Stahl und Eisen, Jg. 49, Heft 33

STAHL UND EISEN

Z E I T S C H R I F T F Ü R D A S D E U T S C H E E I S E N H Ü T T E N W E S E N

Herausgegeben vom Verein deutscher Eisenhüttenleute G eleitet von Dr.-Ing. Dr. mont. E. h. O . P e t e r s e n

unter verantwortlicher Mitarbeit von Dr. J.W . Reichert und Dr. M. Schlenker für den wirtschaftlichen Teil

H E F T 33 15. A U G U S T 1 9 2 9 4 9 . J A H R G A N G

Untersuchungen über das Beizen von kohlenstoffarmen Flußstahlblechen.

Von P e t e r B a r d e n h e u e r und G u s t a v T h a n h e is e r in D üsseldorf1).

(A n sich ten über die Beizblasenbildung im Schrifttum . D iffu sio n des W asserstoffs beim Beizen. E in flu ß von Blech­

stärke, T em peratur, A r t und K on zen tration der B eizsäure sow ie der Zugabe von B eizzu satz. E in flu ß der Vorbehandlung u n d Beschaffenheit des W erkstoffs a u f seine N eigung zu r Beizblasenbildung.)

D as Ueberziehen des Eisens m it einem anderen Metall oder m it Em aille setzt eine m etallisch blanke Oberfläche des Werkstoffs voraus, d. h. die von derWarmformgebung oder einer Glühbehandlung herrührende Oxydschicht muß vorher vollständig entfernt werden. D ies geschieht meistens durch Lösen des Oxyds in Säure. Dabei ist es nicht zu vermeiden, daß die Säure auch m it dem m etallischen Eisen unter Wasser­

stoffentwicklung reagiert. D as Lösen von metallischem Eisen ist möglichst einzuschränken, dam it ein unnötiger Verlust an Säure und M etall vermieden wird. Außerdem beeinflußt der dabei entw ickelte W asserstoff die Eigen­

schaften des Beizgutes ungünstig, wie noch näher gezeigt wird. Nach dem Beizen oder dem darauf folgenden Ver­

zinken, Emaillieren usw. beobachtet man oft Blasen auf dem Werkstoff, deren Ausdehnung in w eiten Grenzen schwanken kann. D ie Beizblasen machen den W erkstoff oder die daraus gefertigten Gegenstände in den meisten Fällen unbrauchbar. D ie durch diesen Ausschuß hervor­

gerufenen wirtschaftlichen Verluste sind um so empfind­

licher, als die Ausschußteile schon m it hohen Verarbeitungs­

kosten belastet sind und zudem der m it einem Schutzm etall oder Emaille überzogene Schrott fast wertlos ist.

Ueber die Ursache der Entstehung der Beizblasen sind im Laufe der Zeit verschiedene Anschauungen entwickelt worden. Eine der ältesten Vorstellungen ist folgende2) : Im Werkstoff sind Gase unter Druck in Hohlräumen einge­

schlossen. Beim Beizen wird die an der Oberfläche liegende Wand des Hohlraumes durch den Angriff der Säure ge­

schwächt, und der Druck der eingeschlossenen Gase genügt jetzt oder bei der nachfolgenden W ärmebehandlung, um diese aufzuwölben und so eine B lase zu bilden. D iese An­

schauung ist recht unwahrscheinlich, da nach ihr auch durch Glühen allein ohne vorhergehendes Beizen Blasen ent­

stehen müssen, was jedoch nicht der F a ll ist.

T. V. H u g h e s 3) nim m t an, daß die Beizsäure durch Herauslösen von leicht löslichen Stoffen oder durch vor­

handene Kanäle in das Innere des W erkstoffs dringt. Durch Bildung des Eisensalzes der Säure wird der K anal nach der Oberfläche verstopft, der durch die Säure im Innern ent­

wickelte Wasserstoff kann nicht mehr entweichen und ver­

ursacht die Beizblasenbildung.

ft A uszug aus M itt. K .-W .-In st. E isenforsch. 10 (1928) Lfg. 17, S. 323/42.

2) S t. u. E . 10 (1890) S. 947/55.

3) J . Iron Steel In st. 49 (1906) S. 147/50.

149 X X X I I I .,.

In neuerer Zeit wird die Beizblasenbildung auf den beim Beizen von W erkstoff aufgenommenen W asserstoff zurück­

geführt. C. F. L a w 4) erklärt die Blasenbildung wie folgt:

Der beim Beizen entstehende Wasserstoff diffundiert zum Teil in den Werkstoff und reduziert die im Innern befind­

lichen oxydischen Einschlüsse unter Bildung von W asser, das dann Veranlassung zur Blasenbildung gibt. Zahlreiche Untersuchungen haben bestätigt, daß der im Entstehungs­

zustand befindliche W asserstoff im stande ist, auch bei niedriger Temperatur in das Eisen zu diffundieren. Für die Anschauung von Law, daß dieser W asserstoff bei der Tempe­

ratur des Beizbades Oxyde reduziert, ist jedoch der Beweis nicht erbracht.

Untersuchungen über die R eaktionsfähigkeit des durch Eisen diffundierenden W asserstoffs hat M. B o d e n s t e i n 6) ausgeführt. Es gelang ihm nicht, Umsetzungen dieses Wasserstoffs m it Brom, Stickstoff und Schwefel nachzu­

weisen. Dagegen trat eine Reaktion m it elementarem Sauer­

stoff in eigenartiger Abhängigkeit von der Sauerstoff­

konzentration und der Temperatur ein. Bodenstein zieht aus seinen Versuchen den Schluß, daß der W asserstoff in atomarer Form in Eisen diffundiert; trifft er auf einen Hohlraum, so vereinigen sich die A tom e beim Verlassen des Metalls vollständig zu molekularem W asserstoff, der sich unter Druck ansammelt.

D ie gleiche Vorstellung über das Verhalten des W asser­

stoffs vertritt C. A. E d w a r d s 6), der dam it eine Erklärung für die E ntstehung der Beizblasen gibt. Nach Edwards diffundiert ein Teil des beim Beizen entstehenden Wasser­

stoffs in atomarer Form in das Eisen. Trifft dieser auf einen Hohlraum oder auf einen Einschluß, durch den er nicht diffundieren kann, so bildet sich molekularer W asserstoff, der bei der Temperatur des Beizbades nicht im stande ist, durch E isen zu diffundieren. Der molekulare W asserstoff sam m elt sich an diesen Stellen unter Druck an und gibt so Anlaß zur Blasenbildung. Edwards konnte eine redu­

zierende W irkung des diffundierenden W asserstoffs auf Oxyde bei der Beiztem peratur nicht feststellen.

Vor der Inangriffnahm e planm äßiger Untersuchungen über die m it der Beizblasenbildung im Zusammenhang stehenden Fragen wurden zahlreiche Beizblasen einer ein­

gehenden U ntersuchung unterworfen, um aus der Be-

6) Z. E lek troch em . 28 (1922) S. 517 /2 6 . 6) J . Iron S te el I n s t. 110 (1924) S. 9 /4 4 .

1185

1186 S ta h l und E isen. Untersuchungen über das B eizen von kohhnstoffarm en Flußstahlblechen. 49. Jahrg. N r. 33.

schaffenheit der Blasen oder deren Umgebung A nhalts­

punkte über ihre Entstehung zu erhalten7). D abei ergab sich, daß diese durchweg eine m etallisch blanke Oberfläche be­

sitzen; in keinem F a ll wurden in Blasen frisch gebeizter Bleche Spuren von Beizflüssigkeit, Wasser oder Eisensalzen gefunden. Dieser Befund schließt eine Erklärung der B eiz­

blasenbildung durch eingedrungene Beizflüssigkeit aus. Die Untersuchung zeigte weiter, daß die Beizblasen dort auf- treten, wo bereits im Gußblock Fehlstellen, entweder Gas­

blasen oder Einschlüsse, vorhanden gewesen sind.

Einige in ähnlicher W eise wie die von Bodenstein durch­

geführten Versuche zeigten, daß sich Reaktionen des in das Innere einer Eisenhülse diffundierten W asserstoffs m it Eisensulfid oder E isenoxyd nicht nachweisen lassen. D a ­ gegen konnte beobachtet werden, daß sich der diffundierende Wasserstoff beim A ustritt aus dem M etall unter erheblichen Drücken in Hohlräumen ansammeln kann. An der Außen­

seite eines zylindrischen Hohlkörpers aus Kruppschem W eicheisen m it 5 mm Wandstärke wurde kathodisch W asserstoff entwickelt. Zur Abkürzung der Versuchsdauer wurde der Hohlraum durch Einsetzen eines Glasstabes ver­

kleinert. Nach kurzer Zeit zeigte das aufgeschraubte Ma-no-

Anwendung von Beizzusätzen erschien es richtig, im Zu­

sammenhang m it derartigen Versuchen auch deren Einfluß auf die D iffusion von W asserstoff festzustellen. Zu diesem Zweck war es, um Vergleichswerte zu erhalten, notwendig, die von Edwards durchgeführten Untersuchungen zu wieder­

holen bzw. zu ergänzen. Es war natürlich nicht m öglich, alle heute im H andel befindlichen Beizzusätze oder auch nur einen Teil derselben in die Untersuchungen einzubeziehen.

Aus diesem Grunde wurde nur Dr. V o g e ls Beizzusatz verwendet.

U n t e r s u c h u n g d er A b h ä n g ig k e it d e r W a s s e r s t o f f ­ d if f u s i o n v o n d e r B l e c h s t ä r k e , T e m p e r a tu r u n d

K o n z e n t r a t io n d e r B e iz s ä u r e .

Zur Bestim m ung der Abhängigkeit der Wasserstoff­

diffusion von den einzelnen im praktischen Beizbetrieb auftretenden Umständen wurde die in Abb. 2 dargestellte Einrichtung benutzt. Das zu untersuchende Blech wird m ittels Schraubzwingen zwischen zwei Glasglocken ge­

spannt. Nachdem die untere Glocke vollständig und die Meßröhre bis zur Höhe des Bleches m it Quecksilber gefüllt ist, wird die ganze Anordnung in ein auf die Versuchstempe­

ratur erhitztes Wasser­

bad gestellt und die Beizsäure auf das Blech gegossen. Der durch das Blech diffundierende Wasserstoff sam melt sich unter diesem an und drückt das Queck­

silber in die Meßröhre.

Mit H ilfe dieser Vor­

richtung wurde der E in­

fluß der Blechstärke, Beiztemperatur, Art und Konzentration der Beizsäure sowie der Zu­

gabe eines Beizzusatzes auf die W asserstoffdif­

fusion bestim m t. Für säm tliche Untersuchun-

A bbildung 2. A pparatur zur B estim m u ng der W asserstoff­

diffusion.

A bbildung 1.

Apparatur zur A nsam m lung vo n kath od isch erzeugtem W asserstoff kurz vor B eendigung des Versuches.

meter eine Drucksteigerung in der Hülse an, die m it der Versuchsdauer stieg. B ei rd. 300 at m ußte der Versuch ab­

gebrochen werden, da der Druck schon erheblich über den Meßbereich des Manometers (250 at) hinausging. Abb. 1 zeigt die Anordnung kurz vor Beendigung des Versuches.

D ie durchgeführten Untersuchungen stehen m it der Theorie der Beizblasenbildung durch Ansammlung von molekularem W asserstoff im Innern des W erkstoffs in E in­

klang. Nach dieser ist die Beizblasenbildung, gleiche Be­

schaffenheit des W erkstoffs vorausgesetzt, von der Menge des beim Beizen eindiffundierenden W asserstoffs abhängig.

Der Beizbetrieb ist demnach so zu führen, daß vom Werk­

stoff m öglichst wenig W asserstoff aufgenommen wird. Um dies zu ermöglichen, muß die Abhängigkeit der W asserstoff­

diffusion von den einzelnen im Beizbetrieb auftretenden Faktoren bekannt sein. Ueber die Abhängigkeit der W asser­

stoffdiffusion von der Konzentration der Beizsäure, der Beiztemperatur und der Blechstärke liegt nur die Arbeit von C. A. Edwards vor. Angesichts der immer stärker werdenden

7) N ähere A n gab en befinden sich in der ausführlichen A rb eit, siehe unter

gen wurde ein Flußstahl m it der in Zahlentafel 1 an­

gegebenen Zusammensetzung verwendet. D ie Oberfläche des Bleches, die m it der Säure in Reaktion trat, betrug in allen Fällen 0,594 dm2.

Z a h le n ta fe l 1. C h e m i s c h e Z u s a m m e n s e t z u n g d e r V e r s u c h s b l e c h e .

0 Si ^{M n} P s Ou

% % % % % %

0,09 0,03 0,39 0,025 0,029 0,18

A b h ä n g ig k e it d e r W a s s e r s t o f f d i f f u s i o n v o n d e r B le c h s t ä r k e .

D ie Versuchsreihe über die Abhängigkeit der Wasser­

stoffdiffusion von der Blechstärke wurde m it Blechen von 0,75, 0,8, 1,5, 2, 4 und 8 mm Stärke durchgeführt. Die Versuchstemperatur betrug 25°. A ls Beizsäure wurde eine Schwefelsäure m it 387 g H 2S 0 4 je 1 verwendet. D ie Ergeb­

nisse der Versuchsreihe sind in Abb. 3 wiedergegeben, in der auf der Abszisse die Versuchszeiten in h und auf der Ordinate die diffundierten Mengen W asserstoff in cm3 auf- getragen sind. Nach der Sättigung des Bleches nim m t die Menge des diffundierten W asserstoffs linear m it der Zeit zu.

In dem untersuchten Bereich von 0,75 bis 8 mm Blechstärke

ist die diffundierte W asserstoff menge ungefähr proportional

15. A u gu st 1929. Untersuchungen über d a s B eizen von kohlensloffarmen Flußstahlblechen. S tah l und E isen . 1187

f

§ 2 0

^ 7.0

% ö 7.0 s

a,V \

\ Sc/tvefe/soure /

y A ’<

A

t _\

//

\ ^\

/ Sc/7/vefe/sä0re +0,So/oße/zzuso/z

1 1 1

A bbildung 7. A b h än gig­

k e it des V erhältnisses H d iff .

-Tr- — vo n der H entw .

Tem peratur.

00 30 0 00

Tv—r7^ra/yy0 0700

der Blechstärke. Zu dem gleichen Ergebnis gelangte Edwards

bei seinen Untersuchungen.

Bei der Auswertung der Versuche über die W asserstoff­

diffusion muß ganz allgemein beachtet werden, daß diese in sehr hohem Grade von der Zusammensetzung und der Vor­

behandlung des Werkstoffs abhängig ist. Klar geht dies aus

A b h ä n g ig k e it d er W a s s e r s t o f f d i f f u s i o n v o n d er T e m p e r a tu r .

D ie Untersuchungen über die Abhängigkeit der Wasser­

stoffdiffusion von der Temperatur wurden m it Schwefel­

säure von 387 g H 2S 0 4 je 1 und m it Salzsäure 1 :1 m it und

A bbildung 4. A b h än gigkeit der W asserstoffdiffusion vom K ohlen-

sto ffg eh a lt d es B lech es.

S c h w e fe ls ä u r e m it 3 8 7 g S O , j e 1. B le c h - Stärke 1 ,2 m m . V e r s u c h s t e m p e r a tu r 4 0 ° .

Z e /7 /0 7z,

Abbildung 3. A bh än gigkeit der W asserstoffdiffusion vo n der B lechstärke.

Schw efelsäure m it 3 8 7 g f f 2 S O , j e 1. V e r s u c h s t e m p e r a tu r 2 5 °. O b e r flä c h e 0 ,5 9 4 d m 2.

einer Versuchsreihe über den Einfluß des K ohlenstoff­

gehaltes auf die D iffusion von W asserstoff hervor. Durch entsprechende Glühbehandlung wurde in Blechen m it 0,71,1,04 und 1,32 % C der Zementit einm al in die kugelige und einmal in die lam ellare Form übergeführt. In A l l . 4 sind die Mengen des je h und dm2 diffundierten Wasserstoffs in

b

3?

Abbildung 5.

Abhängigkeit des entwickelten W asserstoffs

von der Temperatur.

ohne Zugabe von 0,5 % Dr. Vogels B eiz­

zusatz durchgeführt. Bei diesen und den folgenden Versuchsreihen wurde gleichzeitig die Menge des entwickelten W asserstoffs durch B estim ­ mung des in Lösung gegangenen Eisens festgestellt, da sich auch diese m it der Temperatur ändert. A l l . 5 zeigt die Abhängigkeit des je dm2 und h entw ickelten Wasser­

stoffs von der Temperatur. Mit steigender Temperatur

A bbildung 6.

A b h än gigkeit der W asserstoff diffusion v o n

der Tem peratur.

77>'rrr7/Z’fr<jft//* //7 #¿7

B le c h s tä r k e 1 ,2 m m .

a V ersu che m it S c h w e fe ls ä u r e . S c h w e fe ls ä u r e m it 3 8 7 g S 2 S 0 4 je 1.

S ch w efelsä u re m it 3 8 7 g H 2 S 0 4 je 1 + 0 ,5 % D r. V o g e ls B e iz z u s a t z , b V ersu ch e m it S a lz sä u re . S a lz sä u r e 1 : 1 ä q u i v a le n t e in e r S c h w e f e l­

säure m it 297 g H 2 S 0 4 j e 1. S a lz sä u r e 1 : 1 + 0 ,5 % D r. V o g e ls B e iz z u sa tz .

Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt der Probe dargestellt.

Man erkennt daraus, daß die W asserstoffmengen m it stei­

gendem Kohlenstoffgehalt rasch fallen, und daß die Bleche mit kugeligem Zementit im Gefüge ein Vielfaches an Wasser­

stoff diffundieren lassen als die m it lam ellarem Perlit.

Für den praktischen Beizbetrieb geht aus den Ergeb­

nissen dieser Versuche hervor, daß die Gefahr der A n­

sammlung von großen Mengen W asserstoff, die zur B eiz­

blasenbildung führen können, um so größer ist, je dünner das Blech oder je näher an der Oberfläche eine Stelle liegt, an der sich Wasserstoff ansammeln kann.

/ame//00e r fer///- 0-«.

0.2 0.0 0.0 03 7.0 7,0 7.0

00/7/000/0f f / 0 0/0

B le c h s tä r k e 1 ,2 m m .

a V e r su c h e m it S c h w e fe ls ä u r e . S c h w e f e ls ä u r e m it 3 8 7 g H 2 S 0 4 j e 1. S c h w e fe ls ä u r e m it 3 8 7 g H 2 S 0 4 je 1 + 0 ,5 % B r . V o g e ls

B e iz z u s a t z .

b V e r s u c h e m it S a lz sä u r e . S a lz sä u r e 1 : 1 ä q u i v a le n t e in e r S c h w e fe ls ä u r e m it 2 9 7 g H 2 S 0 4 j e 1. S a lz sä u r e 1 : 1 + 0 ,5 % D r . V o g e ls B e iz z u s a t z .

B le c h s tä r k e 1 ,2 m m .

a V e r s u c h e m it S c h w e fe ls ä u r e . S c h w e fe ls ä u r e m it 3 8 7 g H 2 S 0 4 je 1.

S c h w e fe ls ä u r e m it 3 8 7 g H 2 S 0 4 je 1 + 0 ,5 % D r . V o g e ls B e iz z u s a t z , b V e r s u c h e m it S a lz sä u r e . S a lz sä u r e 1 : 1 ä q u i v a le n t e in e r S c h w e f e l­

sä u r e m it 2 9 7 g H 2 S 0 4 je 1. S a lz sä u r e 1 : 1 + 0 ,5 % D r. V o g e ls B e iz z u s a t z .

1188 S ta h l und E isen. Untersuchungen über das B eizen von kohlenstoffarmen Flußstahlblechen. 49. Jahrg. N r. 33.

nim m t die Menge des entw ickelten W asserstoffs sowohl bei Schwefelsäure ( A l l . 5 a) als auch bei Salzsäure ( A l l . 5 1 ) rasch zu. B ei Zugabe des Sparzusatzes wird bei beiden

Säuren bedeutend weniger W asserstoff entwickelt.

D ie Menge des je dm2 und h diffundierten Wasserstoffs nim m t ebenfalls m it steigender Temperatur bei Schwefel-

daß bei Anwendung von Schwefelsäure bedeutend mehr W asserstoff diffundiert als bei Salzsäure, obwohl die Menge des entwickelten W asserstoffs bei Salzsäure größer ist.

D eutlicher geht dies aus A l l . 7 hervor, in der der prozen­

tuale A nteil des diffundierten am entwickelten Wasserstoff in A bhängigkeit von der Temperatur dargestellt ist. Mit steigender Temperatur diffundiert bei Verwendung von Schwefelsäure ( A l l . 7 a) prozentual weniger Wasserstoff durch das Blech. B ei Salzsäure fä llt der prozentuale A nteil des diffundierten Wasserstoffs nur wenig m it steigender Temperatur, er ist jedoch im ganzen Temperaturbereich bedeutend kleiner als bei Schwefelsäure. D ie Zugabe eines Beizzusatzes ändert die Verhältnisse. Der A nteil des dif­

fundierten am entwickelten W asserstoff wächst bei Schwefel­

säure m it steigender Temperatur. B ei Salzsäure ist ein E in­

fluß der Temperatur kaum zu erkennen. Es muß jedoch bem erkt werden, daß bei Zugabe des Beizzusatzes nur sehr kleine, bei dem angewandten Verfahren nicht genau be­

stim m bare Mengen Wasserstoff durch das Blech diffun­

dieren. Dadurch gelangen in die Berechnung des prozen­

tualen A nteils große Fehlermöglichkeiten.

F aß t man die Ergebnisse der bei verschiedenen Tempe­

raturen durchgeführten Versuche zusammen, so kann folgen­

des gesagt werden: D ie Menge des entwickelten Wasser­

stoffs steigt m it der Temperatur stärker als die des diffun­

dierten. Der prozentuale A nteil des diffundierten am ent­

w ickelten W asserstoff fällt daher m it der Temperatur. Bei Verwendung von Salzsäure diffundiert prozentual bedeutend weniger W asserstoff in den W erkstoff als bei Schwefelsäure.

B ei Zugabe eines Beizzusatzes sind die Mengen des je h und dm2 entw ickelten und diffundierten Wasserstoffs bedeutend kleiner als bei den Versuchen, die ohne Zusatz durchgeführt wurden.

Für den Beizbetrieb kann aus den Versuchen der Schluß gezogen werden, daß beim Beizen in Schwefel- oder Salz­

säure eine höhere Temperatur am günstigsten ist; denn bei diesen wird bis zum Blankbeizen am wenigsten W asserstoff

in den W erkstoff diffundieren. Setzt man jedoch einen Beiz­

zusatz zu, so ist zu beachten, daß die Temperatur nicht zu hoch gew ählt wird, damit keine Verminderung der Schutz­

wirkung des Zusatzes eintritt. D ie höchst zulässige Tempe­

ratur muß für jeden Zusatz festgestellt werden.

A b h ä n g i g k e i t d e r W a s s e r s t o f f d i f f u s io n v o n der K o n z e n t r a t i o n d er B e iz s ä u r e .

D ie Untersuchungen erstreckten sich auf die Ermittlung des Einflusses der Konzentration von Schwefel- und Salz­

säure m it und ohne Zugabe von Dr. Vogels Beizzusatz auf die D iffusion des Wasserstoffs. D ie bei den einzelnen Ver­

suchen angewandten Konzentrationen der Schwefelsäure betrugen 1 0 ,3 1 , 7 4 ,1 0 7 ,3 6 8 ,3 8 7 , 700, 900 und 1131 g H 2S 0 4 je 1, die der Salzsäure 7,4, 23, 55, 8 0 ,1 4 3 ,1 9 7 , 221, 242 und 274 g HCl je 1. D ie Versuchstemperaturen waren 25 und 60°.

B ei Verwendung von Schwefelsäure steigt bei 25 und 60°

sowohl m it als auch ohne Zugabe von Beizzusatz die Menge des entw ickelten W asserstoffs m it der Konzentration bis etwa 700 g H 2S 0 4 je 1, um bei höheren Konzentrationen wieder zu fallen. Im Gegensatz dazu steigt die entw ickelte W asserstoff menge bei Ver­

wendung von Salzsäure im ganzen Konzen­

trationsbereich in allen F ällen rasch an.

Noch deutlicher m acht sich der Unterschied der beiden Säuren in der Menge des je h und dm2 diffundierten Wasserstoffs bemerk­

bar. Während bei Schwefelsäure die Menge des diffundierten Wasserstoffs eine ähnliche Abhängigkeit von der Säurekonzentration zeigt wie der entw ickelte Wasserstoff, fällt bei Salzsäure die Menge des je h und dm2 diffundierten Wasserstoffs m it steigender Konzentration. D ie Verhältnisse sind in der ausführlichen Arbeit1) schaubildlich w iedergegeben. D ie Abhängigkeit des An­

teils des diffundierten am entwickelten W asserstoff von der Konzentration der Beizsäure zeigt A l l . 8. Bei Schwefelsäure

in dem Bereich, der für den Beizbetrieb in Frage kom m t, der A nteil des diffundierten am entwickelten W asserstoff langsamer als bei Salzsäure

D ie bei 25 und 60° durchgeführten Versuche ergaben die gleiche A bhängigkeit von der Konzentration, nur diffundiert bei 25° entsprechend den Untersuchungen über den Einfluß der Temperatur prozentual mehr Wasser­

stoff durch das Blech. Auch bei Zugabe des Beizzusatzes besteht die gleiche Abhängigkeit von der Konzentration der Säure, nur sind die Mengen des je h und dm2 ent­

w ickelten und diffundierten Wasserstoffs bedeutend kleiner.

D ie Untersuchungen über die Abhängigkeit der D if­

fusion des W asserstoffs von den hier untersuchten Um­

ständen haben folgende Ergebnisse geliefert.

D ie Gefahr der Beizblasenbildung ist um so größer, je kleiner die Wandstärke ist, durch die der W asserstoff dif­

fundieren muß, bis er auf Stellen trifft, an denen er sich ansammeln kann.

Bis zum Blankbeizen diffundiert um so weniger Wasser­

stoff in das W erkstück, je höher die Beiztemperatur ist. Bei Zugabe eines Beizzusatzes ist zu beachten, daß bei hohen Temperaturen die Schutzwirkung des Zusatzes vermindert werden kann. Es ist daher für jeden Zusatz festzustellen, bis zu welcher Temperatur er brauchbar ist.

Mit steigender Konzentration der Säure w ächst die Menge des entwickelten W asserstoffs in dem Konzentrations­

Sc/Jtvefk/sahr’e /n ff'/l tfanzerz/ratört/:/tyr/zw/.

I I i i i

0 70 700 203 207

U fo,7ze0/ratö//7/lfftfß7/l A bbildung 8.

A bh än gigkeit des V erhältnisses — — von der K onzentration der Beizsäure.

0 6 H entw .

B le c h s tä r k e 1 ,2 m m .

a V e r s u c h e m it S c h w e f e ls ä u r e . S c h w e fe ls ä u r e m it 3 8 7 g H 2 S 0 4 je 1. S c h w e fe ls ä u r e m it 3 8 7 g H 2 S 0 4 j e 1 + 0 ,5 % D r. V o g e ls B e iz z u s a t z . V e r s u c h s t e m p e r a tu r 25 u n d 6 0 ° . b V e r s u c h e m it S a lz sä u r e . S a lz sä u r e 1 : 1 ä q u i v a le n t e in e r S c h w e fe ls ä u r e m it 2 9 7 g H 2 S 0 4 je 1.

S a lz s ä u r e 1 : 1 + 0 ,5 % D r . V o g e ls B e iz z u s a t z . V e r s u c h s te m p e r a tu r 25 u n d 6 0 ° .

15. A u gu st 1929. Untersuchungen über das B eizen von kohlenstoffarmen Flußstahlblechen. S tah l u nd E isen . 1189

bereich, der für das Beizen in Frage kommt. D ie Menge des je h und dm2 diffundierten Wasserstoffs steigt bei Schwefel­

und fällt bei Salzsäure m it erhöhter Konzentration. Das Verhältnis fällt m it steigender Konzentration der

H entw.

Salzsäure rascher als bei Schwefelsäure. Es ist zu beachten, daß beim Beizen m it Salzsäure anteilig bedeutend weniger Wasserstoff bis zum Blankbeizen in das Blech diffundiert als bei Schwefelsäure. Aus diesem Grunde ist die Gefahr der Beizblasenbildung bei Anwendung von Salzsäure kleiner als bei Schwefelsäure.

E in flu ß d er V o r b e h a n d lu n g u n d B e s c h a f f e n h e i t des W e r k s t o f f s a u f s e in e N e ig u n g z u r B e i z b l a s e n ­

b ild u n g .

Durch das weitgehende Entgegenkom m en einiger Werke war es möglich, den Fertigungsgang vom flüssigen Stahl bis zum verzinkten Feinblech zu verfolgen und zu beob­

achten, wie sich Aenderungen im H erstellungs- und V er­

arbeitungsverfahren des W erkstoffs auf die Neigung der Bleche, Blasen zu bilden, auswirken. Bei den U ntersuchun­

gen wurde besonders W ert darauf gelegt, daß während der Fertigung die Bleche nach ihrer Lage im Block gekenn­

zeichnet wurden.

U n t e r s u c h u n g e n a u f W e r k A.

Auf Werk A wurden zuerst zwei Schmelzen von Siem ens- Martin-Stahl hergestellt. D ie Schmelze I wurde zu Blöcken von etwa 1000 x 200 x 200 m m m it einem Gewicht von rd. 300 kg und die Schmelze II zu Blöcken von 1200 x 200 x 200 mm m it rd. 360 kg vergossen. Von diesen Schmelzen wurde nur Nr. II beruhigt, und zwar m it 0,14 % Al. Jeder Block lieferte 17 bis 18 Platinen, von denen jede zweite für die Versuche herausgegriffen und m it 1 bis 8 bzw. 9 bezeichnet w urden; dabei stam m t P latine 1 aus dem Fuß, Platine 8 bzw. 9 aus dem Kopf des Blockes.

Die Platinen wurden paarweise zu Blechen von 1 mm Stärke warm verwalzt, im Flam m ofen offen ausgeglüht und auf 1000 x 2000 mm geschnitten.

V e r s u c h s s c h m e lz e I ( n i c h t b e r u h ig t ) . Zwecks Feststellung der Seigerungen wurde durch einen Block der Schmelze ein Längsschnitt gelegt. D ie H aupt­

blasenzone lag ungefähr in der M itte zwischen Blockachse und Blockrand, die stärkste Schwefelanreicherung in der mittleren Zone und im Blockkopf. Aus dem Blocklängs­

schnitt wurden in planmäßiger Verteilung Probespäne für die Bestimmung von Kohlenstoff, Mangan, Phosphor, Schwefel und Kupfer entnommen. A ls Durchschnittsanalyse des Blockes wurde das arithm etische M ittel aller Bestim ­ mungen der einzelnen Elem ente angenommen.

Aus dieser Schmelze wurden für die Versuche drei Blöcke ausgewählt. Block I wurde bei 1100°, Block II und I I I bei 1350° gewalzt8). Ein Teil der Bleche aus diesen Blöcken wurde im Werk 3% h in einem gebrauchten Beizbad m it 6,2 % freier Salzsäure bei 13° gebeizt. D abei hatten säm t­

liche Bleche Blasen gezogen. U m ein Maß für die Blasen­

bildung zu erhalten, wurden die verzinkten Bleche, von der ursprünglichen Blockachse ausgehend, in 10 gleiche Streifen parallel zur Achse geteilt und die Zahl der Blasen in den einzelnen Feldern ausgezählt. In Abb. 9 sind als B eispiel die Werte für Block I eingezeichnet. Man ersieht daraus, daß die Teile der Bleche, die aus dem Blockrand stam m en, blasenfrei bleiben, ein Zeichen, daß die Randblasen vollkommen verschweißen. Ein Teil der Bleche aus den

8) Alle angegebenen W alztem peraturen sin d o p tisch gem essen und nicht korrigiert.

drei Blöcken wurde im Werk in Salzsäure 1 : 1 blank­

gebeizt. D iese Bleche ließen sich einwandfrei verzinken, Beizblasen traten nicht auf. E in m it den Untersuchungen im Werk übereinstimmendes Ergebnis lieferten B eiz­

versuche, die m it Schwarzblechen aus diesen Blöcken im Institut durchgeführt wurden. Blechstreifen wurden m it Schwefelsäure (387 g H 2S 0 4 je 1) bei 18° einm al 8 und ein­

m al 4 h, sowie bei Zugabe von 0,5 % Dr. Vogels Beizzusatz 12 h lang gebeizt. Auf den 8 bzw. 4 h lang gebeizten Blechen traten viele Blasen auf9). Es sei be­

merkt, daß ein Teil der 4 h lang ge­

beizten Bleche noch nicht blank war. Auch bei diesen Versuchs­

reihen waren die Teile der Bleche, die aus dem Blockrand stam m ten, vollkom m en blasenfrei.

D ie bei Zugabe von Dr.

Vogels Beizzusatz ge­

beizten Blechstreifen aus den drei Blöcken zeigten auch nach dem Erhitzen auf 800° keine einzige Blase. E in w ei­

terer Teil der Bleche wurde in der gleichen Schwefelsäure bei 60°

10 min lang gebeizt, nach dieser Zeit waren die Bleche vollkom m en blank. Nur auf Strei­

fen, die aus dem oberen Teil des Blockes stam m ­ ten, konnten verein­

zelt Blasen festgestellt werden.

V e r s u c h s s c h m e lz e 11 (m it 0 ,1 4 % A l b e ­

r u h ig t ).

D ie Untersuchungen dieser Schmelze wurden in der gleichen W eise wie bei Schmelze I durchgeführt. D ie Blöcke waren, abge­

sehen vom Lunker im Abbü g Ab 10 Kopf, vollkom m en ^ ^ ^ Zahl der Blaaen dicht, der Schwefel

ziem lich gleichm äßig

verteilt. D ie Seige-

I,

runven der einzelnen rungen der einzelnen

E lem ente treten bei

Schmelze II bedeu­

tend schwächer als bei Schmelze I auf. Für die Ver­

suche wurden B löcke bei 1070 und 1300° ausgewalzt.

D ie verzinkten Bleche aus den bei 1070° gew alzten Blöcken zeigten nur vereinzelt Blasen, obwohl sie auch 3% h bei 13° in der gebrauchten Säure m it 6,2 % freier Salzsäure gebeizt wurden. In Abb. 10 sind die Blasen auf den verzinkten Blechen, deren Zahl in der schon beschriebenen W eise bestim m t wurde, in den B locklängsschnitt einge­

9) U m die B lasen b ild u n g deutlicher h ervortreten zu la ssen , w urden d ie S treifen n ach dem B e iz en in einer M uffel rasch auf 800° e r h itz t.

1190 S tah l und E isen. Untersuchungen über das B eizen von kohlenstoffarmen Flußstahlblechen. 49. Jahrg. N r. 33.

zeichnet. D ie Zahl der Blasen ist bedeutend kleiner als bei den Versuchen m it der nicht beruhigten Schmelze I. Auch bei den im Institut durchgeführten Versuchen traten nur ganz vereinzelt Blasen auf. D ie Bleche aus einem bei 1300°

gew alzten Block der Schmelze II ließen sich nach dem Beizen in der Beizsäure m it 6,2 % freier Salzsäure einwand­

frei verzinken, Blasen traten nicht auf. Auch bei den im In stitu t durchgeführten Versuchen trat auf Blechen aus diesem Block in keinem F a ll Blasenbildung ein.

E ine weitere auf Werk A durchgeführte Versuchsreihe sollte zeigen, ob in allen Fällen die blasenziehenden Zonen aus der Mitte des Blockes stammen. Zu diesem Zweck wurde eine weitere Schmelze III von Siem ens-M artin-Stahl m it der in Zahlentafel 2 angegebenen Zusammensetzung zu Blöcken von 350 und 300 kg Gewicht vergossen. Auf den Blechen aus diesen Blöcken traten auch bei ungünstigen Beizbedingungen Blasen nur in den Zonen auf, die aus der Mitte des Blockes stammten.

Z a h len ta fe l 2. C h e m i s c h e Z u s a m m e n s e t z u n g d e r S c h m e l z e I I I d e s W e r k e s A.

0 Si M n P

s

%

% % % % %

0 ,0 9 0 ,0 4 0 ,4 8 0 ,0 1 8 0 ,0 3 6 0 ,1 1

Betrachtet man die Ergebnisse der auf Werk A durch­

geführten Versuche, so fällt vor allem der große Unterschied in der Neigung zur Blasenbildung zwischen dem beruhigten und nicht beruhigten W erkstoff auf. D ie Blöcke aus der nicht beruhigten Schmelze sind blasig, die einzelnen Elemente seigern sehr stark. Auch m acht sich die Gasblasenseigerung sehr bemerkbar. D ie dadurch hervorgerufenen Anreiche­

rungen von nichtm etallischen Begleitelem enten des Eisens vermindern die Schweißbarkeit des W erkstoffs und ver­

hindern das Zusammenschweißen der Blasen beim Walzen.

An diesen Stellen kann sich beim Beizen W asserstoff an­

sam meln, der dann die Blasenbildung verursacht. Aende- rungen der W alztemperatur von 1100 auf 1350° haben bei dem nicht beruhigten W erkstoff keinen ersichtlichen E in ­ fluß auf die Neigung zur Beizblasenbildung. Aus beruhigtem Stahl dagegen werden blasenfreie Blöcke erhalten, die Seigerung der einzelnen Elem ente tritt nur verhältnism äßig schwach auf. Nach dem Verwalzen treten keine zusammen­

hängenden Stoffunterbrechungen auf. Dadurch wird die Ansammlung von W asserstoff und damit die Blasenbildung erschwert. Bleche aus den bei 1300° gew alzten Blöcken ergaben weniger Blasen als die aus dem bei 1100° gewalzten.

B ei den Versuchen wurde weiter beobachtet, daß Bleche, die aus dem oberen Teil des Blockes stammen, leichter zur Beizblasenbildung neigen als die aus dem unteren Teil, eine Beobachtung, auf die bereits K. D a e v e s 10) aufmerksam gem acht hat. Beim Beizen in verdünnten kalten Säuren wurden mehr Blasen erhalten als beim Beizen in der Wärme.

Bei Zugabe des Beizzusatzes wurden selbst bei starkem Ueberbeizen keine Blasen gebildet.

U n t e r s u c h u n g e n a u f W e r k B.

Auf W erk B wurden zwei Schmelzen von Siemens- M artin-Stahl m it der in Zahlentafel 3 angegebenen Zusam­

mensetzung erschmolzen. D ie aus den Blöcken her­

gestellten Bleche wurden in gebrauchter Salzsäure gebeizt.

D ie Beizdauer schwankte zwischen 5% und 7 h. D abei hatten alle Bleche Blasen gezogen. Bei säm tlichen Blechen waren die Teile, die aus dem Blockrand stammen, praktisch blasenfrei. Es konnte bei dieser Versuchsreihe wieder die Beobachtung gem acht werden, daß Bleche aus dem Block-

10) S t. u. E . 47 (1927) S. 1179.

köpf leichter zur Blasenbildung neigen als solche aus dem Blockfuß. Zu den gleichen Ergebnissen führten Beizversuche m it einer stark verbrauchten Säure. D ie Beizdauer be­

trug in diesem F all iy4 bis 1% h. Bleche aus den gleichen Schmelzen dagegen ergaben beim Beizen in starker Salz­

säure (2 :1 ) m it Beizzusatz -nach einer Beizdauer von 50 m in keinen Ausschuß durch Beizblasen.

Z a h le n ta fe l 3. C h e m i s c h e Z u s a m m e n s e t z u n g d e r S c h m e l z e n I u n d I I d e s W e r k e s B .

Schmelzung O Si Mn P s

Nr. % % % % %

I 0 ,0 8 Spur 0 ,5 1 0 ,0 5 0 0 ,0 3 6

II 0 ,0 6 Spur 0 ,4 6 0 ,0 2 0 0 ,0 3 6

‘U n t e r s u c h u n g e n a u f W e r k C.

D ie Untersuchungen auf Werk C sollten zeigen, ob sich auch im großen Maßstab die Beobachtung bestätigen läßt, daß beim Blankbeizen bei niedriger Temperatur m it ver­

dünnter Säure leichter Blasen gezogen werden als beim Beizen m it stärkerer Säure. Zu diesem Zweck wurden zwei Schmelzen Siemens-Martin-Stahl m it der in Zahlentafel 4

Z a h le n ta fe l 4 . C h e m i s c h e Z u s a m m e n s e t z u n g d e r S c h m e l z e n I u n d I I d e s W e r k e s C.

Schmelzung 0 Si M n p s

N r . % % % % %

I 0 ,07 Spur 0 ,46 0 ,0 1 4 0,026

I I 0 ,10 Spur 0 ,4 6 0,0 1 8 0,048

angegebenen Zusammensetzung zu Blöcken von 4 1 Gewicht vergossen. Für die Versuche wurden je 2 Blöcke ausgewählt.

Aus jedem Block wurden 10 Platinen, die sich im gleich­

m äßigen Abstand über den ganzen Block verteilten, ge­

w ählt, die zu Blechen zu 2000 x 1000 x 1 mm ausgewalzt wurden. Der erste Teil der Blöcke wurde in einer Beize mit 8,5 % freier Säure bei 19° blankgebeizt. D ie Beizdauer betrug 2y 2 h. Bei dieser Versuchsreihe wurde besonders darauf geachtet, daß die Bleche, sobald sie blank waren, aus dem Beizbad genommen wurden. D er größte Teil der so gebeizten Bleche war nach dem Beizen und dem darauf folgenden Verzinken blasig. Dasselbe gilt für Bleche, die in der gleichen Säure bei 19° iy2 h gebeizt wurden. Von weiteren 37 Blechen, die in einem Beizbad m it 26 % freier Säure bei 25° während 40 und 45 min blankgebeizt wurden, zeigten nur 2 Bleche große Blasen. D iese Bleche stammten aus dem Kopf des Blockes. D ie anderen 35 Bleche ließen sich ohne Ausschuß verzinken. Aus den anderen Blöcken dieser Schmelze wurden noch 366 Bleche unter den gleichen Bedingungen gebeizt. Von diesen ließen sich 358 Bleche einwandfrei verzinken.

D ie Versuche auf W erk C zeigen, w ie sehr die Beiz­

bedingungen, auch wenn m an sorgfältig ein Ueberbeizen vermeidet, die N eigung zur Blasenbildung beeinflussen.

Von den etw a 2y 2 h in verdünnter Säure gebeizten Blechen waren 55 % blasig, dagegen traten beim Blankbeizen in der stärkeren Säure nur auf 2,5 % der Bleche Blasen auf.

Z a h le n ta fe l 5. C h e m i s c h e Z u s a m m e n s e t z u n g d e r B l e c h e a u s d e n P l a t i n e n v e r s c h i e d e n e r H e r k u n f t .

B e z e ic h ­ nung

0

% Si

°/_/o M n

% P

% s

% Ou

%

A 0 ,09 Spur 0 ,4 2 0 ,0 2 4 0,0 3 9 0,17

B 0 ,08 Spur 0 ,4 2 0 ,0 2 4 0 ,0 3 4 0,11

C 0 ,1 0 Spur 0,4 5 0 ,0 2 2 0 ,0 3 0 0 ,0 8

D 0,1 2 0,0 3 0,4 6 0,0 1 7 0 ,0 5 3 0 ,2 3

E 0,1 3 0,03 0 ,4 6 0,0 1 9 0 ,0 6 3 0.17

F 0,1 2 0 ,0 5 0 ,3 8 0 ,0 1 4 0 ,0 4 9 0 ,1 2

15. A u gu st 1929. Untersuchungen über das Beizen von kohlenstoffarmen Flußstahlblechen. S tah l und E isen . 1191

A bbildung 11. P la tin en verschiedener H erkunft. S chw efelverteilung nach B a u m a n n .

U n te r s u c h u n g e n ü b e r d ie B e i z e m p f i n d l i c h k e i t

v o n B le c h e n v e r s c h i e d e n e r H e r k u n f t . Zum Schluß wurde noch eine Versuchsreihe durchge­

führt, die Aufschluß geben sollte, wie Bleche verschiedener Herkunft zur Blasenbildung neigen. Für die Untersuchung standen Platinen von 6 verschiedenen Werken, die im folgenden m it A, B, C, D, E und F bezeichnet sind, zur Ver­

fügung. Von jedem Platinenabschnitt wurde ein 20 mm breiter Streifen für die Baumann-Probe und die Analyse abgeschnitten. Die chemische Zusammensetzung der Proben geht aus Zahlentafel 5 hervor. D ie Schwefelabzüge sind in

Proben A, B und C (nicht beruhigter Stahl) ausgeprägte Blasenseigerung des Schwefels auftritt. D ie übrigen Proben (beruhigter Stahl) zeigen eine gleichm äßige Verteilung des Schwefels. D ie Platinen wurden auf 1,5 mm Stärke aus­

gew alzt und Blechtafeln von 550 x 350 m m herausge­

schnitten. D iese Bleche wurden einm al 10 m in in Schwefel­

säure m it 387 g H 2S 0 4 je 1 bei 60° und die andere H älfte in der gleichen Säure bei 18° 11 h lang gebeizt. Nach dem Beizen bei 60° und darauffolgendem Erhitzen auf 800°

zeigte nur Probe B zwei Blasen. Nach dem 11 h langen

Beizen bei 18° und darauffolgendem Erwärmen zeigten die

Bleche A, B und C zahlreiche zeilenförm ig angeordnete Blasen.

1192 S ta h l und E isen . K orn zerfall und x-A ederu ng. 49. Jahrg. N r. 33.

Aus den Untersuchungen geht in Uebereinstimm ung m it den auf Werk A durchgeführten hervor, daß beruhigter W erkstoff weniger beizempfindlich ist als nicht beruhigter.

D ie Untersuchungen über den Einfluß der W erkstoff­

beschaffenheit auf die Neigung zur Beizblasenbildung zeigen, daß die W erkstoffe, in denen häufig Stoff Unterbrechungen auftreten, beizem pfindlich sind. Als besonders gefährlich dürften Gasblasenseigerungen und nicht verschweißte Gas­

blasen zu betrachten sein. Aus diesem Grunde neigen Bleche aus dem Blockkopf leichter zur Blasenbildung als solche aus dem Blockfuß. B lechteile aus der Randblasen­

zone sind nicht beizempfindlich. Eine Erhöhung der W alz­

temperatur vermindert nicht in allen F ällen die B eiz­

empfindlichkeit. B ei den im großen durchgeführten B eiz­

versuchen ergab sich in Uebereinstimmung m it den bei den Untersuchungen über die W asserstoffdiffusion erhaltenen Ergebnissen, daß besonders leicht Blasen auftreten, wenn verhältnism äßig viel Wasserstoff in das Blech diffundieren kann, z. B. bei langem Beizen in verdünnten kalten

Säuren. Werden die Beizbedingungen so gew ählt, daß nur wenig W asserstoff vom W erkstoff aufgenommen wird, wie beim Blankbeizen in starker Säure in der Wärme oder bei Zugabe eines Beizzusatzes, so treten bedeutend weniger Blasen auf.

Z u s a m m e n f a s s u n g .

E inige im Schrifttum vertretene Ansichten über die Ursache der Beizblasenbildung werden besprochen.

D ie Auffassung, daß W asserstoffansammlung im Innern des W erkstoffs die Beizblasenbildung verursacht, wird durch Versuche gestützt.

W eiter wird der Einfluß der Blechstärke, Temperatur, Art und Konzentration der Beizsäure sowie der Zugabe eines Beizzusatzes auf die Wasserstoff diffusion festgestellt.

Endlich werden Ergebnisse von Untersuchungen über den Einfluß der Vorbehandlung und Beschaffenheit des W erkstoffs auf seine Neigung zur Beizblasenbildung m it­

geteilt.

Kornzerfall und a-A ederung.

Von E. A m m e r m a n n und H. K o r n f e ld in Hörde i. W.

[M itteilung aus der V ersuchsanstalt der V ereinigten Stahlw erke A .-G ., A b t. H oerder Verein.]

(K ornzerfall kein N achw eis fü r Bearbeitung im Blauwärmebereich oder Kaltbearbeitung m it nachfolgendem A nlassen.

Kornzerfall gleichbedeutend m it x-Aederung, die sowohl in verformten als auch normalgeglühten Werkstoffen auftreten kann.

Besonders gute Entwicklung der x-A ederung m ittels des Aetzm ittels nach F r y .)\

I n einer für die Beurteilung des Bearbeitungszustandes der Flußstähle wesentlichen Arbeit beschreibt A. F r y 1) ein Aetzverfahren zur Entw icklung von Gefügestörungen, die durch Kaltverformung und geringes Anlassen oder durch Bearbeitung im Blauwärmegebiet (bei Temperaturen wesent­

lich unter dem Gebiet praktisch merklicher R ekristalli­

sation) entstehen. N eben einer makroskopischen Aetzung, auf die hier nicht weiter eingegangen werden soll, wird ein Aetzverfahren für die mikroskopische Beobachtung ange­

geben, m it dessen H ilfe sich folgende drei Arten von Gefüge­

störungen sichtbar machen lassen:

1. Kornzerfall,

2. Korngrenzenstörung,

3. mikroskopische Gleitlinien bzw. Rutscherscheinungen in den K ristalliten.

Als A etzflüssigkeit wird für die mikroskopische U nter­

suchung verwandt: 40 cm3 konz. HCl, 30 cm3 II20 , 5 g CuCl2 krist., 25 cm3 Aethylalkohol.

D ie durch einige Aufnahmen in der Fryschen A rbeit be­

legte Korngrenzenstörung wie die in ihrer Lage durch den Gitteraufbau der K ristallite bedingten mikroskopischen Gleitlinien sollen hier nicht behandelt werden. Ueber die Gesetzmäßigkeit, der letzteren sind umfangreiche Studien an Einkristallen verschiedener M etalle angestellt worden.

D ie vorliegende Arbeit beschäftigt sich m it der Frage, wie w eit die als Kornzerfall bezeichnete Gefügestörung als kenn­

zeichnend für eine vorhergegangene Kaltverformung des W erkstoffs angesehen werden kann.

Fry schreibt über den Kornzerfall folgendes: „In manchen Proben lag eine K ristallstörung vor, die als K o r n z e r f a ll bezeichnet werden soll: in den ursprünglichen Körnern wurden neue Grenzlinien sichtbar . . . Ein schönes Beispiel des Kornzerfalles zeigt ein aus einer Kerbschlagprobe an der von dem Hammer getroffenen Stelle entnommenes B ild 2).

D ie Probe hatte geringe Kerbzähigkeit ergeben. D ie frühere Untersuchung m it normaler A etzung hatte keinen Anhalt

*) St. u. E . 41 (1921) S. 1093/7.

2) Siehe unter 1), T afel 5, A bb. 13.

für die Ursache des schlechten mechanischen Verhaltens erbracht. In der neuen Aetzung treten zunächst klare Gleit­

linien in Erscheinung, die durch die Wirkung des Schlages entstanden sind. An den G leitlinien erkennt man die Größe der ursprünglichen Körner. Innerhalb dieser Körner sieht man nun neue Grenzlinien, Kornzerfallslinien, auftreten.

Sie verlaufen m eist unabhängig von den Gleitlinien in un­

regelmäßigen Kurven. D iese Kornzerfallslinien dürften m it der geringen Kerbzähigkeit der Probe in engem, ursäch­

lichem Zusammenhang stehen.“

Ueber die Beziehungen zwischen dem Kornzerfall und der Vorbehandlung des W erkstoffs führt F ry weiter folgendes aus: „Für die Beurteilung der nach dem neuen Verfahren geätzten Proben ist es w ichtig, die drei mikroskopisch nach­

gewiesenen Gefügestörungen, die durch Kaltbearbeitung und nachfolgendes Anlassen auftreten können, streng vonein­

ander zu trennen. Klare m a k r o s k o p is c h e Aetzbilder erhält man nur, wenn die letztgenannte Störungserscheinung, Rutschlinienbildung im Innern der K ristalle, vorliegt. Haben sich dagegen die Einflüsse der Vorbehandlung in Kornzerfall oder Korngrenzenstörungen geäußert, so liefert die makro­

skopische A etzung keinen Befund, und man ist erst durch m i k r o s k o p is c h e A etzung m it dem schwächeren Aetz- m ittel im stande, diese Störungen mehr oder weniger klar aufzudecken. D iese Untersuchungen erfordern äußerst vor­

sichtige Beobachtung.

Vielfach lassen sich die drei verschiedenen Störungs­

erscheinungen in ein und derselben Probe feststellen. Ver­

gegenw ärtigt man sich, daß die geschilderten Gefüge­

störungen durch Z u s a m m e n w ir k e n v o n S p a n n u n g e n

u n d g e r in g e r A n la ß t e m p e r a t u r entstehen, so fä llt es

auf, daß dies die gleichen Einwirkungen sind, die bei der in

der Praxis gefürchteten B la u b r ü c h i g k e i t des E isens eine

w esentliche R olle spielen, ohne daß es bisher gelungen wäre,

die Bedingungen für das Auftreten der Blaubrüchigkeit klar

festzustellen. Die vorliegenden Untersuchungsergebnisse

deuten m it großer B estim m theit darauf hin, daß die b e s c h r i e ­

b e n e n K r a f t w ir k u n g s e r s c h e in u n g e n , K o r n z e r f a l l ,

15. A u gu st 1929. K ornzerfall u nd a-Aederunq. Stahl und E isen . 1193

K o r n g r e n z e n s t ö r u n g e n u n d K u t s c h e r s c h e i n u n g e n in n e r h a lb d er K r i s t a l le d ie e ig e n t li c h e n U r s a c h e n der B l a u b r ü c h i g k e it d e s E is e n s s in d .“

Daraus dürfte der Schluß zu ziehen sein, daß F ry den Korn­

zerfall als Merkmal für eine voraufgegangene Kaltverformung mit nachfolgender geringer Anlaßbehandlung ansieht.

Obwohl dieser Schluß insofern nicht ganz einwandfrei erscheint, als die im Bereich der makroskopischen K raft­

wirkungsfiguren beobachteten Gefügestörungen in ihrer Gesamtheit wie auch einzeln — auch unabhängig von den Kraftwirkungsfiguren — als Zeichen der vorausgegangenen Behandlung angesehen werden, ist bisher in dem Schrifttum auf offensichtliche Widersprüche m it den Fryschen Schlüssen nicht hingewiesen worden. D as wird daran liegen, daß in

X 300

wurden. D ie Herstellung der Schliffe erfolgte in der üblichen W eise: Vorschleifen auf grober Planscheibe und F ertig­

schleifen von Hand. D ie Proben wurden m ittels Bandsäge entnommen. W erkstoff I entstam m t einem Rundeisen, 70 mm cjj, W erkstoff II einem Vorblock, 130 mm [J], dieser in Handelsgüte.

Bei der Ausführung der mikroskopischen Aetzungen nach F ry hat sich folgende Arbeitsweise als besonders zweckmäßig erwiesen: D ie Schliffe werden in alkoholischer Pikrinsäure (4 g Pikrinsäure auf 100 cm3 Alkohol) oder wässeriger Salpetersäure (1 cm3 H N 0 3 auf 100 cm3 H 20 ) vorgeätzt, bis die Korngrenzen sichtbar werden, und sodann etwa y 2 bis % m in m it dem Fryschen A etzm ittel behandelt, nötigenfalls wird wiederholt abpoliert und nachgeätzt.

X 300

A bbildung 1. W erkstoff I, W alzzu stan d . A bbildung 2. W erkstoff I I , W alzzustand.

A etzu n g n a c h _ F r y . A etzung nach F r y .

x 30 0 x 300

A bbildung 3. W erkstoff I, n orm algeglüht.

A etzu n g nach F r y .

den meisten Fällen bei Versagen der makroskopischen Aetzung auf eine weitere Prüfung verzichtet wird, und daß in Fällen, wo man zu mikroskopischer Prüfung übergeht, bei wirklich vorhandener Kaltverformung die untrüglichen Gleitlinien oder aber alle von F ry beschriebenen Gefüge­

störungen auftreten.

In einer Reihe von Fällen, in denen die Verfasser bei den Aetzungen nach F ry nur den sog. K ornzerfall beobachten konnten, war es auf Grund der Vorbehandlung des W erk­

stoffs unsicher, auf eine Behandlung zu schließen, wie sie nach Fry für das Auftreten dieser Gefügestörung verant­

wortlich sein soll. Zur Klärung der Frage wurden daher einige Versuche angestellt, über deren Ergebnisse nach­

stehend berichtet wird.

Als Versuchswerkstoffe wurden W alzerzeugnisse ver­

schiedener Güte gewählt, die im W alzzustande (oberhalb A3 fertiggewalzt) nach Normalglühen und nach K altbe­

arbeitung m it nachfolgendem Anlassen auf 200° geprüft

A bbildung 4. W erkstoff I I , norm algeglübt.

A etzu n g nach F r y .

Wo nicht besonders bemerkt, wurden die Proben nicht auf 200° angelassen. In der Praxis der Fry-A etzung kom m t man in vielen Fällen zum Nachweis der Kaltverformung, also von Kraftwirkungsfiguren, Gleitlinien, Kornzerfall m it der einfachen Aetzung ohne Anlassen aus. D as Anlassen bedeutet lediglich eine verstärkte Ausbildung der Korn­

störungen bzw. einen verstärkten Aetzangriff3), w om it dann in diesen Fällen der von F ry festgestellte Zusammenhang m it der Blausprödigkeit gewahrt erscheint.

W ie aus Abb. 1 und 2 zu ersehen ist, zeigen beide Ver­

suchswerkstoffe im W alzzustande Kornzerfall. E s fä llt auf, daß W erkstoff I I (H andelsgüte) erheblich mehr Zerfallslinien auf w eist als W erkstoff I. E in Norm alglühen, das säm tliche durch Kaltverform ung hervorgerufene Erscheinungen besei­

tig t, blieb auf das Ergebnis der Fry-A etzung ohneErf olg. Abb.3

3) V gl. z. B . W . K ö s t e r : A rch. m se n b ü tte n w e s. 2 (1 9 28/29) S. 5 0 3 /2 2 (G r. E : W erk stoffau ssch . 139).

150

1194 Stah l und E isen. K ornzerfall -und, a-A ederu ng. 49. Jahrg. Nr. 33.

E s lag die Vermutung nahe, daß das Schleifen für das Auftreten der Zerfallslinien maßgebend sein könnte. Zur Klärung dieser Frage wurden fertigbearbeitete Feinschliffe unter Luftabschluß normalgeglüht. D iese verlangten für

X 3 0 0

A bbildung 5. W erkstoff I , u n ter L uftabschluß n orm al­

g eglü h t, nur poliert. A etzu n g nach F r y . X 5 0 0

d o n und T. B e r g lu n d 5). D ie genannten Forscher beob­

achteten nach verschiedenen Aetzungen im gegossenen und bearbeiteten Werkstoff innerhalb der a-K ristallite eine Struktur, die Rawdon und Berglund als a-Aederung, Tritton und Hanson als innerkristalline Korngrenzen bezeichnen.

Rawdon und Berglund entwickeln diese Struktur m ittels Pikrinsäureätzung, Tritton und Hanson dagegen ätzen 5 s m it lprozentiger alkoholischer Salpetersäure vor und be­

handeln dann 20 s in dem Reagens von R o s e n h a in und H a u g h t o n 6), das folgende Zusammensetzung hat:

Eisenchlorid (Fe2Cl6) . . . 30 g

Salzsäure konz 100 cm3

Kupferchlorid (CuCl2) . . . l g Zinnchlorür (SnCl2) . . . 0,5 g W a s s e r ... 1 1

In Abb. 6 und 7 sind eine Pikrinsäure- und eine Fry-A etzung derselben Stelle aus dem normalgeglühten W erkstoff II wiedergegeben, woraus hervorgeht, daß die Fry-A etzung lediglich die bereits in der Pikrinsäureätzung angedeutete innerkristalline a-Aederung schärfer hervor-

X 500

A bbildung 6. W erkstoff I I , n orm algeglüht. A bbildung 7. W erkstoff I I , n orm algeglüht.

Pikrinsäureätzung. A etzu n g nach F r y .

X 300 X 5 00

A bbildung 8. W erkstoff I , k altverform t und auf 200° angelassen. A etzung nach F r y .

die m ikroskopische Beobachtung nur noch ein Polieren.

Auch durch diese Behandlung war es nicht m öglich, die Zer­

fallslinien zum Verschwinden zu bringen. Allerdings muß gesagt werden, daß sich die Zerfallslinien schwieriger heraus­

ätzen ließen. Als Beleg hierfür dient Abb. 5 (W erkstoff I).

D ie dam it erwiesene Tatsache, daß der Kornzerfall nicht an K altbearbeitung und etwa darauf folgendes An­

lassen auf Blauwärme gebunden ist, steht in Einklang m it früheren Untersuchungen, z. B. von T r it t o n und H a n s o n 4) und neueren, sehr eingehenden Versuchen von H. S. R a w -

4) J . Iron Steel In st. 110 (1924) S. 118.

A bbildung 9. U n ion -B au stah l, stark kaltverform t.

A etzu n g nach F r y .

hebt. An der Identität des Fryschen Kornzerfalles m it der a-Aederung dürfte danach kaum zu zweifeln sein. Das Frysche A etzm ittel erweist sich in dem oben beschriebenen Anwendungsverfahren als besonders geeignet zum Studium der a-Aederung.

Daß Fry diese Zusammenhänge nicht beobachtet hat, kann an der Auswahl der Proben liegen, denn wie auch die Verfasser feststellen konnten (vgl. etw a Abb. 1 und 2) ist die

St. u. E . 49 (1929) S. 146/7.

6) Vgl. H . P. T ie m a n n : Iron and S te el (L ondon: McGraw- H ill 1919) S. 288.