Technik und Kultur
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HEFT 11
Z E I T S C H R I F T D E S V E R B A N D E S D E U T S C H E R DI P L O M - I N G EN I EU R E
S c h r iftle ite r D t p lA S t lf l. C a r l W e i h e , P a te n ta n w a lt, F r a n k fu r t a . M .
ESSEN, 15. NOVEMBER 1925 16. JAHRGANG
A us der metallkundlichen Praxis. *)
Von Prof. ®r.=8ng. M. v. S c h w a r z , München.
M. H.! Mit R echt w e r d e n die m eisten von Ihnen mit dem Kopfe geschüttelt haben, wie Sie im P r o gramm der T ag u n g die U eberschrift m einer heutigen Ausführungen gelesen haben. Viele w e rd e n sagen, in der k urzen S p a n n e Zeit, die hier zur Verfügung steht, kann einem halben oder nahezu ganzen Laien auf diesem Gebiete kau m e tw a s N utzbringendes g e boten w erd en . Ich hoffe, daß Sie in einer halben Stunde a n d e re r Meinung sind und einen kleinen E in
blick in den inneren Aufbau u n se re r metallischen Baustoffe g ew o n n e n h ab en w erden.
Man kan n ruhig sagen, daß w ir die w ichtigsten Kulturfortschritte der E ntw icklung d e r Metalltechnik zu v erd a n k e n haben, und es gibt keinen Menschen mehr, der sich nicht direkt oder indirekt mit M e tallen abgeben muß.
Aus dem im Laufe der letzten J a h rz e h n te u n geheuer entw ickelten Gebiete der Metallforschung möchte ich hier nur einen kleinen, aber für das allgemeine V erständnis wichtigen Teil herausgreifen, den kristallinen Aufbau der Metalle und die L e g ie r
ungen. G erad e der kristalline Aufbau metallischer Stoffe b e g rü n d e t all die Eigenschaften, die w ir an diesen Baustoffen so sehr schätzen. Nebenbei b em erkt sind aber auch die m eisten U ntersuchungsm ethoden auf diesem Gebiete im kristallinen C h a ra k te r der Metalle begründet.
Einzelnkristalle sind bei den Metallen S elten heiten, und e rst in le tz te r Zeit hat man gelernt, solche künstlich in g rö ß e re m M aß stab e herzustellen. Man ist bei der U ntersuchung der m echanischen und chemischen Eigenschaften v on „ E i n k r i s t a l l e n zu u n e r w a r te te n Ergebnissen gekommen, und sp äter w erde ich darau f noch k u rz hinw eisen können.
In der Regel ist das Gefüge der Metalle und Legierungen ein sehr feinkörniges, bei dem man die einzelnen M eta llkristallkörner nur noch mit Elilfe des M ikroskopes e rkennen kann. In einzelnen Fällen finden w ir in metallischen Stoffen a b e r auch größere M etallkristallkörner, die w ir schon mit dem un b e
waffneten Auge zu erkennen v erm ögen. Solche metallische W erkstoffe zeichnen sich aber in der Regel durch seh r m in d erw ertig e Festigkeitseigen
schaften aus.
Sie w e r d e n deshalb mit R echt verm u ten , daß die K orngröße bei den Metallen von großem Interesse
* ) V o rtra g , gehalten am 28. Juni 1925 auf der T a g u n g d e s V e r b a n d e s D eu tsch er Diplom-Ingenieure in München.
ist, und tatsächlich ist es d as Korngefüge, w elches die Eigenschaften in e rs te r Linie beeinflußt.
W ir wollen uns deshalb zu erst mit der E n ts te hung und dem W a c h stu m der Kristalle e tw a s b e fassen. W ie alle Kristalle e ntstehen auch die M etall
kristalle aus Kristallkeimen, die dann nach und nach Substanz anlagern und so wachsen. Durch e n t
sprechende V erän d eru n g en der W a c h stu m sb e d in gungen sind w ir in der Lage, die Größe der e n t
stehenden Kristallkörner in hohem Maße willkürlich zu beeinflussen. Dies ist für die g esam te Metall
technik von grundlegender Bedeutung, denn je nach dem V erw en d u n g sz w e ck können wir so den Körnig
k eitsg rad erzielen, den wir als den besten erkannt haben.
Die W ärm eb eh an d lu n g spielt dabei die wichtigste Rolle. Sie ist allein herrschend, w enn es sich um Gußmetalle handelt. W e n n dagegen schon e r s ta r r te Metalle in ihrem Gefüge v e r ä n d e r t (verfeinert oder veredelt) w e rd e n sollen, so muß m an au ßerdem noch zu einer m echanischen Bearbeitung, zu einem K n et
v organg, Zuflucht nehmen.
B e tra c h te n w ir v o r e r s t nur die Kristallisation bei der E rs ta rru n g aus dem Schmelzfluß. Die Größe der entsteh en d en Kristallkörner h ä n g t hier nur von zw ei F a k to re n ab:
1. Von der M enge der Kristallkeime (Kristallisa
tionszentren) und
2. v on der W ach stu m sg esch w in d ig k eit der Kristalle.
Die W achstu m g esch w in d ig k eit bei den metalli
schen Stoffen ist, wie .1. C z o c h r a l s k i L) durch eine sehr sinnreiche Vorrichtung zeigen konnte, eine außerordentlich große. Sie übertrifft die W a c h s tu m s geschwindigkeit organischer Gebilde nicht nur t a u send-, sondern so g ar millionenfach. Die lineare W achstum sgeschw indigkeit
von Zinn = 90 mm/Min.,
„ Zink = 100 „ „ und
„ Blei = 140 „ „
Da es sich um A nlagerung v on Atomen handelt, die beim Kristallisieren in das R au m g itter eingeordnet w e rd e n müssen, sind das ungeheuer große W e rte . Nach G. T a m m a n n 2), dem w ir auch die Schaffung der wissenschaftlichen G rundlagen über den Kristalli-
0 „ M o d er n e M etallk unde“ , Berlin 1924.
J) „ K rista llisieren und S c h m e lz e n “ , L e ip z ig 1903.
182 T ech n ik und Kultur, Z eitsch rift d e s VD DI. 1925
sa tio n s v o rg a n g v e rd a n k e n , besitzt beispielsweise B utylphenol eine K ristallisationsgeschw indigkeit von einem M e te r in d e r Minute!
Bei den nichtm etallischen Stoffen findet m an m eist eine s ta r k e Abhängigkeit d e r Kristallisations
g esch w in d ig k eit v on d e r „ U n t e r k ü h l u n g s t e m p e r a t u r “ . Die M etalle lassen sich praktisch a b e r k a u m u n te r die S c h m e lz te m p e ra tu r abkühlen, denn sie b esitzen ein u n g eh eu res K ristallisationsbestreben.
W ir kön n en deshalb v om Einfluß d e r U nterkühlung hier absehen, wollen uns nur m erken, daß die K ristallisationsgeschw indigkeit bei der S ch m e lz te m p e r a t u r noch seh r klein ist, mit sinkender T e m p e r a tu r steigt sie a b e r rasch zu einem H ö c h s tw e r t an, um dan n mit w e ite r fallender T e m p e r a tu r w ied er a b z u nehmen.
Bei durchsichtigen Schm elzen konnte G. T am - m a n n die Bildung der K ristallisationszentren um Kristallkeim e h eru m schön sich tb ar m achen. Diese Kristallbildung aus d e r Schm elze nennt m an w is s e n schaftlich „ s p o n t a n e s K r i s t a l l i s i e r e n “ .
U e b e r die Kernzahl in M etallen v e r d a n k e n wir J. C zochralski *) die e rs te n Angaben. E r hat einen W e g angegeben, aus der K ristallisationsgeschw indig
keit und der b e o b a c h te ten Kornzahl die ursprüngliche K ernzahl rückschließend zu berechnen.
W e n n m a n durch geeignete A bkühlungsbedingun
gen die K ristallisationsgeschw indigkeit theoretisch k o n s ta n t gestaltet, so findet m a n eine einfache B e ziehung zw ischen der Kernzahl und d e r entsteh en d en K orngröße, wie es d urch das Teilbild Abb. 1 A. a n g e d e u te t wird. Bei kleiner Keimzahl w e r d e n also die g rö ß te n Kristalle e n tsteh en müssen, bei g ro ß er Keim zahl d a g eg en viele kleine K ristallkörner in einer e r s t a r r t e n Schm elze aufzufinden sein. W e n n w ir d a gegen die K ernzahl als k o n sta n t v o ra u sse tz e n , so zeigt sich die G röße d e r e n tste h e n d e n K ristallkörner der K ristallisationsgeschw indigkeit direkt proportional, wie dies aus dem Schaubild Abb. 1 B leicht zu e n t
n e h m e n ist. Im R aum m odell Abb. 1 C sind diese drei B eziehungen m itein an d er vereinigt, leicht zu ü b e r blicken. Eine bestim m te K orngröße ist hier durch den A b sta n d v o n d e r B asiseb en e gegeben, und wir können sie d u rch e n tsp re c h e n d e W ah l d e r Kristalli
satio n sg esch w in d ig k eit und der K ernzahl erreichen, doch sind beide m iteinander verknüpft. Die K o rn g rö ß e c—d k a n n bei g e g e b e n e r Kernzahl a beispiels
w eise nur bei d e r K ristallisationsgeschw indigkeit b e rre ic h t w e rd e n . W e n n dieses Schaubild z w a r noch nicht auf k o n k re te n Zahlen aufgebaut ist, so zeigt es uns doch die hier h e rrsc h e n d e n grundsätzlichen B e ziehungen, und d e r Gießereim ann kan n die nötigen Einzelheiten aus diesem S c h e m a entnehm en. Die rich
tige W a h l d e r G ie ß te m p e ra tu r und die zugehörige A b
kühlungsgeschw indigkeit sind die Mittel, w elche in e r s t e r Linie die K orngröße und dam it die Güte des G ußstücks beeinflußen. D er Kokillen-, Schleuder- und Spritzg u ß bedingen durch die a n g e w e n d e te n M etall
fo rm en - eine hohe A bkühlungsgeschw indigkeit und feinkörniges Gefüge mit h ö c h stw e rtig e n Eigenschaften.
Die frü h er nur beim H artg u ß arigew endeten A b
sc h re c k p la tte n finden neu esten s auch bei den Alumi
nium gußlegierungen mit gutem Erfolge A n w e n d u n g und g e ra d e auf diesem Gebiete bereiten sich neue Dinge vor. Ich hoffe, daß es in K ürze in D e u tsc h la n d gelingen wird, A lum inium legierungen v o n F e s tig k e its eigenschaften herzustellen, die nicht nur die d es G u ß eisens erreichen, so n d e rn so g a r noch übertreffen.
D er n eu esten s b e k a n n t g e w o rd e n e , so g e n a n n te
„ P e r 1 i t g u ß“ , ein h o c h w e r tig e r G rau g u ß w ird durch b e so n d e rs g e s ta lte te A bkühlungsbedingungen (entsprechende G a ttie ru n g natürlich v o ra u s g e s e tz t), erreicht. F rü h e r w a r es m eh r o d e r m inder Zufall, so h o ch w e rtig e n Guß zu gew innen, d en n nur ein sehr e rfa h re n er Gießer konnte durch e n ts p re c h e n d e Gieß
te m p e r a tu r u nd G a ttie ru n g die g e r a d e e n tsp re c h e n d en A bkühlungsbedingungen erreichen. D er G ra d d e r Ueberhitzung des G ußeisens scheint dabei auf die Größe d e r e n tste h e n d e n G raphitkristalle auch v on Einfluß zu sein. Beim P e rlitg u ß v e rfa h re n h a t m an durch s y s te m a tis c h e S tudien die d azu nötigen B e d in g ungen festlegen können. P erlitg u ß w a r schon v o r h u n d e rt und m e h r J a h r e n u n b e w u ß t h e rg estellt w o r den, doch e rinnere ich mich noch d e r E rfa h ru n g e n meines V a te rs aus d e r G ießereipraxis v o r e t w a 45 Jah ren , wie s c h w e r es w a r, bei v e rs c h ie d e n großen S tü c k e n den g e w ü n s c h te n h o c h w e rtig e n Guß zu g e winnen. M anchm al gelang es nur d urch n a c h t r ä g liche W ä rm e b e h an d lu n g , ein V organg, d e r jetzt e r s t
B
JUrnzoüil konslouil / \fJCrLslcdU^ationi^e5ckKindi^keit konstant)
+Jfrbtcdlisa.lwn.$<fest/ww- di^kßit
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* ) „ G ieß erei-Z tg .“ 1921, S. 85.
A b b . 1. 1/1
D ie A b h ä n g i g k e i t d e r K o r n g r ö ß e v o n d e r K o r n z a h l u n d d e r K r i s t a l l i s a t i o n s g e s c h w i n d i g k e i t ( n a c h J . C z o c h r a l s k i ) .
allgemeiner a n g e w e n d e t w ird und d en K ö rn ig k eits
grad, auch des G rau g u sses, beeinflußt.
ln d e r E isengießerei w u rd e d e r G ie ß te m p e ra tu r schon länger B ea c h tu n g g eschenkt, a b e r e r s t in aller
le tz te r Zeit beginnt m a n die G ie ß te m p e ra tu r in der Metall- und A luminiumgießerei m e h r und m e h r zu b e achten, denn sie beeinflußt die G üte d e r G u ß stü ck e in a lle re rste r Linie.
Dies ist auf die A bhängigkeit d e r F e s tig k e its e ig e n schaften v on d e r K orngröße z u rückzuführen. Die B e deutung d e r K o rn g rö ß e w u r d e auf d em kolloidche
mischen G ebiete z u e rs t e rk a n n t u nd k a n n h e u te schon als Allgemeingut b e tr a c h te t w e rd e n . Im L au fe d e r le tzten J a h r e w u r d e d e r h e r v o r r a g e n d e Einfluß d e r D isp e rsitä t auch bei den m etallischen Stoffen b e kannt. In d e r M etallkunde w a r schon lange b ekannt, daß die feinkörnigen M etalle h öhere F e s tig k e its w e rte ,
1925 T ech nik und Kultur, Z eitsch rift d e s VD DI. 183
ab e r n iedrigere Dehnungen besitzen. Die Studien von J. Czochralski an Metalleinkristallen haben uns gezeigt, daß hier, also bei dem Endfall der Grobkörnigkeit, wo das g a n z e geprüfte M etallstück nur aus einem einzigen Kristall besteht, die Festigkeit und Dehnung sta rk von der kristallographischen O rientierung abhängig sind.
Das schem atische Schaubild, Abb. 2, läßt uns die hier 30
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B ie A b h ä n g i g k e i t d e r Z e r r e i ß f e s t i g k e i t
u n d d e r B r u c h d e h n u n g v o n d e r K o r n g r ö ß e (n a c h C z o c h r a ls k i) .
herrschenden Beziehungen in einfachster W eise ü b e r blicken. Mit zun eh m en d er Feinheit der Einzelkristalle finden w ir steigende Zerreißfestigkeitsw erte bis gegen z hin; dabei nim mt die B ruchdehnung allgemein ab.
Bei dem Einkristall dag eg en finden w ir die E n d w e rte a, b und c für die m echanischen Eigenschaften in Ab-
v — ~ io A b b . 3.
M e s s i n g d r u c k b le c h e n a c h d e r B e a n s p r u c h u n g ; ü b e r d ie F l i e h g r e n z e h i n a u s .
L i n k s : f e i n k ö r n i g e s B le c h b l e i b t e b e n u n d w i r d n u r m a t t . R e c h ts : g r o b k ö r n i g e s B le c h w i r d s t a r k r a u h u n d u n e b e n .
hängigkeit von der Orientierung. B e m e rk e n s w e rt ist dabei, daß dem H ö c h stw e rte der Festigkeit noch ein hoher W e r t der Dehnung zukommt, daß ferner der
A b b . 4.
B ei- E i n f l u ß d e r G i e ß t e m p e r a t u r a u f d ie F e s t i g k e i t s e i g e n s c h a f t e n e in e r M a s c h in e n b r o n z e (n a c h F . W . B o w e ).
Richtung, in w elcher der H ö ch stw ert der Dehnung zu beobachten ist, auch noch ein guter F estig k eitsw ert entspricht und daß Niedrigkeitsw ert der Dehnung und Festigkeit zusammenfallen. Diese Beziehungen gelten nicht nur für gegossene Metalle, sondern ganz all
gemein. Aber nicht allein die Festigkeitseigenschaften sind bei den metallischen Stoffen für die Verarbeitung wichtig, sondern auch, -wie die Oberfläche nach der Bearbeitung aussieht. W e rd e n z. B.
irgend welche Teile durch Biegen oder Ziehen aus D raht oder Blech hergestellt, so sollen die fertigen Stücke glatt bleiben.
Dies wird aber nur dann erreicht, wenn der W erkstoff genügend feinkörnig ist, denn grobkörnige metallische Stoffe w e r den bei jeder B eanspruchung über die Fließgrenze hinaus rauh bis narbig. Die Abb. 3 zeigt z. B. solche Oberflächen nach der B eanspruchung; links ist die O b e r
fläche bei einem feinkörnigen Blech nur e tw a s matt, w äh ren d das rechts d a r gestellte, grobkörnige Blech sta rk auf
g erauht erscheint. Schalen oder dergl., die d araus hergestellt würden, müßten noch sehr sorgfältig nachgeschliffen w erden, um beim Polieren einen schönen Glanz a n zu nehmen.
Die Abb. 4 zeigt nach F. W . R ow e z. B.
den Einfluß der G ießtem peratur auf die Zerreißfestigkeit und die B ru c h dehnung einer M aschinenbronze mit 88%
Kupfer, 6% Zinn und 6% Zink, an in Sand gegossenen Prob estäb en . Bei der G ießtem peratur von e tw a 1130°
w erd en unter diesen Bedingungen die besten F e s tig k eitsw erte erzielt. B e m e rk e n s w e rt ist, daß dieser H ö ch stw ert in der H ärte nicht zum Ausdruck kommt, wie die Abb. 5 entnehm en läßt; dagegen ist die Kerb-
184 T ech n ik und Kultur, Z eitsch rift d es V D D l. 1925
Q uerschnittes b eo b ach tet w erd en , w ä h re n d die Zahl am R a n d e durch die gestrichelte K u rv e an g e g e b e n wird, die noch höhere W e r t e zeigt. Dies ist auf die r a sc h e re Abkühlung am R an d e zurückzuführen. In
> ¿0 io 60 80 5oÖ 120 140 160
A b b . 7.
D ie A b h ä n g i g k e i t d e r B i e g e f e s t i g k e i t v o n d e r S t a b d i c k e b e i G u ß e is e n ( n a c h E . H e y n ) .
1210 11
fO1130 1090 1050 1010
— ► GiieY3te'mf?eratuv inC°
A b b . 5.
D e r E i n f l u ß d e r G i e ß t e m p e r a t u r a u f d ie H ä r t e u n d d ie K e r b z ä h i g k e i t e i n e r M a s c h in e n b r o n z e ( n a c h F . W . K o w e)
der Abb. 7 sind ebenfalls nach E. H ey n die B ie g e festigkeiten v on G ußeisenstäben schaubildlich zur D arstellung gebracht, w elche an den v o rg e n a n n te n S tä b e n b e o b a c h te t w urden. M an e rk e n n t leicht den Z usam m en h an g : Viele G raphitkeim e bedingen z w a r zahlreiche, dafür a b e r kleine Graphitkristalle, und die B iegefestigkeit w ird hier seh r hoch gefunden.
Von d e r sonstigen Ausbildung des Gefüges bei G rauguß soll hier g a n z a b g eseh en und nur die Größe der G raphitkristalle b e tr a c h te t w erd en . W ir benutzen dazu d as M etallm ikroskop und fertigen polierte Schnitte v on den zu u n te rs u c h e n d e n G uß
p roben an. Die s c h w a r z e n G raphitkristalle sind dann ohne w eite re s zu beobachten. Die Abb. 8 zeigt das sehr feinkörnige Gefüge eines vorzüglichen G rau-
0 20
kO 6 080
io o H O ik o160
— ► QuerscWittsKa-ntenlänge in w m
A b b . 6.
E i n f l u ß d e r S t a b d i c k e a u f d ie A n z a h l d e r G r a p h i t k e i m e (n a c h E . H e y n ) .
Zähigkeit w ied er seh r kennzeichnend, denn sie weist bei dem als günstigste G ie ß tem p eratu r erk an n ten W e r t v on 1130° C w ieder einen sehr ausgesprochenen H ö c h s tw e r t auf.
Beim Gußeisen w ird die Festigkeit in hohem Maße v on d e r Größe der ein geschlossenen Graphitkristalle bedingt, und w ir wollen hier diesen Einfluß kurz b e trach ten . Nach E. H ey n ist in Abb. 6 die Zahl der G raphitkeim e angegeben, die in quadratischen G u ß s tä b e n in A bhängigkeit v on der K antenlänge zu b e o b ach ten ist. Die voll au sg ezo g en e K urve gibt die Zahl d e r G raphitkeim e an, die e t w a in d e r Mitte des
r = 150 A b b . 8. 9 /
D a s G e f ü g e e in e s s e h r f e i n k ö r n i g e n G r a u g u s s e s z e i g t n a c h d e m P o l i e r e n f e in e h a a r f ö r m i g e G r a p h i t k r i s t a l l e
1925 T ech n ik und Kultur, Z eitsch rift d es V D D t. 185
gusses, bei dem die G raphitkristalle sehr klein und im S chnitt haarförm ig fein erscheinen. Ein e tw a s g rö b e re s Geflige zeigt die Abb. 9 v on einem G ra u gußzylinder, das auch noch verhältnism äßig feine
W erkstoff vorliegt. Hier m üssen w ir zw ei Fälle u n te r scheiden, je nachdem, ob das Metall beim Erhitzen noch unterhalb des Schm elzpunktes in eine p o ly morphe Modifikation übergeht, die ein wesentlich v e r-
V = 165 A b b . 11. 9/10
D a s G e fü g e e i n e r P r e ß m e s s i n g s t a n g e , li n k s : s e h r g r o ß e K r i s t a l l e , r e c h t s : f e i n e K r i s t a l l e .
schiedenes Kristallgitter besitzt, oder nicht. Findet kein solcher U eb erg an g statt, so muß zur K o rn v e r
feinerung eine mechanische und thermische B e h a n d lung an g e w e n d e t w erden, w ä h re n d bei den Metallen mit U m w andlungspunkt eine th erm ische Behandlung allein genügt, das Korn zu verfeinern. Dies ist beim Eisen der Fall und deshalb spielt hier die sogenannte F euerbehandlung eine so h e rv o rra g e n d wichtige Rolle.
Aber auch eine mechanische Bearbeitung wird bei den Legierungen des Eisens vielfach ang ew en d et, und deshalb wollen wir dieses vereinigte V erfahren zuerst kennen lernen.
V orerst aber müssen wir uns noch kurz mit den Rekristallisationserscheinungen v e r tr a u t machen.
Schon seit la nger Zeit hat m an erkannt, daß fein
kristalline A ggregate unter gew issen Bedingungen durch Erhitzung grobkörnig w erden. B eso n d ers nach einer B eanspruchung im kalten Zustand, welche die E lastizitätsgrenze überschritten hat, so daß also eine F o rm v e rä n d e ru n g stattfand, neigen die Metalle zum G robkörnigw erden durch eine nachfolgende Erhitzung.
Man nennt diesen V organg „ R e k r i s t a l l i s a t i o n “ . Vor m ehr als einem Ja h rz e h n t habe ich solche Studien ausgeführt 0 und hatte die zu erst gebil
deten neuen Kristallkörner von g roßer W a c h s tu m s kraft, als im „ Jugendstadium “ befindlich angenommen.
Die Zusam m enhänge zwischen dem K altverform ungs
grad, der u nteren G renze der Rekristallisations
te m p e ra tu r und der Größe des entstehenden R e k ristal
lisationskornes w urden dann von J. Czochralski und a n d eren Fo rsch ern zu den sogenannten „Rekristalli
satio n sd iag ram m en “ zusam m engefaßt, wie Abb. 12 zeigt.
Man kann d arau s entnehmen, daß mit ste igender K altbearbeitung d e r Beginn der Rekristallisation bis
*) Vergl. „ M eta llograph isch e S tu d ien “ . Intern. Zeitschi;., für M etallographie. B d . 7, H. 2.
V = 150 A b b . 9. 9/10
N o r m a le A u s b i l d u n g
d e r G r a p h i t k r i s t a l l e b e i e in e m G r a u g u ß z y l m d a r .
Graphitkristalle e rk e n n e n läßt. Dieses Gefüge ist für Grauguß noch als normal zu bezeichnen. In der Abb. 10 dag eg en finden w ir ungewöhnlich grobe Graphitkristalle, wie sie in d e r Regel nur bei Roh-
V = 150 A b b ., 10. 9/10
S e h r g r o b e G r a p h i t k r i s t a l l e in e i n e r d e s h a lb u n d i c h t e n , zu w e ic h e n u n d u n b r a u c h b a r e n G r a u g u ß a r m a t u r .
eisenm asseln angetroffen w erden. Dieses Bild sta m m t von einer außerordentlich weichen, undichten G ra u gußarm atu r, die sich als u n b rau ch b ar e rw iesen hatte.
Beim H eißpressen v on M essinghalbzeugen auf der R ohr- oder S ta n g e n p re sse ist die K orngröße auch in hohem M aße von d e r an g ew e n d e ten P re ß te m p e ra tu r abhängig. J a selbst bei einer S tange kann die K orn
größe und dam it verb u n d en die Festigkeit in e rh e b lichem Maße v erschieden sein. Die Abb. 11 zeigt links ein zu grobes, rech ts ein feinkörniges Gefüge von Preß m essin g .
Sie w e rd e n nun fragen, wie können wir das Korn verfeinern, w enn ein grobkörniger, metallischer
186 T ech n ik und Kultur, Z eitsch rift d es VDDL 1925
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Vor allem m öchte ich Ihnen noch den Endfall d er Rekristallisation im Bilde vorführen, w o ein s o g e n a n n te r Einkristall gebildet wurde.
In d e r Abb. 13 sehen Sie d as E n d stü c k eines Z e rreiß stab es aus Aluminiumblech n ach der R e kristallisation. Diese P r o b e w u rd e mir für U n te r ric h tsz w e c k e v on H e rrn O beringenieur J. Czochralski in lieb en sw ü rd ig er W eise überlassen. Ich h abe a b sichtlich die U eb erg an g sstelle v om Einkristall zu dem
A b b . 12.
D a s E e k r i s t a l l i s a t i o n s d l a g r a n n n d e s Z i n n s (n a c h J . C z o c h r a ls k i) .
zu einer g ew issen G renze, der G re n z te m p e ra tu r der Rekristallisation, erniedrigt wird. Das dabei auf
tre te n d e Korn ist aber noch sehr klein. G rößtes Korn
— so g a r Einkristalle — erhält m a n durch nur geringe m echanische Beeinflussung, a b e r möglichst hohe R e k ristallisatio n stem p eratu r. W ollen w ir nun einem m etallischen W erkstoff eine bestim m te Korngröße erteilen (V oraussetzung ist hier natürlich, daß er kalt b ea rb e ite t ist), so können w ir den V e rla g e ru n g sg rad noch in ziemlich w eitem Maße beliebig wählen, m ü ssen d an n nur die zugehörige R ekristallisations
te m p e ra tu r (und wohl auch eine entsprechende E r hitzungszeit) einhalten. Da sich bei jeder Rekristalli
satio n ste m p e ra tu r, sofern sie k o n sta n t gehalten wird, bald ein g e w isse r G leichgew ichtszustand ein
stellt, d. h. daß das Korn nach E rreichung der hier h e rrsc h e n d e K orngröße nicht m ehr merklich w eiter w ächst, kan n m an die Erhitzungszeit in diesem R e k ristallisationschem a vernachlässigen.
U n b e w u ß t h a tte m an z. B. bei der M essingblech
herstellung beim W eichglühen der Bleche dieses V e r fahren schon lange an g ew en d et. Es k am dabei aber öfter vor, daß ein Blech zu weich und zu grobkörnig ausfiel. Heute sind die R ekristallisationsdiagram m e für Kupfer, W eicheisen, Aluminium usw . schon a u s g ea rb e ite t und h a rre n der p raktischen A nwendung.
Da die Metallkunde a b e r noch eine verhältnism äßig junge W issen sch aft ist, so ist es natürlich, daß die E rg eb n isse noch nicht so w eit b e k a n n t und v erb re ite t sind, wie es im In teresse der Volksw irtschaft e r forderlich w äre. Mit Schuld d a r a n sind u nsere S tu d en ten und die Hochschulen, welche dieses Fach nicht in d e r ihm zukom m enden B edeutung e n t
s prechend w ürdigen.*) In Am erika ist m an gerad e auf diesem Gebiete in der Kriegs- und Nachkriegszeit außerordentlich viel w eite rg e k o m m e n wie bei uns.
Es ist ja nicht möglich und nötig, wie dort alljährlich 500 Millionen Dollars für Industrieforschung aufzu
w enden, aber tro tz d e m sollen uns diese Zahlen zum N achdenken v e ran lassen , denn der p raktische Am eri
k a n e r w e n d e t keinen C ent nutzlos auf!
* ) U m den in der P r a x i s steh enden H erren einen Einblick in die G ru n dlag en der M etallkunde zu gew äh ren, h abe ich die „ M e ta llp h y s ik “ gesch rieben , die eben bei Joh.
A m br. Barth in Leipzig erschienen ist.
V = 2 . A b b . 13. 9/10
R e k r i s t a l l i s i e r t e r Z e r r e i ß s t a b a u s A l u m i n i u m b l e c h a m L e b e r g a n g v o m E i n k r i s t a l l z u m m e h r o d e r m i n d e r f e i n k ö r n i g e n S c h a l t .
(N a c h e i n e r P r o b e v o n J . C z o c h r a ls k i) .
m ehr oder minder feinkörnig gebliebenen Schaft allein s tä rk e r v e rg r ö ß e r t aufgenom m en, denn am Einkristall
teil w ü rd en Sie nur eine gleichmäßig fein aufgerauhte Fläche erkennen, ohne zu w issen, daß es ein Ein
kristall ist. Diese U eb erg an g sstelle ist a b e r ganz beso n d ers b e m e rk e n s w e rt, denn hier reichte der R e c k g ra d nicht m ehr zur- v ollkom m enen Kristallisation aus. Der Z erreißstab w a r v o r der Erhitzung in der Z erreißm aschine um einen kleinen B e tr a g gedehnt w orden, und diese D ehnung w a r im dün n en Teil g e ra d e richtig g em a c h t w orden. An den Stellen, wo durch die E in sp an n b ack en noch eine Deform ation eintrat, finden Sie auch w esentliches A n w a c h s e n des Kristallkornes.
Im Mineralreich finden wir v e rein zelt auch M e
talleinkristalle und b e so n d e rs in te re s s a n t sind die E isenm eteorite, welche bis zu K u bikm etergröße aus einem einzigen Einkristall b e ste h e n können. Die Zahl der einzelnen, hier in d as R a u m g itte r ein geordneten Atome ü b e rste ig t die uns leider nu r zu bekannten Billionenwerte noch um ein Vielfaches, gibt a b e r eine gute Vorstellung v on dem K ristallisatio n sb estreb en der Metalle.
Die Rekristallisation bei technischem w eichen Eisen verläuft u n te r der U m w a n d lu n g s te m p e ra tu r praktisch ebenso wie bei den a n d e r e n M etallen, doch wird in der P r a x i s diese E rsch ein u n g vielfach zu wenig g ew ürdigt. Nach K a ltv e rfo rm u n g w e r d e n n ä m lich weiche Eisenteile oft bei zu niedriger T e m p e ra tu r ausgeglüht und dabei kan n an einzelnen, g e r a d e ent
sprechend v e rfo rm te n Stellen (kritisch = 10— 12%
verlag ert, bei der T e m p e r a tu r v on e t w a 750° C), sehr großes R ekristallisationskorn entstehen, w o d u rc h das Eisen ungew öhnlich sp rö d e und brüchig w ird. Es
1925 T ech n ik und Kultur, Z eitsch rift d es VD DI. 187
w ird gegen K erbw irkung und insbesondere gegen stoßw eise w irkende B eanspruchungen sehr empfind
lich und kan n wie Glas zerbrechen. Aus der Kriegs
zeit ist mir solch ein besonders kennzeichnender Fall in Erinnerung, w o die P a tro n e n h ü lse n s ta tt aus Messing aus w eichem Eisen h ergestellt w e rd e n soll
ten. M an glühte die v o rg e z o g e n e n Näpfchen ebenso wie Messing, zuerst w enige Stunden, wie dies nicht die g e w ü n sc h te n E rg eb n isse zeigte, im m er länger, bis zu 48 S tunden und die Hülsen w u rd e n im mer schlech
ter und schlechter. Jahrelange, sehr kostspielige V e r
suche w u rd en so g em a c h t und die Metallknappheit immer g rößer und größer. Endlich bekam ich als Metallograph die S ach e in die H and und in 14 Stunde war das Rätsel gelöst, denn der Längsschliff durch eine Hülse zeigte ungew öhnlich große F erritk ristall
körner am B od en der Hülsen, g e ra d e dort, wo durch die V erform ung der kritische R e c k g ra d aufgetreten war. Eine E rhitzung der so grobkörnigen Hülse auf über 900° C (über den oberen U m w andlungspunkt) genügte in w enigen Minuten, um das Korn e n t
sprechend zu verfeinern, wie dies aus dem Vergleich der zwei Teilbilder, Abb. 14 A und B, leicht zu e n t
nehmen ist. *) Dieser Fall ist besonders kennzeich-
V = ~ ü A b b . 14.
P a t r o n e n h ü l s e n a u s E i s e n im L ä n g s s c h n i t t ,
lin k s : D u r c h R e k r i s t a l l i s a t i o n a m B o d e n s e h r g r o b k ö r n ig ' n a c h 7 s tü n d ig e iii E r h i t z e n a u f 700“ C.
re c h ts : D ie s e lb e H ü ls e n a c h % s tn n d ig e m E r h i t z e n a u t u n g e ia h v 900°, d u r c h U m k r i s t a l l i s a t i o n , n o r m a l f e i n k ö r n i g g e w o rd e n .
nend für m anche P ra k tik e r, die sich vom „S tu d ie rte n “ nichts sagen lassen wollen. E rst wie die P ra k tik e r gar nicht m ehr ein und aus g e w u ß t hatten, w u rd e die Zuflucht zur W issen sch aft genommen. Es w a r wohl ein Zufall, der mir diese U ntersuchung in die Hand gesoielt hatte, denn der Vorschlag der V erw endung von Eisen w a r m ehr als zwei J a h re v o rh e r von mir gemacht w orden.
Bei K esselm aterial, b esonders bei Nieten, und ganz b eso n d ers an den Krempen der D am pfkessel
böden kann Rekristallisation auftreten, w enn bei zu
* ) E ntnom m en a u s: M. v. S c h w a r z : „ A u s der metallo- graphischon P r a x i s “ , Ztschr. f. Metallkunde, Bd. XII, Heft 1, Ber lin 1920.
niedriger T e m p e ra tu r gebördelt oder nachträglich bei zu niedriger T e m p e ra tu r ausgeglüht w o rd en w ar.
Hier kan n die künstliche Rekristallisation auch m a n c h mal wichtige Aufschlüsse über vorau sg eg an g en e Kalt
bearbeitung bringen, denn bei einer Erhitzung auf| e tw a 700° C w e rd e n g e ra d e die Stellen des weichen Eisens sehr grobkörnig, die kritisch verfo rm t w o rd en waren.
An S te m m k a n te n z. B. erkennt m an nach der k ü n s t
lichen Rekristallisation, an dem entstehenden groben Korn, wie weit der W erkstoff kritisch v e rla g e rt w o r den w a r, wie dies die Abb. 15 entnehm en läßt. *)
V = ~ 5 A b b . 15. 9/10
Q u e r s c h n i t t d u r c h d ie S te m m k a n te e in e s K e s s e ls n a c h d e r k ü n s t l i c h e n R e k r i s t a l l i s a t i o n . D ie k r i t i s c h v e r l a g e r t e n
T e ile s in d d a d u r c h s e h r g r o b k ö r n i g g e w o r d e n .
An einem Kesselblech eines V ak uum verdam pfungs
gefäßes für Natronlauge w urde durch den Rekristahi- sationsversuch an der Innenseite ungewöhnlich grobes Rekristallisationskorn entwickelt, wie es die Abb. 16 zeigt. Diese Grobkörnigkeit läßt darauf schließen, daß die Innenseite dieses Kesselbleches sehr starke Kaltbearbeitung, außer v on der Herstellung, viel
leicht noch durch unsachgem äßes Abklopfen des Kesselsteins, erfahren hat. **) Wie genau die R e kristallisation eintritt, zeigt die Abb. 17 eines g eb o g e
nen E isenstabes oder die Abb. 18 unter einem Kugel
eindruck.
Die T em peratur, bei der die Verformung s t a t t findet, ist von großem Einfluß. Flußeisen scheint bei der B lau w ärm e besonders empfindlich zu sein (die bekannte Blaubrüchigkeit). Versuche, die ich mit W. B erg m an n ausgeführt habe, zeigten eine starke T em peratur-A bhängigkeit der H ärte und der R e kristallisationstiefe, wie Abb. 19 erkennen läßt. Die H ärtebestim m ungen von F. Körber und J. B. Simon-
* ) U eber solche Nutzanw endungen der R ek r ista llisa tionsmethode berichtete der V e r f a s s e r g e r a d e v o r einem fah re in einem V o r t r a g auf der H a u p tv ersam m lu n g der Deutschen G esellschaft für Metallkunde in F ran kfurt a. M.
* * ) Entnommen aus dem Bericht des V e r f a s s e r s : „ E r geb n isse der U ntersuchung eines K esselb le ch e s mit unge
wöhnlich vielen R is se n .“ Ztschr. d. B a y e r isc h e n R evisions- Vereins. B d . 28, Nr. 17 v o m 15. Sept. 1924, S. 153— 157.
Vergl. fern er: M. v. S c h w a r z u. W . B e r g m a n n : „Ein B e i trag zum St udium der D a m p fk esse lb a u st o ffe “ , ebenda Hefte Nr. 21, 22 und 23.
188 T ech n ik und Kultur, Z eitsch rift des VD D I. 1925
V = 8 A b b . 18. , . . ,
O e r tlic h e g r o b e K o r n b i l d u n g u n t e r e in e m K u g e l e i n d r u c k (10 m m K u g e l d u r c h m e s s e r u n d 3000 k g B e l a s t u n g ) b e i W e i c h e is e n , d u r c h z w e i s t ü n d i g e E r h i t z u n g a u f 700 C.
kennen, d as Gußgefüge o d er W id m a n n s te tte n s tr u k tu r g e n a n n t wird. Nach k u r z e m E rh itz e n auf e t w a 900°
und Abkühlung an d e r Luft w u rd e d as Gefüge weit-
V = 150 A b b . 16.
S c h n i t t d u r c h e i n K e s s e l b le c h n a c h d e r R e k r i s t a l l i s a t i o n z e i g t, d a ß a u f d e r I n n e n s e i t e g a n z r i e s i g e K r i s t a l l k ö r n e r e n t s t a n d e n
s i n d , d ie a u f s t a r k e K a l t v e r f o r m u n g s c h l i e ß e n l a s s e n .
sen *) e rg a b e n bei Flußeisen ähnliche W e r t e bei steig en d er T e m p e ra tu r.
W ie w ir schon früher gesehen haben, w ird die örtliche G robkörnigkeit beim Eisen oder allgemein d a s Korn durch E rhitzung ü b er die obere U m w a n d lu n g ste m p e ra tu r vollständig v e rä n d e rt, n o r m a l i s i e r t , wie m a n jetzt fachtechnisch sagt. Die grobe, bei gro ß en S tah lstü ck en häufig b eo b ach tete G u ß stru k tu r w ird in ein feinkörniges Gefüge v e rw a n d e lt, das dem Stahlguß e rst die so g esch ätzten F estig k eits
eigenschaften verleiht. W ie w eitgehend die einfache W ä rm e b e h a n d lu n g des Norm alisierens das Gefüge zu beeinflussen v e rm a g , zeigt ein Vergleich der Abb. 20
Y - 4 A b b . 17.
S c h n i t t d u r c h e in e n g e b o g e n e n u n d d a n n r e k r i s t a l l i s i e r t e n E i s e n s t a b m i t g r o b e m K o r n a n d e n k r i t i s c h v e r f o r m t e n S te lle n .
und 21. Die Abb. 20 läßt d as ungewöhnlich g robe G e
füge eines zu heiß v e rg o s s e n e n B e sse m e rsta h le s er-
* ) S t a h l und E ise n 1923, S . 1543.
V = 8 A b b . 19.
D ie A b h ä n g i g k e i t d e r H ä r t e u n d d e r R e k r i s t a l l i s a t i o n s t i e f e b e i w e ic h e m F l u ß e i s e n v o n d e r T e m p e r a t u r .
g eh en d verfein ert, w ie es aus d e r Abb. 21 zu e n tn e h m e n ist.
Die großen, hellen F errite in la g e ru n g en d e r Abb. 20 sind hier zu einem feinen F e r r itn e tz oder - m a s c h e n w e r k u m g e w a n d e lt, die dem W e rk s to ff n un g u te F estig k eitseig en sch aften verleihen.
D u rch zu hohe o d e r zu lange E rhitzung auf T e m p e r a t u r e n über dem o b e re n U m w a n d lu n g sp u n k t kan n a b e r w ie d e r G robkörnigkeit entstehen. B e s o n d e rs g e w ö h n licher Kohlenstoffstahl ist in dieser Hinsicht seh r empfindlich und die m eisten B rü ch e v o n W e r k zeugen sind auf „U eberhitzung beim S ch m ied en oder H ä rte n zurückzuführen, W ie v erh än g n isv o ll solch eine U eberhitzung w e r d e n kann, zeigt die Abb. 22 A,
T ech nik und Kultur, Z eitsch rift d e s VDD1. 189
V = 75 A b b . 2#. 1/1
D a s g r o b e G e fü g e v o n z u h e i ß g e g o s s e n e m B e s s e m e r s ta h l, ( G u ß s t r u k t u r o d e r W i d m a n n s t e t t e n s t r u k t u r ) .
V = 75 A b b . 21. 1/1
D e rse lb e S t a h l w ie in A b b . 20, a b e r n a c h d e m N o r m a lis ie r e n , d a s d u r c h k u r z e s E r h i t z e n a u f u n g e f ä h r 900° e r r e i c h t w ü rd e ,
z e i g t f e in e s E e r r i t m a s c h e n w e r k .
die einen Schliff eines Königshakens nahe der B ru c h stelle darstellt. D as grobkörnige, kennzeichnende
„Ueberhitzungsgefüge“ fällt hier sogleich in die Augen. Die d ad u rch bedingte große Sprödigkeit e r möglichte den B ruch und ein F ö rd e rk o rb von vielen Tonnen G ew icht s tü rzte hu n d erte v on M etern in die Tiefe. Beim Schm ieden w a r g e ra d e an der Umbiege- stelle d e r Flußstahl überhitzt w orden, denn an den unteren Augen w a r das Gefüge g anz normal fein
körnig, wie dies aus d e r Abb. 22 B zu entnehm en ist.
Die Kerbbiegezahl des g roben Teiles betru g nur rund Vao der des feinkörnigen Teiles. G robes Gefüge ist gegen K erb w irk u n g beso n d ers empfindlich und k ü r z lich fand ich dadurch bedingte Anrisse an D am pf
turbinenschaufeln. Auf die Gefahr der K erbw irkung m öchte ich noch ganz eindringlich hinweisen, b e so n ders bei allen stoßw eise oder w echselnd b eanspruchten Bauteilen ist sie für die L eb en sd au er derselben w ich
tig. M. H. H underte von Dauerbrüchen, die ich im
V = 150 A b b . 22 B .
N o r m a l f e i n k ö r n i g e s G e fü g e d e s s e lb e n S tü c k e s b e i d e n u n t e r e n A u g e n .
Laufe d e r letzten J ah re zu Gesicht bekam, lassen e r kennen, daß der Kerbw irkung immer noch zu wenig Beachtung geschenkt wird. W ie m achen Sie es denn, wenn Sie eine Schiene oder Stahlstange mit Hilfe des Meißels zerteilen wollen? Sie kerben ein und ein leichter Schlag genügt dann, um den B ruch herbei
zuführen. Es ist dies ähnlich, wie das Anritzen des Glases mit dem Schneidediamanten!
W ie sehr gegen wissenschaftliche Erkenntnis, — offenbar behördlichen Vorschriften folgend — ver-
v = 150 A b b . 22 A .
U e b e r h itz u n g s g e f ü g e e in e s K ö n i g s h a k e n s n a h e d e r B r u c h s t e l l e .
stoßen wird, zeigt Ihnen die Abb. 23, w o alte P r ü fungsstem pel mit Meißelhieben „ a u s g e l ö s c h t w u rd en . E s ist dieses Bild in den letzten T a g e n von einer auf 250 kg/cm geprüften W a ssersto fflasch e a n gefertigt w orden. Aber nicht nur die Meißelhiebe, s o n d e rn auch d as Einschlagen d e r N um m ernstem pel stellt eine zu hohe B ean sp ru ch u n g des W erkstoffes dar. Die vielen Unglücksfälle durch den Zerknall solcher Gasflaschen, sind fast in allen Fällen auf solche im „ a m t l i c h e n A u f t r a g “ an g e b ra c h te K erben zurückzuführen.
führen, die den B ru c h h e r v o r g e b r a c h t h a t ; g e re c k te und g ep reß te Teile w e rd e n dabei die v e r s c h ie d e n e
v = l A b b . 24. 9/M
D ie B r u c h f l ä c h e n e in e s K e t t e n g l i e d e s t ä u s c h e n v e r s c h i e d e n e W e r k s t o f f b e s c h a f f e n h e i t v o r .
V - l A b b . 23. t 9/10
S t e m p e i u n g u n d A u s l ö s c h u n g a l t e r S te m p e l a u f e i n e r W a s s e r s to f f f l a s c h e a ls S c h u l b e i s p i e l , w ie e tw a s n i c h t g e m a c h t w e r d e n s o ll
B ruchkornausbildung bedingen. B e so n d e rs v e r w i r r t kan n eine Bruchstelle aussehen, w en n d e r B ru ch durch Hin- und H erbiegen e rzeu g t w o r d e n ist, wie dies die abgebildete u n te re B ruchfläche eines B a n d eisens in Abb. 26 zeigt. H ierdurch w ird eine v e r schiedenartige Ausbildung des B ru ch g efü g es h e r v o r gebracht, die d azu v e rfü h ren könnte, auch eine v e r schiedene Gefügeausbildung im B a n d eisen selbst a n zunehmen. Die durch einen Schlag h e r v o r g e b r a c h te Bruchfläche, wie sie das obere Teilbild d e r Abb. 26 zeigt, läßt eine für Schw eißeisen seh r gleichmäßige
Zum Schlüsse m öchte ich Sie noch bitten, bei der Beurteilung eines W erkstoffes aus dem B ru c h a u s se hen vorsichtig zu sein, denn hier kann m an argen T äu sch u n g en unterliegen. Eine mikroskopische U n te r
suchung der a n g eätzten Schliffläche gibt rasch und sicher Aufschluß, und reicht das freie Auge oder eine Lupe nicht aus, so nim m t m an halt das Mikroskop zur Hand, das jeden Zweifel beseitigt. D er künstlich h e r gestellte B ruch eines Kettengliedes einer Schleppkette zeigte z. B. zur Hälfte körnigen, zur Hälfte sehnigen Bruch, und m an w ü rd e auf verschiedene B eschaffen
heit des W erk sto ffes an diesen Stellen schließen. (Ver
gleiche die Abb. 24.) In d e r Abb. 25 ist das Bild des m ikroskopisch g eätz te n Q uerschnittes dicht neben der B ruchstelle w ied erg eg eb en , das eine solche Verschie
denheit nicht e rk en n en läßt. Es ist ein ganz normales, aus v e rsc h ie d e n en Eisen-, auch Flußeisenabfällen h e r gestelltes, p a k e ttie rte s Schweißeisen.
Die V erschiedenheit des B ru ch au sseh en s ist lediglich auf die Art d e r B ean sp ru ch u n g zurückzu-
V = ~ 3 A b b . 25. 9/10 « « I t e
D e r m i k r o s k o p i s c h g e ä t z t e Q u e r s c h n i t t d u r c h d a s u n d A b b . 24 w i e d e r g e g e b e n e K e t t e n g l i e d z e i g t , d a ß e in g a n z n o r m a l e s P a k e t s c h w e iß e is e n v o r l i e g t , d a s ü b e r d e n g a n z e n Q u e r s c h n i t t d ie se lb e %
Z u s a m m e n s e tz u n g a u f w e is t.
190 T ech n ik und Kultur. Z eitsch rift d es VDDT.______________________________ _
191
G efügeverteilung erkennen. Die U n te r
suchung des Schliffes bestätigte dieses Ergebnis.
M. H. Aus meiner P ra x is könnte ich Ihnen noch m eh rere Hundert solcher Beispiele anführen, welche den W e r t metallogra- phischer Untersuchungen und Forschungen dartuen. Ich hoffe aber, daß es mir trotz les beschränkten Rahm ens einer einzigen V ortragsstunde gelungen ist, Ihnen einen kleinen Einblick in das Schaffen der M e tallkunde zu gew ähren. Vielleicht ist Ihnen nun auch m ancher in der P ra x is begeg- nete, scheinbar rätselhafte Fall durch die angeführten Beispiele klar gew o rd en ; jedenfalls w erd en Sie nun wissen, daß die Metallkunde in solchen Fällen bereit und befähigt ist, Aufschluß zu geben, um so durch Verhinderung der W iederholung von Brüchen ihre Dienste der Allgemein
heit nu tzb ar zu machen.
300 Sem ester Bergakademie Clausthal.
Zur 150-Jahrfeier der Berghochschule am 3. und 4. Novem ber 1925.
Von Friedrich M o r i c h - H annover.
L ange b e v o r m an Technische Hochschulen neuerei Form ü b e rh a u p t kannte, bestan d en die 3 deutschen B ergakademien. M e h re re Ja h rh u n d e rte verflossen, ehe es eine prak tisch e Philosophie des B ergbaues, die Berg- und H ütten- und v e r w a n d te n W issenschaften, eine R e k to ra tsv e rfa ssu n g , ein P ro m o tio n sre c h t an der Harzer B e rg a k a d e m ie gab, der einzigsten in P reu ß en unter Ausfall der B ergbauabteilung an der Technischen Hochschule in der R eichshauptstadt. Die B e rg a k a d e mie Berlin w u r d e v on F riedrich dem Großen 1774 geschaffen, weil er nach den kostspieligen Kriegen für seine B e r g w e r k e und Neuaufschlüsse geeignete Beamte des B e rg - und H ü tte n w e se n s brauchte. Zehn Jahre älter als die Q lausthaler ist die sächsische B ergakadem ie in Freiberg, sie geht in das 160. S tu dienjahr. F ü r die B e rg a k a d e m ie Clausthal und ihre Vorläufer gilt als eigentliches G r ü n d u n g s j a h r 1 7 7 5. Nach den historischen Forschungen F. G ün
thers in den Akten des S ta a ts a rc h iv s fand er 1899. daß 1775 eine selbständige Bergschule errichtet worden war. Infolge des Ruhm es von F. A. R oem er, dem ein Denkmal v o r der A kadem ie gesetzt wurde, ist sie als Hochschule „ B e rg a k a d em ie “ benannt worden.
Alte und neue B ergtechnische Hochschule in der B e r g stadt Clausthal dienten zum S e g e n f ü r d e n g a n z e n B e r g b a u d e r W e l t ! Diplom-Ingenieure von Clausthal gibt es überall auf dem Erdenrund, wo B ergbau umgeht. Ausländer m ach ten 1869— 1879 zur Hälfte die F req u en z der L e h ra n sta lt aus. Die deutsche Montanindustrie v o r allem h a t g eerntet, w a s berühm te L eh rer an d e r Alma m a te r Clausthaliensis in die H erzen eifriger Beflissener der B erg- und H ü tte n
w issenschaften gesenkt haben. Sie m achten sie zu unseren W irtschaftsführern!
Die geschichtliche Entwicklung der B.-A. Claus
thal zeigte einen s t e t e n A u f s t i e g , allein die Zahl der Studierenden ist zeitweilig in den letzten Jah ren nach dem W eltkriege an 1000 herangekommen, hat also die Ziffern der sächsischen B ergakadem ie
weit überholt.
Im genannten Gründungsjahre ließ der Clausthaler B erghauptm ann v o n R e d e n 24 e rw ach sen e B egabte aus "der P rim a der gym nasialen Lateinschule (Lyceum) auswählen. Sic sollten B ergw issenschaften studieren, daher richtete er für sie sogenannte „ e i n j ä h r i g e b e r g m ä n n i s c h e K u r s e “ ein. F ern er gründete er 1775 eine geologische Gesellschaft, genannt „die Sozietät der B e rg b au k u n d e“ , der auch u. a. Goethe als Ehrenmitglied angehörte. Bald ging die geologische Gesellschaft aus Mangel an Mitteln w ieder ein, aber die noch unvollkommene Hochschule blieb unter Lei
tung von G eneralsuperintendent D. F r i d e r i c i b e stehen. 1810 machte man unter Jero m es F r e m d h e r r schaft zu Cassel d arau s eine „B e r g s c h u l e d e r H a r z d i v i s i o n“ nach dem P a ris e r M uster der Ecole des mines. Als 1811 ein Haus am M arkt in Clausthal für die zweiklassige Bergschule vo m Fiskus angekauft wurde, steigerte sich die Zahl der H örer sofort auf 56. S tan d sie doch trotz ihres bescheidenen alten Namens den Akademien und sonstigen H och
schulen der anderen Staaten gleich. Im Jah re 1821 gliederte die hann o v ersch e Regierung der Bergschule eine Forstschule an, verlegte sie aber 1844 nach Hann.-Münden, wo die seit 1866 an ihre Stelle gesetzte F orstakadem ie noch heute besteht. Seit 1853 w urde die H auptanstalt der Clausthaler Bergschule für die wissenschaftlich auszubildenden „Offizianten ^ von ihrer zw eiten Klasse für die „Unteroffizianten mit
192 T ech n ik und Kultur, Z eitsch rift d es VD DI. 1925
m in d esten s Elem entarschulbildung geschieden. In
zw ischen w a r 1831 an d as L e h rg e b ä u d e bei d e r steig en d en H örerzahl ein Anbau gekom m en. 1859 w u rd e die U n te rk la sse d e r b ergtechnischen H och
schule in eine „S teigerschule“ (1859) und „B ergschule“
(1869) wie die übrigen preußischen O b e rs te ig e rb e rg schulen u m g e w a n d e lt. Endlich am 27. D e z e m b e r 1864 legte d e r König Georg v on H a n n o v e r der O berklasse ohne A en d eru n g ihrer O rganisation auch äußerlich die B ezeichnung „ K ö n i g l i c h e B e r g a k a d e m i e “ bei. Als „Vereinigte B e rg a k a d e m ie und B e rg sch u le“
h a t sie nach d e r Annexion H a n n o v e rs durch P re u ß e n bis 1905 bestanden, w o die B ergschule ihr eigenes Heim b ek am und d as heutige neue stattliche B e r g a k ad em ieg eb äu d e errich tet w urde. D urch V e r f a s s u n g v on 1906 w u rd e die B erg a k a d e m ie nicht m eh r dem C lausthaler O b erb erg am te, son d ern als H o ch schule d em Kultusministerium und seit 1908 dem Minister für Handel und G e w e rb e unterstellt und ebenfalls 1908 ein hoher B e rg b e a m te r am O rte als aufsichtsführender staatlicher K u r a t o r bestellt. Die Habilitationsordnung an d e r Akademie b esteh t seit 1908.
Vor 150 Ja h re n w urde auf dem L y c e u m neben frem den S p ra c h e n und humanistischen F ä c h e rn für den Besuch d e r U n iv ersität ganz b eso n d ers m it R ü c k sicht auf den einheimischen B erg b a u Mathematik, Mechanik und Einführung in die B erg w issen sch aften gelehrt mit R e k to re n des L y c e u m s aus M a th e m a tikern H elm stedts und W itten b erg s. Ein einjähriger Kursus der „B ergschule“ umfaßte nach d e r S c h u l o r d n u n g von 1775 folgende W a h l f ä c h e r , die nach a k ad em isch er Freiheit auch länger als ein J a h r geh ö rt w e r d e n ko n n ten ; Arithmetik, Trigonom etrie, Mechanik, H ydrostatik, H ydraulik, Geschichte des B ergbaues, Mineralogie, Metallurgie, 1782 Chemie (B erg k o m m issar A potheker 11 s e m a n n) und sp äter Pro b ie rk u n st. 1810 erließ der kgl. westfälische H a n delsm inister v o n B ü 1 o w durch den B e rg g e n e ra lin sp ek to r H a u s m a n n ein neues R e g l e m e n t f ü r d i e B e r g e l e v e n in der Harzdivision. Danach w a r u. a. eine Bibliothek und eine M in eralien sam m lung zu organisieren. D er U n te rric h t selbst „in den bergm ännischen W issen sch aften und K ünsten“ w u rd e e r w e ite r t durch die F ä c h e r: G ebirgskunde, P r o b i e r kunde, M arkscheidekunde und Zeichenkunst. 1813 genehm igte die W eifen reg ieru n g den vorläufigen F o rtb e s ta n d und s o rg te mit den bescheidenen Mitteln des kleinen H an n o v e rla n d e s neben d e r E rw eiteru n g d e r B ücherei und M ineraliensam m lung für die Einrich
tung d e r w ichtigen L eh rfäch er B e r g b a u k u n d e u n d M e c h a n i k . Von 1819 ab rech n eten B e rg b a u kunde und Mechanik, desgleichen P h y sik (1821) und H ü t t e n k u n d e (1829) nicht m eh r unter die Hilfs
w issenschaften, sondern als Fachdisziplinen. Auch w urden, wie angedeutet, 23 J a h re lang bis 1844 in Clausthal F o rstw issen sch aften , wie Allgemeine N a tu r
geschichte, Botanik, F orstbotanik, Insektologie, F o r s t w issenschaft, F o rs tw irts c h a fts le h re und höhere F o r s t w issenschaft gelesen. 1857 h a tten B a y e rn , Hessen, N assau durch den Einfluß v o n N ö g e r r a t h den B e such d e r C lausthaler Hochschule dem d e r ihrigen gleichgesetzt. D er Ruf des M ineralogen und Geologen R ö m e r mit 10 a n d e re n D ozenten zog im W .-S.
1859/60 so g a r 84 S tu d ieren d e nach Clausthal. 1852
w u rd e die e r s t e S t u d i e n o r d n u n g mit d r e i
jährigem S tudienplane zum e r s te n S ta a ts e x a m e n , seit 1859 mit vierjährigem Studienplane für die B e rg b a u - Beflissenen des S ta a ts d ie n s te s erlassen. 1864 w u rd e an d e r Kgl. B e rg a k a d e m ie ein g ro ß e r Teil d e r L e h r ä m te r selbständig (sechs hauptam tl. Prof.).
D aneben traf m a n schon 1860 eine u n se re m h eu tigen „Dipl.-Ing.“ - E x a m e n e n ts p re c h e n d e I n g e n i e u r p r ii f u n g für die in d e r P riv a tin d u s tr ie h e r nach tätigen A bsolventen, die 1880 in ein V or- und H a u p te x a m e n für B e rg - oder H ü tten fach zerlegt w u rd e. Auf die 3jährige Ausbildungszeit für den h ö h eren S ta a ts d ie n s t in d e r B erg-, H ü tten - und S a lin e n v e rw a ltu n g an einer U n iv e rsitä t w u r d e d e r B e such der B. A. CI. seit 1857 mit 1 und seit 1897 mit 2 Ja h re n ang erech n et. W e ite r e E rla sse v e r b e s s e r t e r P rü fu n g so rd n u n g e n seien hier ü b e rg a n g e n . Gültigkeit h a b e n heute die P rü fu n g s o rd n u n g e n v o m 6. 4. 1920 und 13. 6. 1922. Allmählich se tz te sich neben d e r Auf
nahm ebedingung d e r p ra k tisc h e n T ä tig k eit v o r dem Studium auch das M aturitätsprinzip durch, d as für die M ark sch eid er durch e n ts p re c h e n d lä n g ere P r a x i s e r se tz t w urde. 1900 h a tte n v o n 277 H ö r e r n 86 Abitur, 1914 d agegen von 188 T eiln eh m ern schon 156 das Reifezeugnis.
In dem alten A kadem ieg eb äu d e h a tte n sich von 1811— 1905 die a n g eh en d en B e rg - und H üttenleute und M ark sch eid er „g ed rän g elt und g e d r ü c k t “ , bis dan n in sechsjähriger B auzeit der stolze N eubau nach Bewilligung von einigen 700 000 GM aus S ta a ts m itte ln e rs ta n d und zum Teil 1905 schon b e zo g en w u rd e . D er A bbruch des zu klein g e w o r d e n e n „m it Schiefern schwra r z b e h a n g e n e n “ A k ad e m ie g e b äu d e s a n dem historischen M a rk tp la tz m itsa m t d reier a n g e k a u fte r
„ P a s t o r e n h ä u s e r “ für den neuen G ebäu d ek o m p lex m a c h te keine S chw ierigkeiten. Zur A k a d e m i e - E i n w e i h u n g 1907 w u rd e d as V e rd ien st des A k a dem iedirektors K ö h l e r und d es B e rg h a u p tm a n n s K r ü m m e r am Gelingen des G an zen beto n t. J etzt k onnten die w e ltb e rü h m te n S a m m lu n g e n für M in e r a logie, Geologie, Paläontologie, L a g e r s tä tte n le h r e in M u se u m ssc h rä n k e n zur S ch au gestellt w e rd e n , e b e n so die b ergm ännische Sam m lu n g mit ca. 700 Modellen.
R au m w a r für Eisen- u nd M etallhüttenm . L a b o r a t o rien. In d e r N achkriegszeit w u r d e n bei aberm aligem P la tz m a n g e l Außeninstitute b enutzt! Zurzeit ist das neue C hem ieinstitut ( F u n k e - S t i f t u n g ) im Bau.
W a s V o rträ g e und S a m m lu n g e n d e r B.-A. nicht bieten, w ird u n s c h w e r durch B e fa h ru n g d e r bei Clausthal liegenden Blei-, Silber-, K u p fererzsch äch te und Aufbereitungen, so w ie H ü tte n vorbildlich ergänzt.
H ierzu stehen nicht nu r die S t a a t s b e t r i e b e zur Verfügung, s o n d ern die d e r P r i v a t i n d u s t r i e : d e r E isensteinbergbau mit H ochöfen und Gießereien, der Kalisalzbergbau, d e r B rau n k o h le n b e rg b a u , der K upferschieferbergbau, die S te inkohlengruben. W e i te re einzigartige S tudienobjekte bilden die g ro ß a rtig e W a s s e r w i r t s c h a f t des O b e r h a r z e s m it über 3000 für den B e rg b a u n u tz b a r g e m a c h te n P.S., die geologisch e r w ä h n e n s w e r t e sogen, „ k l a s s i s c h e Q u a d r a t m e i l e “ in C lausthals U m gebung. Es muß also d e r C h a r a k te r einer universellen Ausbil
dungsm öglichkeit in C lausthal b e s o n d e rs g e w e r t e t werden.
1925 T ech n ik und Kultur. Z eitsch rift des VDDI. 193
Allgemeinwissenschaftlich w ird d e r S tudierende durch den „ B e r g - u n d H ü t t e n m ä n n i s c h e n V e r e i n M a j a “ in seinen B e stre b u n g e n u n te r stützt. Kostenlos b en u tz b a r für jeden akadem ischen B ürger C lausthals sind ferner die alten B i b l i o t h e k e n d e r Akademie und des O b e rb e rg a m tes . In
„Technik und Kultur“ w u rd e unlängst d as Fehlen jeglichen E ta ts für die A kadem iebücherei sta rk g e geißelt. F e r n e r ist des „ V e r e i n s d e r F r e u n d e
d e r B e r g a k a d e m i e “ und des „ V e r e i n s d e r C l a u s t h a l e r S t u d e n t e n h i l f e “ mit der inensa aca d e m ica — einer Stiftung der S tädt. B r a u e rei und des S t y l i n g . F i s t e l — zu gedenken, der staatl. Reisestipendien und P reisaufgaben.
Nach lan g em P e t i t i o n i e r e n ist seit 10. 5.1919 die R e k t o r a t s v e r f a s s u n g und seit 30. 9. 1920 das P r o m o t i o n s r e c h t zum „Dr.-Ing.“ für die B.-A. erreicht w orden. E r s t dadurch ist sie den a n deren H ochschulen vollständig gleichgestellt. Den Doktor-Ingenieur an sich konnte der B erg - und Hütteningenieur wohl gut entbehren, a b e r nicht im Ansehen v o r d e r W elt. Die erste Prüfung zum Dr.-Ing b e sta n d S t y l i n g . P a u l Schulze aus M ag d e
burg 1920. Die Akademie h a t die seltene Auszeich
nung des Dr.-Ing. e. h. seither 4 M ännern der P ra x is ( T a m m a n n , H e y n , B e r g m a n n , R a k y ) v e r liehen und 6 E h re n b ü rg e r ernannt. Augenblicklich ist der CI. B e rg h a u p tm a n n $r.=8ng. e. h. B o r n h a r d t Kurator d e r Akademie, seine V org än g er w a re n B e r g hauptm ann K r ü m m e r und Wirkl. Geh. O b e rb e rg rat S t e i n b r i n c k von 1908— 1911 bzw . 1922. E r hat hauptsächlich juristische F r a g e n zu erledigen, w ä h rend der jeweilige R e k to r die V erw altung in Händen
hat. _ <
Die ihnen a n v e r tr a u te L e h ra n sta lt zu leiten hatten:
Rektor R e 11 b e r g 1775— 1806, Archidiakonus G r o - t e f e n d 1806— 1811, O b e rb e rg ra t Dr. Z i m m e r - m a n n 1811— 1853, B e r g r a t F. A. R ö m e r 1853 bis 1866, B e r g r a t v o n G r o d d e c k 1866— 1887, Geh.
B ergrat ®t.*Sttg. e. h. G. K ö h l e r 1887— 1909, Geh.
B ergrat J. F i s c h e r 1909— 1916, Geh. B e rg ra t
$r.=3ng. e . h. B. O s a n n 1916— 1919 als Direktoren und seither als R e k t o r e n nacheinander die Pro*
fessoren Dr. B r u h n s , Dr. V a 1 e n t i n e r, fcr.sjng.
S p a c k e i e r und Dr. B i r c k e n b a c h . Derzeitiger Rector magnificus für 1925—27 ist P ro fesso r Dr.
E. H a b e r. D er L e h rk ö rp e r des 300. S em esters b e
steht aus 12 w e ite re n Professo ren , 7 Dozenten, 4 P ri- vatdozenten, 20 Assistenten, 1 Turn-, Fecht- und Sportlehrer sowie 6 V erw altungsbeam ten. Ueber Einzelheiten g e w ä h r t die zur Jubelfeier am 3. No
v em ber 1925 erscheinende, bei Drucklegung dieser Zeilen noch nicht zugängliche F e s t s c h r i f t d e r B e r g a k a d e m i e w e ite re Angaben.
W elche Klippen und Gefahren der Akademie manchmal drohten, ehe sie den P la tz an der Sonne erhielt, w u rd e in dem geschichtlichen Ueberblicke g e
streift. An B eso n d erh eiten seien folgende h e r v o r gehoben. 1844 fiel nach V e r l e g u n g der F o r s t schule für die CI. M o n tan an stalt der B eitrag der D o m ä n e n k a m m e r fort. Diese G efahr w u rd e durch einen jährlichen S taatszu sch u ß von 2000 T alern a b g e w e n det. H a tte m a n d esw eg en noch v o rh e r nu r alle 2 J a h re zu Michaelis Neustudierende aufnehmen k ö n nen und die Vorlesungen danach einrichten müssen.
— 1869 w u rd e durch die Kgl. preußische S ta a ts r e g ie rung bestim m t, daß die akadem ischen V orträg e der Fachw issenschaften in CI. nur noch in einjährigem Kursus, sozusagen als r e p i t i t o r i s c h e E r g ä n z u n g zu den Vorlesungen der Berliner Akademie stattfänden. Nach 1866 nämlich sank die Zahl der Studierenden teilweise unter 30. Aber die 4 Dozenten H o p p e , H a m p e , P r e d i g e r und der rastlos tätige D irektor Dr. v o n G r o d d e c k setzten ihre Vorlesungen ruhig in der bisherigen W eise ohne b e sondere V ergütung fort. Eine s c h w e re W olke ü b e r schattete w eiter das M ontaninstitut im J ah re 1879.
Als d e r A bgeordnete Dr. H a m m a c h e r für die A u f h e b u n g d e r „entbehrlichen“ Hochschule im P a r l a m ent plädierte, erkannte die S taatsreg ieru n g sie nicht nur im Mittelpunkte der O b e rh a rz er B erg- und H üttenindustrie als durchaus e rw ü n sc h te Verknüpfung zwischen Theorie und P r a x is durch Bestehenlassen an, sondern w e n d ete ihr dann unter Achenbach b e sondere F ü rso rg e zu und gründete neue Lehrstühle.
— Schon 1817 drohte ein Gesuch des M a g i s t r a t s v o n G o s l a r um Errichtung einer B ergakadem ie daselbst, w u rd e aber von der hann. Regierung a b gelehnt. Nach dem W eltkriege ist eine direkte V e r
legung der Clausthaler B ergakadem ie nach langem Meinungsstreite zwischen Regierung einerseits und der 1000jährigen S ta d t am R am m elsberg, auf deren Seite Pro fesso ren und Studenten teilweise standen, zuungunsten Goslars entschieden w orden. Alles a n dere Erreichte mußte ebenfalls mit Hilfe v on Ministe
rium, Regierung, Abgeordneten errungen w erden. Bei e tw aigem V ersag en b erechtigter W ü n sch e w ä re durch die Benachteiligung der B.-A. zweifellos eine A bw anderung an Technische Hochschulen mit berg- und hüttenm. Abteilung die Folge gew esen!
Daß die Ziele nach und nach erreicht w urden, v e rd a n k t die Hochschule nicht m inder dem zähen Fleiße und dem Ruhm der früheren P rofessoren. Es ist wohl Ehrenpflicht, hier w enigstens die ohne P e r sonenkultus festzuhalten, die durch ihre Veröffent
lichungen sich um die B erg - und H ü tten w issen sch af
ten hoch verdient gem acht haben. D avon seien ohne besondere Auswahl g enannt: H a m p e , Tafeln für qualitative Analyse. E r hat durch neue analytische U ntersuchungsm ethoden den w e itv erb reiteten Ruf des Clausthaler L aboratorium s begründet. S c h n a b e l (der Dichter-Professor), H andbuch der M etallhütten
kunde und Lehrbuch der allgemeinen Hüttenkunde.
K ö h l e r , B e rgbau- und Aufbereitungskunde. B r a t h u h n , Katechismus der M ark scheidekunde und L e h r buch der praktischen Markscheidekunde. H o p p e , Lehrbuch der technischen Mechanik, Leitfaden für M aschinenw esen und Elektrotechnik. G e r l a n d , Geschichte der Physik. E n g e l s , P reußisches B e r g recht. B i e w e n d, Hüttenkunde. S o m m e r f e l d , Theorie des Kreisels. M e i n i c k e und L e n g e m a n n . Schacht „Kaiser Wilhelm II“ in Clausthal.
F r a n z M e y e r , Enzyklopädie der M athematik.
K l o c k m a n n , Lehrbuch der Mineralogie, B o d - 1 a n d e r , Lehrbuch der Chemie. H o m m e l , U eber Metallographie. O s a n n , Eisenhüttenkunde und Stahlgießerei. B r u h n s , Petrographie. B e r g e a t , L agerstättenlehre. R ö m e r , V ersteinerungen und über die V ersteinerungen des Harzgebirges. A 1 b - r e c h t v o n G r o d d e c k , Geognosie des Harzes.
