Handbuch der
Eisen- und Stahlgießerei
U nter M itarbeit von
Professor ©r.=3ng. e. h. 0. B a u er-Berlin-Dahlem , Professor Dr. ®r.'2fng. e. h. L. B e c k f - Biebrich, Ing. Georg B u z e k -W e g ie rs k a Görka-Kleinpolen, T. C re m er-Düsseldorf, 2)r.=3ing.
K. D a e v e s -D ü s se ld o rf, 2)r.=3ing. K. D o rn h e c k e r-S c h a ffh a u s e n , ®r.=3ng. R. D ü r r e r - Berlin, Obering. M. E s c h e r - E n g e r s a. Rh., $ipi.= 3ng. G. Fiek-B erlin-D ahlem , Professor S)ipl.=3ng. G. H e l l e n t h a l - Duisburg, Oberbergrat J. H o rn u n g -R e ic h e n h a ll, Ing.
C. I r r e s b e r g e r- Salzburg, Professor 5DipI.=3ng. U. L o h s e - Hamburg, Professor 2)r.*3fttg.
P. O b e r h o f f e r - A a c h e n , S)r.=3ng. M. P h ilip s -D ü s s e ld o rf, SDr.=3fng. E. S ch ü z-L eip zig ,
®r.=3ng. A. S ta d e ie r-H a ttin g e n -R u h r, ©r.=Sng. R. Stotz-Stuttgart-K ornw estheim , Obering.
L. T r e u h eit-E lb erfeld , ®ipl.=3ng. S. J . W a ld m a n n -D o rtm u n d , Ingenieur Fr. W e r n i c k e - Görlitz, Professor A. W i d m a i er-S tu ttg a rt
herausgegeben von
C. Geiger
Z w e i t e , e r w e i t e r t e A u f l a g e
Erster Band
G r u n d l a g e n
Mit 278 Abbildungen im Text und auf 11 Tafeln
C f
Berlin
V e r l a g v o n J u l i u s S p r i n g e r
19258 . 6*1 ft . 69
S. 13
£
S. 05
Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, Vorbehalten.
Copyright 1925 by Julius Springer in Berlin.
x l hI S i
Die Aufgabe, das Eisen- u n d Stahlgießerei wesen u n te r B erücksichtigung des A uf
schwunges, den dieses B indeglied zwischen E isenhüttenw esen u n d M aschinenbau w ährend des letzten Jah rzeh n tes, seit dem Erscheinen der 2. Auflage des klassischen H andbuches unseres A ltm eisters L e d e b u r , genom m en h a t, eingehend zu schildern, so daß n icht bloß die für die allgemeine K e n n tn is des Gießereifachs nötigen G esichtspunkte besprochen werden, lä ß t sich n atu rg e m äß n ich t in einem kurzen, fü r Zwecke des U n terrich ts zugeschnittenen L ehrbuch erfüllen. D erartige W erke verfolgen daher vollständig andere Ziele, als das m it dem vorliegenden H a n d b u ch angestrebte.
Die B etriebe der Eisen- u n d Stahlgießereien greifen h eu te schon auf so viele Gebiete über, daß ein einzelner das nötige Wissen fü r eine tiefergreifende D arstellun g n ich t m ehr nach jeder R ich tu n g h in in gleicher Weise zu beherrschen im stande ist. Aus diesen Erw ägungen heraus g lau b te ich, ein fü r die P rax is brauchbares W erk, das n ich t allein dem angehenden Gießerei-Ingenieur zum S tu d iu m dienen soll, sondern aus dem auch der vielbeschäftigte Gießereileiter R a t in allerlei F rag en u n d schwierigen Lagen schöpfen und Anregungen zu neuen Versuchen u n d A rbeiten erh alten k ann , n u r d urch Z usam m en
wirken von Theorie u n d P raxis, von Spezial-Fachleuten auf beiden Gebieten, schaffen zu können.
Bei dem E n tw ü rfe fü r den I n h a lt des vorliegenden H andb uch es t r a t die F ülle des zu bewältigenden Stoffes in so m ächtig anw achsendem Um fange hervor, d aß oft die Gebiete aufs engste begrenzt w erden m uß ten. M anche für den einzelnen vielleicht w e rt
volle Arbeiten w erden deshalb n u r kurz gestreift oder sind in die L itera tu rü b ersic h t verwiesen worden, so d aß es im m erhin möglich ist, im B edarfsfalle auf sie zurückzugreifen.
Das ganze W erk w urde in d r e i B ände gegliedert, deren e r s t e r als E inführung außer m it dem geschichtlichen W erden u n d den h eutigen w irtschaftlichen V e rh ält
nissen des Gießereifaches m it den . in ihrer U nentbehrlichk eit noch vielfach nicht genügend an e rk an n te n G rundlagen fü r den B etrieb von Eisen- u n d Stahlgießereien, nämlich dem W esen, den Eigenschaften u nd der U n tersuchung der Rohstoffe und Zwischenfabrikate, b ek a n n t m achen soll.
Der z w e i t e B a n d w ird ein Bild des Betriebes der Eisen- u n d Stahlgießereien geben mit den darin benötigten Öfen u n d A p p araten , dazu E rlä u te ru n g en über H erstellung der Modelle u n d Form en, üb er G attieren, Schmelzen, Gießen u nd B ehandlung der G u ß waren zwecks Veredelung.
Ein d r i t t e r B a n d soll sich m it dem B au von Gießereianlagen, der K a lk u la tio n der Gußwaren u n d der O rganisation von Gießereien beschäftigen.
D ü s s e l d o r f , im J u n i 1911.
SDr.^ng. C. Geiger.
Vorwort zur zweiten Auflage.
D as E rsch einen des d ritte n B andes dieses H a n d b u ch es w ä h ren d d er K riegs- u n d U m s tu rz ja h re h a b e n die V erhältnisse v erh in d e rt. Als so d an n n ac h H e rau sk o m m en eines N eu drucks d er beiden ersten B än d e d er bereits v or dem K riege v o rb e reitete I n h a lt des d ritte n B andes e rn e u t g ep rü ft w urde, erwies sich ein großer Teil d av o n als ü berh o lt.
D a zudem um fangreiche N a ch träg e zu einzelnen K a p ite ln des 1. u n d 2. B an des sich als nötig e rg ab en , zogen es H erausg eber u n d Verlag v o r , von der F ertig stellu n g des d ritte n B andes ganz abzusehen u n d d afü r sofort a n eine v o llstä n d ig um g ea rb eitete u n d erw eiterte N euauflage des ganzen W erkes zu gehen.
D er erste B a n d dieser zw eiten A uflage liegt n u n m e h r vor, die an d e ren befinden sich in V orbereitung.
W en n auch im großen u n d ganzen die A n o rd nu ng d er e rste n A uflage sich b ew äh rt h a t — die Anlage als S am m elw erk m it in sich abgeschlossenen B eiträg en b rin g t es m it sich, d aß m itu n te r der gleiche G egenstand v on verschiedenen G e sic h tsp u n k te n aus an m ehreren S tellen b e tra c h te t w ird —, so em p fah l sich doch die H e rü b e rn a h m e der A b
sch n itte I X (Gußeisen u n d G attieren ) u n d X IV A n hang (Theorie des K uppelofenbetriebs) in erg än zte r F o rm aus dem zw eiten B an d in den ersten. A n derseits ist das X I. K a p ite l der ersten Auflage „S onstige gießbare M etalle u n d L eg ieru ngen “ als n u r die M etall
gießerei angehend ausgeschieden.
Alle bisherigen A b sch n itte der ersten A uflage sind, soweit ih r I n h a lt n ich t v on G rund aus neu g e s ta lte t w orden ist, wie bei I I I , V I, V II, V I I I , X I I , X V I, X V I I, X V I I I , X IX , du rchgreifend u m g ea rb eitet u n d den gew achsenen A nfo rderu ngen d er P ra x is entsprechen d erg ä n z t worden. A b sch n itt X I (Der T em pergu ß oder schm iedbare Guß) u n d der N a c h tra g zu I I (Geschichtliches) sind neu hinzugekom m en. T ro tz des B estrebens k ü rzester F assu n g u n d des E rsatzes weniger w ichtiger älte re r F orschungsergebnisse d urch L ite ra tu r
hinweise ließ sich eine V erm ehrung des U m fangs dab ei n ic h t um gehen.
W elch ungeheure A rb eit hier von dem S ta b b e w ä h rte r fach m än n isch er M itarb eiter geleistet w orden ist, w ird n u r b eu rteilen kön nen , wer den I n h a lt eingehend p rü ft.
D a h er m öchte ich diesen B a n d n ich t der Ö ffentlichkeit übergeben, ohne allen M itarb eitern fü r ihr selbstloses Z usam m enw irken u n d allen anderen, die fü r das Z u stan deko m m en der N euauflage d u rch Ü berlassung von U n terla g en beigetragen hab en , fü r ih r E n t gegenkom m en zu danken.
E n d lich spreche ich die H o ffnung aus, d aß der vorliegende B an d n ich t allein dem G ießereifachm ann u n d dem E isen h ü tten in g en ie u r, sondern auch dem M aschinenbauer als W erk sto ffk u n d e dienlich sein möge.
E ß l i n g e n a. N., im A pril 1925.
®r.=9ng. C. Geiger.
Inhaltsverzeichnis.
I. Einleitung.
D ie Begriffe „ E ise n “ und „ S ta h l“. Von $r.=^nc(. C. G e i g e r ... 1
L ite r a tu r ... 7
II. Geschichte der Eisen- und Stahlgießerei. Von Prof. Dr. 2>ipl.=3ng. e. h. L u d w i g B e e k f. N a c h t r a g . Von C. G e i g e r ... 8
W irtschaftliche V e r b ä n d e ... 32
Technisch-wissenschaftliche G e m e i n s c h a f t s a r b e i t e n ... 34
Gießereifachverbände im A u s l a n d ... 35
L i t e r a t u r ... 36
III. Wirtschaftsstatistische Zahlentaleln über Eisen- und Stahlgießereien. Von T. C r e m er. A llg e m e in e s ... 37
D ie R o h e i s e n e r z e u g u n g ... 39
D ie G u ß w a r e n e r z e u g u n g ... 50
Die Rohstoffbeschaffung im a llg e m e in e n ... 54
S c h r o t t v e r b r a u c h ... 54
Roheisenverbrauch der Gießereien ... 57
V olk sw irtsch aftlich es... 58
P r e i s e ... 59
IV. Metallurgische Chemie des Eisens. Metallographie. Von Prof. $r.=2>ng. e. h. 0 . B a u e r . A. R e i n e s E i s e n ... 62
B. E i s e n u n d K o h l e n s t o f f ... 64
D as Verhalten von Eisen m it 0 bis etw a l,8°/o Kohlenstoff während der Erstarrung 64 Umwandlungen im bereits erstarrten Zustand bei Eisenkohlenstofflegierungen m it 0 bis etw a 1,8% K o h l e n s t o f f ... 66
Das Verhalten von Eisen m it 0 bis etw a 1,8 °/0 Kohlenstoff bei m öglichst schroffer A b s c h r e c k u n g ... 68
Ü bergangsbestandteile zwischen Martensit und P e r l i t ... 70
Rückverwandlung des Perlits in M a r te n s it... 71
Erstarrungsschaubild der E is e n - K o h le n s to ff le g ie r u n g e n ... 71
D as m etastabile System E is e n - K a r b id ... 72
Das stabile System E i s e n - G r a p h i t ... 74
Der Erstarrungsvorgang des technischen grauen R o h e i s e n s ... 75
C. E i s e n u n d S i l i z i u m ... 77
Eisen-Silizium -Kohlenstofflegierungen m it niedrigen Kohlenstoffgehalten . . . . 79
Eisen-Silizium -Koldenstofflegierungen m it höheren K o h le n s to f fg e h a lt e n ... 81
D . E i s e n u n d M a n g a n ... 84
M a n g a n - K o h le n s t o f f ... 85
Eisen-M angan-Kohlenstofflegierungen m it niedrigen Kohlenstoffgehalten . . . . 85
Eisen-M angan-Kohlenstofflegierungen m it hohen K o h le n s to f fg e h a lt e n ... 87
E. E i s e n u n d P h o s p h o r ... 88
Eisen-Phosphor-Kohlenstofflegierungen m it niedrigen Kohlenstoffgehalten . . . . 89
Eisen-Phosphor-K ohlenstofflegierungen m it hohen K ohlenstoffgehalten (Roheisen, G u ß e i s e n ) ... 91
F. E i s e n u n d S c h w e f e l ... 93
E ise n -S c h w e fe l-K o h le n sto ff... 95
G. E i s e n u n d K u p f e r ... 97
H. E i s e n , N i c k e l u n d K o b a l t ... 98
I. E i s e n u n d A l u m i n i u m ... 99
K. E i s e n u n d A r s e n ... 101
L. E i s e n u n d T i t a n ... 101
M. E i s e n u n d V a n a d i u m ... 103
L i t e r a t u r ... 104 Seite
VI
V. Das Roheisen. Von $r.=3ng. C. G e i g e r .
D ie D arstellung des E o h e i s e n s ... - ... 108
E in teilu n g des E oh eisen s ... 116
A llgem eines über das Gießereiroheisen einschließlich H ä m a t i t ... 121
Gießereiroheisen verschiedener H e r k u n f t ... 122
S o n d e r r o h e i s e n ...140
Lieferung des G ieß ereiro h eisen s... 141
L i t e r a t u r ... 146
VI. Ferrolegierungen und Zusatzm etalle. Von S)r.=Sn0- R- D ü r r e r . A llg e m e in e s ...148
1 /I Q Ferro s i l i z i u m ... 148
Spiegeleisen und F e r r o m a n g a n ... 152
Silikospiegel und S il ik o m a n g a n ... 153
Alum inium und F e r r o a l u m i n i u m ...154
Ferro t i t a n ...156
F erro p h o sp h o r... 158
Sonstige Metalle und L e g i e r u n g e n ...159
L i t e r a t u r ... 1®®
VII. Gußbruch und Schrott. Von Oberbergrat J. H o r n u n g . A llg e m e in e s ... 164
G u ß b r u c h ... 164
Schrott ( S t a h l s c h r o t t ) ... 168
S p ä n e ... 170
D ie w irtschaftliche B ed eu tu n g des Gußbruch- und Schrott V e r b r a u c h s ... 171
R ichtlinien der Gußbruch-Einkauf-G . m . b . H ... 172
Düsseldorfer B e d i n g u n g e n ...175
L i t e r a t u r ... 176
VIII. Die Brikettierung der Eisen- und Stahlspäne und der Schm elzzusätze. V on $ipl.-3ng. S. J. W a l d m a n n . A llg e m e in e s ... 178
B rikettierung vo n Eisen- und S ta h ls p ä n e n ... 178
B rikettierung von S c h m e l z z u s ä t z e n ...181
L i t e r a t u r ... 183
IX . Das Gußeisen und das Gattieren. Von Ingenieur C. I r r e s b e r g e r . A llg e m e in e s ... 184
Metallurgische G r u n d l a g e n ... 185
E in teilung der G r a u g u ß a r t e n ...190
B eschaffenheit und Z usam m ensetzung der einzelnen Graugußarten. B au- und Maschinenguß für norm ale B e a n s p r u c h u n g ...193
Bauguß teile für besondere B e a n s p r u c h u n g ...193
Maschinenguß für höhere B e a n s p r u c h u n g ... ...194
B lockform en ( S t a h lw e r k s k o k ille n )... 200
D auerform en für Grauguß, für N ich teisen m etalle u nd für Glaswaren . . . . 201
H a r t g u ß ...201
Feuerbeständiger G u ß ... 205
Chemisch w iderstandsfähiger G u ß ... 205
S c h l e u d e r g u ß ... 207
P e r l i t g u ß ... 208
S c h a le n w e ic h g u ß ... 208
A usw ahl u nd Zusam m enstellung des E isens für die verschiedenen Graugußarten . 210 D a s Berechnen u nd B u ch en der G a t t i e r u n g e n ...213
L i t e r a t u r ...219
X. Flußstahl. Von $ r . $ n g . M. P h i l i p s . A llg e m e in e s ... 220
D er T i e g e l s t a h l ...230
D er S i e m e n s - M a r t i n - S t a h l ... .... ...234
D er B e s s e m e r - S t a h l ...237
D er E l e k t r o s t a h l ... 241
D er M i t i s g u ß ...243
S o n d e r s t ä h l e ...244
L i t e r a t u r ...246
XI. Der Temperguß oder schmiedbare Guß. Von SDr.=3>ng. R u d o l f S t o t z . A llg e m e in e s ... 248
Theorien zu den G l ü h v o r g ä n g e n ...249
D ie neueren F orschungen über Tem pern und G l ü h f r i s c h e n ... 250 Seite
Seite
D as K l e i n g e f ü g e ... 252
Chemische Zusam m ensetzung des R o h g u s s e s ... 254
Chemische Veränderung des Rohgusses durch das Tempern. Glühfrischverfahren auf weißen T e m p e r g u ß ...257
Amerikanisches Temperverfahren auf schwarzen T e m p e r g u ß ... 259
D ie S c h m e lz -R o h sto ffe ... 259
D ie E igenschaften des Tempergusses. D ie F e stig k e itse ig e n s c h a fte n ... ... 261
Schwindung und spezifisches G e w i c h t ...263
V e r a r b e it u n g s e ig e n s c h a f t e n ...264
M agnetische und elektrische E i g e n s c h a f t e n ...266
Thermische E ig e n s c h a f t e n ... 266
Chemische E i g e n s c h a f t e n ... '... 267
Einfluß der N ebenbestandteile auf die physikalischen E i g e n s c h a f t e n ...267
Einfluß des mehrfachen G l ü h e n s ... 268
Technologische P r ü fv e r fa h r e n ...269
Mißbräuchliche B enennungen und A n w e n d u n g e n ...271
L i t e r a t u r ... 273
XII. Die wichtigsten Eigenschaften des gießbaren Eisens und ihre Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung. Von Professor 2)tpl.=3ng. G. H e l l e n t h a l . Schmelz- und Gießtemperatur. D ü n n f l ü s s i g k e i t ...274
D ie S e ig e r u n g s e r sc h e in u n g e n ...278
D ie Gasblasen im E i s e n ... 299
D ie Schwindung des E i s e n s ...316
D as Lunkern des E i s e n s ... 331
D ie E n tstehung der G u ß s p a n n u n g e n ... 343
D as spezifische Gewicht des E i s e n s ... 367
D ie elektrischen und m agnetischen Eigenschaften des E i s e n s ... 370
L i t e r a t u r ...384
XIII. Die Festigkeitseigenschaften und die m echanische Prüfung des gießbaren Eisens. Von S ip l.^ n g. G. F i e k . A. P r ü f v e r f a h r e n . A llg e m e in e s ... .... ... 388
Der Z u g v e r s u c h ... 389
Der D r u c k v e r su c h ...395
Der B i e g e v e r s u c h ... 397
Der Schlagversuch ... 400
D ie H ä r te p r ü fu n g ...401
D ie technologische Biegeprobe ( F a l t v e r s u c h ) ...401
B. F e s t i g k e i t s e i g e n s c h a f t e n d e s g i e ß b a r e n E i s e n s . Einfluß der G e fü g e b e sc h a ffe n h e it... 402
Einfluß der W ä r m e b e h a n d lu n g ...403
Einfluß der Querschnittsabmessungen von Gußstäben und der Gußhaut . . . . 406
Einfluß der chemischen Z u sa m m e n s e tz u n g ...407
Einfluß chemischer Agentien und des Feuers auf die Festigkeitseigenschaften . . 410
Festigkeitsw erte. a) G u ß e i s e n ... 411
b) Schmiedbarer Guß ...416
c) S t a h l g u ß ... 416
Einfluß höherer T e m p e r a t u r e n ... 418
C. L i e f e r u n g s v o r s c h r i f t e n f ü r g i e ß b a r e s E i s e n ... 420
1. D e u t s c h l a n d ... ... 421
2. E n g l a n d ... 425
3. A m e r i k a ... 426
4. F r a n k r e ic h ... 429
5. I t a l i e n ...429
6. D ä n e m a r k ... .... ... 430
L i t e r a t u r ... 430
XIV. Die Verbrennung. Von Ing. G e o r g B u z e k . B e g r if f s e r k l ä r u n g e n ... 432
G r u n d sto ffe... > . ... 432
Verbrennungs Vorgang ... 434
D ie Luftm enge und Verbrennungsgase ... 440
L u f t ü b e r s c h u ß ...444
W ärm eentwicklung und W ä r m e b i n d u n g ... 446
Verbrennungstemperatur (pyrom etrischer H e i z e f f e k t ) ...451
V III
Vorwärmung der L u f t ... 454
W ärm eaufnahm en, W ärm eleitung, W ä r m e s t r a h lu n g ... Seite A n h a n g : Theorie des Kuppelofenbetriebes. Von Ing. G e o r g B u z e k . D ie Verbrennungsvorgänge im K u p p e l o f e n ... K o k s a u f w a n d ... W in d m e n g e ... S c h m e lz le is t u n g ... L i t e r a t u r ... 457 458 464 469 473 X V. Die Brennstoffe. Von $r.=Sng. C. G e ig e r . A l l g e m e i n e s ... F e s t e B r e n n s t o f f e . ^ ^ A llg e m e in e s ... H o lz ...H l H o l z k o h l e ... T o r i ...
Z
T o r f k o k s ... B r a u n k o h le ... G r u d e k o k s ... S t e i n k o h l e ...^94Koks ...5°2 H a lb k o k s ... 515
F l ü s s i g e B r e n n s t o f f e . A llg e m e in e s ...516
E r d ö l ...517
Steinkohlenteer und - T e e r ö l e ...520
B raunkohlenteer und - T e e r ö l e ...523
U r t e e r ... 523
G a s f ö r m i g e B r e n n s t o f f e . A llg e m e in e s ...524
E r d g a s ... 525
E n t g a s u n g ... 526
V e r g a s u n g ...528
L u f t g a s ...528
W a s s e r g a s ... 531
M i s c h g a s ... 532
D o p p e l g a s ... 534
Gase aus minderwertigen B r e n n s t o f f e n ...535
L i t e r a t u r ...535
XVI. Temperaturm essung im Gießereibetrieb. Von 2)r.=3ing. K. D a e v e s . Zweck der T e m p e r a tu r m e s s u n g e n ...540
B egriff der T e m p e r a t u r ... 541
Folgerungen aus der Begriffserklärung ...541
A usdehnungspyrom eter ... 542
W id e r s ta n d s p y r o m e te r ...543
T herm oelektrische P y r o m e t e r ...544
S tra h lu n g sp y ro m ete r... 548
G e s a m t s t r a h lu n g s p y r o m e t e r ...550
Optische P y r o m e t e r ... 552
L i t e r a t u r ... 554
X VII. Die feuerfesten Baustoffe. Von Ingenieur F r . W e r n i c k e . A llg e m e in e s ...555
558
566
573 575 575 576 E in teilung der feuerfesten B austoffe
D ie S c h a m o t te s te in e ...
D ie B a u x its te in e ...
D ie Q u a r z t o n s t e i n e ...
N atürliche Q u a r z s t e i n e ...
D ie Q uarzkalksteine (Silikasteine) D ie D o l o m i t s t e i n e ...
D ie M a g n e s i t s t e i n e ...
Besondere O f e n b a u s to ff e ...
D ie Schm elztiegel . ...
Glasuren ...
Mörtel und Stichlochm assen . . . L i t e r a t u r ... ...
Seite
XVIII. Die Formstoffe. Von Ingenieur C a r l I r r e s b e r g e r . N a t ü r l i c h v o r k o 111 m e n d e S t o f f e .
E n tstehu n g und V o r k o m m e n ... 577
F o r m s a n d ...577
F o r m l e h m ...581
Mineralogische Beschaffenheit der natürlichen F o r m s t o f f e ... 582
Kennzeichnende Färbungen ...582
Allgemeine Wirkungen verschiedener M i n e r a l i e n ... 583
B ewertung und Prüfung der natürlichen F o r m s t o f f e ... 583
D ie chemische U n t e r s u c h u n g ...5 9 1 Bewährte S a n d m is c h u n g e n ...5 9 3 Formfertige L e h m g e m e n g e ...5 9 4 Bewährte Lehm m ischungen ... 594
Grauguß m a s s e ...5 9 4 S t a h l g u ß m a s s e ... 596
Z u s a t z s t o f f e . S t e i n k o h l e n s t a u b ...598
Pferde- und Kuhdünger und ihre E r s a t z s t o f f e ... 599
D i e K e r n b i n d e r . Kaolin und Ton ...600
Ö l e ... 600
S u l f i t l a u g e ... 602
Melasse ... 603
Harze ... 603
K e r n m e h l e ... 604
D e x t r i n ...604
Q u e l l i n e ...605
A uswahl des zweckdienlichsten K e r n b i n d e r s ...605
S c h u t z s t o f f e z u m Ü b e r z i e h e n d e r F o r m e n . A llg e m e in e s ... 608
Der H olzkohlenstaub und seine E r s a t z s t o f f e ...609
Der Graphit und seine E r s a t z s t o f f e ... 611
D i e „ S c h w ä r z e n “ d e r G i e ß f o r m e n ... 613
M o d e l l p u d e r ... 615
L i t e r a t u r ... 616
XIX. Die Zuschlagstoffe. Von Ingenieur C. I r r e s b e r g e r ...617
Der K a l k s t e i n ... 618
Austern- und andere M u sc h e lsc h a le n ...621
Der Flußspat . : ... 621
L i t e r a t u r ... 623
XX. Chemische Untersuchungen der Rohstoffe und Fertigerzeugnisse der Gießereibetriebe. Von S)r.=3ng. M. P h i l i p s und ®r.=^ng. A. S t a d e i e r . A l l g e m e i n e s ...624
P r o b e n a h m e ...625
Chemische U ntersuchungen: Roheisen und schmiedbares E i s e n ...627
Bestim m ung des Kohlenstoffs in Eisen a) Bestim m ung des G e s a m t k o h le n s t o f f g e h a lt e s ... 627
b) Bestim m ung des Graphits und der Temperkohle ... 630
c) Bestim m ung der K a r b id k o h le ... 630
d) Bestim m ung der H ä r tu n g sk o h le ... 630
Bestim m ung des S i l i z i u m s ... 630
B estim m ung des Mangans in E i s e n ...• ... 631
Bestim m ung des Phosphors in E i s e n ... 632
B estim m ung des Schwefels in Eisen ...633
Bestim m ung des Arsens in E i s e n ... 634
B estim m ung des Kupfers (Arsens) und A ntim ons in E i s e n ... 634
B estim m ung des Chroms in E i s e n ... 635
Bestim m ung des Nickels in Eisen ... 636
Bestim m ung des Kobalts in E i s e n ... 636
Bestim m ung des Wolframs in Eisen ... 637
Bestim m ung des Molybdäns in E i s e n ...637
Bestim m ung des Vanadins in E i s e n ... 638
Bestim m ung des Titans in E i s e n ...638
Bestim m ung von Sauerstoff in Eisen und S t a h l ...638
Eisenlegierungen. Ferromangan, Ferrosilizium, Eisenmangansilizium ( S i l i k o s p i e g e l ) ...639
Ferrophosphor ... 639
X
Metalle und L egierungen (außer Eisen).
K u p f e r ... .... ... 642 Z i n n ...
V i 643
* 'n k ... . . . . 644
®le\ ... . . 645 A n t i m o n ...
A l u m i n i u m ...
XT. ! , ...646
... 647 ...
K u p f e r - Z in k l e g ie r u n g e n ...
W e i ß m e t a l l ... _ K alzium - und Lurgim etall ( W e i ß m e t a l l e r s a t z ) ...
S c h l a c k e n ...
Z u s c h l ä g e ...
Feuerfeste E r z e u g n i s s e ...
B r e n n s t o f f e ...
G a s e ... 653
S a c h v e r z e i c h n i s ...
Seite
Die Begriffe „Eisen“ und „Stahl“.
Von
<S)t.=$rtg. C. G e i g e r .
D as gießbare Eisen, dessen E igenschaften u nd dessen D arstellung in den B etrieben d e r Eisen- und Stahlgießereien auf den folgenden Seiten beh an delt w erden sollen, w ird zu den technischen Eisensorten gezählt. Diese sind Legierungen des von dem Chem iker du rch Eisen (Fe) bezeichneten E lem en ts m it zahlreichen an deren m etallischen u n d n ich t - metallischen Stoffen in w echselnden V erhältniszahlen, wobei aber stets das E isen den H auptbestand teil bildet. V ollständig reines E isenm etall ist bisher im großen noch n ic h t dargestellt worden, d a selbst bei d en elektrolytischen V erfahren geringe Mengen V er
unreinigungen m itausfallen. E in e E in fü h ru n g von vollständig reinem E isenm etall für gewerbliche Zwecke v e rb ie te t schon die leichte O xydierbarkeit des E isens d urch den
Sauerstoff der atm osphärischen L u ft (R o stb ild u n g )*).
Die Legierungsbestandteile des Eisens stam m en en tw ed er aus den E isenerzen und den bei deren V e rh ü ttu n g b e n u tz te n Zuschlägen u n d Brennstoffen, sind also ständige, teils erwünschte, teils u nerw ünschte B egleiter des Eisens, oder sie w erden absichtlich zwecks E rreichung b estim m ter E igenschaften (H ärte, F estigkeit, elektrische u n d m ag n e ti
sche Eigenschaften u. a.), ab er auch zu r Beeinflussung der S ch m elztem peratur u n d aus anderen G ründen zugesetzt.
Regelmäßig sind im technischen E isen folgende E lem en te zugegen: Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Phosphor, Schwefel; gelegentlich: K upfer, Nickel, Arsen, A ntim on, Chrom, Wolfram, Molybdän, T itan, V anadium , K o b a lt; w eiterhin W asserstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Von d e n g en a n n ten Stoffen ist d er K o h l e n s t o f f der w ichtigste.
W ährend flüssiges Eisen n u r gelösten K ohlenstoff e n th ä lt, verm ag d er K ohlenstoff in den erstarrten u nd erk alteten E isensorten sowohl in elem entarer F o rm als selb
ständiger K ö rp er in der E isenm asse eingebettet, als auch in gebundenem Z u stan d a u f
z u tre te n 2). Is t der K ohlenstoff ganz oder doch g röß ten teils m it dem E isen gebunden, so ist die F arb e der frischen B ruchfläche weiß oder höchstens lich tg rau : d u rc h e rh e b lichere G ehalte an elem entarem K o hlensto ff w ird dagegen die F a rb e des B ruch s hell- bis dunkelgrau.
Im J a h re 1888 h a t A. L e d e b u r , Professor d er E is e n h ü tte n k u n d e an der B erg akadem ie in F reiberg i. Sachsen den Vorschlag gem acht, vier K ohlenstoff-F orm en im technischen Eisen zu unterscheiden. E r belegte den gebundenen K ohlenstoff m it den
*) D as sog. reine E isen des H andels wird tech n isch nur 'in Sonderfällen verw en d et, z. B.
für elektrotechnische Zwecke (Stahleisen 1921, S. 1249) und zur galvanischen H erstellung von Kupferdruckplatten. W ährend des Kriegs wurden auch Führungsringe für Geschosse daraus h e r gestellt. D ie Darstellungsverfahren für E lektrolyteisen sind kurz beschrieben in Stahleisen 1922,
S. 1848.
2) Vgl. S. 64.
G e i g e r - H an d b u ch I. 2. Aufl. 1
2
Einzelnam en H ä r t u n g s k o h l e u n d K a r b i d k o h l e , w ä h ren d er bei d em freien K o h le n stoff, der frü h er gem einhin als G ra p h it bezeichnet w urde, graphitische T em perk oh le oder kurz T e m p e r k o h l e u n d den eigentlichen G r a p h i t unterschied. Diese E in te ilu n g ist in der deu tschen u nd einem großen Teil d e r ausländischen F a c h lite ra tu r ü blich gew orden un d geblieben, bis sie den neu eren B ezeichnungen d e r m etallographischen W issenschaft P latz m achen m u ßte.
Die L e d e b u r sehen A nsichten ü b er B ildung u n d W esen von H ä rtu n g sk o h le u n d K arb idk ohle m üssen nach dem heutigen S ta n d e d er w issenschaftlichen F o rsch u n g d ah in richtig gestellt w erden, daß in d e n E isen-K ohlenstofflegierungen bei gew ö hnlicherT em pe- ra tu r der gebundene K ohlenstoff im allgem einen als E i s e n k a r b i d ( Z e m e n t i t ) a u f - tr i t t , eine chemische V erbindung F e3C, die 93,33°/0 E isen neb en 6,66°/0 K oh len stoff en th ä lt. Bei d er E rh itzu n g auf ü b e r 700° C. beg inn t sich das E isen k a rb id teilw eise in der E isen-K ohlenstofflegierung aufzulösen, wobei jedoch d er feste Z u stan d gew ahrt b l e i b t ; m an h a t es also m it einer sog. festen Lösung zu tu n . Dieser so gelöste K o h len sto ff ist die L e d e b u r s c h e H ä r t u n g s k o h l e . Bei langsam er A bk üh lung w ird d er Z em e n tit wieder bei an n ä h ern d derselben T em p e ratu r, bei d er die A uflösung sta ttg e fu n d e n h at.
ausgeschieden, w ähren d bei rascher A bkühlung, z. B. A bschreckung in k a lte m W asser, der Zem entit keine Zeit zur A usscheidung fin d et und d a h e r au c h bei gew öhnlicher T em p e
r a tu r im Eisen gelöst bleibt 1). Die infolge dieser zwangsweisen U n te rd rü c k u n g d e r Ausscheidung entsteh en d en m olekularen S p annu ng en m achen sich in erheb lich e rh ö h te r H ä rte und F estigk eit bem erk bar.
A ußer dem in gebundener F o rm au ftre te n d e n K ohlensto ff kön nen technische E ise n sorten bei geeigneter sonstiger Zusam m ensetzung u n d einen b estim m te n B e tra g ü b e r steigenden G ehalten an K ohlenstoff diesen im elem entaren Z u stan d , ausgeschieden als G raph it und Tem perkohle, e n th a lte n . G r a p h i t so n d ert sich beim E r s ta r re n d er Eisenlegierung ab. E r ist in F o rm schw arzglänzender Täfelchen m ehr oder m in der gleich
m äßig in der E isenm asse eingelagert. D u rch Verzögerung d er A b küh lung w ird die G ra p h it
bildung gefördert. T e m p e r k o h l e dagegen e n ts te h t beim E rh itz e n kohlenstoffreichen, g rap hitarm en E isens von geeigneter Z usam m ensetzung in n erh a lb b e stim m te r T em p e
ra tu re n infolge Zerfalls des E isenkarbids. Die fü r die U m b ildun g nötige G lühzeit h ä n g t zum Teil von der H öhe der T e m p e ratu r ab. T em per kohle fin det sich in F o rm schw arzer K n ö tch e n oder P ü n k tc h e n , u ntersch eidet sich in ih rem kristallin en A ufb au n ic h t v o m
G ra p h it2) u nd ist diesem wesensgleicher, elem en tarer K ohlenstoff.
Im Gegensatz zu dem gebundenen K ohlenstoff w erden G ra p h it u n d T em perko hle selbst von kochenden, n ic h t zu s ta rk k o n ze n trierten S äuren n ich t angegriffen. D u rc h E inw irkung oxydierender Gase dagegen lassen sich bei geeigneten T e m p e ra tu re n sowohl G ra p h it als auch Tem perkohle vergasen, letztere allerdings infolge ih rer feineren V e r
teilung in d e r Eisenm asse leichter.
D er K ohlenstoff beeinflußt die Eigenschaften des gewerblichen E isens in so ho h em Maße, d aß m an die E isen sorten auf G rund ihres G ehaltes an K oh len stoff in zwei große G ruppen, d as kohlenstoffreiche R o h e i s e n u n d d as ko hlenstoffarm e s c h m i e d b a r e E i s e n , eingeteilt h a t. Als u n te re Grenze fü r d en K oh len stoffgeh alt von R o h eisen k a n n m an etw a 2 % annehm en. Die E rfa h ru n g h a t gelehrt, d a ß E isen, d a s bei gleichzeitiger A nw esenheit m äßiger Mengen and e rer K ö rp e r zwischen etw a 1,5 u n d 2,5°/0 K o h len sto ff besitzt, sich w eder g u t schm ieden n o ch g u t gießen lä ß t. Solche E ise n so rte n fin d en d a h e r n u r in besonderen F ällen V erw endung. D u rc h D ru c k oder Zug eine F o rm v e r
än d e ru n g des R oheisens in k altem oder erhitztem , jedo ch ungeschm olzenem Z u s ta n d zu veranlassen, ist n ich t möglich. E ine solche lä ß t sich n u r d u rc h Gießen n a c h erfolgtem Schmelzen erreichen. W ird R o h e i s e n bis zu seiner S ch m elztem p eratu r (1100— 1300° C.) erh itzt, so g e h t es p l ö t z l i c h , ohne vorher teigig zu w erden, v o n d e m f e s t e n i n d e n
J) N äheres s. S. 68.
2) Siehe F r . W e v e r , Ü ber die N a tu r v o n G raphit und T em perkohle. M itt. d. K. W . I n s t i t u t s f. E isen iorsch u n g. Bd. I V (1922), S. 81.
f l ü s s i g e n Z u s t a n d ü b e r . S c h m i e d b a r e s E i s e n schm ilzt bei höherer T em p e ra tu r als R oheisen und e r w e i c h t v o r d e m D ü n n f l ü s s i g w e r d e n a l l m ä h l i c h . In diesem Zustan de ist es bildsam u n d k a n n d u rc h m echanische B earb eitu n g in beliebige F o rm gebracht w erd en; auch lassen sich bei geeigneten T em p e ratu re n zwei oder m ehrere erweichte Teile aus schm iedbarem E isen zu einem S tück vereinigen, zusam m en schweißen.
In dünnflüssigem Z ustand kann es zu F o rm stü c k en vergossen werden. Auch in d er K ä lte besitzt schm iedbares E isen einen gewissen G rad von B iegsam keit, wechselnd u. a. m it der H öhe des K ohlenstoffgehalts. M anche A lte n des schm iedbaren E isens w erden h andels
üblich S t a h l g en an n t (vgl. w eiter unten).
D as R o h e i s e n w ird — abgesehen von geringen Mengen, die neuerdings im elek
trischen Ofen gew onnen w erden — stets im H ochofen u n te r V erw endung von K oks, Holzkohle oder A n th ra z it als B rennstoff er blasen u nd n ac h dem Aussehen d er frischen Bruchfläche in g r a u e s u n d w e i ß e s R o h e i s e n oder n ach seiner chemischen Z usam m en
setzung bzw. d en aus ih r sich ergebenden V erw endungsm öglichkeiten in nachstehende G attungen g e tre n n t: H ä m a tit-, Gießerei-, Bessemet-, Puddel-, M artin-, Thom asroheisen, Spiegeleisen 1). F ü r sich zu n enn en sind die Siliziumeisen (Ferrosilizium) un d die Eisen- mangane (Ferrom angan) 2).
D as weiße Roheisen zeigt im frischen B ru ch silberweißes Gefüge; es ist h a r t und spröde; der K ohlenstoff ist im gebundenen Z ustand zugegen. D as graue R oheisen dagegen weist hellgraue bis tiefgraue F a rb e des frischen B ruches auf, unterm ischt d u rc h m ehr oder m inder große G raphit- oder Tem perkohle-A usscheidungen. Im G egensatz zum weißen Roheisen ist d as graue d u rc h Drehen, B ohren usw. leicht bearbeitbar. Beim Vergießen füllt es die F orm en scharf aus.
Roheisen, d as d u rc h Gießen in F orm en zu G ebrauchsgegenständen, M aschinen
teilen u. a. g estaltet w orden ist, h eiß t G u ß e i s e n . M an u nterscheidet G ußeisen 1. u nd 2. Schmelzung. E rsteres ist aus dem H ochofen vergossen, letzteres ist aus R oheisen oder Alteisen in einem Um schm elzofen, z. B. K uppelofen, Flam m ofen, E lektroofen, Tiegel erzeugt (vgl. die B egriffsbestim m ungen auf S. 6). H ab en die E isenguß waren grauen Bruch, so n e n n t m an sie G r a u g u ß oder auch m anchm al W e i c h g u ß . Is t das Gußeisen d u rch plötzliche A b kühlung ganz oder a n d er R inde weiß geworden u n d h a t dadurch eine h a rte Oberfläche gewonnen, so h a t m an es m it H a r t g u ß zu tu n . T e m p e r g u ß (schm iedbarer Guß) w ird in d er Weise dargestellt, daß m an leichte, dü nnw andige Eisengußwaren von bestim m ter chem ischer Zusam m ensetzung und w e i ß e m B ruch zusammen m it Sauerstoff abgebenden M aterialien (z. B. R oteisenstein) einem Glüh- verfahren u n t e r w ir f t 3). U n ter G u ß b r u c h , B r u c h e i s e n , S c h r o t t usw. v e rs te h t man A l t e i s e n , das zu w eiterer B en u tzu n g aus irgendeinem G runde n ich t m ehr tauglich ist 4).
S c h m i e d b a r e s E i s e n k an n n ac h verschiedenen V erfahren dargestellt werden.
Die ältesten Arbeitsweisen, die zum Teil h eu te noch bei N a tu rv ö lk e rn au sgeübt werden, beruhen auf der Gewinnung zähflüssiger, schlackenhaltiger E isenklum pen (Luppen) durch Verschmelzen von Eisenerzen in kleinen Öfen oder sog. F eu ern u n d darauffolgendem Ausschmieden der L upp en ( d i r e k t e E i s e n e r z e u g u n g ) . Die neueren Verfahren, die in G roßbetrieben ang ew andt w erden, ben utzen als R ohstoff das Roheisen, zum Teil auch Alteisen. Ü bersteigt die H itze bei der A usübung dieser V erfahren die Schm elz
tem p eratu r des Rohstoffs n icht, so w erden auch hier zäh- bis strengflüssige L uppen erhalten. Solches Eisen h eiß t S c h w e i ß e i s e n . Seine D arstellung erfolgt au ß e r nach den bereits genannten ursprünglichen V erfahren entw eder im Frischfeuer oder d u rc h das Flam m ofenfrischen. L etzteres bezeichnet m an als P udd elverfahren (von d em eng
lischen Zeitw ort ,,to p u d d le “ = um rü hren, abgeleitet). Schweißeisen w ird n u r noch in unbeträchtlichen Mengen erzeugt, es h a t dah e r hauptsächlich geschichtliche B e
deutung.
*) Vgl. S. 118. 2) Vgl. S. 148 u. 152. 3) Vgl. S. 248. 4) Vgl. S. 164.
1*
F l u ß e i s e n ( F l u ß s t a h l ) w ird erhalten, w enn bei d em U m w and lung sv org ang die S chm elztem p eratur des R oheisens oder der sonst v erw end eten eisenhaltigen R ohsto ffe ü b e rsc h ritte n wird. Diese V erfahren, die fü r die D arstellu n g des S tahlform gusses von W ichtig keit sind, w erden unterschieden au f G ru n d d er erforderlichen E in ric h tu n g e n als Tiegel-, W indfrisch- (Bessemer- u n d Thom as-), H erdfrisch- (Siem ens-M artin-) u n d als E lek tro v erfahr en. Sie w erden weiter u n te n eingehend b e h a n d e lt w e r d e n 1). M an u n te r scheidet dem entsprechend z. B. Schw eißeisen, P u d d eleisen , F lu ß e is e n , T iegelstahl, Z em entstahl. E lek trostahl. M anchm al h ab en au c h d ie E rfin d e r d er V erfahren ihren N am en zu B ezeichnungen gegeben, wie Bessemer-, Thom as-, M artinflußeisen. E in e B e nen n u n g auf G ru nd d er chem ischen A nalyse fin d e t gew öhnlich n u r n a c h b e stim m te n Z usätzen (E delstahlen) s ta tt, z. B. W olfram -, Chrom-, N ickelstahl.
Die E in teilun g u n d einheitliche B e n e n n u n g des tech nisch v erw en d eten E isens ist ein G egenstand, d er w ä h ren d d e r le tz te n J a h r z e h n te au f d a s leb h a fteste e rö rte rt w orden ist. Die großen Schwierigkeiten, die hier zu ü b erw in d en sind, m ögen es zum Teil erklären, weshalb w ir heute, obwohl sich die h erv o rra g en d sten T h eo retik er und P ra k tik e r des E isenhüttenw esens m it d er F rag e eingehend besch äftig t haben, n o ch keine allgemein an e rk an n te E inteilung fü r die gew erblichen E isen so rte n b esitzen 2).
B ereits im J a h r e 1876 w urden anläßlich d er W eltau sstellung in P h ila d e lp h ia von V ertretern d er b edeutendsten E isen erzeugenden L ä n d e r V ereinbarun gen au fg estellt;
diese h a t L e d e b u r zum A usgangspunkt einer E in teilu n g gem acht, die n o ch h eu te wohl die w eiteste V erbreitung und A nerkennung gefunden h a t. L e d e b u r g ib t folgende A uf
stellung 3) :
Einteilung des technisch verwendeten Eisens (nach Ledebur).
I. R o h e i s e n . N ich t schm iedbar, spröde, beim E rh itz e n plötzlich schm elzend.
G ehalt an K ohlenstoff (Silizium. P ho sph or u. a.) m indesten s 2 ,6 % .
L. G r a u e s R o h e i s e n . Ein Teil des K ohlenstoffes wird beim E rkalten graphitisch ausgeschieden.
Farbe der Bruchfläche grau. In der Gießerei zu Gußwaren verarb eitet, h eiß t das graue R o h eisen G-ußeisen.
2. W e i ß e s R o h e i s e n . D er K ohlenstoff is t gebunden. Farbe der B ruchfläche weiß. Härter, spröder als graues Roheisen.
3. E i s e n m a n g a n e . K ohlenstoffhaltige E isenm anganlegierungen m it reichem M angangehalte.
Der K ohlenstoff is t gebunden. Farbe der Bruchfläche w eiß oder gelblich. Sehr spröde.
I I . S c h m i e d b a r e s E i s e n . S chm iedbar u n d in gew öhnlicher T e m p e ra tu r w eniger spröde als R oheisen. Beim E rh itzen allm ählich bis zum Schm elzen erw eichend. G ehalt a n K ohlenstoff weniger als 2 ,6 % .
1. S c h w e i ß e i s e n u n d S c h w e i ß s t a h l . Im nichtflüssigen, teigartigen Zustande erfolgend.
Schlackenhaltig und aus zahlreichen, einzeln en tstan d en en , zusam m en gesch w eiß ten Eisen- köroern bestehend.
a) S c h w e i ß s t a h l . K ohlenstoffreicher (0 ,5 % und darüber); fest, hart.
b) S c h w e i ß e i s e n . Kohlenstoffärmer, weniger fest und w eniger h a rt, aber zäher un d gesch m ei
diger als Schweißeisen.
2. F l u ß e i s e n u n d F l u ß s t a h l . Im flüssigen Zustande erfolgend. Schlackenfrei.
a) F l u ß s t a h l . K ohlenstoffreicher (0 ,5 #/ 0 und darüber); fest, hart.
b) F l u ß e i s e n . Kohlenstoffärmer, weniger fest und w eniger hart, aber zäher und geschm eidiger als Flußstahl.
W e d d i n g 4) bringt zwei N am enbezeichnungen, eine germ anische u n d eine rom anisch e.
E rste re E inteilung ist d e r V ollständigkeit halber n ac h ste h en d w iedergegeben.
J) Vgl. S. 220.
2) D ie A ngelegenheit h a t schon verschiedene Male auf der T agesordnung der K ongresse des D e u t s c h e n s o w i e d e s I n t e r n a t i o n a l e n V e r b a n d e s f ü r d i e M a t e r i a l p r ü f u n g e n d e r T e c h n i k gestanden. Vgl. Stahleisen 1904, S. 189; 1907, S. 775; 1909, S. 1710.
3) Handbuch der Eisenhüttenkunde. 5. A ufl., 1. A b t., S. 7.
4) Ausführliches Handbuch der Eisenhüttenkunde. 2. A ufl., Bd. 1, S. 20 und Grundriß der Eisenhüttenkunde. 5. A ufl., S. 7.
Einteilung des technisch verwerteten Eisens (nach Wedding) R o h e i s e n .
5— 2 ,3 % Kohlenstoff, leicht schm elzbar, nicht schmiedbar.
S c h m i e d b a r e s E i s e n . 2,3— 0,05°/o K ohlenstoff, schm iedbar, schwer schmelzbar.
g r a u e s R o h e i s e n w e i ß e s R o h e i s e n
m it G-raphit ohne Graphit
h a l b i e r t e s R o h e i s e n
F l u ß e i s e n aus dem flüssigen A ggregatzustande erstarrt, schlackenfrei
S c h w e i ß e i s e n durch Schweißung erhalten, schlacken
haltig.
schwach halbiertes Roheisen
stark halbiertes
Roheisen. F l u ß s t a h l F l u ß s c h m i e d -
e i s e n nicht
S c h w e i ß - S c h w e i ß s t a h l s c h m i e d -
härtbar härtbar
e i s e n nicht h ärtbar härtbar.
Sie h a t in ihren G rundzügen m anches m it der Aufstellung L e d e b u r s gemein, doch ist, wie weiter u n te n n ä h e r ausg efüh rt wird, die E in fü h lu n g der H ä rtb a rk e it als U n te r
scheidungsm erkm al bei schm iedbarem Eisen h eu te n ic h t m ehr h altb ar. Auch die A us
drücke „F lußschm iedeisen“ und ,,Schweißschmiedeisen“ sind für den p raktischen Gebrauch ungeeignet. Bei d e r rom anischen Bezeichnung ging W e d d i n g von dem U m stan de aus, daß die französische und andere rom anische Sprachen, ebenso die englische, getren nte Bezeichnungen fü r F lu ß sta h l, F lußeisen und Schw eißstahl n ich t kennen, sondern die genannten drei Begriffe einheitlich u n te r dem W o rt „ S ta h l“ (acier, steel) zusam m en
fassen und diesem d as n ich t h ä rtb a re Eisen (Fer, iron) gegenüberstellen. Die rom anische Bezeichnung ist also einfacher, d ü rfte sich ab er in d er P rax is n ic h t für alle F älle als a u s
reichend erweisen 1).
Im täglichen L eben e rfäh rt die Bezeichnung „ S t a h l “ , m it welchem W ort der Laie den Begriff eines vorzüglicheren Stoffes zu verbinden pflegt (z. B. S tahl quellen), so verschiedene A nw endung und Auslegung, d a ß es im G eschäftsverkehr hierüber häufig zu S treitigkeiten kom m t.
In d er P rax is bezeichnete m an frü h er als S ta h l dasjenige Eisen, welches plötzlich abgekühlt von einer Feile n ich t m ehr angegriffen wird, als Eisen solches, welches ange
griffen wird. Die von d er W issenschaft im E ink lang d a m it gebrauchte Begriffsfeststellung.
„S tahl ist eine Eisenlegierung, die beim A bschrecken g e h ä rte t w ird “ , ist unbestim m t, weil es keine scharfe Grenze fü r die H ä r t b a r k e i t gibt u n d auch die V erfahren zu r F e s t
stellung der H ä rte verschieden im Erfolg sind. Vielfach setzte m an als Grenze zwischen Eisen un d S tahl einen K ohlenstoffgehalt von 0 ,5 % ; doch ist zu berücksichtigen, d aß die H ä rtb a rk e it von d er Anw esenheit an d e rer F rem d k ö rp e r im Eisen beeinflußt w ird.
Auch h a t m an E isensorten (Spezial- oder Sonderstähle), bei denen ü b e rh a u p t eine H ä rtu n g nicht e in tritt, sondern die von vornherein eine solche H ä rte besitzen, daß sie von der Feile n ich t angreifbar sind.
W ährend d er Schiffbau n ac h dem V organg des A uslandes auch das n ich t h ä rtb a re weiche Flußeisen fa st durchw eg als S tahl bezeichnet, haben die preußischen Eisenbahn- verwaltungen im J a h r e 1889 die Z u g f e s t i g k e i t fü r die T ren nun g herangezogen u nd bestim m t, daß alles M aterial, d as m ehr als 50 k g/qm m F estigkeit besitzt, als S ta h l zu bezeichnen ist. H insichtlich d e r Zugfestigkeit als U n terscheidungsm erkm al beto nte schon L e d e b u r , d aß ein u nd dasselbe schm iedbare Eisen ziemlich abw eichende F estig
keit zeigen kann, je n achd em es in d ü n n en oder dicken S tücken geprüft wird, oder je nachdem es einer um fänglicheren oder w eniger um fänglichen B earbeitun g zuvor u n te r
worfen w orden ist. T rotzdem h a t ein A usschuß des D e u t s c h e n V e r b a n d e s f ü r d i e M a t e r i a l p r ü f u n g e n d e r T e c h n i k im J a h r e 1905 vor geschlagen, den U nterschied zwischen S tahl und Eisen als den U n terab teilu n g en des F lu ßm etalls einerseits u n d des Schweißmetalls anderseits dah in festzulegen, d aß m an als S ta h l ein E isen bezeichnet, gleichgültig welche Zusam m ensetzung es haben möge un d gleichgültig, ob es h ä r tb a r
1) Weitere Vorschläge für eine E inteilung m acht 0 . T h a l l n e r in „Berg- und H üttenm ännische R undschau“ 1907, S. 86.
is t oder nicht, das eine F estig keit, w enn es im flüssigen Z u s ta n d h erg estellt w ar, n a c h dem A usglühen von 50 kg u n d m eh r a u f d a s Q u ad ratm illim eter, w enn es im teigigen Z u stan d e hergestellt w ar, von 42 kg u n d m eh r a u f d a s Q u a d ratm illim eter h a t.
Im J a h r e 1919 endlich is t von d em W e r k s t o f f a u s s c h u ß d e s N o r m e n a u s s c h u s s e s d e r d e u t s c h e n I n d u s t r i e an g e reg t w orden, bei sch m ied b arem E isen u n d S tahl kün ftigh in d en im teigigen Z u sta n d gew onnenen W erk sto ff m it „ E is e n “ , d en im flüssigen Z u stan d erzeu gten m it „ S t a h l “ zu bezeichnen. Gegen diesen Vorschlag ist von m ehreren Seiten E in sp ru ch erhoben w orden u n te r H inw eis au f den H a n d el. Eine derartig e N eubenenn ung erscheine vom k au fm änn ischen S ta n d p u n k t aus als sehr schwierig u nd bedenklich. M ißverständnisse im E isenhandel, z. B. bei S tabeisen, seien n ic h t zu verm eiden. N ach m eh rjährigen V erhandlungen einigte m a n sich E n d e 1923 dah in , g rund sätzlich den A u sd ru ck S ta h l fü r alles techn isch gewonnene E isen, ausgenom m en R oheisen u nd Gußeisen, festzulegen, u n d zw ar „ F lu ß s ta h l“ fü r d en im flüssigen Z u stan d gewonnenen, ohne w eitere N a ch b eh a n d lu n g schm iedbaren W erkstoff, „S ch w eiß -“
bzw. „ P u d d e ls ta h l“ fü r den im teigigen Z u stan d gew onnenen. D as W o rt E isen an sich soll für das E lem en t E isen Vorbehalten bleiben. Von dieser g rund sätzlich en E n t scheidung sollen indes die h andelsüblichen Bezeichnungen, wie S ta b - u n d F orm eisen, Universaleisen, Eisenbleche usw. n ic h t b e rü h rt w erden.
Jedenfalls h ab e n alle V erhandlungen ergeben, d a ß weder w issenschaftlich noch prak tisch eine Grenze zwischen „ E is e n “ und „ S t a h l “ festlieg t o d er festg eleg t w erden kann, anderseits w eder wissenschaftliche, noch p ra k tisc h e o d er w irtschaftliche G ründe einen Vorteil von einer N eubenennung erken nen lassen. U m Ir rtü m e rn vorzubeugen, ist es im p rak tisch en Leben angezeigt, ste ts neben d er W ortb ezeich nu ng Z ahlenang aben ü b er F estig keit u n d D ehnu ng zu m achen.
A uch die B enennung des d u rch Gießen zu G ebrau chsg egen ständ en v erarb e ite te n Eisens w ar lange Zeit ein sehr s trittig e s G ebiet. D er N o rm enausschuß d e r d eutschen In d u strie g ib t folgende B egriffserklärungen:
1. G u ß e i s e n 1). Gußeisen w ird aus R oheisen allein oder m it B rucheisen, S tahlabfällen un d an deren Schm elzzusätzen erschm olzen u n d in F o rm en gegossen, jedoch keiner . N ach b eh an d lu n g zwecks S chm iedb arm achu ng unterw orfen . J e n ac h d e r Menge
des ausgeschiedenen G raphits ist zu u n te rs c h e id e n :
a) Graues Gußeisen (G rauguß) m it reichlicher G raphitau ssch eidun g, b) halbgraues Gußeisen m it geringer G rap hitausscheidung,
c) weißes Gußeisen ohne oder n u r m it S puren von G raph itausscheid un g, d) H a rtg u ß oder Schalenguß m it weißer A ußenzone u n d g ra u em K ern .
2. T e m p e r g u ß o d e r s c h m i e d b a r e r G u ß 2). T em perguß oder sch m ied b a rer Guß w ird wie Gußeisen u n d zw ar aus weißem Roheisen gegossen u n d n a c h h e r d urch Ausglühen m it einem K ohlenstoff entziehenden M ittel gefrischt od er sch m iedb ar gem acht.
Bezeichnungen fü r Gußeisen oder Tem perguß, die die A rt u n d H e rstellu n g n icht erkennen lassen, z. B. „ H a lb s ta h l“ , „ S ta h le ise n “ , „ T e m p e rs ta h lg u ß “ sind irre führend 3).
3. S t a h l g u ß o d e r S t a h l f o r m g u ß 4). S ta h lg u ß o der S tahlform g uß w ird aus S tah l im Tiegel, Siemens-M artin-, E lektroofen oder in d er B irne her gest eilt u n d ist ohne weitere B eh an d lu n g schm iedbar.
M ithin ist S tahlguß oder S tahlform guß 5) bereits ein F ertigerzeu gn is u n d s te h t im G egensatz zu G u ß s t a h l bzw. B l o c k g u ß , d em in K okillen gegossenen W erkstoff.
’) D IN O R M 1500; vgl. „ B e tr ie b “ 1922, S. 19.
2) Vgl. S. 248.
3) D IN O R M 1500; vgl. auch die A usführungen von I r r e s b e r g e r in Stahleisen 1914, S. 757;
M e h r t e n s in Gieß.-Ztg. 1919, S. 65, 83, 101, 139, 177, 284 und in „ B e tr ie b “ 1919, S. 125; von S c h ä f e r in Gieß.-Ztg. 1922, S. 463.
4) D IN O R M 1505. (N och n ich t endgültig.)
5) Gegen die Bezeichnung „S tah lfo rm g u ß “ w endet sich zugunsten v o n „ S ta h lg u ß “ unter H in weis auf die B enennung „ E isen g u ß “ S c h ä f e r in Gieß.-Ztg. 1922, S. 463.
U rsprünglich w ar das W o rt „ G u ß s ta h l“ ausschließlich in A nw endung fü r den im Tiegel hergestellten Stahl. H e u te v e rs te h t m an allgemein d a r u n te r ein Vorerzeugnis, das d urch nachfolgende B eh and lu ng (Walzen, Schm ieden, P ressen usw.) in gebrauchsfertige B a u teile (Schienen, Träger, Form eisen usw.) ü b erg efü h rt w ird. Die Bezeichnung ,,F lu ß eisenguß“ oder ,,F lu ß e isen fo rm g a ß “ ist ungebräuchlich.
Im letzten J a h r z e h n t h a t sich in den V ereinigten S ta a te n für Grauguß, der d urch Stahlzusatz eine höhere F estig keit erh alten h a t, d er N am e „ H a l b s t a h l “ (semi-steel) eingebürgert, d er auch zum Teil in D eutschlan d geläufig gew orden ist. Gegen diese Bezeichnung ist von in- u n d ausländischen F ach leu ten w iederholt Stellung genom m en worden, wobei d ara u f hingewiesen w urde, d aß der Zusatz von Stahlabfällen zur E r höhung der F estigkeitseigenschaften von Gußeisen n ich ts N eues i s t 1). N euerdings ist von der A m erican F o u n d ry m e n ’s Association zusam m en m it dem Am erikanischen Verband fü r M aterialprüfungen d afü r der N am e „ . h o c h w e r t i g e s G u ß e i s e n “ (h ig h ' te s t cast iron) gew ählt worden. Dieselbe Bezeichnung ist auch vom Technischen HauptausschulÄ fü r Gießereiwesen dem N orm enausschuß der D eutschen In d u strie für das im K uppelofen oder Flam m ofen u n te r S tah lzusatz erschmolzene hochwertige, niedriggekohlte Gußeisen vorgeschlagen w o rd e n 2).
Literatur.
a) E i n z e l n e W e r k e .
W e d d i n g , H.: Ausführliches Handbuch der E isenhüttenkunde. Bd. 1. Braunschweig 1891— 1896.
— Grundriß der E isenhüttenkunde. 5. Aufl. Berlin 1907.
S i m m e r s b a c h , 0 .: D ie Eisenindustrie. L eip zig 'u n d Berlin 1906.
L e d e b u r , A .: H andbuch der Eisenhüttenkunde. 1. A bt., 5. Aufl. L eipzig 1906.
Gemeinfaßliche D arstellung des Eisenhüttenw esens. 12. Aufl. D üsseldorf 1923.
„ H ü tte“, Taschenbuch für Eisenhüttenleute. 2. Aufl. Berlin 1922.
Industrienormen, D eu tsch e. W erkstoffnorm en für E isen und Stahl, herausgegeben vom N orm en ausschuß der D eu tsch en Industrie, Berlin. Selb stverlag des N orm enausschusses.
b) A b h a n d l u n g e n .
W e d d i n g , II.: D ie heutigen Methoden der E isenerzeugung und die Benennung der daraus h ervor
gehenden Eisengattungen. Glasers Annalen für Gewerbe und Bauwesen 1888, S. 167, auszüg- lich in Stahleisen 1888, S. 457.
L e d e b u r , A .: Über die B enennung der verschiedenen K ohlenstofform en im Eisen. Stahleisen 1888.
S. 742.
T h a l l n e r , 0 .: Über E inteilung und N am engebung des Eisens. Berg- u. H üttenm . Bundsch. 1907.
S. 35.
W e d d i n g , H.: E inheitliche Benennung von Eisen und Stahl auf dem Kongreß des Internationalen Verbandes für die Materialprüfungen der Technik in Brüssel 1906. Stahleisen 1907, S. 775.
J) Siehe z. B. A. L e d e b u r in Stahleisen 1889, S. 333; siehe auch F u ß n o te 3 au f S. 6.
2) Stahleisen 1922, S. 505. N äheres vgl. auch M itteilungen aus dem K. W. In s t itu t für Eisenforschung. D üsseldorf. 4. Bd. S. 125.
