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
H erau sg egeb en vom \ erein deutscher E isen h ü tten leu te G e le ite t v o n Dr.-Ing. D r. m ont. E. h. O . P e t e r s e n
unter verantwortlicher .Mitarbeit von Dr. JAS. Reichert und D r .\\ . Steinberg für den wirtschaftlichen Teil
H E F T 42 18. O K T O B E R 1934 54. J A H R G A N G
D ie B ildung von Schattenstreifen in silizierten Stahlblöcken.
Von F r i e d r i c h B a d e n h e u e r in Essen.
[B ericht N r. 284 des Stahlw erksausschusses u n d N r. 280 des W erkstoffausschusses des Vereins deutscher E isenhüttenleute*).]
(Bereich der Schattenlinienbildung im Grußgefüge; Beziehungen der Sulfidverteilung, Gasblasenseigerung, Desoxydation und Ablcählungsgeschicindigkeit zur Schattenstreifenbildung. Entstehungsbedingungen der Schattenlinien.)
D
ie Ausbildung örtlicher Seigenmgsstreifen in silizierten Stahlblöcken fand im Schrifttum bisher mir wenig Beachtung. Selbst die großzügig durchgeführten Arbeiten des Iron and Steel In stitu te über Blockseigerungserscheinungen1) bringen trotz der umfangreichen V ersuchsunter
lagen über die E ntstehim g der als „ghost lines“ bezeich
n t e n Seigenmgsstreifen nur wenig K larheit. Aelteren Akten2) der Firm a Fried. K rupp A.-G. folgend, sind die dem Ausdruck „ghost lines“ entsprechenden Seigerungserschei- nungen in der vorliegenden Arbeit als „S chattenstreifen“
bezeichnet worden.
Trarrs/rr/s/a///s/erfe Zone Innerhalb der
« « « /fon/akte/ene/r/fen Felder verschieden- G/obt/Z/fen artiger E rstarrung
beschränkt sich das A u f t r e t e n d e r S c h a t t e n l i n i e n auf das G e b ie t d e r
K o n t a k t d e n d r i - t e n 3) derart, daß sie die innere globulare Zone des Blockes als Mantel umgeben ( vgl. Abb. 1 bis 4).
Durch diese Anord
nung unterscheiden sich che S chatten
streifen grundsätz
lich von den V-Sei- gerungsstreifen, die im oberen Teil des globularen Gebietes auftreten. Soweit der Block nach Abb. 2 kristallisiert, finden sich auch im rein dendritischen Blockteil V -artig ausge-
*) E r s ta tte t a u f der gem einsam en Vollsitzung des S ta h l
werksausschusses u n d des W erkstoffausschusses des Vereins deutscher E is en h ü tten leu te am 26. J u li 1934. — Sonderabdrucke sind vom V erlag S tahleisen m . b. H ., D üsseldorf, Postschließ- fach 664, zu beziehen.
2) J . Iro n S teel In s t. 113 (1926) S. 39/176; 117 (1928) S.
401/571; vgl. S ta h l u. E isen 46 (1926) S. 1196/98; 48 (1928) S. 1138/41; 53 (1933) S. 1339/41.
2) Die ersten p lanm äßigen U ntersu ch u n g en stam m en aus den Ja h ren nach 1SS0.
3) Vgl. F . B a d e n h e u e r : S ta h l u. E isen 48 (1928) S. 764, Abb. 13 (Stahlw .-A ussch. 142), un d C. G e j r o t : J e rn k o n t.
Ann. 111 (1927) S. 158, A bb. 31.
A bbildung 1 u n d 2.
Schem atische D arstellung der Seige- rungszonen in Stahlblöcken.
A b b . 1 = s c h w a c h b e r u h ig te r B lo c k . A b b . 2 = s ta r k b e r u h ig te r B lo ck .
139 4 2.«
bildete Seigerungen von ähnlicher F orm wie die im globu
laren Gebiet befindlichen V-Seigerungen.
Am Fußende des Blockes (vgl. Abb. 4) haben die Streifen bei geringer Länge einen verhältnism äßig kleinen Quer
schnitt. Zum oberen Blockteil hin nehmen Länge und Größe zu, wobei sich der Bereich, in dem sie sich bilden, entsprechend dem kleiner werdenden Innendurchmesser der Kegelzone ändert. Der Durchmesser der S chatten
streifen vergrößert sich dabei zum Blockinnern im gleichen Blockquerschnitt in geringem Maße: eine solche Anordnung tr itt bei größeren Blockquerschnitten
besonders hervor. Bei kleineren Blök- ken verläuft die Zone der Schatten
streifenbildung nahezu geradlinig (im Längsschnitt des Blockes). Bei größeren Blöcken, besonders von gedrungener Form , weichen unter dem Einfluß des Massekopfes die Schattenstreifen im oberen Teil in der Regel bogenförmig zum Block
ran d hin aus.
W ährend die Aetzung nach Heyn
eine gleichmäßige Dunkelung der A bbildung 3.
Streifen aufweist, zeigen die S u lf id e S chem atischeD arstel- im Baumann- Abdruck eine u n
g le ic h m ä ß ig e V e r te ilu n g . Im Längsschnitt des Schattenstreifens ist dabei die Dichte der Sulfide in
Richtung der Randzone des Blockes größer (Abb. 5).
Abb. 6 und 7, die A usschnitte aus Abb. 4 wiedergeben, verdienen insofern besondere Beachtung, als der Block unter einseitiger Oxydation gegossen wurde, was zu R a n d b l a s e n s e i g e r u n g e n auf der betreffenden Seite führte (Abb. 7). Diese Seigerungen erstrecken sich dabei einseitig bis in den Massekopf des Blockes, so daß nicht eine örtliche schlechte Beschaffenheit der Koküleninnenfläehe, ungleich
mäßiger Teerauftrag u. a. die Ursache der Randblasen- seigerung sein kann. Auf der gegenüberliegenden Seite konnten Randblasenseigerungen auch im ursprünglichen Baum ann-A bdruck nicht beobachtet werden. Die einseitige Oxydation des Blockes ist zweifellos die Ursache, daß die Schattenstreifenbildung auf der betreffenden Seite, be
sonders im unteren D rittel, in verstärktem Maße au ftritt (Abb. 4, linke Blockseile).
1073 jung der V erteilung
u n d G röße der S ch atten streifen im B lock nach A bb. 1.
1074 S tahl un d Eisen. F. Badenheuer: Die Bildung von Schattenstreifen in silizierten Stahlblöcken. 54. Ja h rg . N r. 42.
A b b . 5
A bb. 7
K o n ta k t- I „ , , _ , . I G lo b u liten
(M a ß s ta b rd . 1 : 14) d e n d r ite n | K o n ta k td e n d r ite n bzw . U eb e rg a n g s g e b ie t ¡ x x
I!
i W S -
W A . *
□
W x
Abbildung 4. B aum ann-A bdruck eines 14 700 kg schweren Blockes von 1000 mm D m r. aus S ta h l m it 0,25 % C, 0,24 % Si, 0,52 % Mn, 0,013 % P , 0,022 % S u n d 1,08 % Ni.
Es sei schon hier bem erkt, daß ein Zusammenhang zwischen Oxydationsvorgängen und Schattenstreifenbildung sich am ungezwungensten unter der Annahme finden läßt, daß Gasblasen die Ursache der Schattenstreifenbildung sind, ein S c h a t t e n s t r e i f e n demnach den W eg e in e r G a s b la s e bezeichnen würde, die als solche ihren Weg durch Nachziehen angereicherter Schmelze kenntlich gemacht hat. So konnte in einem Falle in Verlängerung des Schatten
streifens eine örtliche Vertiefung in der Kokillenwand ge
funden werden, die beim Anstreichen der Blockform wahr-
• s - v f - v
~a-~: i ' Z f " ' ■ : ¥¡7 r
fr -
■ f l £ i f j - ) [ y \
• V . , *. i .jg f », - ■ K f £ "gf. Z ¿ - \ »<-
: , 1 ■ ■? r A .• ® fî* -V
^ "• » • * ■ 7 - i f , - 4. ; ■ Lr & i- ' > •*% i ? - -
> . Vf;'.:.:- v ' • ¿r ¿ “V '■>.
< « <-■ " . u*- J & V í ».;• w ..<^.
4f A ' . - A . : ■ '
■<— B lo c k ran d
Abbildung 5. B aum ann-A bdruck aus dem U ebergangsgebiet zwischen K o n tak td e n d riten u n d G lobuliten des Blockes.
(A usschnitt aus Abb. 4. D er U nterschied in der K rista ll
ausbildung kam bei der am gleichen S tück vorgenommenen H eyn-A etzung k lar zum Ausdruck.)
scheinlich m it Teer gefüllt wurde und Anlaß zur Blasen
bildung gab. Diese Annahme wird um so wahrscheinlicher, als sich Blasen ähnlicher A rt vielfach im Kopf eines Blockes bilden, wenn der Massekopf auf die m it Teer oder einem ähnlichen Stoff gestrichene Blockform aufgesetzt wird, besonders, wenn gleichzeitig die Stirnfläche der Blockform m it einem Anstrich versehen wird. Aus der Lage der Gas
blase in Abb. 8 läßt sich zwanglos folgern, daß ihre E nt
wicklung von der Trennfuge zwischen Massekopf und Block
form aus begann. Eine metallographische Untersuchung läßt u i dabeizwischen Gasblase und Blockrand keine Spur ihres Weges entdecken. Der Nachweis, daß tatsächlich aus dem Teer entstandene Gase die Ursache der in Abb. 8 wieder
gegebenen Gasblasen sind, ließ sich dadurch erbringen, daß ihr A uftreten sich willkürlich durch Bestreichen der Stirn
fläche m it Teer hervorrufen ließ, bei nicht geteerten Block
formen aber unterblieb. Den Zusammenhang zwischen Gasblasen und Schattenstreifen zeigt besonders deutlich Abb. 9. Es wäre zu folgern, daß Gasblasen von anscheinend bedeutender Größe durch wachsende Dendriten in das Blockinnere vorgeschoben werden können und erst bei ge
nügender Auftriebsgröße zum Aufstieg gelangen.
Im B e z ir k e in e s S c h a t t e n s t r e i f e n s ist die mittlere G rö ß e d e r P r i m ä r k r i s t a l l e wesentlich kleiner als die der Umgebung (Abb. 10), woraus auf eine Störung des Kristallisationsvorganges kurz vor beendeter Erstarrung zu schließen wäre. Der D eutung des Schattenstreifens als Gasblasenseigerung fügt sich diese Beobachtung zwanglos ein, da die Auslösung einer Gasblase eine Störung des Kristallisationsvorganges unter Bildung neuer Kristalli
sationskeime hervorrufen wird.
Die Auswertung früherer Versuche4) lä ß t eine W irk u n g d e r D e s o x y d a t i o n a u f d ie S c h a t t e n s t r e i f e n b i l d u n g unm ittelbar erkennen. Eine basische Siemens-Martin- Schmelze (C 784) wurde nach der Desoxydation m it Ferro- m angan in zwei Pfannen abgestochen, in die verschiedene Mengen von Ferrosilizium und Aluminium gegeben wurden.
Abb. 11 und 12 geben Baumann-Abzüge wieder, die von zwei
*) S ta h l u. Eisen 48 (1928) S. 762/66 (Stahlw .-A ussch. 142).
18. O ktober 1984. F . Badenheuer: Die B ildung von SchattenMreifen in silizierten Stahlblöcken. Stahl und Eisen. 1075
d e r a r t v e r s c h i e d e n d e s o x y d i e r t e n B l ö c k e n i n 8 5 0 m m H ö h e e n t n o m m e n s i n d ; b e i d e m s c h w a c h b e r u h i g t e n B l o c k A u m f a ß t d a s B i l d e i n e n T e i l d e s g l o b u l a r e n G e b i e t e s (Abb. 11 a und b), w ä h r e n d b e i d e m m i t g r ö ß e r e n M e n g e n S i l i z i u m u n d A l u m in iu m v e r s e t z t e n B l o c k B Abb. 12 e in e n A u s s c h n i t t d e s o b e r e n , r e i n d e n d r i t i s c h e n B l o c k t e i l e s w i e d e r g i b t . I n U e b e r - e i n s t i m m u n g m i t Abb. 1 und 2 t r i t t S c h a t t e n s t r e i f e n b i l d u n g n u r i n d e r N ä h e d e r g l o b u l a r e n Z o n e a u f : B l o c k A w e i s t d e m e n t s p r e c h e n d ü b e r d ie g a n z e G u ß lä n g e in d e r N ä h e d e s g lo b u la r e n T e i l s , B l o c k B n u r i m u n t e r e n G u ß t e i l , u n d z w a r s o w e it s i c h d e r g l o b u l a r e G u ß t e i l in d e n B l o c k e r s t r e c k t , S c h a t t e n s t r e i f e n a u f . D i e S c h a t t e n s t r e i f e n s i n d b e i B l o c k B g e g e n ü b e r B l o c k A s c h w ä c h e r a u s g e b i l d e t 5), w a s m i t g r ö ß e r e r D e u t l i c h k e i t a u s d e n O r i g i n a l - B a u m a n n - A b d r u c k e n d e r
b e t r e f f e n d e n B l ö c k e z u e r s e h e n i s t . D i e U r s a c h e d e r b e i B l o c k B v e r r i n g e r t e n S c h a t t e n s t r e i f e n b i l d u n g w ä r e , f a l l s d ie A u f f a s s u n g d e r S c - h a t t e n s t r e i f e n a ls G a s b l a s e n s e i g e r u n g r ic h t ig i s t , d e m n a c h a u f d i e i n f o l g e s t ä r k e r e r D e s o x y d a t i o n e in g e s c h r ä n k t e K o h l e n o x y d e n t w i c k l u n g z u r ü c k z u f ü h r e n , w o b e i a b e r d e r E i n f l u ß d e s u n t e r s c h i e d l i c h e n K r i s t a l l i s a t i o n s v e r l a u f e s n i c h t ü b e r s e h e n w e r d e n d a r f, w a s w e i t e r e V e r s u c h e a u g e n s c h e i n l i c h e r z e i g e n w e r d e n .
F ü r d ie D e u t u n g d e r S c h a t t e n s t r e i f e n a l s G a s b l a s e n s e ig e r u n g e n w ä r e d i e K e n n t n i s d e r i m E r s t a r r u n g s b e r e i c h a b g e g e b e n e n G a s m e n g e n , i m w e s e n t l i c h e n a n K o h l e n o x y d , W a s s e r s t o f f u n d S t i c k s t o f f , v o n B e d e u t u n g . D i e U n t e r s u c h u n g e n v o n E . A m e e n u n d H . W i l l - n e r s * ) z e i g e n , d a ß i m s a u r e n H e r d o f e n d ie E n t f e r n u n g d e s S t i c k s t o f f e s b e i g e n ü g e n d l a n g e r R e a k t i o n s z e i t p r a k t i s c h v o l l k o m m e n g e l i n g t ; e r f a h r u n g s m ä ß i g k a n n s a u r e r S i e m e n s - M a r t i n - S t a h l i m V e r g l e i c h z u b a s i s c h e m H e r d o f e n - , T i e g e l o d e r E l e k t r o s t a h l n i c h t a ls w e n i g e r e m p f i n d l i c h g e g e n S c h a t t e n s t r e i f e n b i l d u n g b e z e i c h n e t w e r d e n . K o h l e n o x y d u n d W a s s e r s t o f f m ü ß t e n i n d i e s e m Z u s a m m e n h a n g d e m n a c h ü b e r w ie g e n d e n E i n f l u ß h a b e n . F ü r d ie a b g e g e b e n e n K o h l e n o x y d m e n g e n i s t in d i e s e m Z u s a m m e n h a n g v o n B e d e u t u n g
5) Vgl. S ta h l u. E isen 48 (1928) S. 763, A bb. 12.
•) J e m k o n t. A nn. 83 (1928) S. 195/265; vgl. S ta h l u. E isen 49 (1929) S. 142/45.
d ie U m s e t z u n g n a c h F e O + C = C O + F e ; i n f o l g e d e r U n s ic h e r h e i t d e r d e m E r s t a r r u n g s b e r e i c h z u g e h ö r i g e n K o n s t a n t e n f ü h r t d i e E r ö r t e r u n g d e r G l e ic h u n g a b e r ü b e r a l l g e m e i n e G e s i c h t s p u n k t e n i c h t h in a u s . W i c h t i g i s t , d a ß d ie K o n z e n t r a t i o n d e s K o h l e n s t o f f s e n t s p r e c h e n d d e m V e r la u f d e r L iq u i d u s l i n i e w ä h r e n d d e r E r s t a r r u n g s i c h ä n d e r t , w o d u r c h s c h o n b e i S t ä h l e n m i t v e r h ä l t n i s m ä ß i g n ie d r i g e n K o h l e n s t o f f g e h a l t e n b e d e u t e n d e K o n z e n t r a t i o n s e r h ö h u n g e n d e s r e a k t i o n s f ä h i g e n K o h l e n s t o f f s a u f t r e t e n w e r d e n . N a c h d e n w e i t e r e n U n t e r s u c h u n g e n s c h e i n e n A u s d e h n u n g u n d L a g e d e r K r i s t a l l i s a t i o n s f e l d e r s o w i e d ie P r i m ä r k r i s t a l l i t - g r ö ß e v o n w e s e n t l i c h g r ö ß e r e m E i n f l u ß a ls e in s c h w a n k e n d e r G a s g e h a l t z u s e i n , s o d a ß ü b e r e i n e n Z u s a m m e n h a n g z w i s c h e n a b g e g e b e n e n M e n g e n a n K o h l e n o x y d u n d W a s s e r -
s t o f f u n d S c h a t t e n s t r e i f e n b i l d u n g k e i n e b e s t i m m t e n A n g a b e n g e m a c h t w e r d e n k ö n n e n ; f ü r K o h l e n o x y d i s t d a s s c h o n a l l e i n m i t R ü c k s i c h t a u f d ie B e e i n f l u s s u n g d e r K r i s t a l l i s a t i o n d u r c h e in e g e ä n d e r t e D e s o x y d a t i o n n i c h t m ö g li c h .
D i e f o l g e n d e n V e r s u c h e u m f a s s e n u n t e r v e r s c h i e d e n e n A b k ü h l u n g s b e d i n g u n g e n h e r g e s t e l l t e B l ö c k e ; V e r s u c h s b l o c k 1 (A bb. 8) w u r d e u n t e r g e w ö h n l i c h e n B e d i n g u n g e n v e r g o s s e n , w ä h r e n d B l o c k 2 a u s d e r s e lb e n S c h m e l z e (A bb. 1 3 ) i n e in e r h o c h e r h i t z t e n S c h a m o t t e f o r m z u r E r s t a r r u n g k a m . D i e A b b i l d u n g e n l a s s e n e r k e n n e n , d a ß f ü r d ie A u s b i l d u n g v o n S c h a t t e n s t r e i f e n d e r T e m p e r a t u r v e r l a u f ü b e r d e n B lo c -k q u e r - s e h n i t t w ä h r e n d d e r E r s t a r r u n g w e s e n t l i c h i s t . M it l a n g s a m e r e r A b k ü h l u n g t r i t t e r s t d ie N e i g u n g z u r S e h a t t e n s t r e i f e n - b il d u n g h e r v o r (A bb. 13), o h n e d a ß e i n e n e n n e n s w e r t e A u s b i l d u n g d e r B l o c k s e i g e r u n g d a m i t n o t w e n d i g v e r b u n d e n w ä r e , w i e Zahlentafel 1 z e i g t . E i n V e r g l e i c h d e r p r i m ä r e n K o r n g r ö ß e b e i d e r B l ö c k e i s t Z a h len ta fel 1. Z u s a m m e n s e t z u n g v o n P r o b e n a u s d e m B l o c k n a c h A b b . 12, i n 400 m m H ö h e d e s B l o c k e s
ü b e r d e n Q u e r s c h n i t t e n t n o m m e n .
Probesteile C Mn Xi P
0/O/ % % %
B lo ck ra n d 1 0,16 0,42 4,17 0,013
2 0,15 0,42 4,19 0 ,0 1 1
3 0,15 0,42 4,16 0 ,0 1 1
4 0,16 0,41 4,18 0 ,0 1 1
5 0,16 0,40 4,19 0 ,0 1 1
6 0,16 0,41 4,18 0 ,0 1 2
7 0,16 0,41 4,17 0 ,0 1 2
B lo c k m itte 8 0,16 0,40 4,16 0 ,0 1 0
9 0,16 0,42 4,16 0 ,0 1 2
1 0 0,16/17 0,42 4,18 0 ,0 1 1
11 0,17 0,40 4,15 0 ,0 1 2
1 2 0,16/17 0,41 4,15 0 ,0 1 2
13 0,16 0,42 4,19 0 ,0 1 2
14 0,16 0,41 4,18 0,013
B lo ck ran d 15 0,16 0.40 4,19 0,013
a u s Abb. 8 und 14 a n n ä h e r n d m ö g l i c h . D i e v e r l a n g s a m t e A b k ü h l u n g , v e r b u n d e n m i t d e r A u s b i l d u n g g r o b e r P r i m ä r k r i s t a l l e , i s t a l s o f ü r d ie B i l d u n g v o n S c - h a t t e n s t r e i f e n w e s e n t l i c h . D i e s e r B e f u n d e n t s p r i c h t d e r E r f a h r u n g , d a ß
650
1076 S tah l u n d Eisen. F. Badenheuer: Die B ildung von Schattenstreifen in silizierten Stahlblöcken. 54. Ja h rg . N r. 42.
erhöhte G ießtem peratur und schnelles Gießen bei großen Blöcken und Zusatz gewisser Legierungselemente, wie Nickel (Um stände, die sämtlich auf eine Vergröberung des Guß
gefüges hinwirken), Schattenstreifenbil
dung begünstigen.
Nebenbei sei dar
auf hingewiesen, daß Abb. 14 eine wohl noch kaum beobach
te te konzentrische A nordnung der Schattenstreifen zeigt. Es ist anzu
nehmen, daß die ei
nem Ring zugehöri
gen Streifen sich gleichzeitig gebildet haben. Ihre E n tste
hung erfolgte also wahrscheinlich der
art, daß für jeden Ring nach einem ge- wissenAblauf der E r
starrung erneut die gleichen zur Schat
tenstreifenbildung geeigneten Bedin
gungen in der betref
fenden ringförmigen Zone des Blockes Vorlagen. Man könn
te annehmen, daß die Kristallisation ungestört verläuft, bis die von den wach
senden Kristallen vorgeschobenenGas- blasen eine gewisse Größe erreichthaben und an einer beliebi
gen Stelle eine Blase I
<--- 360 $ A bbildung 8.
Längsschliff eines 720 kg schweren Blockes aus S ta h l m it 0,16 % C, 0,20 % Si, 0,42 % Mn, 0,012 % P, 0,01 % S, 4,12 % Ni u n d 1 % Cr, in gußeiserne Blockform vergossen.
(Tiefätzung + Heynsche A etzung.) losgelöst w ird; dam it kommt derAnstoß zurLoslösung aller der ringförmigen Zone zuge
hörenden Gasblasen, worauf der Vorgang bis zur Loslö
sung eines neuen Ringes von Gasblasen sich wiederholt.
Eine Darstellung des K r i - s t a l l i s a t i o ns v e r l a u f es u n t e r E in s c h lu ß d e r
B ild u n g v o n S c h a t t e n s t r e i f e n m ü ß te im wesent
lichen nach den vorliegenden Untersuchungsergebnissen folgendes b e rü c k s ic h tig e n : 1. Schattenstreifen treten nur im Gebiete der K on tak t
dendriten auf, im Gebiet der positiven Blockseigerung, und zwar in der Nähe der globularen Zone.
2. Soweit der obere Blockteil
Abbildung 10. K orngröße u n d Schattenstreifenbildung.
(A usschnitt aus der Schattenstreifenzone eines S tahlblocks m it 5 % Ni, rd. X 7,5.)
(Die Pfeile weisen auf die S chattenstreifen hin.) rein dendritisch unter
ausschließlich positiver Blockseigerung kristallisiert, wird Schattenstreifenbildung nicht beobachtet.
3. Mit zunehmender E rstarrung nehmen Länge, Durch
messer und Anzahl der Schattenstreifen zu, wobei sich der Bereich ihres Auftretens entsprechend der kegelförmigen Ausbildung der globu
laren Zone, die sie als M antel umgeben, än
dert. Der ringförmige Querschnitt, den sie im Block einnehmen, wird zum oberen Blockteil hin größer.
4. Die Sulfide im Querschnitt des einzel
nen Streifens sind un
gleichmäßig verteilt.
Ihre Dichte ist in Rich
tung der Randzone des Blockes größer.
5. Im Bezirk eines Schattenstreifens ist die m ittlere Größe der P ri
m ärkristalle wesentlich kleiner als die der Um
gebung.
6. Mit langsamerer Abkühlung oder stei
gender Prim ärkorn
größe wird eine stärkere Neigung zur Schatten
streifenbildung beob
achtet.
7. Mit steigender Blockgröße und stei
gender Gießtemperatur wird gleichfalls die Bil
dung von Schattenstrei
fen begünstigt, was m it .. T„ . . . . 1lr ° P . Abbildung 9. Langsschliff eines
n ahrscheinhchkeit 20 kg schweren Blockes aus Stahl einer Vergröberung m it 0 ,2 7 % C, 0,72% Si, des Primärgefüges ent- 0,19 % Mn, 0,01 % P, 0,033 % S, spricht. Im allgemei- 3,57 % Nl und 1,66% Cr- nen besteht demnach
insofern ein Zusammenhang zwischen Blockseigerung und Schattenstreifenbildung, als verstärkte Blockseigerung einer entsprechenden Nei
gung zur Schattenstreifen
bildung entspricht.
Die Verteilung der Sul
fide im Schattenstreifen nach P u n k t 4 und die Stö
rung der Primärkorngröße nach P u n k t 5 können für die D eutung des Schatten
streifens als Gasblasenseige- rung als überzeugend ange
sehen werden. Die Beob
achtungen nach Punkt 1 bis 3 m üßten einer Darstel
lung des Erstarrungsver
laufes einzuordnen sein, die gleichzeitig den früheren Feststellungen über den Aufbau silizierter Blöcke3) genügen.
Allgemein beginnt die E rstarrung eines Blockes m it der Bildung einer feinkörnigen, hoher U nterkühlung entsprechen-
18. O ktober 1934. F . Badenheuer: Die B ildung von Schattenstreifen in sili zierten Stahlblöcken. S ta h l u n d Eisen. 1077 den Randzone, an die sieh die Entstehung der transkristalli-
sierten Randzone anschließt, wobei infolge der schnellen Durchschreitung des Erstarrungsbereiehes Entm ischunus
erscheinungen nur wenig hervortreten können. E rst m it Bildung der u nter K ontaktw irkung wachsenden Dendriten tritt eine sich stetig vergrößernde, positive Blockseigerung ein. Die Trennung der festen und flüssigen Phase verschie
dener Konzentration als Folge der Kristallseigerung über-
B lo c k ra n d
y <— K o n ta k td e n d r ite c —>
vorliegen. Infolge der genannten U m stände — des Ab
sinkens globularer Kristalle auf der einen Seite, des E in
flusses des Massekopfes auf der anderen — ändern sich im Verlaufe der E rstarrung Lage und Größe des Feldes 2, das sieh zum oberen Blockteil und gleichzeitig zur Blockmitte hin, wie aus einem Vergleich von Abb. 15 und 16 hervorgeht, verschiebt. Die Breite des Feldes wird dabei m it zunehmen
der Erstarrungszeit infolge des zum Bloekinnem flacheren
S c h a tte n -
stre ife n - B lo c k m itte
zo n e <— G lo b u lite n —>■ 4-
A b b . 1 1 a . B a u m a n n -A b d ru c k d es sc h w ä c h e r d e s o x y d ie rte n B lockes A.
, S c h a tte n -
B lo c k ran d streifen -
▼ <— K o n ta k td e n d rite n —> zone <—--- G lo b u liten
A b b . 12. B a n m a n n -A b d ru c k des s tä r k e r d e s o x y d ie rte n Biocfces B.
A bbildung 11 u n d 12. Prim ärgefügebilder aus ungefähr gleicher Höhe von zwei verschieden sta rk beruhigten Blöcken derselben Schmelze. (X !/ s.)
wiegt die auf Ausgleich hinstrebende und durch den lang
sameren Ablauf der E rstarrung begünstigte Diffusion. In der Nähe der zum Bloekinnem wachsenden K on tak t
dendriten wird in der Folge die E rstarrangstem peratur unterschritten, womit die Bildung von Globuliten (sponta
nem Kristallisationsverm ögen entsprechenden Kristallen) einsetzen kann, deren Absinken im wesentlichen als Ursache der umgekehrten Blockseigerung anzusehen ist und die Erstarrung des unteren Blockteils begünstigt. Es ist anzu
nehmen, daß der Massekopf sich auf die Tem peraturver
teilung und dam it auf die Kristallisationsvorgänge in ähn
licher Weise auswirkt, entsprechend also die E rstarrungs
vorgänge zum Blockkopf hin verlangsam t.
In Abb. 15 und 16 ist versucht worden, die W irkung beider Einflüsse auf den K ristallisationsverlauf w ährend zweier zeitlich verschiedener A bschnitte darzustellen.
Feld 2 stellt im W achstum begriffene K ontaktdendriten dar, an die sich zum Bloekinnem hin in der E rstarrung be
griffene Globuliten (Feld 4) ansehließen. Innerhalb dieser Felder wird dabei in Richtung der Randzone des Blockes eine größere K ristallisationsdichte als zum Bloekinnem hin
Tem peraturanstiegs zunehmen, was in ähnlicher Weise für das Feld 4 der in der E rstarrung begriffenen globularen Kristalle gilt. Die Aenderung der Lage und Größe des Feldes 2, ausgedehnt über den gesamten Erstarrungsverlust, entspricht dem in Abb. 3 ersichtlichen Bereich eines Blockes, in dem Schattenstreifen beobachtet werden. D a bei rein dendritischer E rstarrung (wie Abb. 12 zeigt) S chatten
streifenbildung nicht eintritt, muß das U e b e r g a n g s g e b i e t v o n d e n d r i t i s c h e r z u g l o b u l a r e r K r i s t a l l i s a t i o n d ie Bedingungen für die Kristallisationsdichte liefern, bei denen die Auslösung von Gasblasen z u r S c h a t t e n s t r e i f e n b i l d u n g f ü h r t , was aus der Vorstellung des Auf
treffens und Durchdringens der wachsenden D endriten auf die vorgelagerten Globuliten ohne weiteres zu entnehm en ist. Diese Darstellung wird um so wahrscheinlicher, als sich im Gebiet des Ueberganges vom dendritischen zum globu
laren Feld K ristalle bilden, die eine Zwischenstufe dieser Prim ärkristallitform en darstellen7).
Die A btastung selbst größerer Blöcke während der E r
starrung lehrt, daß derU ebergang vom kristallisierten zum 7) Vgl. S ta h l u. Eisen 48 (1928) S. 716, A bb. 7 (B lock D).
1078 S tah l u n d Eisen. F. Badenheuer: Die B ildung von Schattenstreifen in silizierten Stahlblöcken. 54. Ja h rg . N r. 42.
flüssigen Zustand fast unm ittelbar erfolgt und demnach Abb. 15 und 16 nur qualitative Richtigkeit beanspruchen können.
Die Kennzeichnung des Feldes 2 der Schattenstreifen
bildung als Uebergangsgebiet von dendritischem zu glo
bularem K ristall Wachstum stellt dem Vorstehenden ent
sprechend nur eine qualitative Einschränkung des in Abb. 15 und 16 zur Darstellung gelangten Kristallisationsverlaufes dar, besonders soweit es die Ausdehnung des Feldes 2 be
trifft, so daß sich entsprechend der Aenderung der Lage und Größe dieses Feldes während der E rstarrung q u a l i t a t i v e A u s s a g e n ü b e r d ie S c h a t
t e n s t r e i f e n b i l d u n g m a c h e n la s sen. E rst m it genü
gender Ausdehnung des Feldes 2 kann sich die Auslösung von Gasblasen un
te r Schattenstreifen
bildung bemerkbar machen. Die Schat
tenstreifen werden dabei um so größer, je ausgeprägter die
ses Feld 2 gebildet w ird ; dem entspre
chend sind die zu Anfang der E rstar
rung im unteren Blockteil gebildeten Schattenstreifen klein und verhalten sich nach Größe und Querschnitt im G esamterstarrungs
verlauf entspre
chend der in Abb. 3 angegebenen sche
matischen Darstel
lung. Allgemein ist weiter die Ausbil
dung des Uebergangsgebietes (Feld 2) und dam it die E n t
stehung von Schattenstreifen um so mehr begünstigt, je langsamer die Abkühlung des Blockes verläuft, daher all
gemein auch m it zunehmender Dauer der gesamten E rstar
rungszeit und steigender Blockgröße üb erh au p t; im gleichen Sinne w irkt in Uebereinstimmung mit der Erfahrung ver
zögerte E rstarrung (z. B. Schamotteform gegen gußeiserne Form), Vergrößerung der Prim ärkristallisation durch Legie
rungselemente wie Nickel und Kohlenstoff.
Das V e r h a l t e n d e r S u lfid e bedarf noch besonderer Erwähnung. Die Gasblasen bilden sich während der E r
starrung an der Grenzfläche zwischen dendritischen und globularen Kristallen (Uebergangsfeld 2, Abb. 15 und 16).
Die Sulfide — zum Teil in der Schmelze schwimmend, zum Teil erst während der Kristallisation infolge Verminde
rung ihrer Löslichkeit zur Ausscheidung gelangend — werden von den zum Blockinnern wachsenden K on tak t
dendriten vor sich hergeschoben, sie müssen daher bei Bil
dung und Aufstieg von Gasblasen die vorher angegebene Anordnung innerhalb des einzelnen Streifens haben. Bei rein dendritischer E rstarrung können sich im Verlauf der Abbildung 13. Block aus gleichem S ta h l
wie Abb. 8, jedoch in einer auf 600° er
h itz te n Scham otteform vergossen.
K ristallisation Schattenstreifen nicht bilden, da an der Grenzfläche der wachsenden K ontaktdendriten entstehende Gasblasen entweichen können, ohne sich kenntlich zu machen, da das vorgelagerte globulare Feld fehlt. E rst zum Schluß der Erstarrung, im Kern des Blockes, finden sich schatten
streifenähnliche Seigerungserscheinungen (vgl. Abb. 12).
Aehnlich liegen die Bedingungen nach Beendigung des Wachs
tum s der K ontaktdendriten bei fortschreitender Kristalli
sation der Globuliten, doch können sich auch bei großen Blöcken infolge der stärkeren Kristallisationsdichte über einen
Abbildung 14. Q uerschnitt aus dem oberen D rittel des Blockes nach Abb. 13. (H eynsche Aetzung, X 1/ 3.)
größeren Bereich, die ein ungehindertes Aufsteigen von Gas
blasen nicht mehr gestattet, hier Schattenstreifen ausbilden.
Die vorstehende Darstellung des Kristallisationsverlaufes schließt zwanglos sämtliche vorliegenden Beobachtungen über die Schattenstreifenbildung und allgemein die bei
A bbildung 15 un d 16.
Schem atische D arstellung des E rstarrungsverlaufes.
F e ld 1 : K o n ta k td e n d r ite n n a c h b e e n d e te r E r s ta r ru n g . F e ld 2 : K o n ta k td e n d r ite n in d er
E r s ta r r u n g b eg riffe n = F e ld sich b ild e n d e r G as
b la se n u n te r S c h a tte n s tre ife n b ild u n g (b zw . U eb e rg a n g s g e b ie t zw i
sch en d e n d ritis c h e r u n d g lo b u litisc h e r K r is ta lli
satio n ).
Feld 3: G lo b u liten n ac h b een d eter E rs ta rru n g .
Feld 4 : G lo b u liten w äh ren d der E rs ta rru n g .
silizierten Blöcken beobachteten Erstarrungserscheinungen ein ; sie ist um so wahrscheinlicher, als der angeführte Punkt 5 nur schwer eine anderweitige Erklärung finden kann.
Der G e f a h r ö r t l i c h e r T r e n n u n g e n u n d R isse im S c h a t t e n s t r e i f e n kann wesentlich durch möglichst geringen Schwefelgehalt begegnet werden, wobei die zu
lässige Höhe nach der Größe des Blockes, seiner Durch
schmiedung u. a. zu bemessen ist und nur auf Grund lang-
18. O ktober 1934. F . Badenheuer: Die B ildung von Schattenstreifen in silizierten Stahlblocken. S ta h l u n d Eisen. 1079 jähriger Erfahrungen beurteilt werden kann. Das gleiche
gilt für die Gießtemperatur, die möglichst niedrig zu halten ist, jedoch mit Rücksicht auf Einschlüsse erfahrungsmäßig am günstigsten m ittelhoch gewählt wird. Bei den Legie
rungselementen sind keine Einschränkungen zu machen;
ein höherer Nickelgehalt w irkt zwar in geringem Maße be
günstigend auf die Schattenstreifenbildung, ohne jedoch einem erfahrenen H ersteller irgendwelche Schwierigkeiten zu bieten. Daß ein höherer Phosphorgehalt unerwünscht ist, darf als selbstverständlich gelten, nicht nur wegen der im Schattenstreifen auftretenden Konzentrationserhöhungen, sondern allgemein wegen der physikalischen Eigenschaften der verarbeiteten Blöcke, die bei übermäßig hohen Phos
phorgehalten infolge von K ristall- und Blockseigerung be
einträchtigt werden können.
Z u s a m m e n f a s s u n g .
Untersuchungen über das A uftreten der Schattenstreifen und ihre Entstehungsbedingungen führten zu folgendem
* An den Bericht schloß sich folgende E r ö r t e r u n g an.
C. K r e u t z e r , D üsseldorf: A uf G rund von U ntersuchungen, die wir an 3 t, 57 t , 67 t u n d 93 t schweren Blöcken durchführten, kann ich die F eststellungen von H errn B adenheuer bestätigen, daß die S chattenstreifen n u r im Gebiet der K o n tak td en d riten auftreten un d d aß beim V ortreiben der D endriten bis zur Block
achse die S chattenstreifenbildung u n terb u n d en wird. Ich wäre Herrn B adenheuer fü r eine A uskunft d an k b ar, ob bei Blöcken, die vom K opf bis zum F u ß dendritisches Gefüge zeigen, auch im unteren Blockteile keine S chattenstreifen entstehen. Ich habe ferner die F rage an H errn B adenheuer, ob er Gelegenheit h a tte , zu beobachten, d aß m it dem V ortreiben der D endriten eine A uf
lockerung der Blockachse e in tritt, die nicht mit einem sekundären L unker zu verwechseln ist.
F . H a r t m a n n , D o rtm u n d : Bei der U ntersuchung von lan g gezogenen Schlackeneinschlüssen in geschm iedeten W ellen8) wurde gefunden, d aß die Schlackeneinschlüsse in diesen Fällen in V erbindung m it S chattenstreifen au ftra te n . Auch dam als wurde eine ähnliche E rk lä ru n g wie vo n H e rrn B adenheuer ge
geben, daß näm lich die S chattenstreifen d a entstehen können, wo ein spezifisch leichterer K ö rp e r als der S tah l — in diesem Falle eingeschlossene Schlacke — v o r der E rstarru n g aufsteigt, wobei in ihre B ahn Seigerungsstoffe ein treten , die d an n als S c h atten streifen zu beobachten sind.
E . H e r z o g , D uisburg-H am born: D er G edanke des V or
tragenden, d aß es sich bei den S chattenstreifen um Gasblasen- seigerung han d elt, m u te t zu n äch st etw as küh n an. W enig
stens kan n ich selbst dabei den G e'lanken n ich t loswerden, daß m an zutreffendenfalls doch häufiger G asblasen im B lock
querschnitt feststellen m üßte, d a k au m anzunehm en ist, daß säm tliche Gasblasen bis nach oben gelangen. Vielleicht könnte man sich u n te r Zugrundelegung d er Theorie von H errn B aden
heuer das Fehlen von G asblasen im e rstarrten B lock in folgender Weise erklären. D as w ährend der E rsta rru n g auf G rund der E r höhung der K ohlenstoffkonzentration au ftreten d e K ohlenoxyd
gas gelangt bei seiner W anderung nach oben wieder an Stellen mit solchen K onzentrationsverhältnissen, daß die R eaktion u n te r Bildung von K ieselsäure oder Tonerde rückläufig wird. Das w ürde allerdings bedeuten, d aß die S chattenstreifen nicht n u r aus Sulfiden bestehen. E ine u n te r diesem G esichtspunkt durchge
führte U ntersuchung v on S ch atten streifen w ürde wohl weitere Aufschlüsse bringen.
C. K r e u t z e r : Die S ch atten streifen d ü rfte n in den m eisten Fällen aus Sulfiden bestehen. E s kan n Vorkommen, d aß in diesen Sulfiden Silikate eingeschlossen sind.
Ebenso wie H e rr H erzog kan n auch ich m ir nich t vorstellen, d aß es sich bei d en S ch a tten streifen um G asblasenseigerungen im üblichen Sinne h an d elt. W ohl kön n te ich m ir vorstellen, daß aufsteigende G asblasen an den vo n außen h er vordringenden D endriten hängende T röpfchen loslösen u n d zum Z usam m en
fließen bringen. W ie H e rr B adenheuer zeigte, sind die S c h atten streifen an den U ebergang vom dendritischen zum globulitischen Gefüge gebunden. I s t das nich t ein Hinweis darauf, d aß die S chattenstreifenbildung au f zwei verschiedene E retarrungs-
•) Arc-h. E isenhüttenw es. 4 (1930/31) S. 601 06, besondere S. 605/06 (W erkstoffaussch. 174).
Ergebnis. Die Schattenstreifen kommen nur in dem Gebiet des Uebergangs von dendritischer zu globulitiseher E r
starrung vor. Ihre Länge und Größe nimmt, von dem U nter
teil des Blockes zum Kopf hin zu. Soweit im oberen Block
teil ein rein dendritisches Gefüge entsteht, werden S chatten
streifen nicht beobachtet. Die Sulfide sind in den Schatten
streifen ungleichmäßig verteilt, und zwar finden sie sieh in Richtung der Randzone des Blockes in größerer Konzen
tration. Steigende Blockgröße und G ießtem peratur sowie lang
same Abkühlung begünstigen die E ntstehung der Schatten
streifen wie überhaupt alle Maßnahmen, die ein gröberes P rim ärkom und eine verstärkte Blockseigerung herbeiführen.
Auf Grund weiterer Untersuchungen und Beobach
tungen wurde gefolgert, daß die Schattenstreifen Wege von Gasblasen darstellen, die anscheinend durch D endriten in das Innere vorgeschoben werden und dann bei genügender Größe zum Auftrieb gelangen, wobei ihr Weg durch nach
folgende angereicherte Schmelze gekennzeichnet wird.
*
phasen zurückzuführen ist, von denen eine von außen her einsetzt (dendritisches Gefüge), die andere vom Blockinneren ausgeht (globulitisches Gefüge) ?
F . K ö r b e r , Düsseldorf: Mir scheint es auch etw as schwierig, sich vorzustellen, d aß in beruhigtem S tahl aufsteigende G asblasen die U rsache der beschriebenen S chattenstreifen sind. H e rr B ad en heuer h a t zw ar B ildung der Gasblasen u n d deren Aufsteigen als die H auptureache fü r das Zustandekom m en dieser S ch atten streifen angegeben. W enn m an ab er seine A usführungen ü ber die K ristallisationsvorgänge fü r sich allein b etrach tet, so scheinen m ir eigentlich diese schon, wie es H e rr K reu tze r soeben andeutete, zu r D eutung der S chattenstreifen auszureichen. Diese tre te n auf a n den Stellen, an denen die K ristallisatio n zu E n d e geht, u n d zw ar einm al von der R andzone aus, einm al von u n te n aus fortschreitend. E s sp rich t unbedingt gegen die A nnahm e von aufsteigenden Gasblasen, was H err Herzog schon hervorgehoben h a t, daß m an doch eigentlich nie in dieser A rt von B löcken G as
blasen findet, die hängengeblieben sind. Bei n ichtberuhigtem S tahl, von dem wir ja wissen, in welch großen M engen G asblasen gebildet w erden, finden w ir auch einen großen Teil dieser G as
blasen als B lasenhohlräum e im Block. D ort beobachten w ir auch die E rscheinung der G asblasenseigerung als Folge des H inein
saugens der angereicherten Restschm elze in den H ohlraum der aufsteigenden Gasblase. E ine solche Bewegung der M utterlauge b ra u ch t m an bei den silizierten Blöcken, bei denen im allgemeinen von einer G asentw icklung nich t die R ede ist, wohl n ich t a n zu nehm en. H ier k a n n m an sich das E n tste h e n der S chattenstreifen so erklären, daß an diesen Stellen die K ristallisation der imm er stä rk er angereicherten Restschm elze zu E nde geht.
E . M a u r e r , F reiberg (Sachsen): Die Auffassung von H errn B adenheuer k a n n a n H an d des S chrifttum s belegt w erden. I n der H erbstveream m lung des Iro n an d S teel I n s titu te 1919 w ar auch der H olzfaserbruch von Q uerproben zu r Sprache gekomm en, dem ja bekanntlich die im S ta h l vorhandenen Seigerungsstreifen zugrunde liegen. Völlig k lar ü b er die eigentliche U rsache d e r E r scheinung ist m an sich jedoch n ich t geworden. A ber an der schriftlich geführten Aussprache nahm auch H . L e C h a t e l i e r 8) teil un d äu ß erte sich in dem Sinne, d aß hier G asblasen in feiner R öhrenform vorlägen; er sagte also im G runde dasselbe, w as H err B adenheuer uns h eu te ausführte.
Ic h persönlich k an n m ich aber der vorgetragenen Auffassung noch nich t ohne w eiteres anschließen. Ic h ha b e viele S ch atten streifen aufgebrochen, u n d m an sieht im m er d eutlich das F a se r
gefüge darin. Ich habe gleichfalls viele G asblasen aufgebrochen;
hier fehlt das Fasergefüge, au ch scheint m ir in der F a rb e ein U nterschied zu sein. Die G asblasenseigerung sieht heller, silber
farbiger aus, w ährend d en Seigerungsstreifen w ieder diese E r scheinung abgeht. Ic h gebe a b er a u ch zu, d aß m ir F älle Vorge
legen haben, bei welchen die h aarfeinen R öhren noch zu erkennen w aren, so d aß der V ortragende m it seiner A uffassung w ohl rech t h ab en dürfte.
H . V o ß , R em scheid: Bei einer K urbelw elle aus Chrom- N ickel-V ergütungsstahl beobachteten w ir a n einer Stelle, d aß beim D rehen der Span ab b rach . N ach dem Polieren u n d A etzen dieser Stelle stellte sich heraus, d aß k ein R iß vorlag: vielm ehr
•) J . Iro n Steel In st. 100 (1919) S. 223 24.
1080 S tah l un d Eisen. F. Badenheuer: Die B ildung von Schattenstreifen in silizierten Stahlblöcken. 54. Ja h rg . N r. 42.
präg te sich die Stelle in der Weise aus, wie es Abb. 17 zeigt. Man w ird also diese Stelle, an der beim D rehen der Span abbrach, als Schattenlinie bezeichnen müssen. Bei stärkerer V ergrößerung erwies sich diese ausgeprägte Stelle als ungewöhnlich sta rk au s
gebildete F erritad er. Das A uftreten einer derartigen Stelle im V ergütungsstahl ist
ungewöhnlich und meines E rachtens nur durch das V orhan
densein einer Gas- hlasenseigerung zu er
klären. W enn also in diesem F all eine Gas- hlasenseigerung die U rsache einer S c h at
tenlinie gewesen ist, so w ürde sich das m it der von H errn B adenheuer v e rtre te nen A nsicht decken.
A. B e r v e , Düssel
dorf: Die von H errn Voß gezeigte S ch at
tenlinie scheint m ir reichlich groß zu sein fü r die S chattenstreifen
theorie, von der hier die Rede ist. E s sieht so aus, als ob es sich um eine K antenseigerung handelte. Ich b itte H errn Voß um A us
ku n ft, ob außer dieser Linie noch w eitere Linien zu finden w aren u n d ob die Welle aus einem M ehrkantblock geschmiedet wurde.
H . V o ß : N u r die erw ähnte eine Linie w urde auf der Welle gefunden. Diese w ar aus einem 550 kg schweren R undblock her
gestellt.
F . B a d e n h e u e r , Essen: D aß sich die g l o b u l a r e Z o n e u n ter U m ständen schon am Fußende des Blockes schließt, habe ich noch nich t beobachtet. Bei größeren Schm iedestücken werden m eistens gedrungene Form en verw endet, die die Ausbildung der globularen Zone in der gesam ten Blocklänge begünstigen. D as Schließen der globularen Zone innerhalb des Blockes w ird bei kleiner Blockform u n d sta rk er D esoxydation, besonders daher bei E lektrostahl, beobachtet, doch kaum in dem Maße, daß die glo
bulare Zone nahezu vollständig wegfällt, w enigstens bei B au stählen üblicher Zusamm ensetzung.
Es ist natürlich keine Frage, daß sich die K e r n s e i g e r u n g im rein dendritischen Blockteil u n te r U m ständen als nachteilig herausstellen k a n n ; aber praktisch liegt die Sache so, daß sich hei größeren Blöcken die K ernseigerung, d a kein rein dendritisches Gefüge e n tsteh t, nich t einstellt u n d hei kleineren Blöcken das A us
m aß der K ernseigerung im rein dendritischen Blockteil infolge der Blockabm essungen n u r gering ist, so d aß Schäden hieraus kaum auf treten werden.
H errn M aurer danke ich vielm als fü r den Schrifttum shinw eis, nach dem H . Le Chatelier S c h a t t e n s t r e i f e n als G a s b l a s e n s e i g e r u n g e n angesehen h a t. Ohne Zweifel ist die Feststellung, daß die in ganz bestim m ten Blockzonen in ausgeprägter Form auftretenden Schattenstreifen Gasblasenseigerungen sein sollen, ungewöhnlich; ab er ich k an n m ir nich t rech t vorstellen, daß ein K ristallisationsvorgang, der vom R an d u n d der M itte aus sich gleichmäßig fo rtsetzt, zu diesen örtlich sehr stark en Seigerungen führen könnte. E s m uß noch eine U rsache d a sein, die nich t ruhig un d fortschreitend, sondern störend un d plötzlich solche örtlich sta rk ausgeprägten Seigerungsstreifen hervorruft.
B. M a t u s c h k a , T ernitz a. d. Südbahn, O esterreich (nach
trägliche schriftliche A eußerung): Den Z u s a m m e n h a n g z w i s c h e n B l o c k s e i g e r u n g u n d G a s b l a s e n h a t schon A. H u l t - g r e n 10) in seinen U ntersuchungen an E lek tro stah l m it 1,10 % C einw andfrei nachgewiesen. Abb. 18, welche dieser A rbeit e n t
nom men ist, zeigt m it seltener D eutlichkeit, wie der W eg der aufsteigenden Gasblasen sich durch angereicherte M utterlauge auffüllt u n d so zur A usbildung von Seigerungsstreifen führt.
A uffallend ist schon hier die gegen die B lockm itte nach oben geneigte R ichtung der Streifen. Man h a t den E indruck, daß die Blasen das B estreben haben, die dünnflüssigeren inneren Block
zonen zu erreichen, in denen ein rascheres A ufsteigen bis an die Oberfläche möglich ist. H ultgren verw eist ähnlich wie H err B adenheuer auf die ausgeprägten Seigerungsstreifen, welche oft in der H öhe des H aubenansatzes au ftreten u n d w eit ins In n ere des Blockes hineinreichen. E r e rk lä rt die Erscheinung jedoch d am it, daß an dieser Stelle die bereits e rstarrte Blockschale u n te r der L ast des Blockes einreißt, wenn sie sich bei der E rstarru n g in der H aube auf h ä n g t; die Schmelze drin g t dann in solche Risse ein un d bildet hier Seigerungsstellen. Diese V orstellung e rk lärt
zwanglos, daß die Seigerungsstellen sehr tief in den Block hinein
reichen. Die E n tsteh u n g einer R andblasenzone genau in der Höhe der Trennungsfuge zwischen Block u n d H aube habe ich allerdings auch öfter beobachten können.
Auch den S c h w i n d u n g s v o r g ä n g e n kom m t eine größere B edeutung bei der E n tste h u n g von Seigerungen zu. E s ist be
k an n t, daß m an durch A nw endung von U n te rd rü c k dem flüssigen S tahl beträchtliche Mengen Gas entziehen kann. D urch einen einfachen Betriebsversucb kann m an sich leicht von den in sonst g u t ablunkerndem Stahl noch enth alte n en Gasmengen überzeugen.
Man gieße eine Blockform n u r halb voll, kühle die Stahloberfläche rasch durch Aufgießen von W asser ab, so daß sie zu einer möglichst dichten Decke e rstarrt. M an werfe die Blockform dan n um , so daß das Bodenende nach oben zu stehen kom m t, u n d lasse den Block so erstarren. W enn m an nu n vom B odenteil ein kleines Stück abschneidet, k a n n m an beobachten, d aß sich der Lunker u n ter der W irkung des U nterdruckes in zahlreiche feine Gasblasen aufgelöst h a t, die sich durch nichts von den sonst im Stahl be
obachteten Gasblasen unterscheiden. Sowohl durch die Ver
m inderung der Löslichkeit der Gase bei der E rstarru n g als auch durch den bei der Schwindung des Blockes w ährend der E r
starru n g im Blockinnern sich bildenden U nterd rü ck können sich daher Gase abscheiden. I n dieser H insicht w ird m an die E n t-
A bbildung 18. Seigerungswege aufsteigender Randblasen.
s t e h u n g v o n L - u n d V - S e i g e r u n g e n grundsätzlich auf die gleichen U rsachen zurückführen können. W enn sich die äußeren R andzonen des Blockes bei der E rstarru n g so weit verfestigt haben, d aß in der H auptsache n u r noch das Blockinnere schwindet, wird a n der Trennungsfläche zwischen dem bereits erstarrten und noch flüssigen S tah l ein U nterd rü ck ein treten können. Dieser U nter
drück soll durch den absinkenden flüssigen S tahl (Lunkerung) aufgehoben werden. Bei diesem Vorgang spielen jedoch die Zeit u n d die innere Flüssigkeitsreihung eine Rolle. Diese wird beson
ders in den der E rstarrungszone benachbarten dickflüssigen Schichten b eträch tlich sein. Bei einem bestim m ten Gasgehalt u n d einem kritischen U n terd rü ck w erden Gasblasen au streten und, wenn sie eine gewisse A uftriebsgröße erreicht haben, aufsteigen.
S etzt bei w eiterer A bkühlung die spontane K ristallisation im B lockinnern ein, so w erden d o rt durch die Volumenverminde
rungen ähnliche V erhältnisse eintreten. Solange der flüssige Stahl nachsinken k an n u n d einen m erklichen U nterd rü ck nicht e n t
stehen läß t, w ird es zur Ausbildung von Seigerungsstellen nicht kom m en. W ird die Flüssigkeitsreibung höher u n d d an n daher der nachsinkende S tah l nich t rasch genug den U nterdrück auf- heben, so kom m t es zu E inbrüchen in der K ristalldruse und zu G asau stritten , durch welche Schwindungsblasenhohlräum e mit Seigerungsstreifen entstehen. Die Neigung der Gasblasenseige
rungen ist wieder gegen die noch flüssige Ringzone des Blockes gerichtet, in welcher die Blasen anfangs w ahrscheinlich noch auf steigen können, ohne Spuren zu hinterlassen. Berücksichtigt m an die zeitlich verschiedenen T em peratur- un d D ruckverhält
nisse im Blockinnern u n d am R ande, so scheint es daher möglich, die E rscheinungen der L- u n d V-Seigerungen grundsätzlich auf den gleichen Vorgang zurückzuführen. Lehrreich sind in dieser Beziehung die V erhältnisse bei unsiliziertem S tahl, die von dem englischen U nterausschuß zur K lärung der F rage der Ungleich
m äßigkeit von Stahlblöcken festgestellt w urden11). Bei größerem
X 1
Abbildung 17. Ferritzeile in einer abgedrehten Welle aus Chromnickelstahl.
10) J . Iro n Steel In st. 120 (1929) S. 69/126; Je rn k o n t. Ann. n ) F ifth R e p o rt on th e heterogeneity of steel ingots (London:
114 (1930) S. 95/158; vgl. Stahl u. Eisen 49 (1929) S. 1839/41. Iro n and Steel In s titu te 1933); S tahl u. Eisen 53 (1933) S. 1339/41.
18. O ktober 1934. E. Günther: Wandlungen der Wirtschaft als Ausw irkung des Bevölkerungsstillstandes. S tah l un d Eisen. 1081 Gasgehalt bzw. geringerem Gasbindungsverm ögen gehen danach
V- und L-Seigerungen ineinander über.
F . B a d e n h e u e r (nachträgliche schriftliche A eußerung):
Die .466.1 8 nach H ultgren, die einen Z u s a m m e n h a n g z w is c h e n G a s b la s e n u n d S e i g e r u n g e n zeigt, sehe ich fü r die Frage, ob ein solcher Zusam m enhang besteht, nich t als w esentlich an, da diese Seigerungen keine S chattenstreifen im eigentlichen Sinne sind. H err Herzog h a t schon d a rau f aufm erksam gem acht, daß in der N ähe der S chattenstreifen niem als Gasblasen gefunden werden, un d ich h a lte die in Abb. 18 wiedergegebenen Gasblasen und Seigerungen fü r m ehr zufälliger N a tu r.
Da die S chattenstreifen eine bedeutende Größe erreichen können, beschäftigte ich m ich m it der V orstellung, ob größere Gasblasen (en tstan d en aus dem Zusam m enschluß m ehrerer kleiner) im Block als solche d en k b ar sind, u n d in dieser Richtung schien m ir .466. 8 insofern w ertvoll zu sein, als hier zweifellos Gase, die sich n u r aus dem A n strichm ittel entw ickelt haben können, sich zu größeren Blasen zusammengeschlossen haben un d von den w achsenden K ristallen in den B lock hinein- geschoben w urden. D a diese Blasen n u r bei B estreichen der Ko- killenstiraflächen au ftra te n , bei N ichtbestreichen aber u n te r
blieben, glaube ich, d aß sie keiner w eiteren E rklärungen bedürfen.
Die B e d e u t u n g d e r S c h w i n d u n g s v o r g ä n g e ist von H u l t g r e n 12) im einzelnen b ehandelt worden, undsow eit sich seine Darstellung auf die B ildung der V-Seigerung bezieht, werden seine Ausführungen allen B eobachtungen u n d E rfahrungen ge
recht. W ichtig scheint m ir dabei seine Feststellung zu sein, daß sich in der N ähe der V-Seigerung — zum m indesten häufig bei u n genügend um gekehrter V erjüngung der Blockform en — kleinere Hohlräume finden. D as Fehlen solcher Schw indungshohlräum e in der Nähe der S chattenstreifen u n d v o r allen D ingen die T a t
sache, daß sich bei rein dendritischer E rstarru n g , wie sie bei
spielsweise bei den Blöcken C 830B u n d C 784B im oberen Teil vorliegt13), keine S chattenstreifen finden, scheinen m ir aber d afür zu sprechen, daß die F rag e des A uftretens der S chattenstreifen nur im Zusam m enhang m it der B ildung der globularen Zone be
handelt w erden kan n , wie es in .466. 15 und 16 zum A usdruck la) Je m k o n t. A nn. 114 (1930) S. 132/144; J . Iro n Steel Inst. 120 (1929) S. 90/105.
13) Vgl. S tah l u. Eisen 48 (1928) S. 763.
kom m t. A n der Feststellung, d aß in den rein dendritischen B lock
teilen der angeführten 46-cm-Güsse sich in keinem F alle S ch atten streifen im eigentlichen Sinne (etw a nach .466. 5) finden, k an n m an nicht vorübergehen.
Die T atsache, daß die S chattenstreifenbildung in norm al v erjü n g ten Blöcken nich t wesentlich anders v erläuft als in u m gekehrt v erjü n g ten Blöcken, u n d daß sich auch hier in der N ähe der S chattenstreifen keine H ohlräum e oder lockeren Stellen finden, scheint m ir insofern gegen die Theorie zu sprechen, nach der die S chattenstreifen letz te n E ndes auf G rund von V akuum bildung infolge der Schrum pfungs- u n d Sehw indungsvorgänge entstehen, als hier andernfalls, wie bei den V-Seigerungen, A b
hängigkeiten vo n der Blockform u. a. zu erw arten wären.
H ä lt m an die Gasblasentheorie fü r richtig, so glaube ich, daß der K o h l e n o x y d e n t w i c k l u n g eine m aßgebende oder alleinige Rolle zukom m t. Die A usscheidung des K ohlenoxyds w ird im w esentlichen infolge der Z unahm e der K ohlenstoffkonzentration erfolgen, wobei das so auf G rund der Seigerung gebildete Gas erst die Schmelze in b estim m ter A nordnung fixiert. M an kön n te a n nehm en, daß der Vorgang der Gasbildung in der u n tere n E cke des Feldes (Abb. 15 und 16) am nach h altig sten einsetzt. D ie zu einer gewissen Größe gelangte Gasblase steigt d an n auf u n d ge
lan g t schnell in ein Feld, in dem die vorhandene K ristallisatio n s
dichte nich t hinreicht, um die B ildung von S chattenstreifen zu ermöglichen. Diese V orstellung erscheint m ir insofern w ahrschein
lich, als häufig S chattenstreifen, besonders bei sehr großen Blöcken, zu beobachten sind, die sich nach oben h in allm ählich verlaufen. Die B eschränkung der an der S chattenstreifenbildung beteiligten Gase auf K ohlenoxyd w ürde auch leicht verständlich m achen, daß die Schattenstreifenbildung in Güssen von etw a gleicher Größe u n d A nalyse (bei gleicher G ießtem peratur) eine ungewöhnliche Regelm äßigkeit aufw eist.
Ic h h alte die D eutung, daß S chattenstreifen G asblasen
seigerungen sind, fü r w ahrscheinlich. E ndgültigen Aufschluß können n u r w eitere U ntersuchungen geben; vielleicht fö rd ert die U ntersuchung nach dem H ärm et-V erfahren hergestellter Blöcke hier unsere K enntnisse. W ohl glaube ich, daß alle vorgebrachten B eobachtungen m it der D arstellung des E rstarrungsverlaufes in E inklang gebracht sind, u n d d aß die M öglichkeit, die gesam ten T atsachen ih r zwanglos einzufügen, fü r die D arstellung spricht.
W andlungen der Wirtschaft als Auswirkung des Bevölkerungsstillstandes.
Von Professor Dr. E r n s t G ü n t h e r in Gießen.
(Zulässigkeit und Notwendigkeit einer Vorausberechnung der Bevölkerung. Die E rm ittlung des Geburtenüberschusses.
Stillstand der Bevölkerung oder offener Rückgang? D ie Vergreisung des Volkes. E inw irkung des Geburtenrückganges a u f den Arbeitsm arkt, insbesondere die Bauwirtschaft. Zusammenhang zwischen Bevölkerungsstillstand und technischem Fortschritt. Verschiebungen zwischen Stadt und L and. Bevölkerungsstillstand und Kapitalbedarf. Gesamtwürdigung der
wirtschaftlichen Ausw irkungen des Bevölkerungsstillstandes.) Z u lä s s ig k e it u n d N o tw e n d i g k e i t e i n e r V o r a u s
b e r e c h n u n g d e r B e v ö lk e r u n g .
W
eder die W issenschaft noch die planmäßige praktische Ordnung des menschlichen Zusammenlebens, die Politik, haben sich vor dem Kriege viel m it Bevölkerungs
fragen befaßt, die Gesetzmäßigkeit und Richtung der Be
völkerungsentwicklung zu ergründen, Einfluß auf diese Entwicklung zu gewinnen getrachtet. Höchstens der seit 1910 sichtbarer werdende Geburtenrückgang rief hier und da Erörterungen hervor, die aber meist ganz einseitig den m it der bewußten G eburtenverhütung verbundenen Eingriff in die natürliche göttliche W eltordnung vom religiös- sittlichen S tandpunkt aus verurteilten, oder aber nur die möglichen Auswirkungen des Geburtenrückgangs auf die Aushebungszahlen, auf die m achtpolitische Stellung D eutsch
lands m it gewisser Besorgnis betrachteten. Allzu dringend war diese Sorge auch noch nicht, da ja unsere bevölkerungs
politische Lage im Vergleich zu unserem Hauptgegner Frankreich immer noch außerordentlich günstig schien, und die üblen Folgen des Geburtenrückgangs, soweit sie nicht einfach durch Verbesserung der Sterblichkeit ausgeglichen wurden, erst nach zwanzig bis dreißig Jahren praktisch wirksam werden konnten. Jedenfalls schenkte m an damals
bevölkerungspolitischen Fragen kaum eine allgemeinere Auf
merksamkeit, und nam entlich die W irtschaft stand ihnen ganz gleichgültig gegenüber.
Obgleich der Mensch im M ittelpunkt der W irtschaft steht, alles wirtschaftliche Handeln n u r von ihm ausgeht und nur auf ihn zielt, m achte sich die W irtschaft kaum irgendwelche Gedanken über den W irtschaftsträger Mensch und seine Bewirtschaftung. Die Größe der Bevölkerung und ihre innere Zusammensetzung nach Geschlecht und Altersgruppen ist wirtschaftlich von der allerhöchsten Be
deutung; Herstellungs- und Absatzmöglichkeiten werden aufs stärkste dadurch beeinflußt. Aber niem and dachte daran, die Bevölkerungszahlen auch m it in die W irtschafts
rechnungen, in die W irtschaftsplanungen richtig aufzu
nehmen. Vielleicht, daß hier und da ein ehrgeiziger Ober
bürgermeister oder Stadtbaum eister auch ein p aa r Zahlen über die erw artete Entwicklung der Bevölkerung seines Bezirks in seine Entw ürfe und Pläne einflocht; aber diese Zahlen waren kaum je die eigentliche Grundlage, auf der sich dann die anderen Pläne und Berechnungen erst auf- bauten, sondern meist nur nachträglich hinzugetanes schmückendes Beiwerk, das den aus Hoffnung und P han
tasie errichteten Luftschlössern eine etwas festere G rund
140
