Leiter des wirtschaftlichen Teiles
Generalsekretär Dr. V. Beutner, Gesdiäitsfflhrer der Kordwestlichen Gruppe des Veteins deutscher Eisen- und Stahl-
industrieller.
STÄHL me eisen
Z E I T S C H R I F T
Leiter des technisches Teiles Ir.-J n g . 0. Petersen
Geschäftsführer des Vereins deutsche-
Elsenhüttenleute
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 . N r.
4 2 . 1 7 . O k t o b e r 1 9 1 8 . 3 8 . J a h r g a n g .Das S ystem K a lk -T o n erd e-K ieselsä u re und sein e B ezieh u n gen zur H o ch o fen sc h la ck e und zum P ortland zem ent.
Von Professor Dr. B . N e u m a n n in Breslau.
V / erbindungen von K alk, Tonerde und K iesel-
’ saure spielen eine w ichtige Rolle bei der Er
zeugung des Roheisens, da alle H ochofenschlacken diesem Dreistoffsystem angehören. Gleiches Interesse an diesen Verbindungen haben außer der E isen
industrie noch die Portlandzem entfabrikation sow ie die Geologie und Mineralogie. D a von der wissen
schaftlichen Durchforschung des System s - Kalk- Tonerde-Kieselsäure mancherlei w ichtige Aufschlüsse über die K onstitution der Schlacken und des Zemen
tes zu erwarten waren, so is t die U ntersuchung dieses Gebietes schon w iederholt in Angriff genomm en worden. Von neueren größeren Arbeiten seien hier genannt: die U ntersuchung von B o u d o u a r d " )
„ücber die Schm elzbarkeit der Hochofenschlacken“ , die sich jedoch durch keine allzugroße Zuverlässig
keit auszeichnet, ferner die U ntersuchungen von R ie c k e 2) „U eber die Schm elzbarkeit von K alk- Tonerde-Kieselsäure-Mischuugen“ , die auf einem Vergleich der Schm elzbarkeit m it derjenigen von Segerkegeln und Z-Kegeln beruhen, und w eiter die von N e u m a n n 3) m it H ilfe von therm oelektrischen und optischen Pyrom etern durchgeführten Mes
sungen an „Tonerdesilikaten, K alksilikaten und Kalkalum inaten“. M it w esentlich reicheren und um
fassenderen M itteln wurde zu r gleichen Zeit die Untersuchung dieses' Dreistoffsystom s von dem Carnegie-Institut in W ashington aufgenom m en, über deren Ergebnisse S h e p e r d und R a n k i n 1) zu nächst einen vorläufigen B erich t-ersta tteten , dem dann vor einiger Zeit R a n k i n 5) die zusammen- fassende U ebersicht über die Gesamtergebnisse hat folgen lassen. B ei diesen U ntersuchungen im Car
negie-Institut wurden etw a 1000 Gemische unter
sucht und 7000 Schm elzversuche ausgeführt, außer
dem wurden die B efunde noch durch optische Unter-
") Journ. o£ the Iron and Steel Inst. 1905, I, S. 339;
St. u. E. 1905, 1. Dez., S. 1351.
2> Sprechsaal l907, Nr. 44/16; St. u. E. 1903, 1. Jan., S. It>.
;5) Sb. u. Et 1910, 31. Aug., S. 1505/14.
*) Z. f. änörg. Chcm. 1911, Bd. 71. S. 19.
s) Z. £. anörg. Chem.4915, Bd. 92, S. 213.
X L tI .,s
suehungen von W r ig h t ergänzt; es liegt also ein sehr reiches Versuchsm atcrial vor. Hierdurch ist die Erforschung des genannten System s zu einem gew issen Abschluß gekommen. D a nun in „ S ta h l und E isen “ im m er schon der Stand dieser Frage verfolgt w orden ist, so dürfte es jetzt zweckmäßig erscheinen, zur Vervollständigung der bisherigen M itteilungen ein en 'k u rzen zusam menfassenden Ueberblick über die Gesamtergebnisse zu geben.
Schon verschiedentlich sind praktische N u tz
anwendungen aus der Erforschung des System s K alk-T onerde-K ieselsäure gezogen worden. So hat M a t h e s i u s 1) au f Grund der U ntersuchungen von Boudouard und von Riecke in seinem Aufsatze über
„D ie Zusamm ensetzung der H ochofenschlacken in graphischer D arstellung“ die Beziehungen des Drei- eckdiagram ms des System s Kalk-Tonerdc-Kiesel- säure zur K onstitution der H ochofenschlacken näher dargelegt und hierauf sein System der „Graphischen Möllerberechnung“ aufgebaut. Anderseits bildeten für J ä n e c k e 2) die Forschungsergebnisse von She
perd und Rankiu die Grundlage für seine Studien zur Aufklärung der „K on stitu tion des Portland
zem entklinkers“ . Schließlich haben D a y , A l l e n , S h e p e r d , W h it e und W r i g h t 3) ihre Ergebnisse benutzt, die „Kalkkieselsäurereihe der Mineralien“
näher aufzuklären.
D ie Ergebnisse der U ntersuchung im Carnegie- In stitu t sind kurz folgende*: D ie Schm elzpunkte der K om ponenten wurden in exaktester W eise neu fest
gestellt; K a n o l t bestim m te den Schm elzpunkt des K alzium oxydes zu 2570 °, den des A lu m in iu m oxyd es.
zu 2050 °, F e n n e r und B o w e n den der ¡Kieselsäure in Form des Cristobalits zu 1625 ", während der des m etastabilen Quarzes bei 1 4 7 0 0 Hegt.
D ie Zweistoffsystem e K alk-K ieselsäuie, Kalk- Tonerde und Tonerde-Kieselsäure sind eingehend be
handelt. A uf die beigegebenen Konzentrations- Temperatur-Diagramme soll hier nur verwiesen
Q St. u. E. 1908, 5. Aug., S. 1121.
2) Z. f. anorg. C'hem. 1911, Bd. 73, S. 200.
a) Tschermacks Min. Mitt. 1907, Bd. 26, S. 109.
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954 S tah l u n d E isen, D a s S y ste m K a lk -T o n erd e-K icsclsä u re. 38. Ja h rg . K r. 42.
te t sich bei 14 7 5 0 i n 2 Ca 0 - Si 0 2 und F lüssigkeit und hat keinen wahren Schm elzpunkt.
3. D as K alzium -Orthosilikat 2 C a 0 - S i 0 2. D iea-F orm sch m ilzt bei 2 1 3 0 °, sie geh t umkehrbar bei 1420 ° in die ß-Form , bei 6 7 5 0 in die y-Forin über. Beim Uebergang von der ß-zur-f-Form tr itt durch Volumvergrößerung der am Portlandzem ent bekannte pulverige Zerfall (d as Zerrieseln) ein.
4. D as Trikalzium silikat 3 CaO • S i 0 2 ist instabil und zerfällt bei 1 9 0 0 0 in CaO und 2 CaO ■ S i 0 2.
Im S y s t e m T o n e r d e - K i e s e l s ä u r e tr itt nur eine Verbin
dung, der Sillim anit A120 3 • S i 0 2, auf, der bei 1 8 1 6 0 schm ilzt. D as E utektikum Sillim anit-Tonerde m it 64% A120 3 schm ilzt bei 1810°.
C o O 3 C o 0 A Z i0 3 C a Ö A ^O j 3 C ö 0 -5 A li 03 Im S y s t e m K a l k - T o n e r d e
Abbildung 1. K onzentrations-Tem peratur-Diagram m des Systems- ' treten vier verschiedene Verbin- CaO-Alj 0 3-S i0 2. Lage der Grenzkurven und Q uadrupelpunkte. düngen auf.
w erden; sie stim men in der H au p t
sache m it den frü
her in „ S ta h l und E isen“ 1) von N e u m a n n gegebenen Schm elzpunktskur
venbildern überein.
Im System K a lk - K i e s e l s ä u r e bil
den sich vier ver
schiedene Verbin
dungen:
1. D as Kalzium - M etasilikat CaO • Si 0 2, Schm elzpunkt 1540 °, tr itt in zw ei Formen auf, als W ollastonit, stabil bis 1200 und als P seudow ollastonit, stabil zw ischen 1200 und 1 5 4 0 °; letzte
rer kom m t nur in künstlichen Schm el
zen und Schlacken vor.
2. D ie Verbindung 3 C a O * 2 S iÖ 2 spal-
D St. u. E. 1910, 31. Aug., S. 1510, 1511, 1513.
jCoO'S/Oj
Abbildung 2. K onzentrations-Temperatvr-Diagramm des Systems Ca O-Äl, Os-Si 0 2.
Isotherm en und Schmelztemperaturen.
CoOS/OJ aCaSiOj
2CaOJ/{?2,
17. O ktober 1918. D a s S y s te m Kalk-Tonercle-K icseU äurc. S ta h l u n d E isen. 955
Abbildung 3. Räumliches Modell
des K onzentration? • Tem peratur - Diagramms des ter
nären Systems CaO-Al3 0 3-S i0 3.
1. D as Trikalzium alum inat 3 CaO • A120 2 ist instabil, zersetzt sich bei 1535° in CaO und Schmelze.
2. Die V erbindung5 CaO • 3 A120 3 kom m t in einer stabilen und instabilen Form vor. D ie stabile schm ilzt bei 1455 0 und b ild et m it 3 C a 0 ' A l20 3 ein bei 1395 °, m it CaO • A120 3 ein bei 1 4 0 0 0 schm elzendes eutektisches Gemisch.
3. D as Kalzium alum inat CaO ■ A120 3 schm ilzt bei 1G00
4. D ie Verbindung 3 C a O - 5 A120 3. D ie stabilo Form schm ilzt bei 1720 °, bildet m it K alzium alum inat ein bei 1 5 90°, m it Tonerde ein bei 1 7 0 0 ° schm el
zendes eutektisches Gemisch. D ie instabile Form kommt nur selten vor.
D ie gefundenen binären Verbindungen wurden als (dicke) P unkte auf den drei Seiten des Dreiecks
diagramms (Abb. 1) eingetragen, ebenso die Qua
drupelpunkte, die die A usgangspunkte für den Ver
lauf der Grenzkurven der Stabilitätsgebiete dieser Verbindungen bilden. D ann wurde das ganze Ge
biet der ternären Gem ische innerhalb des Dreiecks von 5 % zu 5 % untersucht. Dabei wurde gefunden, daß drei w eitere kristallisierte Phasen auftreten.
Davon sind zwei stab il in Berührung m it Flüssigkeit, nämlich:
1. Der k ünstliche A north it CaO * A120 3 • 2 Si 0 - , der bei 1550° schm ilzt.
2. Die Verbindung 2 CaO • A120 3 - S i 0 2 m it einem Schm elzpunkt von 1590°.
Dagegen ist die d ritte Verbindung bei ihrem Schmelzpunkte instabil.
3. D ie Verbindung 3 CaO • A120 3 • S i 0 2 zerfällt bei 1 3 3 5 0 in 2 CaO • S i 0 2 und CaO • A120 3.
In dem vollständigen Diagramm Kalzium -Alu- m inium oxyd-K ieselsäure wurden 14 getrennte Sta- bilitätSgebiete nachgew iesen, die in Abb. 1 einge
zeichnet und deutlich zu erkennen sind.
(.W eiter wurden die Tem peraturen erm ittelt, die den Quintupelpunkten, den Grenzkurven und den Feldern entsprechen; daraus lassen sich Linien kon
stanter Tem peratur (Isotherm en) ableiten, die dann eine Zeichnung ergeben, w ie sie A b b .2 zeigt, die außer den Isotherm en auch noch alle -Schmelztemperaturen und die Zusamm ensetzung jeder K om ponente, Ver
bindung, die Quadrupelpunkte und die Quintupel- punkte enthält.
Hieraus lä ß t sich nun leich t ein räumliches Konzentrations-Temperatur-M odell herstellen, auf dessen Oberfläche die Schm elztem peraturen aller ternären Mischungen' von C a 0 -A l20 3- S i 0 2 liegen.
D ie beiden folgenden Abbildungen (Abb. 3 und 4) zeigen photographische Aufnahmen eines so gewon
nenen räumlichen Modells von zw ei verschiedenen Seiten.
' E in Vergleich dieses Modells m it den beiden früher von Mathesius auf Grund der Versuche von Boudouard und von B iecke .entworfenen und in
„ S tah l und E isen “ m itgeteilten ^ b eid en körperlichen Modelle läß t sofort den großen F ortschritt erkennen, der durch diese umfangreichen und eingehenden neuen U ntersuchungen gewonnen worden ist.
!) St. u. E. 1908, 6. Aug., S. 1129, Abb. 2, u. S. 1131, Abb. 4.
Abbildung 4. Räumliches Hodoll
des K onzentrations-T em peratur-D iagram m s des ter
nären Systems CaO-Al, 0 3-S i0 2. , ■
956 S ta h l und E isen. D a s S y s k m K a lk -T o n e rd c -K ie sd sä u rc .' 38. Ja h rg . Nr. 42.
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CaO 3CaO *l,O i fC a O M O ,. , C o O fM JCaOSAliC-
Abbildung 5. Gleichgewichtsdiagramm m it dem Verlauf der K ristallisationen bei der Abkühlung.
Für praktische Zwecke kann es nun manchmal erwünscht sein, die Zusam m ensetzung der Phasen zu kennen, wenn eine ternäre L ösung abgekühlt w ird. D ie bisherigen Angaben in den Diagramm en geben nur die G leichgew ichtsverhältnisse zw ischen den verschiedenen Phasen des System s CaO • S i 0 2 . A120 3 an. Zur E rläuterung dieser Vorgänge setzt Rankin die Theorie der Phasenausscheidung und die K ristallisation im D reikom ponentensystem von G e e r 1) eingehend auseinander. Hier is t nur das hier
nach entworfene G leichgewichtsdiagram m m it dem Verlauf der K ristallisation, w enn ternäre Lösungen von CaO, A120 3 und S i 0 2 abgekühlt werden, ange
führt worden (Abb. 5). A uf E inzelheiten einzugehen, würde z u w eit führen.
D a sowohl die Hochofenschlacken w ie die Ze
m ente Verbindungen von Kalk-Tonerde-Kieselsäure sind, so m uß auch ein Teil ihrer Eigenschaften aus dem Diagramm ohne w eiteres abgelesen werden können. Selbstredend bestehen praktisch w eder die Schlacken noch die Zemente aus den drei chem isch reinen Kom ponenten wie die untersuchten Mischun
gen, an denen die Eigenschaften studiert wurden.
D ie Hochofenschlacken und der Portlandzem ent nehmen, d a ihre chem ische Zusam m ensetzung doch
2) Jcnir», Phys. Chem. 1604, Bd. 18, S:257.
nur innerhalb ge
w isser Grenzen schw ankt, im D rei
ecksdiagram m nur verhältnism äßig kleine G ebiete ein.
U m d aszu erläutern, habe ich in dem in Abb. 6 dargestellten Schaubilde die be
treffenden Felder eingezeichnet und um grenzt. In dem Schaubilde ist da3 m it senkrechter Schraffur bezeicb- nete F eld H das Ge
biet der H olzkoh- lenhochofenschlak- ken von Graueisen, das F eld K m it w agerechter Schraf
fu r das Gebiet der Kokshochofen
schlacken von Grau
eisen, beide Felder nach Angaben von Bfathesius. D as m it AL0 gekreuzter Schraf
fu r bezeichnete Feld E bezeichnet das
jenige Gebiet der H ochofenschlacken, die’ für Eisenportländzem entherstellung in Frage komm en; das Feld P m it schrägliegender Kreuzung ist das Gebiet des Portlandzem entes. A uf die'A us-
m /t Oj
{ - V , V v V , V ,vf V : r V \ / / /)
8 0 C a O S O C a O W C a O C O C o O . J
ZOA/tOj WA/tOj äOA/tOj Abbildung 6. Dio Gebiete, welche Hochofen
schlacken und der Portlandzem ent im Diagramm CaÖ-AI2 Ö3-S i0 2 einnehmen,
nutzung des Diagram m s bzw. der so gefundenen Eigenschaften der verschiedenen Verbindungen des 1 D reistoffsystem s für hüttenm ännische Zwecke, d. h.
fü r Zwecke der K onstitution der H ochofenschlacken,
17. O ktober 1918.
jDas System Kalk-Tonerde-Kicselsäun.
S ta h l u n d E isen. 957braucht hier nicht eingegangen zu werden, da diese in der schon erw ähnten Arbeit von M athesius in be
stim m ter Richtiuig schon geschehen ist.
Wie aus Abb. 6 ersichtlich, fallen alle Hoch
ofenschlacken in ein verhältnism äßig kleines Gebiet in der N ähe der K alk-K iesclsäurc-Scite des Drei
ecksdiagramms. D as Interesse des Hochöfners an dem Diagram m beschränkt sieh also nur auf ein kleines Gebiet des Diagramm s, da die Hochofen
schlacken praktisch in ihrem Tonerdegclialt zwischen 5 und 15 % schwanken. J. E. J o h n s o n j u n .1) hat sich angelegen sein lassen, die aus dem Diagramm zu entnehm enden Ergebnisse und die praktischen
Abbildung 7.
A , B , C = K u r v e n d e r S c h m e lz p u n k te r e i n e r J lo c h o i e n - s c h la c k e n ( K a lk - T o n e r d e - K le s e ls ä n r e ) m i t 5 , 10; 15 % T o n e rd e . D — K u r v e d e r F re S U u i - T e m p e r a tu r e n w ir k lic h e r
H o c h o f e n ic h l a c k e n m i t 1 2 b is 1 5 % T o n e r d e .
Verhältnisse der Hochofenschlacken zu beleuchten;
er hat sich von Rankin die entsprechenden Sehm elz- punktskurven der K alk -K ieselsä u re-T o n erd e-G e
mische m it 5, 10 imd 15 % Tonerde aufzeichnen lassen, und diese sind, um sie vergleichbar zu machen, in ein weiteres Schaubild (Abb. 7) eingetragen. D a
bei ist für jede der drei Kurven die Tonerde als kon
stant, der Kieselsäuregehalt als variabel angenom
men, während der K alk als Differenz der Summe 7 0n Tonerde und Kieselsäure v o n i 100 eingesetzt ist. D ie Kurven enden deshalb an verschiedenen Punkten, w eil naturgem äß bei 15 % Tonerde die Kieselsäure dann bei 85 %, bei 10 bzw. 5 % Tonerde iei 90 bzw. 95 % enden muß. D ie Sehm elzpunkts-
kurven w eisen, w ie ersichtlich, mehrere auffällige Knicke auf. In dasselbe Schaubild hat Johnson noch eine andere (stark ausgezogene) Kurve, w elche die Freilauf-Tcmperaturen von Hochofen
schlacken m it 12 bis 1 5 % Tonerde darstellt, eingezeichnet, Johnson h at nämlich an mehreren hundert Proben der reinen Holzkohlenofenschlacken m it dem Pyrom eter Bestim m ungen vorgenom
men, um den Punkt zu bestim m en, nicht wo dieselben zu erweichen beginnen, sondern wo sie fr e i f l i e ß e n , und zwar an Schlacken m it 12 bis 15 % Tonerde bei wechselndem Kieselsäuregehalt von 33 bis 60 %. D iese Untersuchungen ergeben die im Schaubild (Abb. 8) wiedergegebene Kurve.
Beim Koksofenbetrieb liegen die Verhältnisse etwas anders, der Schw efel im Koks und seine B e
seitigung verlangt eine Vermehrung der Basen, hauptsächlich Kalk; letzterer verteilt sich auf die Kieselsäure und den Schw efel nach nicht näher be
kannten Gesetzen. Je basischer die Schlacke, desto vollkom m ener die Entschw efelung; je höher die
"W J V J S V 2 V S ~SO SV SS SOS/Ol
Abbildung 8. Frailauftem peraturcn von Hochofen
schlacken m it 12 bis 1 5 % Tonerde.
B äsizität, desto höher aber auch der Schm elzpunkt der Schlacke. D ie Verhältnisse im Holzkohlenofen und Kokshochofen' sind also ganz verschieden. An beiden Enden der K urve entstehen nun ganz ver
schiedene Schlacken, auf der einen S eite „kurze“
kalkige Schlacken, ohne Viskosität (w ie W asser oder Quecksilber), auf der ändern S eite viskose, zähe Schlacken (wie Melasse oder Teer). K alkige Schlacke fließt aus einer Schöpfkelle w ie Schrot in einzelnen runden Tropfen, kieselsäurereiche Schlacke gibt lange Tropfen und Fäden w ie Glas. D ie Temperatur, bei welcher eine k a l k i g e Schlacke frei fließt, liegt nur w enig höher als der Erweichungspunkt der Schlacke, bei k ie s e l s ä u r e r e i e h e n Schlacken aber beträgt der Unterschied zwischen beiden Tem
peraturen bis zu 200 bis 300 °. Genaue zahlenm äßige Angaben hierüber liegen fü r Hochofenschlacken leider nicht vor. D ie Untersuchungen F u l t o n s 1) über Kupferschlacken beleuchten diese Erscheinung aber sehr deutlich, ln den Abb. 9 und 10 sind in den beiden i.Schaubildern die Abhängigkeit der Schm elzpunkte der Schlacken vom Kalk- bzw.
K iesebäuregehalte zum Ausdruck gebracht und gleichzeitig sind die Temperaturen, w o dieselben Schlacken „flüssig“ werden, zu einer Kurve vereinigt.
') -W t. u. Chcm. E n g . 191G, 1. A pril, S. 303. U T rans. A m er. I n s t. M in.-Eng. 1912, S. 1457.
Tempe r a f u r
-958 S ta h l u n d E isen. D ns S y ste m K alk-T on erde-K icselsäu re. 38. Ja h rg .' Nr. 42.
D ie Kurven zeigen deutlich die gew altigen Unter
schiede zw ischen F l ü s s i g k e i t s g r a d und S c h m e l z p u n k t der Schlacken, nam entlich auf der K iesel
säureseite.
Betrachten wir nochm als die Kurve Abb. 7 über die Flüssigkeitskurve von Hochofenschlacken,
7 7 0 0
7050
1 0 S S
urtasyruJ Abbildung 0. Schmelzpunkts- und Fließbarkeits
kurven von Schlacken.
so zeigt sich an Ila n d derselben der Unterschied zwischen Kokshochofen- und Holzkohlenofenpraxis hauptsächlich datin, daß der H olzkohlenofen nach Belieben in der Tem peraturgegend des unteren flachen Kurventeils .arbeiten kann, der Kokshoch
ofen aber nicht, w eil letzterer wegen der notwendigen E ntschw efelung ein Verhältnis von Kalk zu K iesel
säure von i y 2 : 1 einhalten muß, w obei man auf Schlacken m it etw a 34 % Kieselsäure komm t, wodurch eine fast um 2 0 0 0 höhere Temperatur c erforderlich ist, um den Schlacken den notwendigen Flüssigkeitsgrad zu sichern. Steigert man den Kiesel- '•
Säuregehalt auf 37 % (CaO : S i 0 2 = 1,35 : 1), dann j.
ist die Fliitsigkeitstem peratur zwar niedriger, die * Entschw efelung ist aber ungenügend; geht man m it dem Kieselsäuregehalle auf 32 % herunter, dann muß man die Ofentemperatur erheblich steigern imd die Schlackenm enge vermehrt sich (beim Ucber- gang von 34 auf 32 % Kieselsäure um 6 % der Sehlackenm cngc), was wieder weitere Wärmemengen im Ofen erfordert. F ehlt aber die nötige I liiz e im Ofen, dann wird die Schlacke steif; deshalb ver
bessert ein Kalkzusatz über eine gew isse Grenze hinaus nicht mehr die E ntschw efelung, w eil die größere S teifheit der Schlacke die W irkung der größeren B asizität mehr als aufw iegt, das „Kalk
elend“ beginnt.
In dem Kurvenblatt (Abb. 7) hat m in J o h n s o n neben den Kurven der Schm elzpunkte der den reinen Hochofenschlacken aus Kalk-Tonerde-Kieselsäure m it 10 bis 15 % Tonerde entsprechenden Schlacken
mischungen die von ihm an wirklichen Hochofen
schlacken bestim m te Temperaturkurve der Frei
flüssigkeit solcher Schlacken m it 12 bis 15% Tonerde eingezeichnet, ln Anbetracht, daß wirkliche Hoch
ofenschlacken außer K alk, Kieselsäure und Tonerde noch Magnesia, Mangan, Eisen und Schwcfelkalzium enthalten, stim m en die Befunde noch ganz gu t m it
einander überein. E igentlichm üßte ja die Johnsonsche Kurve der Freilauf-Temperaturen ü b e r den Schmelz- bzw. Erweichungstemperaturen liegen, die genannten Frem dbestandteile setzen den Schm elzpunkt aber offenbar herunter und erhöhen die Flüssigkeit der Schlacke. Schlacken m it über 00 % Kieselsäure kommen in der Praxis kaum in Betracht.
W enn so die Untersuchungen über das Dreistoff
system Kalk-Tonerde-Kieselsäure nicht direkt An
gaben über den Flüssigkeitsgrad einer Schlacke m achen, da ja nur Schm elz- bzw. Erweichungspunkte der Gem enge bestim m t wurden, so erkennt man auch hier, w ie sehr die rein wissenschaftlichen Unter
suchungen m it den praktischen Beobachtungen über- einsjimmen und w ie gut erstere für weitere praktische Schlußfolgerungen die Grundlage bilden können, wobei natürlich immer zu beachten ist, daß Hoch
ofenschlacke kein chemisch reiner Dreistoff CaO- Al20 3- S i 0 2 ist. D er Wert der Untersuchungen des D reistoffsystem s fü r die Aufklärung der K o n s t i t u t i o n der Hochofenschlacke versteht sich von selbst.
D ie Untersuchungen des genannten Dreistoff
system s durch das C arnegie-Institut haben aber auch noch in anderer W eise w ertvolle Aufklärungen ge
bracht, N achstehend sollen deshalb noch einige Folgerungen, die das Diagram m ergibt, m itgeteilt werden, die sich au f die K o n s t i t u t i o n d e s
7,70 7.50
Abbildung 10. Schmelzpunkts- und Fließbarkeits
kurven von Schlacken.
P o r t l a n d z e m e n t e s und die E r h ä r t u n g s - u n d A b b i n d e y o r g ä n g e beziehen, die bekanntlich bis heute noch nicht eindeutig klar liegen. D ie Kon
stitution des Portiandzem entklinkers w ürde sich ganz scharf definieren, lassen, w enn die Klinker ein vollständiges G leichgew icht aus nur den drei Stoffen Kalk, Tonerde, K ieselsäure vorstellcn wür
den, w as aber in W irklichkeit nicht der F all ist. Im Schaubilde fällt das Gebiet des Portlandzem entes völlig in das D reieck, gebildet aus den Verbindungs-
17. O ktober 1918. D a s S y ste m K a lk -T o n erd e-K ieselsä u re. S ta h l u n d E isen. 959
linien 3 CaO • S i 0 2 — 3 CaO • A120 3 — 2 CaO • S i 0 2.
Demnach w ürde der Zem entklinker, aus reinem CaO, A120 3 und S i 0 2 bei genügend hoher Temperatur erbrannt, aus den drei Verbindungen 2 CaO • S iO L, 3 C a 0 * S i 0 2 und 3 C a 0 - A l 20 3 bestehen. W enn jedoch, wie tatsäch lich in der P raxis, das Gleich
gew icht nur annähernd erreicht wird, so wird sieh außerdem noch freies CaO oder die Verbindung 5 CaO • 3 A120 3 oder beide vorfinden. Handels
zem entklinker besteht zw ar zu über 90 % aus den drei genannten Stoffen, daneben treten aber noch andere Stoffe, wie M gO, FeO usw. auf, die sicher auch einen gew issen Einfluß ausuben. ✓
D ie abweichende A nsicht anderer Forscher über die K onstitution des Klinkers ist w ohl hauptsächlich durch die U ngewißheit über die E xistenz des Tri- kalziumsilikats verursacht. Außerdem hat J ä n e c k e 1) noch eine andere Verbindung als w esentlich einge
führt: 8 CaO • A1„03 • 2 S i 0 2 (A lit). D anach be
stände bei Annahme der E xisten z des Trikalzium - silikats der Klinker aus 3 CaO • S i 0 2 - 2 CaO • S i 0 2 und 8 C a O - A120 3 - 2 S i 0 2, oder andernfalls aus CaO , 2 CaO - S i 0 2 und 8 C a O • A120 3 ■ 2 S i 0 2.
N ach den m itgeteilten Forschungsergebnissen der Amerikaner w ird die Theorie Jäneckes unhaltbar, denn eine ternäre Verbindung kom m t im Gebiete des normalen Klinkers n ich t vor, auch m it gewissen praktischen Erfahrungen sind verschiedene Folge
rungen dieser Theorie n ich t recht in Einklang zu bringen. D ie auf Grund der amerikanischen D urch
forschung des D reistoffsystem s gewonnene V orstel
lung von der K onstitution der Zementklinker ist ganz ersichtlich einfacher und überzeugender als alle bisherigen Erklärungsversuche.
R a n k i n 1) hat sich an anderer Stelle noch w eiter von diesem Gesichtspunkte aus m it dem Portland
zem ent befaßt. H iernach gehen beim Brennen fol
gende Vorgänge nacheinander vor'sieh. Zuerst wird Kohlensäure ausgetrieben, dann bildet sich sehr rasch 5 CaO • 3 A120 3 und darauf 2 CaO • S i 0 2;
hieraus entstehen, durch Aufnahme von Kalk, 3 C a 0 - A l 20 3 und 3 C a 0 - S i 0 2, die sich nur lang
sam bilden. D ie Bildungsgeschw indigkeit w ird er
höht durch E ntstehen von flüssiger Schm elze, die sozusagen als Fluß- oder Lösungsm ittel w irkt. Bei 1 3 3 5 0 ist das E u tek tik u m von 2 CaO • S i 0 2 — 5 CaO
•3 A120 3 — 3 CaO • A120 3 flüssig. B ei w eiterer Temperatursteigerung nim m t zunächst die Bildung von 3 CaO • A120 3 zu und w eiter entsteht 3 CaO
• Si 0 2, das m it w achsender Tem peratur sich w eiter aus CaO und 2 CaO • S iO z, also auf K osten des D ikalzium silikates, bildet, gleichzeitig nehmen dem
nach 2 C a O - S i O s und CaO ab, 3 C aO - A120 3 löst sich in der Schm elze unter teilw eiser Um setzung m it 2 CaO • Si 0 2. W eiter braucht man m it dem Er
hitzen nicht zu gehen, denn normaler Klinker wird ja w eit unter dem Schm elzpunkte hergestellt.
N ach R ankin findet man beim Brennen des Klinkers in den verschiedenen Brennstadien folgende Ver
bindungen:
R o h m a te r ia l
CaO bzw. C a C 0 3 At20 3 ...
S i0 2 ...
1000»
CaO Al2 0 3 S i 0 2
1000 bla 1335°
CaO f 5 CaO • 3 A120 3 { 2 CaO - S i0 2
l 3 CaO - AI20 3
1335 bl3 1450°
CaO 3 CaO • A120 3 2 Ca 0 ■ Si 0 2 3 Ca 0 • Si 0 2
Schmelze
1450 bis 1650»
CaO 2 Ca 0 • Si 0 2 3 Ca 0 * Si 0 2 Schmelzo
K a lte r K lin k er
2 CaO • 3 CaO •
S i 0 2 SiO , 3 CaO • AI20 2
D a nun in H andelszem enten im mer einige Pro
zente fremder B eim engungen F eO , M gO, A lkalien usw. vorhanden sind, so ändert sich dam it auch die
Z em en tarfc Z u s a m m e n s e t z u n g d e s R o h m a te r ia l s %
Chemisoh f CaO ... 68,4 j
reiner < A120 8,0 !
Zement { S i0 2 23,6 }
f C a O ... 66,2 Weißer 1 A120 3 ... 6,4 Zement ) S i 0 2 ... 25,0
l M g O - F e 20 3 -jSTa 20 - K 20 . . .
Grauer ( C a O 63,2 )
Zement J A120 3 ... 7,7
(gewöhn-
1
S i 0 3 22,4j
licher) l Mg 0 ■ F c2 0 3 * N a , 0 • K , 0 • S 0 3
Diese Angaben beziehen sich auf völlig durch
gebrannten Klinker. W as geschieht aber, w enn der Klinker ungenügend gebrannt w ird? Aus den früheren B etrachtungen ergab sich, daß der zuletzt entstehende B estandteil das Trikalzium- silikat ist, das aus GaO und 2 C a 0 - S i 0 2 sich b ild e t; bei ungenügendem Brande wird also das 3 CaO - S i 0 2 zugunsten von 2 CaO • S i 0 2 und CaO
') Z. f. anoro. Client. 1911, Bd. 73. S. 200.
Brenntem peratur und ebenso die Zusamm ensetzung der Zemente, w ie nachstehende kleine Uebersicht dartut.
B r e n n t e m p e r a t u r B e s t a n d t e il e d e s f e r t ig e n Z e m e n te s
( 2 Ca 0 • Si 0 2 { 3 CaO ■ S i 0 2 { 3 CaO • A12Os f 2 CaO • Si 0 2 I 3 CaO • S i 0 2 I 3 Ca 0 • A120 3 l K leine Mengen CaO f 2 CaO • S i 0 2
3 Ca 0 - Si Os 3 CaO • A1j0 3
K leine Mengen Ca 0 • 3 A120 3 CaO und Ferrite.
zurücktreten, die ß-Forin des 2 CaO • S i 0 2 ist aber die Ursache des „Zerrieselns“.
W enn feingem ahlener Zement m it W asser an
gem acht w ird, so en tsteht bekanntlich durch che
mische W echselwirkung zwischen dem W asser und den Zem cntbestandteilcn eine harte Masse. Zunächst geht der Zem entm örtel dabei von dem plastischen Zustande in den festen Zustand über, er „bindet ab“ , 100
97,6 2,4
93,3 6,7
1650°
1525£
1425»
1 ) J o u rn . o£ th e F ra n k l. In s t. 191 6 ,1, B d. 181, S. 747.
900 S ta h l u n d . E isen. D ie m etallęgrąph isch e U ntersuchung d e s W eißblechs. 38. J a h rg . N r. 42.
-was nur einige S tu n d en beansprucht. N ach dem Ab
binden steigert sich d ie F estigk eit der Masse, der Zem ent „erhärtet“, w as bis zu einem Jahre dauern
kann.
W ährend über die Erhärtnngsvorgänge noch nicht völlige K larheit herrscht, kann über das „A bbinden“
folgendes als sichergestellt angesehen werden:
Keines 3 C a O - A l .0 3 und ebenso 3 C a 0 - S i 0 2, m it W asser .angem acht, binden sehr schnell ab und erhärten sehr schnell, das A lum inat aber w esentlich rascher als d a s Silik at; beide bilden am orphe H ydrate.
D a s 2 CaO - Si Oz reagiert m it W asser sehr langsam und brauchtsehr lange Zeit zur Bildung harter MaSsen, H ie amorphen H ydrate gehen m it der Zeit in kristal
linen Zustand über; sow eit bekannt, entstehen K ristalle von K alkhydrat und kristalline H ydrate von 3 CaO ■ A l2Ö3, w ährend anscheinend kristalline H ydrate der K alksilikate nicht auftreten. D as Ab
binden des Z e m e n te s-ist also jedenfalls auf die H ydratisierung des K alzium alum inates, die Erhär
tung und Verfestigung au f die H ydratisierung dieses A lum inates und des Trikalzi um silikates zurückzu
führen. D as Trikalzium silikat ist dem nach offenbar der w ertvollste zem entierende B estandteil; das D i- kalzium silikat bindet und erhärtet zu langsam, das A lum inat bindet und erhärtet zu schnell, ist lö slich in W asser und is t nich t besonders fest. D as T rikalzium silikat ist also d e r w e s e n t l i c h e Zement
b estandteil; je höher der P rozentgehalt an diesem
B estandteil, desto besser ist; der Zement, D a die Bildungstem peratur des Trikalzium silikates aus Kalk und Kieselsäure bpi;etw a 1700 " liegt, w as für prak
tische Zwecke zu hoch ist, so sollte m an sich nach F lu ß m itteln umsehen, w elche den Bildungsprozeß erleichtern; im Klinker übernim m t das Kalzium - alum inat in der H auptsache diese R olle. Kankin m acht nun. darauf aufmerksam, daß ein E rsatz der Tonerde durch E isenoxyd und ein eingehenderes S tudium des Dreistoffsystem s CaO - F e20 3- S i 0 2 hier vielleich t nützliche D ie n ste ; leisten könnte.
H ierdurch w iid sich vielleich t eine w i s s e n s c h a f t l i c h e - B e g r ü n d n n g f ü r d ie g ü n s t i g e n E ig e n s c h a f t e n d e s E is e n p o r t l a n d z e m e n t e .s erbringen lassen ,m öglich erw eise ergeben sich auch Fingerzeige fü r eine zweckm äßigere H erstellungsw eise.
In ganz ähnlicher W eise w ie K ankin behandeln auch B a t e s und K l e i n ' ) die Eigenschaften der im P ortlandzem entvorkom m enden K alzium silikate und Kalzi umalumi nate.
E s schien mir nützlich, auf diese N utzanw endung der Ergebnisse der w issenschaftlichen Erforschung des D reistoffsystem s K alk-Tonerde-K ieselsäure für die Zementfabrikation etw as näher cinzugehen, da ein klarer E inblick in diese bisher noch w enig geklärten V erhältnisse auch für d ie . H erstellung .von; E isen
portlandzem ent nur von Vorteil sein kann.
') Journ. of tbe Frankl. Inst. 191C, Bd. 182, S, 398
D ie m etallographische U n tersu ch u n g d es W eiß b lech s.
112. Mitteilung aus d»m EDenhiittenmännjschon In s titu t der Königl. Technischen Hochschule zu Aachen.1) Von 35r.»3ug. L e o M a y e r - in Oberhausen, ' '
(H ierzu Tafel 4 und 5.)
| nter W eißblech versteht m an ein mit einer dün
nen Z innschicht überzogenes F einblech; dieses i s t . infolgedessen gegen K osten geschützt. D as ge
schm olzene Zinn besitzt die E igenschaft, in Berüh
rung m it erhitzten! Eisen an letzterem gut zu haften.
D as verzinnte B lech läßt sieh daher biegen, drücken und ziehen, ohne daß sich die Zinnschicht vom E isen ablöst und auch durch ein späteres W iedererhitzen ist eine gänzliche . Entfernung des Zinnes vom E isen unm öglich. A llgem ein nim m t m an an, daß diese gute H aftbarkeit durch eine Oberflächen
legierung bew irkt wird, die das Z inn.m it dem E isen bild et, und die um so tiefer geh t, je heißer das Zimi- bad ist, und je länger das E isen im Zinnbad verw eilt.
S t e r k e n 2) hat an H and von verschiedenen Ver
suchen nachgew iesen, daß bei dem W eißblech zwischen E isen und Zinn eine scharfe Trennung nicht b esteht und daß v o n außen nach innen das Zinn desto tiefer eindrm gt, je höher erhitzt das Bad war.
') Auszug aus der D oktordissertation „Die Weiß- bleehdarstellung“ . Aachen.
2) Die Technik der Weißblechfabrikation. Verhand
lungen des'Vereins zur Beförderung des ClewerbfleißW 1887, Bd. 06, S. 401.
Er tau ch te bei seinen Versuchen besonders vorbe
reitete B lechstreifen in Zinnbäder verschiedener Temperatur ein, hobelte die ■ verzinnten Streifen schichtw eise big-zum blanken E isen ab und bestim m te in den Spänen der verschiedenen Schichten den Zinngehalt durch chem ische A nalyse. D ie U nter
suchung w ar also nur rein m echanischer und chemi
scher N atur; bei dem heutigen' Stand der M etallo
graphie lag daher die Frage nahe, ob n ich t auch auf mikroskopischem W ege der Vorgang der Eisenver
zinnung aufzuklären, ¡Mittel und, W ege zu einer schnellen B ew ertung der.V erzinnung bei der W eiß
blechdarstellung besonders m it den neuzeitlichen Verzmnungsmaschi’nen aufzulinden wären.
D er Zweck der V ersuche lag einerseits in dem Bestreben geeignete W eißblechschliffe herzustellen und ein geeignetes A etzverfahren auszubilden, um die Zinuschicht n eb en dem E isen freizulegen und deren R ein h eit und Abm essungen m ikroskopisch fest
stellen zu können, anderseits in der Untersuchung, ob es m öglich sei, m ikroskopisch die D iffusion des Zinnes in das E isen bei der V erzinnung festzustellen.
D ie V erschiedenartigkeit in der H ärte der beiden M etalle E isen und Zinn und das schichtw eise Auf-
, S T A H L U ND E I S E N “ 1 9 1 8 , N r . 4 2 . J a f e {. 4
2Jr.*3ng- L e o M a y e r : D i e m e t a l l o g r a p h i s c h e U n t e r s u c h u n g d e s W e i ß b l e c h s .
Abbildung 1. Zinn. (X 100.) Abbildung 2.
Abbildung 3. Zinn, ( x 100.) Abbildung 4. Zinn, ( x 100.)
j Elsen
A bbildung 5. W eißblech. (X 500.) A bbildung 6. W eißblech, ( x 500.)
K u p fer
E i* e n
Zwischen- i sch ieb t
Eisen
Abbildung 7. Bei 300° verzinnt, ( x 200.) Abbildung 8. Bei 300° verzinnt, ( x 200.)
K u p fer
K u p f e r
Z w is c h e n
sch ic h t Zwischen
schicht E i s e n
E ise n
Abbildung 9. Bei 300° verzinnt, ( x 200.) Abbildung 10. Bei 500" verzinnt, ( x 200.)
S B H H feÉ g
K upfer
Zw ischen
schicht
Z w is c h e n - Schicht E ite n
E is e n
Abbildung 11. Bei 500° verzinnt. ( x 200.) Abbildung 12. Boi 500 verzinnt.
Abbildung 13. Bei 750° verzinnt, ( x 200.)
Abbildung 15. Bei 750° verzinnt, ( x 200.)
Tafsl 5 .
Abbildung 14. Bei 750" verzinnt, ( x 200.)
„ST A H L U ND E I S E N “ 1 9 1 8 , N r. 4 2 .
K u p fer
Eisen
Abbildung 16. Bei 950° verzinnt, ( x 200.)
Z w isch e n sch ic h t
E ise«
Z in n Z w isc Z w isch en schi
sch ic h t
E lsen
Abbildung 17. Bei 9 50° v erzin n t. (X 200.) A bbildung 18. Bei 9 50° verzinnt, ( x 200.)
E d . K a i s e r : U n te r s u c h u n g e in e s g e b r o c h e n e n Stabes.
Abbildung 3. Die Stirnflächen der Zähne m it Kupferammoniumchlorid geätzt.
Abbildung 4. G eätzt m it alkoh. Salzsäure. (X 250.)
Abbildung 5. G eätzt m it alkoh. Salzsäure, ( x 250.) Abbildung 6. G eätzt m it alkoh. Salzsäure. ( X 250.)
17. O ktober 1918. D ie m etallograph ische U ntersuchung des W eißblechs. S ta h l u n d E isen. 961
treten derselben im W eißblech odor sonstigen ver
zinnten E isen bieten besondere Schw ierigkeiten beim Herstellen eines Schliffes.
Z i n n s c h l i i f . W ährend E isen sich sehr leicht polieren läß t und seine K ristalle duicii Aetzen m it Leichtigkeit: freigelegt w erden können, bietet das Zinn infolge seiner großen W eichheit bedeu
tende Schw ierigkeiten. Schon bei den Vorbereitungs
arbeiten des Zinnschliffes, beim A bfeilen, A bschlich
ten und Abschmirgeln der Schlifffläche wird die Zinnfläche aufgerissen, es entstehen Löcher und Itisse, die während des Polierens, w ieder infolge der W eichheit des Zinnes zusam m engedriiekt und zu- gesclnniert werden, aber beim A etzen wieder zum Vorschein kommen. D urch m ehrm aliges A etzen und Nachpolieren gelang es, eine glatte, fehlerlose Fläche zu erreichen und die K ristalle durch Aetzung frei
zulegen. Zum A etzen wurden verschiedene Aetz- m ittel versucht, von denen äußerst verdünnte Salpetersäure die besten R esu ltate gab; es soll nicht unerwähnt bleiben, daß Pikrinsäure Zinn gar nicht angreift, wodurch ein Nach- bzw. Tiefer
ätzen des Eisens m öglich wurde. Abb. 1 bis 4 Tafel 4 geben die Schliffbilder eines Zinnschliffes. D as chemisch reine Zinn wurde im Porzellantiegel g e schmolzen und an der Luft langsam abgekühlt. D er fertige Schliff wurde m it 2 y2prozentiger Salpeter
säure während der kurzen Zeit von zw ei bis drei Sekunden geätzt.
W e i ß b l e c h s c h l i f f . Zum S chutze der Zinn- sehicht gegen ein voreiliges Abschleifen und A b
polieren gegenüber dem härteren Eisen und zur Er
reichung einer gleichen E bene wurde das W eißblech mit einer Kupferschicht bedeckt. Aus einer W eiß
blechtafel von Holzkohlencjualität wurde ein Streifen von 1 cm B reite herausgeschnitten, die von Zinn bloßgelegten Ränder wurden verzinnt und der Streifen wurde dann in einer am m oniakalischen Kupfcrannnonsulfatlösung elektrolytisch unter sehr schwachen Spannung und Strom stärke verkupfert.
Der verkupferte Streifen wurde in eipe m it polierten Innenflächen versehene Fassung gespannt und poliert. D er Schliff wurde zur Freilegung der Zinn
kristalle m it 2 !4prozentüger Salpetersäure geätzt und dann m it alkoholischer Pikrinsäurelösung zur Freilegung des Ferrits u n d , P erlits im E isenblech nachgeätzt.
Abb. 5 und 6 'stellen Schliffbilder (öOOfache
\ ergr.) eines solchen W eißblechstreifens dar. D ie Zinnschicht ist rein, ohne Oxydeinschlüsse. D ieZ in n - kristalle erscheinen gestreckt und klein; die Ur
sache ist w ohl im W alzen des W eißbleches im F ett
kessel und im schnellen Abkühlen des Bleches beim Verlassen des erhitzten F ettbades zu suchen. D ie dunklen Ränder sow ohl auf der Eisen- als der Kupfer
seite lassen auf eine Vertiefung, das heißt auf ein dureh das Polieren herausgerissenes Material schließen.
Ein Einfluß auf den Ferrit, bzw. auf die Verteilung des, Perlits ist nicht zu .erkennen, im d .e s, ist auch wahrscheinlich, daß eine Diffusion des Zinnes in
N L I I 38
das E isen nicht stattgefunden hat. D as kurze Ver
w eilen des Bleches im Zinnbade bei einer nicht sehr hohen Tem peratur in den modernen Verzin
nungsm aschinen läß t dies auch glaublich erscheinen.
D ie beiden B ilder lassen eine große Verschiedenheit in der Stärke der Zim iscliicht erkennen. D er größ
ten Stärke von 0,01 m m , m it dem Objektmikro
m eter gem essen, entspricht eine kleinste Stärke von , 0,002 mm. D iese U ngleichm äßigkeit ist entw eder auf eine unebene Blechoberfläche oder auf ungerade, schlecht polierte W alzen im F ettk essel zuriiekzu- fiihren,
Z u s a m m e n f a s s u n g . E s wurde ein W eißblech
schliff hergestellt und ein entsprechendes Aetzver- fahren ausgebildet. D ie m ikroskopische U nter
suchung des Schliffes ergab klein e, gestreckte Zinnkristalle, zeigte keine V erbindung des Zinnes m it dem E isen, aber ungleiche Stärke der Zinn
schicht an.
M ik r o s k o p is c h e U n t e r s u c h u n g d er D i f f u s i o n d e s Z in n e s in d a s E is e n .
D a eine D iffusion des Zinnes ins Eisen auf einem W eißblech nicht zu erkennen war und es auch wahr
scheinlich ist, daß bei der modernen Verzinnerei eine Diffusion nicht stattfindet, wurden zur w ei
teren Aufklärung kleine Eisenw ürfel verschiedener chem ischer Zusamm ensetzung bei verschiedenen Tem peraturen und bei längererem Verweilen im Zinnbade verzinnt und m ikroskopisch unter
sucht.
V e r s u c h e . U m den Einfluß des Zinnes auf weiches und hartes E isen, bzw. auf den Ferrit und die Löslichkeit des Kohlenstoffs im E isen festst eilen zu können, wurde folgendes M aterial zu den Ver
suchen herangezogen: f . kohlenstoffreines Eisen (E lektrolvteisen); 2. kohlenstoffarmes Eisen 0,06 % C, 0,01 % S i, 0,12 % Mn, 0,01 % P , 0,01 % S;
3. kohlenstoffreicheres Eisen 0,41 % C, 0,06 % S i, 0,13 % Mn, 0,01 % P , 0,018 % S.
K leine W ürfel von etw a 1 0 x 1 5 x 2 0 mm wurden aus dem M aterial herausgeschnitten, fein poliert, in verdünnter Salzsäure gebeizt, m it destilliertem W asser abgespült, in einem Chlorzinkbad entwäs
sert und dann verzinnt. D as chem isch reine Zinn wurde in einem Tiegel,- der in einem elektrischen W ider3tansdofcn stand, eingeschmolzen. D ie. Ver
zinnung wurde bei den Temperaturen 300°, 500°, 750° und 950° vorgenomm en. Jedesm al wurden die drei verschiedenen Eisenarten zusam men ver
zinnt. D as Zinnbad wurde m it den im Zinnbade aufgehängten Probekörpern bis zur entsprechenden Tem peratur angew ärm t und die Temperatur wurde während einer halben Stunde konstant gehalten.
D ie Proben w urden alsdann m it dem Bade bis zu 300° langsam abgekühlt, herausgenommen und an der L u ft erkalten gelassen.. D ie Herstellung der Schliffe, \yurde auf dieselbe Art. wie für W eißblech-
Schliffe vorgenom m en. •
129
0G2 S ta h l u n d Eisen. D er W eltkrieg u n d d ie LohnverJiältnissc. 38. Ja h rg . N r. 42.
D ie Versuche konnten w egen Zeitm angels nur je einmal stattfinden, so daß die U ntersuchung nicht als abgeschlossen g elten kann.
M ik r o s k o p is c h e U n t e r s u c h u n g .
V e r s u c h e b e i 300°. Abb. 7 bis 9 stellen Schliffbilder des bei 300° verzinnten Elelctroeisens, kohlenstoffarmen und kohlenstoffreichen E isens dar.
E inen Einfluß au f die Ferritbildung oder au f die V erteilung des P erlits im E isen ist nicht zu erkennen.
Zwischen Zinnschicht und E isen befindet sich eine gleichm äßige, nicht geä tzte S ch ich t, die dunkler als das Zinn hervortritt und eine bläuliche Färbung b esitzt; in Abb. 8 und 9 ist diese Zwischenschicht zu erkennen. E s ist g u t m öglich, daß es sich hier um interm ediäre K ristalle1) handelt. N ach G u e r t le r bilden sich diese K ristalle sofort bei Berührung des festen Eisens im Zinnbade an der Berührungsfläche, zunächst in dünner Schicht. D iese Schicht bewirkt B eaktionshem m ungen, die bei geringer Temperatur des Zinnbades der Diffusion einen verhältnism äßig großen W iderstand entgegensetzen und die w eitere Ausbildung der interm ediären K ristallart hemmen.
Guertler h atfestgestellt, daß im gew öhnlich verzinnten E isen unter der Zinnhaut eine nur ganz feine und vielfach defekte H aut der interm ediären K ristallart sich b ildet; sie w ächst an Stärke m it Temperatur und D auer der Verzinnung.
V e r s u c h e b e i 5 0 0 ° . Abb. 10 bis 12. Auch hier w urde die Zwischenschicht, aber schon in größerer Stärke, vorgefunden. An der kohlenstoff
reicheren Probe (Abb. 12) scheint ein B eginn der Zurütkdrüngung des P erlits gegen die M itte des E isens vorzuliegen; es treten einzelne große Ferrit
körner am B ande auf.
V e r s u c h e b e i 750°. Abb. 13 bis 15. D ie Zwischenschicht ist sehr stark gew achsen. Im kohlenstoffarm en E isen (Abb. 14) ist am Bande k ein P erlit vorzufinden und im kohlenstoffreicheren E isen erscheint eine kohlenstoffreine Zone und daran anschließend eine kohlenstoffärmere, deren Kohlen-
-1) G u e r tl e r : Metallographie, I, S. 64S.
stoffgehalt aber gegen die M itte des E isens zu nim m t. D urch diese Erscheinung kann m an die D iffusion des Zinnes in das E isen feststellen, denn bekanntlich nim m t die Löslichkeit des Kohlenstoffs im E isen m it zunehm endem Zinngehalt ab.
V e r s u c h e b e i 9 5 0 “. Abb. 16 bis 18. Auch hier tritt die Zwischenschicht in großer Stärke auf, eine reine Zinnkristallschicht w ar nicht mehr zu
rück zu finden. D ie w eißen Zinnkristalle waren m it bläulich gefärbten K ristallen unterm ischt.
Beim E lejitrolyteisen (Abb. 16) tr itt am B ande eine eigenartige kleine Ferritkristallbildung auf, an die sich sehr große Ferritkristalle anschließen.
Beim kohlenstoffarmen (A bb. 17) und beim kohlen- stoffrcicheren E isen erscheint der P erlit wieder am B a n d e , so daß ein Zurückdrängen des P erlits durch die Z inndiffusion, nicht sta ttg e
funden hat. E in e Erklärung könnte in der grö
ßeren L öslichkeit des K ohlenstoffs im -f-Eisen gesucht werden.
Z u s a m m e n f a s s u n g . E s wurde die D iffusion des Zinnes in das E isen bei der Verzinnung in verschiedenen Temperaturen auf mikroskopischem W ege untersucht. Zu den Versuchen wurde je ein reines, kohlenstoffarmes und kohlenstoffreiches E isen hinzugozogen. D ie Verzinnung fand sta tt bei 300°, 500°, 750° und 9 5 0 “. E s wurde festgestellt, daß bei der Verzinnung sich zwischen E isen und Zinnschicht eine S chicht von interm ediären K ristallen bildet, die m it der Temperatur des Zinnbades an Stärke zunim m t. B ei einer Tem peratur von 750° kom m t ein Zurücktreten des Perlits gegen das Innere des E isens zum Vorschein, ein Vorgang, der auch schon bei dem koklenstoffreichcren E isen bei 500° zu be
ginnen scheint. Bei 950° erscheint der P erlit wieder am B and der Zinnschichte; bei reinem Eisen konnte eine Bildung von kleinen K ristallen in den großen Ferritkristallen in der N achbarschaft der Zinn
schichte beobachtet werden.
D ie Diffusion des Zinnes in das E isen kann bei gew issen Temperaturen indirekt d u ieh das Ver
halten des P erlits und Ferrits auf m ikroskopischem W ege nachgewiesen werden.
D er W eltk rieg und die L oh nverh ältn isse der A rbeiter im Bergbau so w ie in der E isen - und M etallindustrie E uropas.
V on H e i n r ic h G ö h r in g in Bremerhaven.
W e h o n in den Jahren vor dem K riege h a t D eutsch-
^ land m it den Löhnen seiner Arbeiterschaft unter allen Ländern Europas an der vordersten S telle ge
standen. A lle diesbezüglichen Erhebungen und U nter
suchungen bestätigen das. "Man vergleiche nur ein
m al die deutschen V erhältnisse m it denen anderer Länder, beispielsw eise Englands. Tatsache is t es, daß gerade in E ngland für eine verhältnism äßig geringe Zahl von A rbeitern, und zwar nam entlich für geübte Arbeiter bestim m ter Gewerbszweige, gu te
Löhne bestehen, die große Mehrheit der englischen A rbeiter aber keine bessere, ja teils sogar eine w eit geringere E ntlohnung aufzuweisen h a t als die Ar
beiter in D eutschland. Nach am tlichen M itteilungen in der „Labour G azette“ betrug beispielsw eise im Jahre 1911 der durchschnittliche W ochenlohn der erwachsenen Arbeiter in der M etall-, Schiff
bau- und M aschinenindustrie, die zu den best
bezahlten Gruppen der englischen A rbeiterschaft gehören, 34 s.
17. O ktober 1918. D e r W eltkrieg u n d d ie L ohiverhaltm sae, S ta h l u n d E isen. 963
D ie überaus gü n stige E ntw icklung der Lohn- Verhältnisse in D e u t s c h l a n d h a t erfreulicherweise in der K riegszeit keine. H em m ung erfahren. Nach einer Erhebung des Kaiser], S tat. A m tes im „Reichs- A rbeitsblatt1) “ stieg beispielsw eise der tägliche D urch
schnittslohn der m ännlichen A rbeiter von 5,17 J l im März 1914 auf 10,79 J l im Septem ber 1917.
In derselben Zeit stieg der tägliche D urchschnitts
lohn der A rbeiterinnen von 2,29 J l auf 4,87 JL Heber die E ntw icklung der Löhne in den einzelnen hier in F rage kom m enden Gewerbszweigen können iolgen d e A ngaben gem acht werden: In der Ma
schinenindustrie stieg der D urchschnittslohn fü r das Tagewerk der m ännlichen Arbeiter von 5,32 J l im März 1914 auf 10,79 J l im Septem ber 1917, d. h.
um 102,8 %, der der w eiblichen Arbeiter während des Krieges von 2,28 au f 4,88 J l, d. h. u m 114 %.
D ie elektrotechnische Industrie w ies für den durch
schnittlichen Lohn der männlichen Arbeiter die ver
hältnism äßig stärkste Zunahme, von 4,62 auf 10,93 J l, also um 141,8 %, und fü r den Lohn der weiblichen Arbeiter eine Steigerung von 2,75 auf 6,18 J l, d. h.
124,7 % , auf. In der E isen- und M etallindustrie stieg der D urchschnittslohn der Männer von 5,55 J l im März 1914 auf 11,81 J l im Septem ber 1917, also
•um 112,8 %, und der der Frauen sogar von 2,06 auf 5,67 J l , d. h. um 175,2 %. E benfalls nach Er
m ittlungen des Kaiser], S ta t. A m tes im „R eichs- A rbeitsblatt2) “ schw ankten im preußischen Stein
kohlenbergbau während des ersten Vierteljahres 1918 die durchschnittlichen Schichtlöhne zwischen 6,23 und 9,57 J l. A n der H and umfangreicher Zahlen
angaben wurde auf der A bgeordnetenversam m lung des Gewerkvereins der deutschen Maschinenbau- und Metallarbeiter (H irsch-Dunckersche R ichtung) am 21. Juni 1918 zu B erlin nachgewiesen, daß die heu
tigen Tagesverdienste in der Eisenindustrie für alle A rb eiter— Lehrlinge, Ebenausgelernte, Vollarbeiter
— im D urchschnitt 8 bis 9 J l täglich betragen.
Nach einer A ufstellung des christlichen M etall
arbeiterverbandes über die Lohnverhältnisse in der H üttenindustrie des Saargebietes stiegen in der ver
hältnism äßig kurzen Zeitspanne vom Februar bis April 1917 die durchschnittlichen Stundenlöhne der Arbeiter um B eträge bis zu 18,3 Pf. D er B ericht betont, daß im M onat Mai 1917 der Lohn wiederum um 10 bis 15 % allgem ein erhöht, und daß eine wöchentliche E rhöhung der Kinderzulagen, die nach Lohnhöhe und Kinderzahl berechnet wird, vorgenom men worden sei. Besonders g u t war natürlich die E ntlohnung der gelernten Arbeiter. N ach einer Erhebung des freigewerkschaftlichen Metallarbeiter
verbandes über die Lohn- und Arbeitsverhältnisse im Jahre 1917 verdienten diese A rbeiter innerhalb der Grenzen des Verbandes 75 bis 100 J l und mehr die Woche; die entsprechenden Löhne der gelernten Ar
beiterinnen betrugen hier 50 bis 60 J l und mehr. Nach einer E rhebung des Arbeitgeberverbandes für den B e
') 1918, 27. A pril, S. 297.
£) 1918, 27. Ju li, S. 522.
zirk der N ordwestlichen Gruppe des Vereins D eutscher E isen- und Stahl-Industrieller über die Löhne im März 1918 ergaben sich beispielsweise für D üssel
dorf a ls Akkordverdienste für geübte Arbeiter der beiden hauptsächlichsten Gruppen von Facharbeitern fü r je eine Arbeitsstunde im D urchschnitt fü r Dreher 1,66 J l und für Schlosser 1,59 J l. Nach M itteilungen des Organs des christlichen M etallsrbeiterveibandes
„D er D eutsche M etallarbeiter“ vom Septem ber 1917 sind in der bayerischen R üstungsindustrie zu Mün
chen, Nürnberg, Augsburg, Schweinfurt usw. Tage
löh n e von 13, 14, 16 und 18 J l die R egel. Nach gewerkschaftlichen Erhebungen vom Mai 1918 wurden in Berlin und U m gebung Facharbeiterlöhne von täg
lich 28, 30, 32 J l und mehr bezahlt. Nach E rm itt
lungen des Schreibers dieser Zeilen erzielten Ar
beiterinnen in der Geschoßindustrie von H am burg und U m gebung schon Schichtlöhne von 11 bis 15 J l.
Zu den A rbeitslöhnen kom m en dann noch vielfach die anderen gerade in heutiger Zeit gewährten Ver
günstigungen. D ie Erliebungsberiehte betonen ver
schiedentlich, daß sehr viele W ohlfahrts- und Kriegs
unterstützungen bestehen, die einerseits den Ar
beitern Vorteile bieten und das D urchhalten unter den herrschenden schweren Verhältnissen erleichtern, anderseits den Betrieben erhebliche Summen Geldes kosten.
In den anderen kriegführenden Staaten Europas haben sieh nun in der K riegszeit naturgem äß die Löhne ebenfalls in aufsteigender Linie bew egt, je
doch steh t diese Steigerung nach den vorliegenden Berichten vielfach in gar keinem V erhältnis zu der
jenigen in D eutschland. So sind beispielsweise die veröffentlichten am tlichen Zahlen über die Lohn
erhöhungen in E n g la n d während des K rieges in der „Labour G azette“ anscheinend so enttäuschend, daß V erhältnisziffem nicht gegeben werden. E s wird nur gesa g t, daß die Lohnerhöhung für 2 935 664 be
fragte Arbeiter in den elf Monaten des Jahres 1916 w öchentlich 564 252 £ ausgem acht habe. D ie Ge
sam tlohnerhöhungen in den zwei ersten Kriegsjahren hätten für 3 Millionen Arbeiter 1 2 0 0 000 £ in der
"Woche ausgem acht. D iese an sich „gew altigen “ Ziffern sollen dem Unkundigen ein falsches Bild geben. B eträ g t doch die Erhöhung der Löhne während des Krieges auf den Mann und W oche nach den vorgegebenen Ziffern berechnet nur etwa 8 s, d. h. 8 J l. B edenkt man, daß die W ochen
löhne in E ngland 30 bis 40 s in Friedenszeiten betragen haben, so sind diese am tlich erm ittelten 8 s Mehrlohn die W oche sicherlich ein recht geringer Zuschlag. D enn m an muß sich vergegenwärtigen, daß nach am tlichen englischen Feststellungen in Friedenszciten bei einem Arbeitereinkommen von etw a 34 bis 36 s in der W oche allein 22 s für Lebensm ittel verausgabt wurden, während diese seit Kriegsbeginn allgem ein um 8 1 % , die w ichtigsten von ihnen aber, w ie B rot und Mehl, Fleisch, Fische, Zucker, M ilch, Eier und K artoffeln, um 100 bis 150 % im Preise gestiegen sind. D ie jetzigen eng-
