STAHL UND EISEN
Z E I T S C H R I F T F U R DAS D E U T S C H E E I S E N H C T T E N W ES E N
H erau sg egeb en vom \ erein deutscher E isen h iitten leu te G e le ite t v o n D r.-Ing. D r. m ont. E .h . O . P e t e r s e n
unter verantwortlicher Mitarbeit von Dr. J.W. ReiAert und Dr. M. Schlenker fur den wirtschaftlichen Teil
H E F T 12 . A P R I L 1928 48 . J A H R G A N G
Beispiele eigenartiger Graphitkristallisationen im Roh- und GuBeisen.
\ on H a n s P i n s l in Amberg.
! yietdO ographischer X a ch iceis des G raphUeutektoids. D ie A u s b M u n g des P rim a r- u n d Zerfallsgraphit* bei A nw esenheit von E isen p h o sp h id e n . G rapłiitkeim e. E ig e n stru H u r der GrapKitblatter u n d der T em perkohle.)
A ngesichts der ausschlaggebenden Rolle, die bei den Forschungen uber das Eisen-Graphit-System der Me- ta llo g ra p h ie znkommt, sind auch in dieses Gebiet ge- hórige Einzelbeobachtungen aus der metallographisełien Untersuchungspraxis der Betriebe von Wiehtigkeit, da sie zur Klarung, Bestatigung oder Widerlegung bestebender Ansichten herangezogen werden konnen und Hinweise und Anregungen mancherlei A rt geben. In der folgenden Arbeit wird eine Reihe derartiger Beobachtungen an GrauguB und Roheisen beschrieben und dereń Deutung rersucht. Manehen Metallographen werden diese Sonderfalle nichts Neues sein:
im Schrifttum findet man rerhaltnismaBig wenig dariiber.
D as G r a p h ite u te k to id .
Im stabilen Eisen-Kohlenstoff-System bildet die Ab- scheidung des Ferrit-Graphit-Eutektoids den AbschluB des Umwandlungsrorganges. Der metallographische Nachweis dieses dem Perlit beim Eisen-Eisenkarbid-System ent-
X 200
scheidet sich von der der Umgebung durch ganz auBer- gewóhnlich lange, dunne, teilweise gekrummt oder nahezu kreisfórmig verlaufende Graphitadern. Diese sind stellen- weise auf einer oder beiden Seiten von feinen temperkohle- artigen Abscheidungen begleitet. Die Grundmasse enthalt viel F e n it, daneben Perlit und ein ziemlich feinmasehiges Netz ro n binarem Phosphideutektikum.
Zweifellos handelt es sich hier um eine Seigerungsstelle, in der durch Konzentrationsar.derungen eine unterschied- lic-he Art der Gefugeausbildung eingetreten ist. Die Ent- stehung der langen Graphitadern kann man sich so vor- stellen, daB die sich bei der Erstarrung der fliissigen Schmelze ausscheidenden Mischkristalle durch einen von der Um
gebung ausgeubten Druck so orientiert haben, daB die Rest- schmelze, aus der dann der Graphit abgeschieden wurde, ltickenlosen Zusammenhang besaB und dadurc-h das An- wachsen der Graphitadern in der Langsrichtung ermoglichte.
x 1000
A b b ildung 1.
Gefugeausbildung bei einem R ohrbruchstuck, u n geatzt.
sprechenden Eutektoids ist, soweit dem Yerfasser bekannt, auch bei GuB- oder Roheisen mit vóllig ferritischer Grund- masse bis jetzt noch nicht gelungen, weil der eutektoide Zerfallsgraphit an die bereits yorhandenen Graphitadern ankristallisiert und sich dadureh der Beobac-htung ais Son- derbestandteil entzieht. Es seheint aber doch Falle zu geben.
bei denen man yon der Ausbildung eines im Schliff erkennt- lichen Eisen-Graphit-Eutektoids sprechen kann.
Abb. 1 gibt eine von der Umgebung scharf abgegrenzte Stelle aus der Querschnittsmitte eines Rohrbruchstuckes von 1 cm Wandstarke wieder. Die Gefugeausbildung unter-
60 X V .tó
A bbildung 2. Perlit und G raphiteutektoid, m it 2prozentiger alkoholischer Salpetersanre gea tzt.
Die feinen Einlagerungen langs der groBen Adem kann man ais Zerfallsgraphit betrachten. Einige Besonderheiten im geatzt en Schliff lassen jedoch dieYermutung auf kommen.
daB es sich hierbei nicht um das Ergebnis der gesamten sekundaren Kristallisation, also die Abscheidung des Kohlen- stoffs aus den Mischkristallen, sondern nur um die Graphit- bildung bei dem eutektoiden Zerfall handelt. Aus Abb. 2 ist ersichtlich, daB von den vier Graphitadern, die mit 1 bis 4 be- zeichnet sind, zwei an denAuBenseitenvon einer rein ferriti- schen Grundmasse begrenzt sind, in der auch feinschuppiger Graphit liegt. Zwischen den beiden Adern befindet sich ein
473
474 Stahl und Eisen. Beispiele eigenarłiger Oraphitkristallisationen im Roh- und Gufieisen. 48. Jahrg. Nr. 15.
perlitisches Feld, dessen Gehalt an gebundenem Kohlenstoff man unter Beriicksichtigung von gleichzeitig auftretendem Ferrit auf 0,6 bis 0,7 % schatzen kann. Innerhalb dieses Feldes sind nur wenig sekundare Graphitkristalle zu be- obachten, und die kennzeichnenden Hofe fehlen sowohl auf
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A bbildung 3. Graphitadern im Graphit
eutektikum , ungeatzt. A bbildung 4. G raphiteutektikum , u n geatzt.
den inneren Seiten der Adernl und 4 ais auch auf beiden Seiten 7,32 % Graphit, 0,07 % geb.
den Mischkristallen in den bekannten Ledeburitbildern der Fali ist. Die schwarzen Umlagerungen scheinen einem durch die Gegenwart von Oxyden gemaB der Theorie von H o n d a und M u ra k a m i begiinstigten Graphiteutektikum zu entsprechen.
x iooo M it P h o sp h id g e m e n g te r P rim a r- g r a p h it u n d S te a d it-
Z erf a lls g ra p h it.
An einer Probe, die aus der Ofensau eines auBer Betrieb gesetzten Hoch- ofens stammte, lieB sich ersehen, wie sich die Gegen
wart von gleichzeitig groBe
ren Gehalten an Kohlen
stoff und Phosphor bei sehr langsamer Abkiihlung auf das Gefiige auswirkt. Die Probe hatte folgende Zu
sammensetzung : 7,39 % C, C, 3,48 % Si, 0,52 % Mn,
A bbildung 5. Probe aus einer Ofensau, ungeatzt.
von 2 und 3. Das besagt, daB der Sekundargraphit, der aus den Mischkristallen bis zur Konzentration des perlitischen Feldes entstand. bereits von den Adern aufgenommen ist.
und daB dann ein Uebergang in das labile System statt- gefunden hat. Statt dessen ist in den auBeren Begrenzungsflachen bei der gleichen (eutektoiden) Konzentration die Kohlenstoff- abscheidung nach dem stabilen System eingetreten, und die in Ferrit eingelagerten Temperkohle- flecken haben infolge der verhalt- nismaBig niedrigen Temperatur keine Zeit mehr gehabt, sich rest- los an die vorhandenen Adern an- zulagern. Man konnte demnach diese Stellen ais das dem wahren Graphit-Mischkristall-Eutektikum entsprechende, beim Kri- stallisationsabschluB der festen Losung entstehende Eu- tektikum betrachten, d. h. ais das Graphit-Ferrit- Eutektoid.
Aehnliche Er
scheinungen lassen sich des ofteren in den Randzonen schwerer GuBstucke beobachten. Meist kann man in sol
chen Fallen auch das Auftreten sehr zahlreicher Schlak- keneinschlusse im Schliff feststellen.
Abb. 3 stammt aus der Randzone eines groBen Speichen- rades. Die langen Graphitadern liegen in Hófen und Flachen, vorgeht Es handelt
1,52 % P, 0,03 % S.
Es handelt sich also um ein sehr stark aufgekohltes, weit iibereutektisches Roheisen. Das Gefiige war grobkristallin;
die Graphitadern sind gemaB Abb. 5 schon in natiirlicher GroBe zu sehen. Abb. 6 zeigt die Adern vergroBert. Die Grundmasse ist nahezu vollig ferritisch und z. T. mit binarem Phosphideutektikum durchsetzt. Eutektische Gra- phitbildungen, wie sie bei der Beschreibung von Ofensau- Gefiigebildern mehrfach im Schrifttum erwahnt sind, fehlen hier. Die groben langen Adern stellen den bei derAbkiihlung der ubereutektischen Legierung ausgeschiedenen Primargraphit dar, der auch den eutektischen und sekundaren Graphit auf
genommen hat. An diesen Adern ist nun bemerkenswert, daB sie bei starkerer VergroBerung die Einlagerung eines besonderen Gefugebestandteiles in Gestalt von langeren, kiirzeren oder punktfórmigen Gebilden erkennen lassen die auch nach Aetzung mit alkoholischer Salpetersaure weiB gefarbt bleiben. Aus Abb. 7 und 8 (bei letzterer an einem in den Schliff hineinragenden Graphitblatt) geht dies deut- lich hervor. Bei Aetzung mit alkalischer Natriumpikrat- losung farben sich diese weiBen Stellen tiefschwarz. Da
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A bbildung 6. W ie Abb. 5, Graphitadern in fa st rein ferritischer Grundmasse, ungeatzt.
A bbildung 7. E isenphosphid in den Graphit- b lattern , u n geatzt.
dereń Struktur aus Abb. 4 her- sich hier um ein besonders schon ausgebildetes Graphiteutektikum, in dem deutlich erkennbar ist, wie die eingelagerten Graphitlamellen z. T.
in ihrer Langsrichtung, z. T. senkrecht dazu vom Schliff geschnitten werden, ahnlich wie dies beim Zementit und bei
der analytisch festgestellte Gehalt an gebundener Kohle nur 0,07 % betragt, der des Phosphors aber 1,52 %, ist ais sicher anzunehmen, daB diese Einlagerung Eisenphosphid ist. Der Verfasser konnte kurzlich fiir kohlenstofffreies und phosphorreiches Eisen feststellen1). daB bei langer
l ) S t. u. E . 47 (1927) S. 537.
12. A p ril 1928. Beispiele eigenarłiger Graphitkristallisationen im Roh- und Gw/Seisen. Stahl und Eisen. 475
x 200 X 200
Ahbildung 8. Eisenphosphid in den G raphitblattem , m it 2prozentiger alkoholiseher Salpetersaure
g ea tzt.
x 200
Abbildung 9. U ebergang eines Steaditb an d es in eine Graphitader, m it alkalischer N atrium pikrat-
losu n g gea tzt.
Gluhdauer ein Seigerungsvorgang des Phosphideutektikums eintritt, und daB es sich ferner bei sehr langsamer Abkuhlung teilweise an den Korngrenzen zu langen Adern oder auch am Rande zu Nadeln ausbilden kann. Im vorliegenden Fali ist offenbar ein ahnlicher
Diffusionsvorgang erfolgt.
Ein Teil des Steadits, der bekanntlich erst bei 950°
erstarrt, ist aber nicht an die Korngrenzen, sondern in den porosen mit Kohlen
stoff gefiillten Raum ab- gewandert, den die Gra- phitadern darstellen, ist also sozusagen von diesen aufgesaugt worden. Einen Beweis hierftir liefert Abb. 9 nach Aetzung mit alkoholiseher Natrium- pikratlosung. Man sieht ein breites Band von Stea- dit, das sich unmittelbar
in eine Graphitader hinein fortsetzt. Die schwarzen Streifen innerhalb der letzteren bestehen aus Phosphid. Das Graphit- blatt selbst ist heller gefarbt, was wohl mit einer optischen Reflexerscheinung zusammenhangt.
An der gleichen Probe ist auBer der primaren auch die sekundare Graphitkristallisation an yerschiedenen Stellen sehr deutlich ausgepragt. Sie tritt aber nur in Zusammen
hang mit groBeren Feldern von binarem Phosphideutektikum
A bbildung 10. Sekundargraphit und binares P hosphid
eu tektikum , m it2p rozen tiger alkoholiseher Salpetersaure gea tzt.
auf, wie dies aus Abb. 8 und 10 ersichtlich ist. Die Graphit- punkte, Graphitflecken und Graphitnadeln liegen teils innerhalb dieser Felder, teils folgen sie dereń auBeren Be- grenzungslinien. Man findet haufig, daB bei ausgegliihten GrauguBproben die binaren eutektischen Steaditeinlage- rungen umsaumt sind von mehr oder minder breiten Bandern von Perlit, auch wenn die iibrige Grundmasse sowie die Mischkristalle und das Karbid des ternaren Eutektikums schon vollig zu Ferrit und Graphit zerlegt sind. Es hat den Anschein, daB der bei der Umwandlung des ternaren in den binaren Steadit abgegebene Karbidkohlenstoff nur langsam in die Grundmasse Mneindiffundiert und auBerdem in der nachsten Umgebung des Phosphids schwieriger in Ferrit und Sekundargraphit (Temperkohle) zu zerlegen ist ais an den ubrigen Stellen. Bei der untersuchten Probe nun fehlen diese Perlitumsaumungen, und an ihre Stelle sind die be- schriebenen graphitischen Bildungen getreten. Die natur- gemaB auBergewohnlich lange Abkuhlung der Ofensau hat bewirkt, daB der dabei aus dem Steadit austretende Karbid
kohlenstoff an Ort und Stelle in Sekundargraphit umge- wandelt wurde, so daB man bei einem derartigen Gefiige auch von einem sekundaren Steaditgraphit sprechen kann.
G ra p h itk e im e .
Vor kurzem hat H a n e m a n n 2) die Behauptung aufge
stellt, daB die Graphitkeime, die nach den neueren Theorien bei der Graphitkristallisation eine ausschlaggebende Rolle spielen, nicht immer untermikroskopische GroBe haben, sondern sehr wohl im Schliff beobachtet werden konnen.
E r bezeichnet ais Keime die Graphitflecken, die sich in An-
! ) Centralbl. H u tte n W alzw . 31 (1927) S. 275.
x 25 x 25
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A bbildung 11. Graphitkeim e in einer gew óhnlichen GuBeisenprobe, u n geatzt.
A bbildung 12. G raphitkeim e in der GuBeisen
probe w ie A bb. 11 nach U eberhitzung, un
g ea tzt.
476 Stahl und Eisen. Beispiele eigenartiger Orcupkitkristallisationen im Boh- und Gufieisen. 48. Jahrg. Nr. 15.
ordnuilg, GroBe und Form deutlich erkennbar von den ubrigen Graphitadern und -blattern des Schliffes unter- scheiden und schon dadurch den Einwand entkraften. daB es sich hierbei nur um in der Schliffebene liegende Quer- schnitte von gewohnlichen Graphitadern liandelt. Hane- mann begrundet die Keimeigenart dieser Flecken auch da-
X 200
A bbildung 13. K eim wirkung bei der K rjstallisation des Primargraphits, u ngeatzt.
mit, daB sie haufig inmitten eines feinschuppigen Eutekti- kums auftreten, mit dem sie offenbar nur den Zusammen- hang haben, daB sie den Anreiz zur Bildung des Eutekti- kums gaben.
Abb. 11 und 12 stammen von GuBproben, die zu Beginn und Ende einer Flammofenschmelze entnommen wurden.
Es handelt sich um RohrenguBeisen, das nach flussigem Einsatz von Hochofen- und Kuppelofeneisen in einem 25-t-Teeról-Flammofen 2 st iiberhitzt worden war. Abgesehen von der augenfalligen Verfeinerung der Graphitadern be- merkt man, daB auch die tiefschwarzen Graphitflecken der Anfangsprobe nach beendeter Ueberhitzung ganz erheblich kleiner und an Zahl geringer geworden sind. Nach der Theorie von Hanemann sind die groben Graphitkeime, die diese Flecken darstellen, mit dem fliissigen Einsatz in das Bad gelangt und durch die Ueberhitzung gróBtenteils zer- stort worden, so daB sie im Gefiige vom Ende der Schmelzung kaum mehr in Erscheinung treten.
Die Keimtheorie muB auch fiir iibereutektisches GuB
eisen, d. h. fiir die Kristallisation des Primargraphits, Geltung
X 1000
A bbildung 14. A ufbau einer G raphitlam elle, u n geatzt.
haben. Ein sehr beachtliches Beispiel hierfiir bietet Abb. 13.
Von einem in der Mitte liegenden Graphitblatt aus, das offenbar den ungelosten Restgraphit bzw. Keim darstellt, wachsen die Adern sternformig nach allen Richtungen heraus, so daB man deutlich den Eindruck hat, daB dieser Keim den Ausgangspunkt der Kristallisation bildet. Die Probe enthielt 4 % Gesamtkohlenstoff und war unter
Berucksichtigung der ubrigen Begleitelemente reichlich ubereutektisch, weshalb man die groBen Graphitadern ais Primargraphit bezeichnen muB.
Wenn man auch auf Grund der Hanemannschen Aus
fiihrungen in Zukunft geneigt sein wird, die beschriebenen Flecken ais mikroskopisch sichtbare Keime zu betrachten, so wird es doch anderseits genug Falle geben, bei denen eine Unterscheidung von solchen bei der Erstarrung auskristalli- sierten Graphitblattern schwer fallen wird, die quer in der Schliffebene liegen.
Die E ig e n s tr u k tu r d er G r a p h i t b l a t t e r und T e m p e rk o h le fle c k e n .
Man findet im Schrifttum der letzten Jahre mehrfach Hinweise auf eine Art Eigenstruktur der Graphiteinlage- rungen im GrauguB. So zeigen nach D ille r3) starkere Ver- gróBerungen einen gewissen kornigen Aufbau des Graphits, der anscheinend Ferrit und Perlitteilchen in sich schlieBt.
R ab o z će4) behauptet, daB das, was man gewóhnlich ais Graphit und Temperkohle zu bezeichnen pflegt, wahr
scheinlich kein reiner Graphit sei, sondern eine Ansammlung von Graphit und Karbid. Auch B o lto n macht auf das Eigengefiige von Graphit aufmerksam.
In der Tat laBt sich, besonders bei sehr starker Ver- groBerung, in sehr vielen, wenn nicht in den meisten Fallen
X 1,000
A bbildung 15. F eingefu ge eines Tem perkohlefleckens, m it 2prozentiger alkoholischer Salpetersaure g ea tzt.
beobachten, daB die Graphitblatter und Temperkohle
flecken kein einheitliches Gebilde darstellen, sondern einen Feinaufbau besitzen, der mit der Entstehungsweise einen ursachlichen Zusammenhang haben muB. Sehr deutlich ist diese Erscheinung aus Abb. 14 und 15 zu erkennen. B ar d e n - h e u e r6) ist der Ansicht, daB gróBere Graphitblattchen nur in der fliissigen Phase entstehen konnen, die dann in der festen Losung nach dem Zerfall des Eisenkarbids noch weiter anwachsen, wobei anzunehmen sei, daB dieses Anwachsen an der ganzen Oberflache der Graphitkristalle gleichmaBig erfolgt. Die diinnen Graphitblattchen konnen dadurch dicker, aber nicht wesentlich langer werden. Es scheint nun sehr wahrscheinlich, daB gerade dieser Vorgang des An- wachsens die Ursache fiir das im Schliff erkenntliche Eigen- und Feingefuge der Graphitblatter ist. Die schwarzen kleinen Punkte, Adern und Flecken stellen den vom Karbid abgegebenen Kohlenstoff dar, der an die bis zum Erstar- rungsende gebildeten Graphitadern und Graphitblatter hin- gewandert ist und sich dort ankristallisiert hat, und zwar an allen Stellen der Oberflache. Diese Erklarung ist jeden- falls naheliegender ais die Annahme einer Vermengung des
3) F oun d ry 50 (1922) S. 7 0 4/6.
4) GieB.-Zg. 24 (1927) S. 416. ■
6) S t. u. E . 47 (1927) S. 859.
12. A pril 1928. Gl1ihversuche zur Yerbesserung von Transformatorenblechen. Stahl und Eisen. 477
Graphits mit Ferrit, Perlit oder Karbid; denn man findet derartige Strukturen auch in vóllig ferritischem GuB, ohne daB man analytisch einen Gehalt an gebundener Kohle feststellen kann. Móglich ist auch, daB die sauerstoffhaltigen Bestandteile des GuBeisens Neigung haben, sich mit dem Graphitkohlenstoff zu vermischen. Der sogenannte Oxyd- perlit, ein Eisen-Eisenoxydul-Eutektikum, kristallisiert mit Vorliebe an Graphitblatter an, ahnlich wie in Abb. 14. Die rundlichen, ebenfalls Eigengefiige aufweisenden Flecken an und neben dem Graphitblatt riihren von Sauerstoffein- schliissen her, und die Sauerstoffanreicherung hatte ihren Grund in einer zu lange dauernden Ueberhitzung des Gusses im Flammofen. Abb. 15 gibt einen Temperkohlefleck aus der Kernzone eines TemperguBstiickes wieder.
Z u sa m m e n fa ssu n g .
Auf Grund von Einzelbeobachtungen bei der laufenden Untersuchung von Boh- und GuBeisen werden Beispiele eigenartiger Graphitkristallisationen und -einlagerungen besprochen. Es wird versucht, den metallographischen Nachweis des Graphit-Ferrit-Eutektoids zu erbringen.
Die Ausbildung des primaren und des Zerfallsgraphits bei Gegenwart von Eisenphosphiden und bei sehr langer Gliihdauer und langsamer Abkiihlungsgeschwindigkeit wird gezeigt. Weitere Beobachtungen befassen sich mit dem Auftreten von Graphitkeimen im Schliff nach der Theorie von Hanemann. Endlich wird auf die Eigenstruktur der Graphiteinlagerungen und Temperkohleflecken hingewiesen.
Gliihversuche zur Verbesserung von Transformatorenblechen.
Von M. v on M oos, W. O e rte l und R. S ch erer.
[M itteilung aus der V ersuchsanstalt der Eirm a Stahlw erk B ecker, A .-G ., W illich , R h ld .1).]
(E influ/i dea Kohlenstoffs, Sauerstoffs u nd der Gefugeausbildung a u f die magnetischen Eigenschaften von Transformatorenblechen.
Verbesserung durch Gluhen in W asserstoff.)
D ie Rekristallisationsbedingungen eines 4prozentigen Siliziumstahles (Transformatoreneisen) sind bereits friiher2) eingehend verfolgt worden. In der vorliegenden Arbeit sind die Rekristallisationsverhaltnisse auch an fer- tigen Transformatorenblechen naher untersucht worden.
Dabei sollte vor allem der EinfluB der KorngróBe und der Kornausbildung auf die magnetischen Eigenschaften naher festgelegt werden. Die Ansichten hieriiber gehen heute noch auseinander.
R u d e r3) ist der Ansicht, daB die KorngróBe keinen EinfluB auf die tatsachlichen W attverluste ausiibt, solange sie kleiner ais die Blechstarke bleibt. Der Hysteresisverlust sei bei groBeren Kórnern betrachtlich niedriger ais bei fein- kórniger Struktur, dagegen sei der Wirbelstronwerlust fast doppelt so groB.
In ihren bemerkenswerten Arbeiten sprechen E. Gum - lich4) und C. W o lff5) iibereinstimmend die Ansicht aus, daB, abgesehen von der giinstig wirkenden Beseitigung der Walzspannungen, die durch das Gluhen hervorgebrachte Gefiigeanderung in magnetischer Beziehung das Eisen verschlechtert. Es soli aber neben diesem ersten Vorgang zu gleicher Zeit noch ein zweiter vor sich gehen, der ver- bessernd auf den Werkstoff wirkt und darin besteht, daB sich der im Werkstoff yorhandene schadliche Sauerstoff und vermutlich auch der Wasserstoff mit dem ebenfalls schad- lichen Karbid verbindet und in Form von Kohlenoxyd und Kohlensaure bzw. Kohlenwasserstoff entweicht. Zunachst soli der zweite Vorgang der Werkstoffyerbesserung vor- herrschen, dann aber der Zeitpunkt kommen, wo infolge der geanderten gegenseitigen Wechselbeziehungen die Ver- besserung aufhort und die bisher verdeckte Verschlechterung in Erscheinung tritt. Es ist zur Geniige bekannt, daB bei den hóheren Temperaturen durch die sogenannten „Ueber- gluhungserscheinungen“ das Transformatoreneisen wieder
1) A uszug aus dem zw eiten T eil der vo n der T eeh nisch en Hochschule A achen gen eh m igten D issertation M. yo n Moos.
2) v o n M o o s u. O e r t e l : S t. u. E . 48 (1928) S. 393/403.
3) Trans. A m . In st. Min. E ng. 47 (1914) S. 56 9 /8 5 . 4) W iss. Abh. d. P h y s.-tech n . R eich sa n sta lt 4 (1918) S. 267 bis 410.
6) M etallurgische U n tersu ch u n gen iiber die M óglichkeit weiterer Verm inderung der W atty er lu ste in hochsiliziertem Trans- formatoren- und D yn am om aterial. (®r.= 5 tt 9 --Disser.tatk>n. Techn.
H ochschule Breslau 1920.)
schlechter wird. Gumlich und Wolff sch einen gerade durch das Auftreten der Uebergliihungserscheinungen zu ihrer Anschauung in bezug auf den GefiigeeinfluB gekommen zu sein.
Y en sen6) hat die Ansicht von Ruder bestatigt, wonach mit wachsender KorngróBe der Hysteresisyerlust sinkt, und hat hierfur eine zahlenmaBige Abhangigkeit aufgestellt.
Aus seiner Formel fiir einen 4prozentigen Siliziumstahl W„ = 3 N -f 800 + 2850 (C — 0,008 %) + 12 000 S
+ 800 Mn — 4000 P
ersieht man, daB mit wachsender Kornzahl, also mit ab
nehmender KorngróBe, der Hysteresisyerlust (ausgedruckt in Erg je cm3, B = 10 000) wachst. Dabei soli die obere Grenze der Fremdstoffe C = 0,08 %, Mn = 0,16 %, P = 0,05% und S = 0,05% betragen. Die Zahl 800 ist der Hysteresisverlust, der dem im Eisen gelósten Kohlenstoff im Betrag von 0,008 % zukommen soli. Kohlenstoffgehalte zwischen 0,008 und 0,09 % sollen nur eine geringe Ver- schlechterung bewirken. Das Wachsen des Hysteresisver- lustes mit sinkender KorngróBe, d. h. mit zunehmender Korngrenzenzahl, yersucht Yensen dadurch zu erklaren, daB er an den Ferritkorngrenzen das Vorhandensein einer amorphen Zwischenschicht (Zementit) annimmt, die magne- tisch sehr hart sein soli, dereń Wirkung also um so groBer ist, je mehr das Gefiige unterteilt ist, Auch G u m lic h 7) stimmt dem EinfluB der KorngróBe zu, verlangt aber mit Recht, daB die Ansicht von Yensen, der EinfluB der Korn
gróBe sei nur auf die amorphen Korngrenzenschichten zuriickzufiihren, noch bestatigt werden miisse.
D a e v e s8) hat durch Beobachtungen aus der Praxis die Ergebnisse von Yensen bestatigt, indem er fiir Trans
formator en- und Dynamobleche eine geradlinige Abhangig
keit der Wattyerluste von der KorngróBe feststellte. Diese Wattverlustziffern sollen auch mit steigendem Kohlenstoff
gehalt von 0,04 bis 0,11 % geradlinig ansteigen, und zwar derart, daB mit je 0,04 % C eine Erhohung der Verlust- ziffern von 0,1 W/kg eintritt. Sorgt man aber dafiir, daB der Kohlenstoff weitestgehend durch oxydierendes Gliihen ent- fernt oder aber durch Anwendung der richtigen ~Gliih-
6) J . A m . In st. E lectr. E n g. (1924) Mai.
7) E . T. Z. 45 (1924) S. 5 34/6.
8) S t. u. E . 44 (1924)..S. 1 2 8 3 /6 .
478 Stahl und Eisen. Oliihversuche zur Yerbesserung von Transformatorenblechen. 48. Jahrg. Nr. 15.
temperatur ais Graphit ausgeschieden wird, so soli der W attverlust nahezu geradlinig von der KorngroBe abhangig sein. Daeves kommt zu dem SchluB: „daB ein Blech um so giinstigere Wattverluste aufweist, je weniger Korngrenzen von den Kraftlinien geschnitten werden. Anderseits scheinen die Korngrenzen parallel zu den Kraftlinien — vielleicht durch Verringerung der Wirbelstromverluste — eher giinstig zu wirken. Ein ideales Blech miiBte also móglichst groBe langgestreckte, aber verhaltnismaBig flachę Kristalle aufweisen“ .
Auch C a z a u d 9) hat auf Grund groBerer Zahlenunter- lagen bewiesen, daB die Walzrichtung in bezug auf die Permeabilitat immer giinstiger ist ais die Richtung senk- recht dazu.
E ic h e n b e rg und O e rte l10) vertreten nach eingehenden Betriebsuntersuchungen die Ansicht, daB eine unmittelbare Beziehung zwischen der KorngroBe und der Verlustziffer derart besteht, daB groBe und gleichmaBige Korner niedrige W attverluste bedingen, der EinfluB der KorngroBe aber von anderen Einflussen, in erster Linie von der „Entgasung“ , stark uberdeckt wird. Ferner soli die von Daeves ausge- sprochene Vermutung, die Art des Verarbeitungsganges habe einen EinfluB auf die Verlustziffern, nicht zutreffen, da eine richtige Endgluhung, die durch unterschiedliche Behandlung wahrend des Walzens hervorgerufene Verschie- denheit nahezu ausgleicht.
Von A u w ers11) versuchte in Blechen mit 2,58% Si, die in Wasserstoff- und Stickstoffatmosphare wie auch im Vakuum den verschiedensten Gluhbehandlungen unter- worfen worden waren, den EinfluB der verschiedenen Korn
groBe auf die Wattverluste und die magnetischen Eigen
schaften festzulegen. E r kam dabei zu dem SchluB, daB zwar eine Abhangigkeit der magnetischen Eigenschaften yon der jeweiligen Gasatmosphare, nicht aber eine Abhangigkeit von der KorngroBe vorhanden sei.
G e rla c h 12) kommt nach eingehenden Untersuchungen der magnetischen Eigenschaften von Eisen-Einkristallen zu der beachtenswerten Feststellung, daB nicht die GróBe der Kristallite (oder ihre Zahl je Volumeneinheit), sondern die Giite ihrer Ausbildung in erster Linie fiir die magnetischen Eigenschaften maBgebend ist. Gerlach vertritt im Gegen- satz zu Gumlich die Ansicht, daB nicht chemische Reinheit, sondern magnetische Reinheit fiir die auBerordentlich gunstige Hysteresis ausschlaggebend sei, wobei unter magne- tischer Reinheit die ideale Ausbildung der Kristallkomplexe, die ais magnetische Elementarkórper anzusehen sind, verstanden wird.
Wie man sieht, sind die Ansichten der einzelnen Forscher in bezug auf den EinfluB der KorngroBe und der Korn- ausbildung auf die magnetischen Eigenschaften sehr ver- schieden. Wenn man sich die vielen Umstande vor Augen halt, die nebeneinander auf die GróBe der Wattverluste einen EinfluB ausiiben und die mit unseren heutigen Hilfs- mitteln quantitativ zum Teil gar nicht erfaBt, noch weniger einzeln isoliert in ihrer Wirkung untersucht werden konnen.
so ist der Unterschied der verschiedenen Forschungsergeb- nisse einigermaBen verstandlich. Vor allem seheint der wichtige EinfluB der Verunreinigungen, insbesondere des Sauerstoffs, von versehiedenen Forschern viel zu wenig gewurdigt zu werden. So kann vor allem der Daevesschen Ansicht, daB bei vollstandiger Abwesenheit des Kohlen-
») R ev. M et. 21 (1924) S. 473/83.
10) S t. u. E . 47 (1927) S. 262/71.
11) Z. techn. P h y s. 6 (1925) S. 578/82.
12) Z. P hys. 38 (1928) S. 828/40.
stoffs der W attverlust nur von der KorngroBe abhangig ist, nicht beigestimmt werden.
Gumlich4) hat ais Erster in seinen grundlegenden Ar
beiten sehr scharf den SauerstoffeinfluB erkannt und weist infolge der Wechselbeziehung zwischen Kohlenstoff und Oxyden darauf hin, daB zu einer móglichst vollstandigen Materialverbesserung der Kohlenstoffgehalt immer in einem ganz bestimmten Verhaltnis zum Sauerstoffgehalt stehen muB.
Die Ansicht von Gumlich ist in letzter Zeit durch E ilen - d e r und O e rte l13) zahlenmaBig erhartet worden. An Hand von Untersuchungen, die an 118 Betriebsschmelzungen vor- genommen wurden, wurde der groBe EinfluB des Sauerstoffs zahlenmaBig bewiesen und gezeigt, daB die geringsten Wattverluste und besten Permeabilitatswerte dann erreicht werden, wenn die Gehalte der Rohblocke an Sauerstoff und Kohlenstoff praktisch gleich sind.
Zusammenfassend kónnen demnach neben der chemi- schen Zusammensetzung folgende Einflusse fiir die Giite eines Transformatorenbleches verantwortlich gemacht werden:
1. die KorngroBe und die Kornform,
2. der Kohlenstoff und die Art seiner Abscheidung, 3. der Sauerstoff bzw. die nichtmetallischen Einschliisse
im Eisen.
Die Herstellung der Transformatorenbleche ist aus der Arbeit von Eichenberg und Oertel10) zur Geniige bekannt.
Es werden heute an 0,35 mm starkę Transformatoren
bleche mit etwa 4% Si folgende Qualitatsanspriiche gestellt:
V10 in W/kg hochstens 1,30. V,6 in W/kg hochstens 3,25.
Induktionswerte mindestens 14 500 bei B25, 15 500 bei B50, 16 500 bei B100, 18 500 bei B300.
Die nachfolgenden Untersuchungen sind an fertig ge- schnittenen Rohblech-Epstein-Proben (0,35-mm-Blechen) durchgefiihrt worden. Der Werkstoff wurde in zwei par
allelen Reihen das eine Mai unter LuftabschluB, das andere Mai im Wasserstoff str om gegliiht. Durch das Gliihen im Wasserstoff str om wird nicht nur der Kohlenstoff aus den Blechen entfernt, sondern es tritt auch eine weitgehende Reduktion der Oxyde ein. In dem so gereinigten Werkstoff pragt sich der EinfluB des Gefiiges auf die magnetischen Eigenschaften der Bleche weit deutlicher aus. Gegliiht wurde in einem groBen koksgeheizten Muffelofen, der sich bei einiger Uebung und sorgfaltiger Ueberwachung sehr genau auf der gewiinschten Versuchstemperatur halten lieB.
Die vier Epstein-Proben wurden zusammengebunden, das Thermoelement in die Mitte des Biindels eingefuhrt, das ganze Paket in ein einseitig geschlossenes, etwa 20 mm dickes Gliihrohr geschoben und auf dieses ein gasdicht schlieBen- der Deckel aufgeschraubt. Das Gaseinleitungsrohr wurde bis an den Grund des Gliihrohres gefiihrt, so daB das Gluhgas von hinten her die ganzen Proben bespulte, bevor es wieder durch das zweite Gasrohr ins Freie gelangte. Die fertig verpackten, unter Wasserstoff stehenden Proben wurden erst in den Ofen geschoben, nachdem dieser die gewiinschte Versuchstemperatur erreicht hatte. Neben der Temperatur der Epstein-Probe wurde auch die Ofentemperatur durch zwei eingefiihrte Thermoelemente dauernd sorgfaltig uber- wacht. Nach SchluB der Gluhung wurde der Ofen geóffnet, das Feuer herausgenommen, das Gliihrohr im Ofen bis auf 600° und hierauf auBerhalb an der Luft vollstandig der Abkuhlung uberlassen. Nachdem die Probe bis auf 150°
abgekiihlt war, wurde der Wasserstoff durch Stickstoff aus dem Gliihrohr verdrangt.
1S) St. u. E. 47 (1927) S. 1558/01.
12. A p ril 1928. Gluhversnche zur Ferbesserung ron Transformatorenblechen. Stahl und Eisen. 479
Z ahlentafel 1. E i n f l u B d e r G l i i h t e m p e r a t u r u n d G l i ł h a t m o s p h a r e a u f d i e m a g n e t i s c h e n E i g e n s c h a f t e n . E r g e b n i s s e d e r V o r v e r s u c h e .
Trob ol N r. Behandlung V,» V1S Bso Bioo
b300 % c % o KorngroBe in n*
0 im W a lzw erk g e g liih t . . 1,24 3,15 14 700 15 700 17 100 19 400 n. b. n. b.
i 4 s t b e i 8 0 0 ° in S tic k s to ff g e g liih t 1,17 2 ,92 14 900 15 900 17 100 19 400 n. b. n. b.
2 4 st b ei 8 0 0 ° in W a sse r sto ff g e
g lu h t ... 1,06 2,79 15 000 16 000 17 300 19 600 0,01 0,0 1 5 14 100 3 8 s t b ei 8 0 0 ° in W a ssersto ff g e
g lu h t ... 1,06 2,67 15 100 16 100 17 300 19 500 0,01 0 ,0 0 9 6 11 250 4 8 s t b ei 8 0 0 ° in G uB spanen ver-
p a c k t g e g l i i h t ... 1,30 3,23 14 800 15 900 17 100 19 500 0 ,02 0 ,0 3 2 10 500 5 in K iese lg u r y e r p a c k t g e g liih t
b is a u f 7 3 0 ° ... 1,25 3,17 14 600 15 600 16 900 19 200 0,01 0,0 3 4 la n g s 14 30 0 q u er 5900 6 P ro b e 1, 4 w eitere s t b ei 8 0 0 °
in W asserstoff g e g liih t . . . 1,07 2 ,79 14 900 15 900 17 100 19 300 0 ,01 0,0 0 4 8 „ 11 00 0 „ 9400 7 P rob e 2, 4 w eite r e s t b ei 9 0 0 °
in W asserstoff g e g liih t . . . 1,02 2 ,69 14 900 15 900 17 200 19 400 0,01 0 ,0 0 3 4 M itte l 16 000 8 P rob e 3, 4 w e itere s t b e i 1 0 0 0 °
in W asserstoff g e g liih t . . . 1,26 3 ,29 14 800 15 800 17 100 19 400 0 ,03 0 ,0 0 2 5 19 000 9 P rob e 5, 4 w eitere s t b ei 8 0 0 °
lu ftd ic h t y e r p a c k t g e g liih t . 1,15 3 ,05 14 500 15 500 16 700 19 000 0,01 0 ,0 3 4 15 100
V o rv e rsu c h e . schwierig ist. Die 0,35 mm starken Bleche mussen vorher vollstandig blank gescheuert werden. Dabei werden die Fremdeinschlusse, die sehr oft unmittelbar unter der ersten Kornschicht liegen, moglicherweise gerade herausgebrochen, so daB nachher ein zu tiefer mittlerer Sauerstoffgehalt gefunden wird. Es soli damit nur gesagt sein, daB die hier angegebenen Sauerstoffgehalte der fertigen Bleche nicht ais absolute Zahlenwerte aufgefaBt werden diirfen. Immer
hin scheint auch nach den yorliegenden Ergebnissen der Sauerstoffgehalt einer der wichtigsten Einfliisse zu sein, der die Giite eines Transformatorenbleches wenigstens in magnetischer Hinsicht bestimmt. DaB daneben aber auch dem Kohlenstoffgehalt eine wichtige Kolie zukommt, zeigt Probe 8, die trotz geringsten Sauerstoffgehaltes Yerhaltnis
maBig schlechte magnetische Eigenschaften aufweist. Wie sich nach langen Versuchen einwandfrei herausstellte, war Probe 8 durch unreinen Wasserstoff zementiert worden.
Alle Kohlenstoffanalysen wurden nach dem Verbrennungs- verfahren im Sauerstoffstrom durchgefuhrt. Diese Unter- suchungsart ist jedoch ziemlich roh und bringt es mit sich, daB stets mindestens 0,01% C gefunden wurde.
Der EinfluB der Gluhtemperatur, der Gliihzeit und der KorngroBe auf die magnetischen Eigenschaften kann aus vorliegenden Yersuchen eindeutig noch nicht herausgeschalt werden.
Zahlentafel 2. E i n f l u B d e r G l u h t e m p e r a t u r u n d G l i ł h a t m o s p h a r e a u f d ie m a g n e t i s c h e n E i g e n s c h a f t e n e i n e s W e r k s t o f f e s m i t h o h e m S a u e r s t o f f g e h a l t .
v,„ Y,„ V ,5 KorngroBe in
ja2 Biege-
zahl
Kr. Behandlung UD-
b50 B i00 B s00 % c % o « u. Łj L
gegliiht j gegluht langs j quer c 2
2 5*
R o h b l e c h ... _ j __ — — — 0 ,0 2 0 ,0 5 7 1 — — 1 2 /8 im W a lzw erk g e g liih t . . . — 1,28 3,31 14 500 15 500 16 800 19 200 0 ,01 0,0 4 3 — — 5 /3 i
1 b ei 7 0 0 °
(im M ittel)
e in g e p a c k t g e g liih t 2 ,7 8 1,30 3 ,4 2 14 700 15 700 16 900 19 200 0 ,0 2 7 0 ,0 3 7 te ilw e ise r e k r ista llisie r t
1 5 /1 0
2 b ei 70 0 ° in H j g e g liih t. . . 2 ,77 1,37 3,47 14 800 15 800 17 00 0 19 300; 0 ,0 2 7 0 ,0 2 9 te ilw e ise r ek rista llisier t
1 3 /1 0
3 b ei 7 5 0 ° e in g e p a c k t e e e lu h t 2,77 1,26 3 ,25 14 700 15 700 17 00 0 19 2 0 0 : 0 ,01 0 ,0 4 2 15 00 0 21 600 9 /7 4 b ei 75 0 °
~ o r o o
in H j g e g liih t. . . 2 ,7 4 1,23 3 ,20 14 800 15 800 17 00 0 19 300; 0 ,01 0 ,0 1 6 2 0 000; 14 30 0 1 3 /1 0 5 b ei 8 0 0 ° e in g e p a c k t g e g liih t 2 ,77 1,22 3 ,23 14 800 15 800 17 0 0 0 19 200; 0 ,01 0 ,0 3 0 8 340, 8 07 0 1 2 /1 0 6 b ei 8 0 0 ° in H j g e g liih t. . . 2 ,79 1,21 3,17 14 80 0 15 800 17 100 19 40 0 0 ,01 0 ,0 2 0 10 74 0 10 72 0 1 2 /7 7 bei 8 5 0 ° e in g e p a c k t g e g liih t 2 ,76 1,22 3,37 14 500 15 500 16 800| 19 100| 0 ,01 0,0 2 7 15 500' 16 100 7 /5 8 b ei 8 5 0 ° in H 2 g e g lu h t. . . 2 ,78 1,18 3 ,1 0 14 700 15 700 17 0 0 0 19 30 0 0 ,01 0 ,0 1 5 15 140 12 100 9 /8 9 b ei 9 0 0 ° e in g e p a c k t g e g lu h t 2 ,7 4 1,19 3 ,0 8 14 700 15 700 16 900 19 200, 0 ,01 0 ,0 3 3 22 2 0 0 16 50 0 9 /9 10 bei 9 0 0 ° in H 2 g e g lu h t. . . i 2 ,79 1,10 2 ,9 3 14 800 15 800 17 100 19 400, 0 ,01 0 ,0 1 0 | 14 80 0 14 000 1 3 /9 11 bei 1000 0 e in g e p a c k t g e g lu h t 2 ,7 0 1,29 3 ,2 3 | 14 500 15 50 0 16 80C 19 000 0 ,0 3 0 ,0 2 3 3 0 6 6 0 29 700 1 1 /6
i12 b ei 1000 11 in H j g e g lu h t . . | 2 ,7 5 1,20 3 ,1 0 ! 14 700 15 700: 16 9 0 0 ( 19 300 0 ,01 1 0 ,0 1 3 ! 29 OOO! 21 500 1 1 /7
Die vorerst verwendete Yersuchsschmelze hatte folgende chemische Zusammensetzung: 0,04 % C, 4,06 % Si, 0,12 % Mn, 0,014 % P, 0,006 % S.
M it S alpetersaure g ea tz t. X 100 In Zahlentafel 1 sind die Ergebnisse der YorYersuche zusammengestellt, die erken
nen lassen, daB eine besonders gute Schmelzung gewahlt wor
den war.
Beim Vergleich der einzel
nen Gliihungen tritt der giin- stige EinfluB des Wasserstoffs auf den Probewerkstoff sehr deutlich in Erscheinung. Alle im Wasserstoff strom gegluhten Proben haben sehr geringen Sauerstoffgehalt und dement- sprechend gute magnetische Eigenschaften. Die Sauerstoff- bestimmungen wurden nach demHeiBextraktionsverf ahren von O b e rh o ffe r durchgefuhrt (Reduktionstemperatur 1200°, Reduktionsdauer 1 st). Es muB hier aber bemerkt werden, daB die Probenahme bei den fertigen Blechen
Abbildung 1. Schlackenzeilen
im Transform atorenblech.
480 Stahl und Eisen. 6liihversuche zur Verbesserung von Transformatormblechen. 48. Jahrg. N r. 15.
V e rsu c h e m it e in e r se h r s c h le c h te n S ch m elzu n g . Die untersuchte Schmelze enthielt sehr viel Sauerstoff.
Entsprechend diesem hohen Sauerstoffgehalt findet man in dem Werkstoff starkę Einlagerungen von Fremdkorpern, die teilweise in Form von ganzen Schlackenzeilen heraus- treten (Abb. 1). In den schlechten magnetischen Eigen
schaften pragt sich der EinfluB des hohen Sauerstoffgehaltes sehr deutlich aus. Bei der mikroskopischen Untersuchung
3S000 r
Z ahlentafel 3. E i n f l u B d e r G l i i h d a u e r a u f d ie m a g n e t i s c h e n E i g e n s c h a f t e n e i n e s W e r k s t o f f e s m i t h o h e m
S a u e r s t o f f g e h a l t .
30(700 2SO00
20000
\
7 0 0 0 0
S 0 0 0 0
0 ,0 *
^ 0 ,0 2 -a
* 0 ,0 2
---/ = 7.0/7^ Ą . \ 1 1
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7 .7 7, 0 .
S a i/e rs fo fffy e f 'a /f
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W a t frę riu s /' fy g in W a s s e r s fo ff ę e g i
7 0 0 7 S 0 < 9 0 0 <9 S 0 S f f f f S S 0 7 0 0 0
Te^pera/urin ty
A bbildung 2. EinfluB der G luhtem peratur und Gliih- atm osphare auf KorngróBe, Sauerstoffgehalt, K ohlen
stoffgehalt und die Verlustziffern eines W erkstoffes m it hohem Sauerstoffgehalt.
der im Betriebe wie iiblich gegliihten Bleche fallt sofort das auBerst uneinheitliche Gefuge auf. Zwischen gro Ben groben Kornern, die iiber den ganzen Blechąuerschnitt reichen, findet man wahllos verteilt feine Kristalle, die in groBen Nestern zusammenliegen. Der ungiinstige EinfluB eines solchen unregelmaBigen Gefuges wird spater noch naher zu besprechen sein.
Bei den folgenden Gliihungen wurde genau so wie bei den Vorversuchen gearbeitet. Dicht neben dem eigentlichen Gasgluhrohr lag ein zweites Rohr, in weichem die jeweiligen Vergleichsproben — vollstandig luftdicht verpackt — genau unter d«Hselben Temperaturbedingungenmitgegluht wurden.
Nr. Behandlung Vio V,5 ®25 n 50 ®I00 ^300
1 6 s t b ei 1000°
in H j g e g lu h t 1,20 3,1 0 14 700 15 700 16 900 19 300 2 6 s t b ei 1000°
in H ; g e g lu h t y2 s t b ei 1000°
in H j g e g lu h t
1,16 2,97 14 700 15 700 16 900 19 200 3
1,13 2 ,89 14 600 15 600 16 900 19 300
Aueh die Temperatur der Vergleichsprobe wurde durch ein eingefiihrtes Thermoelement genau iiber wacht. Die Gliih
dauer betrug einheitlich 6 st, da aus den Vorversuchen zu ersehen war, daB zwischen der vierten und achten Gliih- stunde immer noch eine Verbesserung einzutreten scheint.
In Zahlentafel 2 und Abb. 2 sind die Ergebnisse dieser Ver- suche zusammengestellt worden.
Die Yerhaltnisse waren, wie schon bemerkt, bei beiden Proben, abgesehen von der Gliihatmosphare, immer genau die gleichen. Die Kurvenbilder der W attverluste in Abb. 2 reden daher eine eindeutige Sprache zugunsten der Wasser- stoffgliihung. Besonders augenfallig ist der Unterschied der beiden Gliiharten bei dem Verlust fiir V15, aber aueh bei den hoheren Temperaturen fiir V10. Bei 1000° ver- schlechtert sich der Werkstoff schon wieder infolge von Uebergliihungserscheinungen. Das gute Ergebnis der Wasser- stoffgliihung wird nicht immer zu erreichen sein, da der hohe Sauerstoffgehalt aueh auf die Kornausbildung einen durchaus ungiinstigen EinfluB ausiibt. Im Verlauf der Untersuchungen konnte festgestellt werden, daB bei hohem Sauerstoffgehalt fast nie ein einheitliches, gut durch- gebildetes und wohl eingeformtes gleichmaBiges Rekristalli- sationsgefiige erreicht wird, und gerade die GleichmaBigkeit der Gefiigeausbildung hat auf die Hohe der Wattverluste einen ausschlaggebenden EinfluB. Zudem scheint sich die Temperatur der beendeten Rekristallisation nach oben hin zu verschieben, dabei ist aber aueh das hier erzielte Gefuge nicht einheitlich. Selbst bei hoherer Gluhtemperatur und langerer Gliihdauer tritt keine gleichmaBige Kornvergrobe- rung auf. Der hohere Sauerstoffgehalt scheint besonders bei tieferen Temperaturen der Einformung des Ferrits ent- gegenzuwirken. Wie aus Abb. 2 ferner zu ersehen ist, liegt ubereinstimmend bei 800° ein Mindestwert der KorngroBe, die Kristallneubildung durch Rekristallisation ist hier be- endet. Entsprechend der hoheren Gluhtemperatur steigt oberhalb 800° aueh die KorngroBe. Es bestatigte sich die schon friiher beobachtete Tatsache, daB bei der Kornver- gróberung die ehemalige Verformungsrichtung bevorzugt wird. Schon Ruder3) hatte gezeigt, daB die Walzwirkung in gewissem Sinne bestehen bleibt, und aueh Daeves8) weist darauf hin, daB sich der Streckgrad der Bleche durch das Gluhen verringert, aber nach der Gluhbehandlung immer noch deutlich vorhanden ist. Nach den bisherigen Vorver- suchsergebnissen kann angenommen werden, daB nach der Rekristallisation das Gefuge in der Verformungsrichtung schneller weiter wachst und daher wieder einseitig orientiert erscheint. Erst bei ganz hohen Temperaturen tritt wieder eine vollstandig regellose Kristallorientierung ein. Die besten magnetischen Werte wurden ubereinstimmend mit den Vorversuchen bei 900° erreicht.
Es sind bisher zwei wichtige Fragen offen geblieben:
der EinfluB der Gliihdauer und der Abkiihlungsgeschwindig-
keit nach der Gliihung auf die Gute des Werkstoffes. Aus
den Ergebnissen planmaBiger Versuche kann gefolgert
werden, daB eine rasche Abkiihlung — wenigstens von
12. A p ril 1928. Glilhversuche zur Yerbesserung von Transformatorenblechen. Stahl und Eisen. 481
hoher Temperatur — auf die magnetischen Eigenschaften des Werkstoffes einen sehr ungunstigen EinfluB ausiibt.
Zur Frage des Einflusses der Gliihdauer wurden drei Versuche bei 1000° durchgefiihrt, dereń Ergebnisse in Zahlentafel 3 zusammengestellt sind.
V ersuche m it e in e r h o c h g e k o lilte n S ch m elzu n g . Die chemische Zusammensetzung war folgende: 0,18 % C, 4,38 % Si, 0,19 % Mn, 0,012 % P, 0,007 % S, 0,053 % O.
Mit Salpetereaure geatzt. X 50
werden. Im Gegensatz zum Werkstoff mit iiblichem Koh
lenstoffgehalt verschlechterte sich bei langerer Gliihdauer schon bei 900° die Verlustziffer ganz bedeutend. Der Koh
lenstoffgehalt der Rohbleche betrug immer noch 0,04 bis 0,10 %, je nachdem die Proben aus dem Deckblech (Abb. 3) oder aus dem Mittelblech (Abb. 4) des aus acht Blechen bestehendenWalzpaketes entnommen waren. Das Deckblech ist weitgehend entkohlt, wahrend im Mittelblech noch eine deutliche feinkornige iPerlitzone auftritt. Der Kohlenstoff-
Mit Salpetersaure geatzt. X 50
Abbildung 3. Gefiige des D eckbleches aus einer kohlen- stoffreichen Sohm elze nach Gliihung b ei 900°.
Da anzunehmen war, daB der Kohlenstoff vorerst weitest gehend mit den vorhandenen Oxyden in Wechselbeziehung tritt und dann erst der noch verbleibende schadliche Kohlen
stoff durch den Wasserstoff aus dem Werkstoff entfernt wird, sollten auch an einer Schmelzung mit hoherem Kohlen
stoffgehalt Gluhversuche im Wasserstoffstrom durchgefiihrt
Zahlentafel 4. E i n f l u B d e r G l i i h d a u e r u n d G l i i h a t m o - s p h a r e a u f d ie m a g n e t i s c h e n E i g e n s c h a f t e n . S c h m e l z e
m i t t e l h o c h g e k o h l t . G l i i h t e m p e r a t u r 7 0 0 ° .
U<D 3 c3 T3 XI
3 2 st
V ,0 un- gliiht ge-
V ,0 v ,5 B 25 b 50 Bjoo B 300 % 0
Biege
zahl t | 2 S
a) e in g e p a c k t g e g liih t
Mt _ 1,71 3,74 14 600 15 600 16 900 19 100 0 ,0 2 6 /5 1 _ 1.67 3,69 14 500 15 500 16 800 19 200 0 ,0 1 5 4 /2 2 _ 1,59 3,57 14 600 15 600 16 900 19 200 0 ,0 1 5 3 /5 4 _ 1,53 3 ,50 14 400 15 40 0 16 700 19 100 0,01 1 0 /9 6 — 1,38 3,31 14 600 15 600 16 800 19 200 0,0 1 5 8 /1 0
b) in W a ss e r s to ff g e g liih t
% _ 1,85 3,67 14 600 15 600 16 900 19 200 0,01 4 /1 1 2,48 1,54 3 ,6 0 14 500 15 500 16 800 19 100 0,01 1 /2 2 _ 1,46 3 ,46 14 500 15 500 16 800 19 200 0,01 1 3 /1 0 4 _ 1,39 3,32! 14 50 0 15 500 16 800 19 000 0,01 6 /5 6 — 1,31 3 ,1 5 14 700 15 700 16 90 0 19 200 0,01 10/7
A bbildung 4. Gefiige des M ittelbleches aus einer kohlen- stoffreichen Schm elze nach Gliihung bei 900°.
gelialt dieser Versuchsschmelzung muB mithin ais viel zu hoch angesprochen werden.
V e rsu c h e m it e in e r m itte lh o c h g e k o h lte n S ch m elzu n g .
In Beriicksichtigung der soeben besprochenen Erschei- nungen wurde eine Heroultofenschmelze mit einem mittleren Kohlenstoffgehalt von 0,12% an Stelle einer iiblichen von 0,05 bis 0,07 % abgegossen, dereń chemische Zusammen
setzung im einzelnen folgende war: 0,12 % C, 4,13 % Si, 0,07 % Mn, 0,007 % P, 0,005 % S, 0,041 % O. Der Sauer- stoffgehalt der Platine lag unter den sonst iiblichen Mittel- werten. Das Rohblech enthielt immer noch 0,02 bis 0,03 % C, wobei die Unterschiede zwischen Deckblech und Mittelblech hóchstens 0,01% betrugen. Auch metallographisch war zwischen beiden kaum ein Gefiigeunterschied zu beobachten.
Schon die im Betrieb wie iiblich gegliihten Bleche wiesen recht giinstige magnetische Eigenschaften auf:
Yio V ł5
1,19 3,13 1,21 3,13 KorngróBe
quer:
B 25 14 400 14 300 11 100 10 250
t A'
>\ . ) j V
B 50 B 100 B 300 15 400 16 800 19 200 15 300 16 700 19 000 Biegezahl: 8 /2 und 6 /4
C = 0,01 b is 0,015 %
Es wurden nun Doppelproben wieder in Form fertig geschnittener Epstein-Bundel i/2, 1, 2, 4 und 6 st wie bisher
Z ahlentafel 5. E i n f l u B d e r G l i i h d a u e r u n d G l i i h a t m o s p h a r e a u f d ie S c h m e l z e m i t t e l h o c h g e k o h l t . G l i i h t e m p e r a t u
m a g n e t i s c h e n E i g e n s c h a f t e n . r 8 0 0 ° .
Gliihdauer st
Vio
ungegliiht Vi„ Vl5 ^25
X / 2 2 ,70 1,20 3,11 14 600
1 2 ,72 1,17 3 ,0 8 14 400
2 3,21 1,18 3 ,0 4 14 40 0
4 2 ,67 1,17 3 ,0 0 14 400
6 2 ,5 0 1,18 3 ,0 5 14 40 0
y2 2 ,6 4 1 ,14 2 ,8 0 14 500
1 3 ,0 0 1,10 2 ,7 6 14 50 0
2 2 ,67 1,08 2 ,7 3 14 50 0
4 2,77 1,09 2 ,7 2 14 500
.. . 6 .. .2,64 1,0.8 2 ,7 0 14 50 0
--- KorngroBe in y,* Biegezahl
B5o Bjoo
B 300%
0langs | quer langs quer a) e in g e p a c k t g e g liih t
15 600 15 40 0 15 400 15 400 15 400
16 900 16 800 16 700 16 800 16 700
19 300 19 100 19 100 19 100 19 100
b ) in W a sse r sto ff g e g liih t 15 500
15 500 15 500 15 500 15 5 0 0
16 800 16 800 16 800 16 800 16 800
19 200 19 200
19 200
19 200 19 200
0,01 9 600 8 800 9 /5
0,01 14 900 13 90 0 4 /3
0,01 19 400 18 400 7 /2
0,01 21 00 0 19 00 0 8 /5
0,01 21 800 20 500 7 /8
0,01 11 00 0 10 400 1 0 /9
0,01 15 03 0 13 4 0 0 1 0 /9
0 ,01 19 400 19 00 0 5 /2
0 ,01 20 800 20 150 5 /8
0 ,01 21 7 0 0 . 21 50 0 5 /3
XV., 61
482 Stahl und Eisen. Gliihversuehe zur Yerbesserung ron Transformałorenblechen. 48. Jahrg. Nr. 16.
Z ahlentafel 6. E i n f l u B d e r G l i i h d a u e r u n d G l i i h a t m o s p h a r e a u f d ie m a g n e t i s c h e n E i g e n s c h a f t e n . S c h m e l z e m i t t e l h o c h g e k o h l t . G l u h t e m p e r a t u r 9 0 0 ° .
G liihdauer s t
V10
ungegliiht Vi0 V»
1
1
b50
i
B i 00 B 30o
% o KorngroBe in [j.2
lSngs | quer
Biegezahl langs quer a) e in g e p a c k t g e g lu h t
72 — 1,15 2,97 14 40 0 15 400 16 800 19 100 0 ,0 2 14 400 14 00 0 2 /2
1 2 ,60 1,13 2 ,95 14 500 15 500 16 800 19 200 0 ,0 2 18 200 16 50 0 1/2
2 — 1,12 2 ,90 14 400 15 400 16 700 19 100 0 ,0 3 21 30 0 19 800 2 /4
4 — 1,08 2 ,8 4 14 500 15 500 16 800 19 200 0 ,0 2 22 600 21 200 5 /6
6 — 1,16 2 ,90 14 300 15 300 16 700 19 100 0 ,0 2 23 100 22 600 2 /1
b) in W a ssersto ff g e g lu h t
— 1,03 2,67 14 600 15 600 16 900 19 300 0,01 14 600 13 600 9 /7
1
2,67 1,04 2,65 14 600 15 600 16 900 19 300 0,01 17 60 0 16 00 0 9 /8
2 — 1,04 2 ,63 14 600 15 600 16 900 19 200 0 ,01 20 900 20 00 0 6 /4
4 — 1,02 2,61 14 600 15 600 16 900 19 300 0,01 22 300 21 05 0 3 /4
6 — 1,03 2 ,63 14 600 15 600 16 900 19 300 0,01 22 900 2 2 50 0 8 /5
10 2 ,6 0 1,03 2 ,66 14 600 15 600 16 900 19 200 0 ,01 23 150 2 2 700 7 /8 i
Zahlentafel 7. E i n f l u B d e r G l i i h d a u e r u n d G l i i h a t m o s p h a r e a u f S c h m e l z e m i t t e l h o c h g e k o h l t .
1 G liihdauer st ungegliiht V ,0 VJ0 V 1
1
B 25 b50 Bjoo 1*300% 0
d ie m a g n e t i s c h e n E i g e n s c h a f t e n . r a t u r 1 0 0 0 ° .
KorngroBe in [i2
langs | quer
ł /2 1 2 4
_
2,58
1.15 1.15 1,20 1,25 1,28
2,88 2,90 2,98 3,06 3,22
14 500 14 200 14 600 14 500 14 400
y2 2,53 1,03 2,61 14 600
i — 1,03 2 ,63 14 500
2 — 1,03 2,65 14 600
4 2 ,70 1,06 2,76 14 500
6 — 1,09 2,78 14 500
a) ein g e p a c k t g e g lu h t
15 500 16 800 19 200 0 ,0 2 17 30 0 17 00 0
15 200 16 500 18 900 0,01 19 800 18 800
15 600 16 900 19 300 0 ,0 2 21 800 20 80 0
15 500 16 800 19 100 0 ,0 2 23 200 22 000
15 400 16 700 19 000 0 ,02 23 600 22 800
b) in W a ssersto ff g e g lu h t
15 600 16 900 19 200 0 ,01 17 100 15 600
15 500 16 800 19 200 0 ,01 20 00 0 17 200
15 600 16 900 19 300 0,01 21 400 20 50 0
15 500 16 800 19 200 0,01 22 900 22 100
15 500 16 800 19 100 0,01 24 700 23 100
Biegezahl langs quer
5 /4 3 /2 1/2 5 /5 4 /6
4 /6 5 /3
2/2
6/2 2/4
luftdicht verpackt bzw. in reiner Wasserstoffatmosphare unter denselben Bedingungen bei 700, 800, 900 und 1000°
gegluht. Sofort nach beendeter Gliihung wurde der Wasser
stoff durch Stickstoff fortgespiilt, dann letzterer durch Luft verdrangt und darauf das Gluhgut im verschlossenen Ofen abgekiihlt (etwa 14 bis 16 st). In den Zahlentafeln 4 bis 7 sind die erzielten Ergebnisse zusammengestellt worden.
G lu h te m p e r a tu r 700°. Bei beiden Reihen hat die Rekristallisation bereits uberall eingesetzt, ist aber selbst nach einer sechsstiindigen Gliihdauer noch lange
nicht beendet, weshalb auch noch keine Korn-
j w
