren, in R hom benkalibern auf diesem G erüst herunter — wurde auf der W alze P la tz g e ­ w onnen, und auf diesem frei gewordenen P la tz wurden vier O vale untergebrach t, die, da das zw eite Gerüst ja anstellbar igt, ausreichen, um F ertigrun d von 70 bis 135 mm zu w alzen ( B ild 2 ). D ie A bm essungen von 57 bis 63 m m cp fielen fort.

D iese A bm essungen w urden der neu erbauten M ittelstraß e überw iesen. In das d ritte Gerüst w ird nunm ehr nur noch ein D uo ein gelegt, in das die F ertigrundk aliber von 70 bis 135 m m ein g esch n itten sind . D ad urch fallen die v ielen U m ­ b au zeiten fort, die früher das dritte Gerüst belasteten , wenn m an alle A bm essungen abw alzen w ollte. E s kann nunm ehr jederzeit auf der B lock straße F ertigw are gew alzt w erden, da das F ertigd u o im m er liegen b leib t; es braucht led iglich

das d ritte G erüst a n g ek u p p elt zu w erden. D en Wünschen der K u n d sch a ft kann dah er nun w eitgeh en d entsprochen w erden. D u rch a lle diese M aßnahm en is t die Leistung der B lock straße bei den g leich en B lock gew ich ten und bei dem gleichen A n stich q u ersch n itt auf 10 t /h A usbringen beim K nü ppelw alzen gestiegen .

F ür diese L eistu n g aber reich ten die a lten Blocköfen, die m it u n gerein igtem B raunkohlengeneratorgas geheizt wurden, n ich t aus. D er B lock ofen I w urde daher umgebaut und au f F ern gas u m g e ste llt. D er Ofen h a t 35 m 2 Herdfläche un d eine L eistu n g von 7,5 t / h E in sa tz. E s sin d neun Kugel­

brenner v orh an d en , drei an der S tirn seite des Ofens und je drei gegen ein an d er v e rs etz t an den S eiten fläch en . Der frühere B lock ofen I I w u rde, da er sehr u n gü n stig zur Straße stan d , abgerissen u n d ein neuer O fen neben dem Block­

ofen I erb aut m it 21 m 2 H erd flä ch e und einer L eistung von 4,5 t / h E in sa tz. D ie B renneran ord nun g is t dieselbe wie beim B lock ofen I. A u ch dieser Ofen w ird m it F erngas beheizt. Da der A n trieb schon für die h eu tig e L eistu n g zu schw ach ist, die B lock gew ich te aber au f 1000 k g vergröß ert werden sollen, is t ein neuer A n trieb b e ste llt w orden, un d zwar ein gitter- gesteu erter G leich strom m otor m it einer D au erleistu ng von 1750 kW , stoß w eise ü b erlastb ar b is zu 3500 k W , un d einem größten D reh m om en t v o n 75 m t. D er A n trieb ist stufenlos regelbar von 20 bis 80 U /m in . D a s a lte Kam m walzengerüst reich t für diese K raftübertragung nicht au s, so is t g leic h z e itig ein neues Kamm- w alzen gerü st b e ste llt w orden, das schon so bem essen is t, daß es für ein noch zu b e stellen d es erstes G erüst von 750 mm W alzen d u rch m esser ausreich t. Das d ritte G erüst, das bish er noch von der K ran w ipp e b ed ien t w ird, erhält beider­

se itig R ollgän ge un d Q uerschlepper; vor dem G erüst, u m das O val vom zweiten G erüst vor das K aliber zu legen;

h in ter dem G erüst, u m das Fertigrund au f den A b fuh rrollgang zu schleppen.

F ür die n ach E infü h ru n g größerer B lo ck g ew ich te n och zu erwartende Lei­

stu n gssteigeru n g reich en die alte Warm­

schere und W arm säge n ich t mehr aus.

B eid e w erden ern eu ert. D ie durch den U m b au eingetretene L eistu n gssteigeru n g h a t erfreu licherw eise auch zu einer G üteverbesserung g efü h rt, da die B löck e in kürzerer Z eit, d. h. au ch in einer klein eren Tem peraturspanne, aus­

gew a lzt w erden.

In der g leich en A ch se der B lock straß e steh t in der dritten W alzw erk sh alle die sieb en gerü stige 300er D oppel-D uo­

straße. D iese Straße, auf der 8 b is 56 m m $ und die in den g leich en Q u ersch n ittsabm essu n gen liegenden Sechskant-, A ch tk a n t-, [ p -u n d F la ch a b m essu n g en gew a lzt wurden, hatte keine V orstraße, d. h. also, die V orw alzen lagen im Strang. Der größte A n stich q u ersch n itt w ar 120 [p . E b en so w ar an dieser Straße kein leistu n g sfä h ig er A b fuh rrollgang. D ie Stäbe m u ß ten vo n H an d au f d as v erh ä ltn ism ä ß ig k lein e K ühlbett g esch lep p t w erden, w od urch selb stv erstä n d lic die Leistung auß erordentlich g eh em m t w u rd e, gan z abgesehen davon , daß die sch n elle A b k ü h lu n g auf dem K ü h lb e tt den meisten Sorten, beson ders aber bei klein en A b m essun gen , nicht zuträglich war. B ei den A b m essu n gen über 35 <f>, zum al bei den härteren S tä h len , k o n n te nur in k lein sten Längen ge­

w a lzt w erden. D ie S traß e w ar ü b erla stet. D u rch die große G erüstzah l tra t bei den größeren A b m essun gen und härteren S täh len ein sehr großer N a c h sch la g auf, der zu manchem K u p p el- un d S p indelbruch fü h rte . E b en so litt darunter die

7. A ugust 1941. .4. F ischnich: Umbau eines Edelstahlwalzwerkes. S ta h l und E isen. 755 G enauigkeit der W alzau sfü h ru ng. E s ist u n n ö tig , zu b eto n e n ,

daß auch sehr viele W alzenb rü che zu v erzeich n en w aren.

D a die ein zeln en W alzen n ich t im m er so w eit b e setzt w aren , um eine oder m ehrere S ch ich ten au szu fü llen , au s T erm in­

gründ en aber das ganze W alzprogram m in kurzer Zeit ab­

g ew ick elt w erden m u ß te, fielen sehr v iele U m b a u zeiten in die S c h ic h tz eit.

Im großen u n d ganzen b ot diese Straße ein sehr un ­ gü n stig es B ild . U m die F eh ler der Straße a b zustellen , m u ß ten

1. ein neuer A b fulirrollgang m it leistu n gsfäh igen Sägen und Scheren e rste llt w erden;

2. eine V orstraße geb au t w erden;

3. das W alzp rogram m ein gesch rän kt w erden.

D a s W alzprogram m der D op p el-D u ostraß e einschrän­

ken b ed eu tet aber en tw ed er V erzich t au f das W alzen der durch die E in sch rän k u n g fortfallenden

A b m essu n gen oder aber N eu b au einer M it­

telstra ß e. die die Sorten über 35 $ und v o n der B lock straß e die A b m essu n gen von 57 bis 70 <t> übernehm en sollte. D ieser N eu b a u w ird in der w eiteren F olge noch b esprochen w erden. A u der Straße selbst w urde durch den U m b au, m it A u snahm e von k alib rieru ngstech n isch en M aßnahm en, an sic h n ic h ts geän dert.

In ein em E d elsta h lw erk g ib t es eine A n z a h l Stäh le, die n ach dem S c h m ie­

den oder W alzen sofort au sgeglüh t werden m üssen, da son st im W erk sto ff Sp an n u n gs­

risse a u ftreten , die ih n un brauchb ar m a ­ chen . D a aber die E n tsp an n u n gsöfen nur L ängen vo n 4 b is 6 m a u fn eh m en kön nen, kann m an einen derartigen W erk stoff auch nur in S täb en v o n 4 b is 6 m w a lzen , w enn m an n ic h t dafür Sorge trä g t, daß längere W a lza d em in der W a lzh itze au f die O fen­

länge u n ter teilt w erd en können. U m das zu b ew erk stelligen , w u rde in dem A bfuhrroll- g a n g , 24 m h in ter dem letzten G erüst der D op p el-D u ostraß e, ein e fliegen d e oder u m ­ lau fen d e Schere a u fg e ste llt, die über einen U m d rehu ngsregler m it dem A n trieb sm otor der Straße gek u p p elt is t und daher, sofern die W alzstäb e über 24 m la n g sind , in der W a lzg esch w in d ig k eit die Stäb e au f 4 m als kü rzeste n o ch zu sch n eid en d e L än ge u n ter­

te ilt. H in ter dieser f l i e g e n d e n S c h e r e

wurde ein E n tsp a n n u n g so fen u n ter H ü tten flu r a u fg este llt, in den die u n ter teilten S tä b e v o m R o llg a n g durch einen A b ­ w eiser h in ein fa llen . D ie fliegen d e S chere ist für E d e lsta h l g e ­ bau t und sch n eid et au s dem S ta n d b is 4 0 0 m m 3 Q u ersch nitt.

D u rch A u fste llu n g d ieser S chere is t ein e g a n z b ed eu ten d e E rzeu g u n g ssteig eru n g b eim W alzen v o n sp an n u n gsriß em p - fin d lich en S tä h len a u fg etre ten . A ber n ic h t diese L e istu n g s­

steigeru n g w ar für die A u fstellu n g der Schere m aßgebend , sondern die zu erw arten d e u n d dam i a u ch ein g etreten e G ü te­

verb esserun g ; denn w enn m an von k lein en A b m essu n gen , z .B . 12 x 6 mm* flach oder äh n lic h en M aßen, ein e W alzlä n g e vo n 4 b is 6 m a u sw a lzt, so m uß m an a u c h ein en en tsp rech en d k lein en W a lzk n iip p el h a b en , w ä h ren d m an b e i größeren W alzlängen v o n ein em größeren K n ü p p elq u e rsch n itt a u s­

g eh en k an n . B e i ein em größeren K n ü p p elq u e rsch n itt m achen sich aber E n tk o h lu n g en , le ic h te O berfläch enfeh ler auf d erK n ü p p elo b erflä ch eim F ertig e rzeu g n is v ie l w eniger oder ü b erh a u p t n ic h t m ehr bem erkbar. D u rch das A u fstellen der

u m lau fen d en Schere ist also eine L eistu n gssteigeru n g, eine G üteverbesserun g un d ein erh öhtes A usbringen ein getreten ; ein erh öhtes A usbringen dad urch , daß die K niip pelzw isehen- w alzungen fortfallen un d deren A b brand verlu ste ein gespart w erden u n d in der G ew ich tsein h eit w eniger W alzenden ab­

geschlagen werden m üssen. D er a lte A bfulirrollgang w urde abgerissen u n d durch einen neuen R ollgan g, dessen R ollen m it E in zelan trieb verseh en sin d , ersetzt.

B iU 3 zeig t den L a g ep la n des W alzw erk s n ach dem U m ­ bau. 20 m v o r der D o p p el-D u ostraß e, in der A ch se des ersten G erüstes, w urde das Vorgeriist a u fg e ste llt. E s is t ein Trio m it 450 m m W alzend urch m esser u n d einer B allen län ge von 1500 m m . E s is t a ls S ch litzstä n d er au sgeb ild et un d h a t W ip p tisch u n d R ollgan g. Z w ischen Strang un d V orgerüst steh t eine U n terflu rsch ere, die b is 60 m m 2 w arm sch n eid et.

A uf dieser Schere w erden K n ü p p el n ach G ew ichten un ter­

te ilt, die au f dem V orgerüst vo rg ew a lzt w erden. D er größte A n stich q u ersch n itt des V orgerüstes ist au ch 120 m m [p. D a die V orw alzen n ach der A u fstellu n g des V orgerüstes aus dem S tran g h erausgenom m en w u rd en , können im S tran g die e in zeln en S tic h e besser auf die ein zeln en G erüste v e r te ilt w erden, w od urch m an ch es U m b au en erspart bleib t.

W ie sch on a u sg efü h rt, tr a t bei der P la n u n g des U m ­ b a u es die F ord eru n g n a ch dem N e u b a u e i n e r M i t t e l ­ s t r a ß e g eb iete risch auf. D a es aber der zu erw artende A u f­

tragsein gan g v erb o t, ein e eigene M ittelstraß e m it allen N eb en ein rich tu n gen a u fzu stellen , w urde diese F rage so g e ­ lö st. daß an d as V orgerüst n och zw ei G erüste an geh än gt w u rd en , die d an n m it dem V orgeriist zusam m en die M itte l­

straße b ild en . D a s zw eite G erüst is t w ie das erste m it W ip p ­ tisc h un d R ollgan g au sg erü stet. D a s d ritte Gerüst h a t eben­

fa lls R o llg a n g , aber keinen W ip p tisch und wird m eisten s als F er tig d u o b e n u tzt. D er A bfulirrollgang des d ritten G e­

rü stes der M ittelstra ß e lie g t n ich t in derselben A ch se des a = Stoßofen I fü r die B lockstraße,

b = Stoßofen I I für die B lockstraße, c = 650er Trio-B lockstraße, d = M otor für die B lockstraße, e = Parallelhebetisch, f = W ipptisch.

g = Elektrorollen.

h = Kranw ippe, i = Seilschlepper, k = A bfuhrrollgang.

1 = W armsäge, m = K nüppelschere, n = Stapelrost, o = Schopfschere,

p = Stoßofen fü r M ittel- und F ein­

straße.

q = 450er Vor- und F ertig straß e, r = M otor für die M ittelstraße.

s = t = u =

X =

y = z = a ' = b ' = c ' =

d ' =

e ' = V = g ' = h ' = i ' = k' =

W ipptisch.

E lektrorollen.

Bollgang.

Förderband.

U nterflurschere.

Zufuhrrollgang.

A bfuhrrollgang.

M otor fü r die Doppel-Duostraße.

300er D oppel-D uostraße.

A bfuhrrollgang.

E ntspannungsof e n . K nüp p ellag erp latz.

fliegende Schere.

W arm säge.

S tap elro st.

Tiefofen.

K altschere.

A usgleichgruben.

756 Stahl und Eisen. Wasserstoff als Legierungselement bei Stahl und Gußeisen. 61. Jah rg . Nr. 32.

A bfuhrrollganges der F einstraß e, sondern er füh rt zw ischen dem vierten und fün ften Gerüst hindurch, so daß die W alz­

stäb e der M ittelstraße hin ter der D op pel-D uostraße von H and auf zu dem A bfuhrrollgang der D oppel-D uostraße geschlep pt w erden m üssen. D ies is t ein Schönheitsfehler, der aber n ich t zu um gehen war. Durch das A ufstellen der zw ei Gerüste, die an das Vorgerüst angehän gt w erden, ist jedenfalls eine leistu ngsfäh ige M ittelstraße erstellt worden, die für die B edürfnisse des W erkes vollkom m en genügt.

M ittel- und F einstraß e werden von einem Ofen von 31 m 2 H erdfläche und einer größten L eistung von 6,5 t /h E in satz bedient. D er Ofen ist m it den gleichen S tim - und Seiten - brennem ausgerüstet w ie die B lockstraßenöfen. A uch er wird m it Ferngas beheizt.

D a für die kleinen Abm essungen einzelner hochw ertiger Sorten ein K nüppelquerschnitt notw en dig ist, der kleiner als 40 m m 2, also kleiner als das letzte K aliber des V orgerüstes ist, diese K nüppel also nicht durch das Vorgerüst lau fen, ist ein Förderband vom Ofen zum Strang erstellt w orden, das

zw ischen dem ersten u n d zw eiten G erüst der M ittelstraße un ter H ü tten flu r h in d u rch fü h rt un d d as diese kleinen Knüp­

pel zum S tran g an das zw eite G erüst b ringt.

D ie M ittelstraß e w ird vo n ein em D rehstrom m otor von 550 kW m it 740 U /m in über ein G etriebe m it 100 U/min angetrieben. S äm tlich e R ollen h ab en au ch Einzelantrieb.

D er gesch ild erte U m b au w urde in ein zelnen Abschnitten d u rchgefüh rt, ohne daß der B etrieb ein g estellt wurde. Ganz v o llen d et ist er n och n ic h t; es w erd en n och neue Sägen und Scheren a u fg este llt, die schon b e ste llt, aber noch nicht ge­

liefert sind.

Z u s a m m e n f a s s u n g .

E s wurde g ezeig t, w ie m it k lein en M itteln ein E delstahl­

w alzw erk, b esteh en d aus B lock - und F ein stra ß e, um gestaltet un d dadurch leistu n g sfä h ig er gem ach t w urde. D abei wurde v on dem G ru nd satz au sg eg a n g en , v o r a llen D in gen die Güte der h ergestellten E rzeu gn isse zu verb essern. Sodann wurde g ezeig t, w ie m an in ein em W alzw erk m it geringen Erzeu- gun gsm engen eine M ittelstraß e erstellen kann.

W asserstoff als L egierungselem ent bei Stahl und G u ß eisen .

Von E d u a r d H o u d r e m o n t un d P a u l A l e x a n d e r H e l l e r in E ssen . [B ericht N r. 549 des W erkstoff aus Schusses des V ereins D eutscher E isen h ü tten leu te* ).]

(E influß von Wasserstoff in Stahl und Gußeisen auf Gefüge, Umwandlung und Härtbarkeit. Untersuchungen an unlegiertem Stahl m it 0,01, 0,04 und 0,96 % C, legiertem Stahl m it 0,3 % C, 3,5 % Cr, 0,4 % M o u nd 0,8 % N i sowie Gußeisen mit

‘2,86% C, 2,21% S i, 0,73% M n , 0,37% P und 0,07% S bei Beladung der Proben m it W asserstoff durch Glühbehandlung.) [Hierzu Tafeln 21 bis 24.]

Beobachtungen an Stahl.

V

m engungen in allen tech nischen E isen - und S ta h l­

legierungen enthalten sind, hat m an in den letzten zw ei Jahr­

zehnten dem Sauerstoff und S tick stoff erhöhte A ufm erksam ­ keit geschenkt.

B ei Stickstoff hat m an sich w eniger m it dem E i n f l u ß v o n S t i c k s t o f f a u f d ie H ä r t b a r k e i t i n sonst un legierten Stahllegierungen b esch äftigt als vielm ehr den E in flu ß von Stickstoff auf andere E igen schaften, w ie A lterung u sw ., untersucht. E rst bei legierten Stählen wurde ein w e se n t­

licher E influß von Stick stoff als L egierungselem ent auf die H ärtbarkeit, A u sten itstab ilisieru n g usw . erkannt, w as zur V erw endung von Stickstoff beispielsw eise in korrosions­

bestän digen Legierungen geführt h at, bei denen m an durch Stickstoff N ickel zur Erhöhung der A u sten itsta b ilitä t er­

setzen k an n1). Ebenso m acht m an Gebrauch von S tick sto ff­

zusätzen beim Zem entieren zur E rhöhung der H ärtefäh ig­

k eit der R an dsch icht2).

H in sich tlich S a u e r s t o f f war nach den grundlegenden A rbeiten von H . W . M c Q u a id und E . W. E l i n 3) über anorm alen Stah l dem Sauerstoffgehalt der Stahllegierungen ein negativer E influß auf das H ärteverm ögen von E isen- und Stahllegierungen zugeschrieben worden. D ie U n tersuch un­

gen von F . D u f t s c h m i d und E. H o u d r e m o n t 4), nach denen die A n orm alität eine E igen art reinsten unlegierten E isens ist, lassen diesen E influß von Sauerstoff auf die H ärt- barkeit w ieder als zw eifelh aft erscheinen. E in sekundärer

*) V orgetragen in der 42. Vollsitzung des W erkstoffaus­

schusses am 17. D ezem ber 1940. — Sonderabdrucke sind vom Verlag Stahleisen m .b.H ., Düsseldorf, Schließfach 664, zu beziehen.

1) T o f a u t e , W., und H. S c h o t t k y : Arch. E isenhüttenw 14 (1940/41) S. 71/76.

2) C o w a n , R . J ., und J . T. B r y c e : T rans. Amer. Soc. Met.

26 (1938) S. 766/87; vgl. S tahl u. Eisen 59 (1939) S. 578/79.

3) T rans. Amer. In st. min. m etallurg. E ngrs 67 1192^1

S. 341/91. '

4) S ta h l u. E isen 51 (1931) S. 1613/16.

E in flu ß von S au erstoff durch O x y d a tio n und Abbindung leich ter oxydierb arer B eg leitelem en te in Stahllegierungen kann aber m ittelb a r eine V erm in deru ng der Härtbarkeit vortäu sch en . E b en so w erden n ich tm eta llisch e Einschlüsse als Im p fk eim e5) bei der U m w an d lu n g umwandlungsfördernd, also im Sinne einer V erm in deru ng der H ärtefäh igk eit wirken können.

A u ch in A m erika h a t m an in den letzten Jahren sich der A n sich t an gesch lossen , daß die A n o r m a l i t ä t e in e E i g e n ­ s c h a f t m ö g l i c h s t r e i n e n E i s e n s ist, obw ohl es viel­

leich t noch m anche A n hän ger der S a u e r s t o f f t h e o r i e geben m ag. E in er der B ew eise, die für die W irkung von Sau erstoff als U rsache der A n orm alität anzuführen waren, ist die T atsach e, daß beim Z em entieren von unlegiertem S tah l je nach der W ahl des Z em en ta tio n sm ittels in einigen G renzfällen ein norm ales oder anorm ales Zem entations­

gefüge erzielt w erden k o n n te. B ei Z em en tation in festen Z em en tation sp u lvern , b ei denen die Zem entationswirkung h au p tsäch lich über die sa u erstoffh altige K ohlenstoffver­

bin dun g K o h len o x y d vor sich g eh t, w urden die Stähle anorm al, w äh rend bei der Z em en tation in L euchtgas, in dem K ohlen w asserstoffe die h a u p tsä ch lich en Zem entationsträger sind, die gleich en S tä h le norm ales G efüge erhielten. Die E n tsteh u n g des anorm alen G efüges wurde dem bei festen Z em en tation sm itteln im p fen d en S au erstoff zugeschrieben.

B ereits bei B esp rech u n gen über diese Erscheinung in A m erika im Jahre 1931 w u rd e dem erstgenan nten Verfasser en tgegen geh alten , daß die V eran lagung reinsten Eisens zur A n orm alität kein B ew eis gegen die Sau erstoffth eorie sei, da auch noch so geringe Sau erstoffm en gen im E isen genügen kön n ten , um die W irk un g hervorzurufen. Demgegenüber wurde dam als schon b e to n t, daß , w enn diesen kleinsten Bei­

m engungen vo n Sau erstoff eine derartige B edeutun g beige­

m essen würde, m an bei der D eu tu n g der obengenannten Ver­

änderungen des am gleich en S ta h l en tw ick elten Zemen- 5) S e h e il , E .: Arch. E isen h ü tten w . 8 (1934/35) S. 565/67.

S T A H L U N D E I S E N 61 (1941) H eft 32.

Tafel 21.

E d u a r d H o u d r e m o n t und P a u l A l e x a n d e r H e l l e r : W a sserstoff als L eg ieru n gselem en t bei Stahl u n d G u ß eisen .

A usgebrannte H olzkohle Trockener W asserstoff A usgebrannte H olzkohle Trockener W asserstoff

Bild 1. Bild 2. Bild 3. Bild 4.

B ilder 1 und 2. 5 h geglüht. Bilder 3 und 4. 10 h geglüht.

Bilder 1 bis 4. Einfluß einer W asserstoffaufnahm e auf das H ärtebruchaussehen eines unlegierten Stahles m it 0,96 ° 0 C.

0,13 % Si und 0,28 % Mn nach Glühen bei 1000° un d anschließendem A bschrecken in W asser, ( x 1.) In einem Q uerschnitt von 30 mm Anschließend 10 h bei 700° geglüht, dann zweim al bei 850° norm al- Dmr. bei 1100° 10 h in W asserstoff geglüht, auf 25 mm überdreht und in W asser abgeschreckt von

geglüht, dann in W asser abgeschreckt. 800° 900° 1000°

In einem Q uerschnitt von 30 m m D m r. bei 1100° 10 h in au sgebrannter Holzkohle geglüht, dann in Wasser

abgeschreckt.

Bilder 9 bis 12. Wasserst off behandelter Stahl.

A nschließend behandelt wie oben.

B ilder 13 bis l(i. Xicht w asserstoffbehandelter Stahl.

B ilder 9 bis 16. H ä rtev e rh a lten eines w asserstoffbeladenen S tahles m it 0,96 % C, 0,13 % Si und 0,28 % Mn nach W asserstoff­

e n tfern u n g u n d K ornverfeinerung im Vergleich zu einem nicht w asserstoffbehandelten S ta h l gleicher Zusam m ensetzung. (X 1.)

' 1 * * * * * 4 i

Bild 17. N ach eiu stü n d ig er G lühung bei 1100° im olfeuen Muffel­

ofen bis 850° im Ofen ab g ek iih lt, dann 30 h bei 650 m it n ach­

folgender L u fta b k ü h lu n g geglüht (219 B rinellhärte).

B ilder 17 u n d 18. Gefüge von W asserstoff beladenem S tah l m it 0,3 % nach P e rlite lü h u n s im Vergleich zu einem S tah l gleicher Z usam t

Bild 18. Im geschm iedeten Z u stan d 100 h bei 1100° in W asserstoff geglüht, anschließend bis 650° im Ofen e rk a lte t, d ann 30 h bei 650°

m it nachfolgender L u ftab k ü h lu n g geglüht (192 B rinellhärte).

C, 0,3 % Si, 0,5 % Mn, 3,5 % Cr, 0,8 % Ni und 0,1 % Mo Z usam m ensetzung m it üblichem W asserstoffgehalt, ( x 1000.)

Bild 19. Bild 20- Bild 21- Bilder 19 bis 21. K arbonylstahl m it 0,01 % C, 0,01 % Si und 0,03 % Mn.

M cQ uaid-Ehn-K orngröße: G 3 bis 4 3 bis 4

Bild 22. Bild 23. B ild 24.

Bilder 22 bis 24. W eichstahl m it 0,04 % C, 0,01 % Si u n d 0,11 % Mn.

Bilder 19 bis 24. Einfluß einer W asserstoffglühung auf die A usbildung des Z em entationsgefüges;

Versuch nach H. W. McQuaid und E. W. E hn mit lO stündiger Z em entation bei 920° in L euchtgas. (X 200.)

Bild 28. Anlieferungszustand.

R il/W OQ og n • • 2i)‘ 6 11 ,)ei 1°00° geglüht, im Ofen abgekühlt.

28 lmd 29' GefUgC V° n G^ n u t 2,86 % C, 2,21 % Si. 0,73 o/o M n, 0,37 o/0 P un d 0 ,07 % S.

(X 1 oO; geatzt m it Pikrinsäure.)

Bild 27. Mikrorisse n ach dem Glühen, ( x 300; ungefitzt.) W asserstoffglühung und H ärtung.

Bild 25.

Flockenartige Risse.

(Xl.)

Bild 2G. Mikrorisse, ( x 300.)

Bilder 25 bis 27. rnnenrisse an unlegiertem W erkzeugstahl nach

Tafel 23.

¡11

Bild 30.

h geglüht Bild 32.

p y *

M f t V o f

Bild 31. Bild 33.

8 h geglüht.

Bilder 30 und 31. G lühung in trockenem W asserstoff. Bilder 32 und 33. Glühung in feuchtem W asserstoff.

Bilder 30 bis 33. Gefüge von Gußeisen m it 2.86 % C, 2.21 % Si- 0,73 % Mn, 0,37 % P und 0,07 % S nach Glühung bei 1000° in vorgetrocknetem un d feuchtem W asserstoff bei O fenabkühlung. (X 150; ge ätzt m it Pikrinsäure.)

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Bild 34. 3 h in Argon geglüht.

Bilder 34 un d 35. Gefüge von Gußeisen m it 2,86 % C, 2,21 % Si, 0, Argon und Stickstoff bei O fenabkühlung.

x 150

Bild 35. G h in Stickstoff geglüht.

73 % Mn. 0,37 % P und 0,07 % S nach Glühung bei 1000“ in (X 150; g eätzt m it P ikrinsäure.)

X 150

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Bild 36. 6 h bei 1000° in L u i t geglüht, im Oien abgekühlt. Bild 37. 6 h bei 1000° in L u ft geglüht, im Ofen abgekühlt.

(P robe 1.) (P robe 2).

B ilder 36 u n d 37. Gefüge von G ußeisen m it 2,86 % C, 2,21 % Si, 0,73 % Mn, 0,37 % P und 0,07 % S. (G eätzt m it P ikrinsäure.)

Tafel 24.

X 150 X 200

Bild 38. Probe 1 nochmals G h bei 1000° in Luft geglüht, in Wasser abgeschreckt.

Bild 30. Probe 2 nochm als G h bei 1000° in Wasserstoff geglüht, im Ofen abgekühlt.

X 150

Bild 40. Probe 2 nochmals G h bei 1000° in V akuum geglüht, im Ofen abgekühlt.

Bilder 38 bis 40. Gefüge von Gußeisen m it 2,86 % C, 2,21 % Si, 0,73 % Mn, 0,37 % P und 0,07 % S nach verschiedenartiger Glühbehandlung. (G eätzt m it Pikrinsäure.)

X 200 X 200

i nicnt entgast.

X 200 V I I l < I l .

Bild 43. E n tg ast, dann 15 h bei 900° mit H . beladen, im Ofen abeeklihlt . Blll, 4 4 E n tgast> d anu 13 h b d i)übo m it Hä beluden,

i»-i i i . i - . , ,, .. , „ im Ofen nbgekiihlt, entgast.

bl> ^ E ,nfluß <ler E " tgaSUn= JJ e fü g o yon Gußeisen m it 2.8« % C, 2.21 % Si, 0 .7 3 % Mn, 0 ,3 7 % P ur 0,07 ^ S. (G eatzt mit Pikrinsäure.)

Rockwell-C-Härte

7. August 1941. W asserstoff als L egierungsdem ent bei Stahl und G ußeisen. Stahl und Eisen. 757

tatio n sg efü g es ebenfalls k lein sten B eim en gu n gen anderer E le ­ m en te. w ie b eisp ielsw eise W asserstoff, der ebenso vo n E isen - un d S ta h lle g ie m n g e n b ei h oh en T em peraturen aufgenom m en w ird, ein en E in flu ß zu schreib en kön n te.

W elch e W irk un gen durch das E lem e n t W a s s e r s t o f f hervorgerufen w erd en , g e h t aus den folgen d en U n ter­

suchungen h ervor. P ro b estü ck e v o n 3 0 m m D m r. aus einem eu tek toid en u n leg ierten S ta h l w urden b e i T em peratu ren von

1000

1100°

Ausgebranrrte Holzkohle Trockener Wasserstoff

Bild 7. BüdS.

TO TS TO 5 0 0 5 TO TS 70 5 Entfernung von der Probenoberfläche in mm B ilder 5 b is 8. V e rstärk u n g d e r H ärtefäh ig k eit d u rc h W asser

S to ffa u fn a h m e beim G lühen eines unlegierten Stahles m it 0,96 % C, 0,13 % Si u n d 0,18 % Mn.

w orfen. D ie P ro b en w u rd en , u m zu verh in d ern , daß beim A b kü hlen W a ssersto ff e n tw eich t, sofort von den G lüh- tem p eraturen in W asser g eh ä r tet. W ie die H ärtebrüche in den B ild ern 1 b is 4 (T a f e l 2 1 ) erkennen lassen , w ird die D u r c h h ä r t e f ä h i g k e i t durch die W a ssersto ff auf nähm e g esteig ert. D iese W irk u n g verstärk t sich n och etw as m it der B ela d u n g szeit in W a ssersto ff, w enn diese v o n 5 auf 10 h v e r­

längert w ird. D ie G rob körnigkeit der in H olzk oh le un d in W a ssersto ff g e g lü h te n P roben ist, w ie an den H ärtebrüchen zu ersehen ist, n ah ezu gleich . E in e genauere A u sm essu n g der E in h ä rtu n g stie fe n erfolgte durch H ä rteb estim m u n g en über den Q u ersch n itt ( B ild e r 5 bis 8 ) . W ährend bei 1000° nur eine A b n ah m e des w eich en K ernes b ei den w asserstoffgeglü h ten P rob en fe stz u ste lle n is t, sin d die v o n 1100° abgeschreck ten P rob en n a ch der W asserst offglü h u n g nah ezu v o llstä n d ig d u rch g eh ä rtet. D ie n ich t w asserstoffgeglü h ten P rob en zeigen

b ei G lühung auf 1100° noch deutü ch einen w eich en K ern.

D iese U n tersu ch ungen b e stä tig en einen steigernden E in flu ß v o n W asserstoff auf die H ärtefäh igk eit.

E s k ön n te verm u tet werden, daß durch die W asserst off - b eladu ng b ei h oh en T em peraturen irgendw elche B e g leit­

u m stän d e, w ie R ed u k tion v o n O xyden oder Z ersetzung von Su lfiden usw . un d deren E n tfernu n g, die H ärtefähigkeit ver­

änd erten un d n ich t die A n w esenheit vo n W asserstoff. Um ein en solchen E in w an d zu en tk räften , wurden w asserstoff­

beladene P rob en , die die größere H ärtefäh igk eit gezeigt h a tte n , zur E n tfern u n g des W asserstoffes ausgeglüh t und n ach K om verfein eru n g durch X om ialglü h en erneut gehärtet.

D er in dieser W eise b eh a n d elte S tah l h a tte nach E n t­

fernung des W asserstoffes w ieder das gleich e V erhalten in der E in h ä rtu n g stiefe u n d U eb erh itzu n gsem p fin d - lielik eit w ie n ich t w asserstoffb elad en er S ta h l < B ild er 9 bis 1 6 ). D ie S t e i g e r u n g d e r H ä r t e f ä h i g k e i t ist also e i n d e u t i g a u f d i e E i n w i r k u n g d e s im S t a h l g e l ö s t e n W a s s e r s t o f f e s z u r ü c k z u f ü h r e n . Auch bei legierten Stäh len kon n te b eob ach tet werden, daß Stäh le, die b ei b estim m ten A b k ü h lun gsgesch w in ­ d igk eiten u n d H a ltezeiten im G eb iete der P erlitstu fe vo llstä n d ig um w an d elten , infolge W asserstoffau f- nah m e eine V erzögerung in der U m w andlu ng erfu h­

ren u n d bei gleicher Art der A b kü hlun g n och Zw i­

schengefüge aufw iesen (B ild e r 17 und 1 8 ). D er zur W asserst off anreicherung in W asserstoff geglü hte S ta h l h a tte allerdings ein etw as gröberes Korn, das aber allein die starken U n tersch ied e im Zerfallsbe­

streb en des A u sten its n ich t erklären kann.

Man k an n also annehm en, daß es bei der B ild u n g anorm alen oder norm alen G efüges nach Z em en tation in H olzkoh le-B ariu m karbonat g eg en ­ über L eu ch tgas n ic h t n o tw en d ig ist, das anorm ale Gefüge auf Sau erstoff zurückzuführen. V ielm ehr kan n die B i l d u n g d e s n o r m a l e n G e f ü g e s t a t ­ sächlich d u r c h d i e W i r k u n g d e s W a s s e r s t o f f e s b ei L eu ch tgas-Z em en tation in ähnlichem Sinne v e r ­

u r s a c h t sein, w ie dies b ei anderen, die H ärtb ar­

k e it steigernd en E lem en ten , beispielsw eise M angan dder Silizium , der F a ll ist.

U m dieser F rage w eiter nachzugehen, wurde an P r o b e n v o n z w e i v e r s c h i e d e n e n w e i c h e n S t a h l ­ s o r t e n d e r E i n f l u ß v o n W a s s e r s t o f f a u f d a s G e f ü g e b e i d e r Z e m e n t a t i o n g e p r ü f t . D ie w eich en S tah lsorten waren so au sgesu ch t, daß sie beim Z em entieren in L eu ch tgas bei 9 20° anorm ales G efüge ergaben. D er K arb on ylstah l ( B ild 19;

T afel 2 2 ) w ar hierbei stärker anorm al als der W eich ­ stah l ( B ild 2 2 ). D ieser zeigte nur an ein zelnen Stellen A n zeich en vo n A n orm alität. V on beiden W eich stah lsorten w urden P rob en 10 h b ei 1100° in W asserstoff oder in S tick ­ sto ff g eg lü h t. Im A n sch lu ß an die G lühu ng w urden die P rob en sofort in ein h o ch g eh eiztes G efäß für eine L eu ch tg a s­

zem en ta tio n üb ergeführt. D er K a rb o n y lsta h l h a tte nach der W asserstoffb eh an d lu n g ( B ild 2 0 ) etw as m ehr P erlitb ild u n g als nach en tsp rech en der G lühung in S tic k sto ff ( B ild 2 1 ).

D er in geringerem M aße zur A n orm alität neigen d e W eich ­ stah l ist hin gegen durch die W asserstoffglü h u n g v o llstä n d ig norm al gew ord en ( B ild 2 3 ) , w ährend die in S tick sto ff ge­

g lü h ten P rob en ein ausgep rägtes anorm ales G efüge b e ­ h ielten ( B ild 2 4 ). D ie M acQ u aid -E h n -K om größ e war bei den vor der Z em en tation in W asserstoff oder S tic k sto ff g e ­ g lü h ten P rob en g leich . B ei dem w asserst offgeglü h ten S ta h l tra t eine etw as stärkere sten gelige K ristallisation in der E in ­ satzsch ich t in E rsch ein u n g, w ie sie h äu fig b ei D iffu sion s-

O

758 Stahl und Eisen. Wasserstoff als Legierungselement bei Stahl und Gußeisen. 61. Ja h rg . N r. 32.

Vorgängen von Wasserstoff in Stahl, beispielsweise bei E n t­

kohlung, beobachtet werden kann.

D ie aus dem V erh alten des eutektoidischen W erkzeug­

stahles beim H ärten gezogenen Folgerungen über den E influß des W asserstoffes auf die G efügeausbildung beim Zementieren konnten also tatsäch lich m it dem Ergebnis entsprechend geführter Z em entationsversuche in U ebereinstim m ung g e ­ bracht werden. D ie V erstärkung der H ärtbarkeit am W erk­

zeugstahl entspricht, ebenso w ie die B ild un g norm alen Ge­

füges an zu A n orm alität neigenden E in satzstäh len , einer V e r z ö g e r u n g d e s U m w a n d l u n g s v o r g a n g e s d u r c h W a s s e r s t o f f a u f n ä h m e .

U ntersuchungen über eine B e e i n f l u s s u n g d e r A n l a ß ­ b e s t ä n d i g k e i t d u r c h W a s s e r s t o f f fielen erw artungs­

gem äß n egativ aus, da ja die W asserstoffabgabe nach allem bisher B ekannten bereits bis zu Tem peraturen von 200° er­

folgt. A uf eine N ebenerscheinung beim H ärten eu tek to i­

dischen W erkzeugstahles, der m it W asserstoff beladen wurde, sei hier in Zusam m enhang m it den U ntersuchungen über F lockenb ildu ng6) hingew iesen. E s zeigte sich, daß gehärtete m it W asserstoff beladene Proben R i s s e auf wiesen, und zwar waren sow ohl größere flockenartige R isse ( B ild 25) v o r ­ handen als auch Mikrorisse, wie sie B ild 26 w iedergibt. In einer früheren A rbeit h a tte E . C. B a i n 7) auf derartige feine R isse, die beim H ärten von Stäh len im M artensit b eo b ­ achtet werden können, aufm erksam gem ach t m it dem H in ­ w eis, daß bei späterem Ausglühen derartige R isse w ieder ver­

schwinden. Im G egensatz hierzu gelang es n ich t, durch Glühen diese Mikrorisse w ieder zum V erschw inden zu bringen ( B ild 27). E s h an delt sich daher um echte W erkstoffzer- stön in gen .

Versuche an Gußeisen.

D ie W irkung von W asserstoff als L egierungselem ent im Stah l erhält eine Stü tze durch die W irkung von W asserstoff in Gußeisen. D er erste H in w eis auf den E influß von W asser­

stoff im Sinne eines L egierungselem entes im Gußeisen fin d et sich in einer A rbeit von A. B o y l e s 8). B ei U n tersuch ung der Frage, warum laboratorium sm äßig erschm olzenes Gußeisen n ich t ohne w eiteres das G efüge tech nischen G ußeisens an­

nim m t, stellt B oyles einen Zusam m enhang zw ischen G efüge und B eim engungen des G ußeisens, besonders b estim m ten Z usätzen an M angan und Schw efel, darüber hinaus aber auch einen w esentlichen E influß von W asserstoff fest. N ach seinen F eststellu n gen b e g ü n s t i g t W a s s e r s t o f f s o w o h l d ie B i l d u n g v o n P r i m ä r k a r b i d a l s a u c h v o n e u t e k ­ t i s c h e m K a r b id b e i d e r E r s t a r r u n g von G ußeisen.

Ueber die W irkung von W asserstoff auf den s e k u n d ä r e n Z e m e n t i t z e r f a l l sagt B oyles nichts aus. D iese Frage ist im folgenden näher geprüft, da sie ja für die W irkung von W asser­

stoff als L egierungselem ent besonders kennzeichnend ist.

D ie U ntersuchungen wurden durchgeführt an bearbeite­

ten Proben aus Gußeisen m it 2,86 % C, 2,21 % Si, 0,73 % Mn, 0 ,3 7 % P und 0 ,0 7 % S. D as Gußeisen w ies im A u s­

gangszu stand rein perlitisches Gefüge (B ild 28) auf. Proben von 15 m m D m r. und 100 mm Länge wurden 2, 4, 6 und 8 h 6) B e n n e k , H ., und G. K l o t z b a c h : S tah l u. Eisen 61 (1941) S. 597/606 u. 624/30 (W erkstoffaussch. 542). H o u d r e - m o n t , E ., un d H. S c h r ä d e r : Stahl u. Eisen 61 (1941) S. 649/53 (W erkstoffaussch. 546), 671/80 (W erkstoffaussch. 547);

Arch. E isen h ü tten « ■. 15 (1941/42) H . 2 (W erkstoffaussch. 550)!

7) J . Iro n Steel In st. 138 (1938) S. 33/56; vgl. S tahl u. Eisen 5 9 jl9 3 9 ) S. 491/93.

8) B o y l e s , A .: Amer. In s t. min. metaOurg. E ngrs., Techn.

P ubl. N r. 809, 60 S., M etals Techn. 4 (1937) N r. 3. T rans. Amer.

In st. min. m etallurg. E ngrs., Iro n Steel Div., 125 (1937) S. 141/99.

Amer. In st. min. m etallurg. Engrs., Techn. Publ. N r. 1046, 20 S., M etals Techn. 6 (1939) N r. 3. — U eber den E influß von Wasser!

stoff in Tem perguß siehe S c h w a r t z , H. A., G. M. G u i l e r und M. K . B a r n e t t : T rans. Amer. Soc. Met. 28 (1940) S. 811/31.

in vorgetrock netem (0,20 g H 20 / m 3) un d in feuchtem (0,77 g H 20 / m 3) W asserstoff bei 1000° g eg lü h t un d im W as­

serstoffstrom im Ofen auf R au m tem p eratur abgekühlt. Eine Vergleichsprobe wurde 6 h bei 1000° in gew öhnlicher Ofen- atm osphäre m it anschließender gleicher A b kühlung geglüht.

Sie ergab das in B ild 29 g ek en n zeich n ete Gefüge. Erwar­

tungsgem äß h a t die langsam e A b kü hlun g durch A! zur praktisch völligen F erritisierung der G rundm asse geführt, der G ehalt an gebun denem K o h len sto ff b eträgt nur noch 0.15.% . D ie B ild er 30 bis 33 (T a fe l 2 3 ) zeigen das G e f ü g e n a c h zw ei- und achtstündiger G lühung in v o r g e t r o c k ­ n e t e m u n d f e u c h t e m W a s s e r s t o f f . D er U nterschied gegenüber der 6 h in üblicher O fenatm osphäre geglühten Probe ist ein deutig. In dem vorgetrock neten Wasser­

stoff w ar die G lühung un d langsam e A b kü hlun g durch At ohne W irkung. D as p erlitisch e Gefüge blieb erhalten. Mit zunehm ender G lühdauer schein t der A n teil an Ferrit sogar geringer zu w erden. B ei der G lühung im feu chten W asser­

stoff (B ild e r 32 u n d 33) n im m t der A n teil des zu Ferrit und G raphit zerfallenen P erlits m it zunehm ender Glühdauer ste tig zu, ohne daß ind essen die W irkung der einfachen Ofen­

glühung erreicht wird.

A us dieser V ersuchsreihe ist also deu tlich die W irkung einer W asserstoffglüh ung zu erkennen. D och kann aus diesen E rgebnissen noch n ich t der ein d eu tige Schluß gezogen w erden, ob die G e f ü g e b e e i n f l u s s u n g d u r c h E i n w i r ­ k u n g v o n S a u e r s t o f f o d e r v o n W a s s e r s t o f f erfolgte.

D ie T atsache, daß der gar n ich t vorgetrock n ete W asserstoff in seiner W irkung der G lühung in O fenatm osphäre nahekam, kön nte die V erm utung nahelegen, daß eindringender Sauer­

stoff die Zerlegung förderte. E ben so k on n te m an auch an­

nehm en, daß die W asserstoffb eh andlun g durch Beseitigung von Sauerstoff im G ußeisen g ew irk t h ä tte , m it anderen W orten, daß die B eseitig u n g von O xyd en und nicht die B e­

ladung m it W asserstoff die U rsache für das Verhalten der Proben sei. W enn dies zwar auch etw as unwahrscheinlich erschien, da nach U n tersu ch ungen vo n H . J u n g b l u t h und H . B r ü g g e r 9) Sau erstoff b ei Tem perguß eher die um ge­

kehrte W irkung h a t, näm lich die S ta b ilitä t des Karbides etw as zu erhöhen, so w urden doch, um v ö llig e K larheit zu schaffen, noch w eitere V ersuchsreihen durchgeführt.

H ierbei wurden gleich große P r o b e n des Versuchsguß­

eisens (A n lieferun gszustand) b ei 100 0 ° m it anschließender O fenabkühlung (etw a 4 °/m in ) w ie fo lg t g e g l ü h t :

1. 3 h in s a u e r s t o f f f r e i e m A r g o n (F eu chtigk eitsgehalt 0,0554 g /m 3).

2. 6 h in s a u e r s t o f f f r e i e m S t i c k s t o f f (F eu ch tigk eits­

geh alt 0,0987 g /m 3).

3. 6 h i n s a u e r s t o f f f r e i e m W a s s e r s t o f f (F eu ch tigk eits­

g eh alt 0,4 1 4 g /m 3).

D ie G lühung in Argon wurde etw as gek ü rzt, w eil der ver­

fügbare G asvorrat n icht für eine sech sstü n d ige B ehandlung ausreichte. D as E rgebnis zeigen die B ild er 34 un d 3 5 ( Tafel 23).

D ie in Argon geglü h te Probe ( B ild 3 4 ) ist zwar nicht voll­

stän dig (E in flu ß der kürzeren G lü hzeit), aber w eitestgehend, die in S tick stoff geglü h te ( B ild 35) hin gegen v o llstän d ig zu F errit und G raphit zerfallen. D ie in W asserstoff geglühte Probe zeigte entsprechend den ersten V ersuchsergebnissen keine nennensw erten V eränderungen des ursprünglichen G efüges. H ierdurch war zum m in desten die Frage g e ­ klärt, daß der G r a p h i t z e r f a l l n i c h t d u r c h v o n a u ß e n e i n d r i n g e n d e n S a u e r s t o f f bei der O fenglühung e i n g e ­ l e i t e t sein kon nte.

U m aufzuklären, ob der im G u ß e i s e n v o r h a n d e n e S a u e r s t o f f o d e r d ie W i r k u n g v o n W a s s e r s t o f f a u f

9) Techn. M itt. K ru p p , A: F orsch.-B er., 1 (1938) S. 121/38;

vgl. S tah l u. E isen 58 (1938) S. 1115/16.

7. A ugust 1941. W asserstoff als Legierungselement bei Stahl und Gußeisen. Stahl un d Eisen. 759

S a u e r s t o f f v e r b i n d u n g e n v o n e n t s c h e i d e n d e m E i n ­ f l u ß ist, w urden w eitere V ersuche m it folgen der U eberlegun g ausgeführt. W enn ein e sp ezifisch e W irkun g des W asser­

stoffes vorlag, m u ß te eine U m k eh ru n g der b ish erigen V er­

suche m öglich sein , d. h ., eine ferritisch g eg lü h te P rob e m u ß te durch n achfolgende W asserstoffglü h u n g oberhalb A 1 w ieder perlitisch zu m achen sein . D a s se tz t vorau s, daß w ährend der G lühung eine zur A u sten itb ild u n g hin reichende L ösung von K oh len stoff ein trat. E rgab en die U n tersu ch u ngen der ur­

sprünglich v o llstä n d ig ferritischen P robe n ach der W asser­

stoffglüh un g ein gan z oder teilw e ise p erlitisch es G rundgefüge, so sollte eine an sch ließ en d e V ak uu m glü h u n g A u fschluß über die Art der b eo b a ch teten W irk ung ergeben. B lieb das perli- tische G efüge der W asserstoffglüh u n g nach der V ak uu m ­ behandlung un verän d ert, so k o n n te ein E in flu ß des W asser­

stoffes auf den im G lü h gu t geb u n d en en u n d g elö sten Sauer­

stoff Vorgelegen hab en . E rgab sich hin gegen nach der Vakuum glühung aberm als ein Zerfall des G rundgefüges, so durfte ein un m ittelbarer E in flu ß des W asserstoffes als w ahr­

scheinlich gelten.

D ie entsprechenden V e r s u c h s e r g e b n i s s e zeigen die B ilder 36 bis 40. P robe 1 ( B ild 36) ste llt das G efüge der nach sechsstündiger G lühung b ei 100 0 ° in üblicher A tm osphäre vollkom m en zu F errit u n d G raphit zerfallenen P rob e dar.

B ild 37 zeigt eine zw eite P rob e gleicher B eh an d lu n g. Ihr Gefüge entsp richt der P rob e 1. B ild 3 8 g ib t das G efüge der Probe 1 nach aberm aliger sech sstü n d iger G lühung b ei 1000°

in üblicher A tm osp h äre n ach W asserabsch reck un g wieder.

D as B ild liefert den B ew eis, daß bei der B eh an d lu ng g e­

nügend K o h len sto ff in L ösu n g gegan gen ist, um M artensit­

bildung hervorzurufen. D araufh in w urde die P rob e 2 6 h in W asserstoff b ei 1 0 0 0 ° g eg lü h t u n d lan gsam abgek ü h lt. W ie B ild 3 9 zeigt, is t das ferritisch e G rundgefüge ( B ild 37) in perlitisches G rundgefüge zurückverw an delt. Schließ lich zeigt B ild 4 0 das G efüge derselben P rob e je tz t nochm als nach 6 h G lühung b ei 100 0 ° in V ak u u m (v o n 0 ,2 m m QS) geglü ht u n d lan g sa m ab gek ü h lt. D a s G efüge ist nach E n t ­ fernung des W asserstoffs in der V ak uu m glü h un g w iederum zu F errit un d G raphit zerfallen.

D a die V ak u u m glü h u n g n ic h t u n m itte lb a r im A n schluß an die vorhergehend e B eh a n d lu n g , son dern erst nach drei Tagen erfolgte, w urd e, u m irgend w elche Z u fälligk eiten au s­

zusch alten u n d den V ersuch ein w eiteres M al zu b elegen , n och eine V ersuchsreih e g em a ch t, in der au ch W a s s e r s t o f f ­ b e s t i m m u n g e n du rchgefüh rt w urden. B ei dieser ergaben Proben des zur U n tersu ch u n g steh en d en p erlitisch en G uß­

eisens, b ei 9 0 0 ° en tg a st, d u rch sch n ittlich W asserstoffm en gen von 0,58 c m 3/1 0 0 g (Z ah len tafel 1, P rob e 1 bis 4). D ie w e i­

teren P rob en 5 u n d 6 h a tte n zw ar etw a s höhere G ehalte, jedoch b lieb die G rößenordnung die gleiche. In sg e sa m t er­

gaben die E n tg a su n g sv ersu ch e u n ter H in zu zieh u n g der W erte aus den P rob en 5 u n d 6 ein en M ittelw ert von 0,71 cm 3/1 0 0 g.

D ie E n t g a s u n g m it nach träglicher O fen abkü hlun g h a tte zur F o lg e , daß das p erlitisch e G e f ü g e ( B ild 4 1 ; Tafel 2 4 ) v o llk o m m en zu F er rit u n d G rap hit ab geb au t wurde (B ild 4 2 ). W urde ein e en tg a ste , d. h. ferritisierte P rob e (5) erneut m it W a ssersto ff b elad en , u n d zw ar so, daß die B e ­ ladu ng u n m ittelb a r, also ohne Z w ischenab kühlun g, an die E n tg a su n g a n sch loß , so tr a t als F o lg e der B ela d u n g eine R ü ck w a n d lu n g des ferritisch en G efüges zu üb erw iegen d perlitisch er S tru k tu r ein (vgl. B ild 43 m it B ild 42 un d 4 1 ).

B e i stark er V ergrößerung ze ig te sich, daß das G e­

füge n eb en F er ritresten nur k la rg estreiften P er lit un d G raphit a u fw eist. B e i ein em w eiteren V ersuch (P rob e 6) w urde ein e P rob e zu n ä ch st e n tg a st, dann sofort m it W asser­

sto ff b elad en u n d im O fen a b g ek ü h lt, um dann u n m ittelb a r

w ieder en tg a st zu w erden, ohne aus dem Ofen h erau sge­

nom m en zu w erden. D er E n d gefü gezu stan d ist w ieder reiner F errit ( B ild 4 4 ). In diesem letz ten V ersuch wurde b e i der letzten E n tg a su n g w iederu m ein W asserstoffgeh alt von 0,78 cm 3/1 0 0 g fe stg e stellt. N ach den V orversuchen m uß durch die W asserstoffb elad u n g der W asserstoffgeh alt also w ieder etw a au f die gleich e H öhe gebracht w orden sein, w ie er d u rch sch n ittlich in den A usgangsproben fe stg estellt wurde.

U m auch A n h altsp u n k te über die b e i d e r B e l a d u n g s ­ t e m p e r a t u r b e i 9 0 0 ° v o n d e n P r o b e n a u f g e ­ n o m m e n e W a s s e r s t o f f m e n g e zu bekom m en, wurde ein V ersuch g em ach t, bei dem eine b ei 90 0 ° beladene Probe in Z a h len ta fel 1. E r g e b n i s v o n G a s b e s t i m m u n g e n a n G u ß e i s e n m i t 2 ,8 6 % C, 2 ,2 1 % S i, 0 ,7 3 % M n , 0 ,3 7 % P

u n d 0 ,07 % S b e i v e r s c h i e d e n e r B e h a n d l u n g .

Probe

Nr. Behandlung Vakuum

nun QS

Wasser­

stoff­

gehalt ln cm3/100g

Kohlen­

oxyd­

gehalt in cm3/100g

G-efüge

0 1 2 3 4

U n b e h a n d e lt

|.3 h bei 900° e n tg a s t

0,0050 0,0040 0,0025 0,0020

0,50 0,60 0,56 0,66

0,72 0,39 0,32 0,40

P e rlit E e rrit

5 3 h bei 900° e n tg a st, d a n n 15 h bei 900°

m it H 2 beladen, o fen ab g e k ü h lt

0,0050

760

0,87 0,32

P e rlit 6 3 h b e i9 0 0 "e n tg a s t,

d a n n 15 h bei 900°

m it H 2 beladen, o fe n ab g e k ü h lt, d a n n 3 h bei 900°

e n tg a s t

0,0001

760 0,0001

1,10

0,78 n. b.

•

n. b . E e rrit 7 17 h bei 900° m it

H 2 b elad en , w asser - ab g esch re ck t, d a n n 7 h bei 900 0 e n tg a s t

760

0,0010 3,45 n. b. F e rrit W asser ab gesch reck t u n d dann so schn ell w ie m öglich en tg a st w u rd e. Sie ergab einen W asserstoffgeh alt vo n 3,45 cm 3/100 g (Z ah len tafel 1 ) . E r is t aber sicherlich zu niedrig, da die im A u g en b lick der A b schrecku ng un d U eberführung in die V er- su ch sein rich tu n g abgegebenen G asm engen n ic h t erfaßt w erd en k o n n ten . A u ch in d iesem F a ll w ar die Probe nach E n tg a su n g b e i 9 0 0 ° w iederu m v ollk om m en in F errit un d G rap hit zerfallen.

Zusammenfassung.

E s k o n n te n a ch gew iesen w erd en , daß W asserstoff im G uß eisen als L egieru n gselem en t im Sin ne der K arb id stab ili­

sierung w irk t. D ie hierzu erforderlichen W asserstoffgeh alte liegen in der G rößenordnung v o n 0,5 bis 0,7 cm 3/1 0 0 g. Ueber die A rt, w ie die W irk un g des W asserstoffes zu stan d e kom m t, kön n en k ein e A u ssagen g em a ch t w erden. D ie m it W asser­

sto ff b elad en en P rob en zeigen ein g u t au sgeb ild etes la m el­

lares p erlitisch es G efüge n eben G raphit. W asserstoff w irkt also in gew issem S in n e d ah in , daß die G efü geau sbildu ng in R ic h tu n g des m e ta sta b ilen E isen -Z em en tit-S y stem s ein - t r it t . D iese W irk u n g lie g t in derselben R ich tu n g wie der E in flu ß des W asserstoffes auf S tah l. H ier erhöht W a ssersto ff die H ä rtefä h ig k eit oder D u rchh ärtu ng. Ferner kan n eine W asserstoffb elad u n g b ei S täh len , die zu anorm aler G efü geau sbildu ng, also zu starker Zem en titzusam m en b allu n g n eigen , eine norm ale Z em en tit- u n d P erlitau sb ild u n g herbei­

führen. D ie b eim G uß eisen u n d S ta h l g em ach ten B eo b ­ ach tu n gen decken sich d am it w e itest gehend. W a ssersto ff w ir k t also als L eg ieru n g selem en t im gleich en Sin ne w ie b e i­

sp ielsw eise M angan oder Chrom, w en n m an v o n der w eiteren beson deren W irk u n gsw eise dieser E lem en te b eim G ußeisen ab sieh t.