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Kohlenstoffgehalt, was sich aus der Herstellung leicht erklärt. Der Rohstahl erfährt erst noch eine Raffinierung behufs Verdichtung und gleichmäßiger Verteilung des Kohlenstoffes. Die Raffinierung geschieht wie bei allen in ungeschmolzenem Zustande erhaltenen Stahlsorten (auch dem Herd- und Puddelstahle) entweder durch das Gärben oder durch Einschmelzen. Zum Gärben schweißt man eine Anzahl von zu einem Bündel (Garbe) vereinigten Rohstahlstangen unter dem Hammer zusammen, streckt sie zu Stäben aus und schneidet diese in Stücke von gleicher Länge, mit welchen der Prozeß wiederholt wird.
Das Gärben ist also ein intensives Durchkneten des Stahles, wodurch die Teile mit verschiednem Kohlenstoffgehalt miteinander in Berührung kommen und ausgleichend auf einander wirken. Weit vollkommener wird dieses Ziel erreicht, wenn man die Rohstahlstangen in Tiegeln unter Luftabschluß einschmilzt. Dies liefert den eigentlichen Gußstahl, welcher nach der neueren Klassifikation als Zementflußstahl bezeichnet werden muß, während der durch Garben raffinierte Zementstahl als Zement-Schweißstahl läuft.
Der Gußstahl bildet die geschätzteste Stahlsorte, welche überall da verwendet wird, wo ganz besondre Zähigkeit und Festigkeit oder scharfe lang stehende Schneide, oder endlich größte Politur wünschenswert ist. Leider gestaltet sich die Herstellung größerer Stücke aus Gußstahl ziemlich schwierig und teuer. Man kann bislang den Gußstahl nur in kleinen Mengen einschmelzen; die Tiegel fassen, da sie von zwei Mann tragbar sein müssen, nur etwa 25-30 kg Stahl.
Hiernach ergibt sich ohne weiteres, welche Schwierigkeiten erwachsen müssen, wenn es sich um den Guß von Blöcken zu Geschützen, Walzen etc., die oft viele tausend kg wiegen, handelt. Hunderte, ja zuweilen mehr als tausend Tiegel sind in einer Folge bis zur Vollendung des Gußes dann zu leeren. Dies ohne Störung zu bewerkstelligen, ist eine der staunenswertesten und unübertroffenen Leistungen unserer bedeutendsten deutschen Stahlwerke (Krupp, Bochum etc.). Handelssorten und Eigenschaften derselben. - Roheisen. Es können und sollen selbstverständlich hier nicht alle die einzelnen im Handel vorkommenden Roheisensorten, welche je nach Herkommen oder Verwendung verschiedne Namen führen, verzeichnet werden. Eine Charakteristik der Hauptsorten zu geben ist die Aufgabe. - Graues Roheisen. Auf dem Bruche erscheint dasselbe von hellgrauer bis dunkelgrauer und schwarzer Farbe; es ist stets mehr oder weniger grobkörnig oder auch bei den dunkeln Sorten kleinblätterig oder schuppig, aber nie faserig oder strahlig. Dasselbe findet fast ausschließlich Verwendung in der Gießerei, da es leicht fließt und die Formen gut ausfüllt. Es ist weich und läßt sich mit den gewöhnlichen Schneidwerkzeugen leicht bearbeiten. - Weißes Roheisen.
Der Bruch zeigt feinkörniges, strahliges oder großblätteriges Gefüge. Letzteres bei dem Spiegeleisen, welches den Namen von den großen spiegelnden Flächen erhalten hat. Das weiße Roheisen ist, weil es dick fließt, zu Gießereizwecken nur ausnahmsweise in Verwendung; es wird hauptsächlich auf Schmiedeisen und Stahl verarbeitet. Es ist in jedem Falle bedeutend härter als graues Roheisen; einzelne Sorten lassen sich mit der Feile gar nicht mehr bearbeiten. Hauptarten des weißen Roheisen sind: das schon genannte Spiegeleisen, welches immer viel Mangan und zuweilen auch viel Silicium enthält, Spiegelfloß, Rohstahleisen, Hartfloß, weißgares und dünngrelles Roheisen. Das graue Roheisen kommt immer in Form von Gänzen, das weiße auch als Flossen oder Masseln in den Handel. - Halbiertes Roheisen. Darunter versteht man ein Gemenge von grauem und weißem Roheisen. Man bezeichnet dasselbe als schwach halbiert, wenn das graue, als stark halbiert wenn das weiße vorwaltet. - Das Roheisen besitzt die Eigenschaft, bei wiederholter Glühung zu Quellen d. h. ein größeres Volumen einzunehmen als vorher; eine Eigenschaft, die bei der Verwendung zu Roststäben, Plättbolzen, Feuertöpfen, Retorten, Erhitzungsröhren Berücksichtigung finden muß, wenn Gestaltänderungen vermieden werden sollen. - Schweißeisen, im gewöhnlichen Verkehr heute noch meist Stabeisen oder Schmiedeisen genannt, ist das Produkt des Frisch- und Puddelprozesses.
Die gewonnenen Luppen erhalten unter dem Hammer oder Walzen Stabform und führen nun die Bezeichnung Rohschienen. Diese bilden ein Halbfabrikat, welches auch im Handel vorkommt. Die Rohschienen werden durch ein- oder mehrmaliges Umschweißen und Ausrecken unter dem Hammer oder Walzen raffiniert und liefern das Stabeisen. Gutes Schweißeisen soll auf dem frischen Bruche bei weißer Farbe schwachen und bei lichtgrauer Farbe starken Glanz und ferner hakiges oder sehniges Gefüge zeigen.
Einzige Ausnahme von Letzterem macht das Feinkorneisen, ein hochkohliges stahlartiges Schweißeisen mit feinkörnigem, nie sehnigem Bruch und größerer Härte als gewöhnliches Schweißeisen, welches sich auch schwach härten läßt. Das Feinkorneisen ist seiner großen Widerstandsfähigkeit wegen sehr geschätzt und viel verwendet (Köpfe von Eisenbahnschienen etc.). Namentlich dient es auch zur Herstellung des Zementstahles in Steyermark und England; Letzteres bezieht aus Schweden das Danemoraeisen in großen Massen.
Das gewöhnliche Schweißeisen ist weich und besitzt einen ziemlichen Grad von Dehnbarkeit, so daß man es kalt überschmieden und zu Draht ziehen kann. Dabei nimmt es allerdings an Härte und Dichtigkeit zu, an Dehnbarkeit ab; ja es wird bei fortgesetzter Bearbeitung brüchig, kann aber durch Ausglühen sofort wieder in den natürlichen Zustand übergeführt werden. In rotglühendem Zustande läßt sich Schweißeisen vorzüglich schmieden, im weißglühenden schweißen und in Folge des teigartigen Zustandes selbst in komplizierte Formen pressen. (Herstellung von Eisenbahnwagenrädern, Kolben, Kurbeln, Schraubenschlüssel etc. durch Preßschmieden.) Die guten Eigenschaften des Schweißeisens werden häufig durch fremde Beimengungen stark beeinträchtigt. Ein ganz geringer Schwefelgehalt (0,04%) oder Kupfergehalt (0,5%) machen das E. ¶
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rotbrüchig (bricht in Rotglut leicht); durch Phosphor wird es kaltbrüchig; durch Silicium faulbrüchig, durch noch vorhandne kohlenstoffreiche Teile oder eingesprengte Schlacke wird es rohbrüchig. Unganze Stellen, Schiefer, Asche- oder Schlackenlöcher deuten auf Mängel bei der Fabrikation. Verbrannt oder überhitzt ist durch wiederholtes starkes Glühen mürbe gewordenes E.; es läßt sich durch Glühen unter Luftabschluß wieder gebrauchsfähig machen. Das verbrannte E. zeigt blätteriges, schuppiges Gefüge und starken Glanz. - Qualitätsprüfung des Stabeisens: Einen recht guten, wenn auch nicht untrüglichen Anhalt gibt, wie oben ausgeführt, das Aussehen des Bruches.
Aber schon das äußere Aussehen läßt einen Schluß zu. Gutes Stabeisen muß reine glatte Oberfläche und scharfe Kanten zeigen und darf weder Kanten-, Quer- noch Längsrisse besitzen. Große Glätte, Glanz und blauschwarze Farbe der Oberfläche zeigen auf nassem Ambos überschmiedete Stäbe, welche infolge dieser Bearbeitung etwas spröde sind. Leicht auszuführende Proben sind: Man wirft den Stab aus großer Höhe auf harte Unterlage (Wurfprobe) oder läßt auf den frei an den Enden aufliegenden Stab ein Gewicht fallen (Schlagprobe).
Bricht der Stab hierbei nicht, so ist das Eisen nicht kaltbrüchig. Man spannt den Stab in einen kräftigen Schraubstock ein, faßt das herausragende Ende mit einem langen Hebel, so daß zwischen diesem und dem Ambosmaul etwa 10 cm Stab frei bleiben und biegt dieses Stück zunächst um 90° nach der einen, dann um 180° nach der andern Seite und nun so fort bis zum Bruch. Hartes E. knistert und zittert dabei und bricht bald; weiches läßt sich geräuschlos der Biegprobe unterwerfen und hält bei gutem Materiale wohl 12-15, ja zuweilen noch mehr Biegungen aus.
Bricht der Stab bei dem ersten Zurückbiegen, so ist das Material ganz schlecht. Dicke Stäbe brechen früher als dünne aus gleichem Material. Der Bruch erscheint nach der Biegprobe in der Regel sehnig und mehr oder weniger verquetscht und verrieben. Einen reinen Bruch kann man nur dadurch erhalten, daß man die Stange vorher einbaut oder einfeilt und dann kurz abbiegt. Endlich noch die Schmiede- oder heiße Probe, wodurch man Aufschluß darüber erhält, ob das E. rotbrüchig. Der Stab wird rotglühend flach ausgeschmiedet, scharf umgebogen, gedreht oder besser gelocht und darf dabei keine Risse erhalten. - Handelssorten des Schweißeisens.
Unter Stabeisen versteht man in der Regel nur die Sorten mit flach rechteckigem Querschnitt (Flacheisen), mit quadratischem Querschnitt (Quadrat- oder Vierkanteisen) und kreisrundem Querschnitt (Rundeisen). Bandeisen ist Flacheisen mit im Verhältnis zur Dicke großer Breite;
Nageleisen (zur Nagelfabrikation), kleines Vierkanteisen;
Knoppereisen, geschmiedetes Vierkanteisen, welches deutlich die Eindrücke der Hammer- und Ambosbahn zeigt;
Muttereisen mit sechs- oder achteckigem Querschnitt.
Alle andern Eisensorten werden als Façoneisen bezeichnet. Hierher gehören: Winkeleisen ∟, T-Eisen ⊤, Doppel-T-Eisen I, C-Eisen [, L-Eisen ∟, Kreuzeisen +, Fenster-, Geländereisen etc.;
dann die Eisenbahnschienen in den verschiedensten Profilen.
Die erstgenannten Façoneisen finden ausgedehnte Verwendung im Maschinen-, Schiff- und Brückenbau; neuerdings auch das I-Eisen mehr beim Hochbau zu Trägern an Stelle hölzerner Unterzüge und steinerner Wölbungen. Das Façoneisen wird ausschließlich, das Stabeisen zum weitaus größten Teile durch Walzen hergestellt; die schweren Sorten im Grobwalzwerk, die feineren im Feineisen- und Schnellwalzwerk. - Im Kleinhandel wird das Stab- und Façoneisen in Stangen oder Bunden nach Gewicht verkauft; im Großhandel per 100 kg oder per Tonne zu 1000 kg. -
Bezüglich der Herstellung von Blech, Draht und Röhren sei auf die betr. Artikel verwiesen. - Schweißstahl ist das Produkt des Frisch- und Puddelprozesses und der durch Garben raffinierte Zementstahl. Guter Frisch- und Puddelstahl muß auf dem Bruche feinkörnig und matt erscheinen. Das Korn wird bei dem Härten auffallend feiner. Beide Stahlsorten sind immer gut schweißbar und nehmen beim Härten große Härte und Sprödigkeit an. Der rohe Stahl kommt in geschmiedeten quadratischen Stangen unter dem Namen Rohstahl oder Mock in den Handel.
Die Stangen werden nach dem Aussehen des Bruches sortiert. Um das Brechen leichter zu haben, wirft man die Stäbe noch glühend in's Wasser, wodurch der Stahl glashart wird. Dabei entstehen Querrisse, welche Wasser eindringen lassen. Die Bruchfläche überzieht sich infolge dessen mit farbigen, konzentrischen Ringen (Rosen und Rosenstahl). Die Rosen sind Merkmal für harten, gefrischten und noch nicht raffinierten Stahl. Auch bei Puddel- und Frischstahl treten Faulbruch, Kaltbruch etc. auf, doch mit Ausnahme des Rohbruches recht selten.
Rohbruch ist häufig zu beobachten. Dies ist begründet durch die Herstellung im Herd- und Puddelofen, wobei die Entkohlung nur schwer völlig gleichmäßig bewirkt werden kann und der Stahl leicht noch sehr hochkohlige, dem Roheisen nahe stehende Teile enthält. Die Qualitätsbestimmung ist bei Stahl überhaupt viel schwieriger als bei Schmiedeisen. Schlag- und Biegprobe sind nur bei den weichsten Marken anwendbar; der Bruch läßt keinen sicheren Schluß auf die natürliche Härte, die Härtefähigkeit und das Verhalten im Feuer zu (leichtes oder schweres Verbrennen).
Nur ausgedehntere Versuche über Verarbeitungsfähigkeit, Härtefähigkeit und Fertigkeitsversuche können bei Stahl eine sichere Qualitätsbestimmung herbeiführen. Der gegärbte Zementstahl eignet sich seiner verhältnismäßig großen Weichheit und Geschmeidigkeit wegen vorzüglich zu Sensen, Sicheln, Säbel- und Degenklingen etc. (Steyermärker Sensen etc.). Ungegärbter Stahl kann nur zu ganz ordinären Gegenständen verwendet werden, da derselbe zu porös ist (Blasenstahl). - Flußeisen, durch den Bessemerprozeß ohne oder mit Zuhilfenahme des Thomas-Gilchrist'schen Entphosphorungsverfahren entstanden. Dasselbe kommt in den Handel als rohe gegossene, stumpf pyramidale Blöcke ¶