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Gediegen findet es sich in
Meteoriten, welche außer Eisen auch noch größere oder geringere
Mengen von
Nickel und
Kobalt enthalten;
sehr viel seltener ist das gediegene tellurische Eisen, welches zuweilen durch Einwirkung von brennenden Steinkohlenflözen
auf
Eisenerze entsteht.
Fast alle
Mineralien
[* 3] und
Gesteine enthalten wenigstens
Spuren von Eisenverbindungen;
sehr allgemein verdanken sie ihre roten,
gelben, braunen, dunkelgrünen bis schwarzen
Farben einem
Gehalt von verschiedenen
Eisenverbindungen.
Nie fehlt Eisen in der
Ackererde, auch im
Quell- und Meerwasser ist es nachweisbar, und manche
Quellen zeichnen
sich durch sehr hohen Eisengehalt aus (Stahlwässer,
Eisensäuerlinge).
Endlich ist das Eisen auch in den
Organismen ein nie fehlender
Bestandteil und findet sich namentlich stets im
Blattgrün und
Blutrot.
Manche Eisenverbindungen treten in großen
Massen auf, aber nicht jede natürliche Eisenverbindung kann zur vorteilhaften
Darstellung
des Eisens dienen, sondern man verwendet nur diejenigen Fossilien als
Eisenerze, welche in dem
Grad eisenhaltig
und
frei von schädlichen Beimengungen sind, daß daraus ein brauchbares
Produkt mit ökonomischem
Gewinn erzeugt werden kann.
Als eigentliche
Eisenerze kommen fast nur die oxydischen natürlichen Eisenverbindungen in Betracht; in untergeordneter
Menge
wird in der Neuzeit auch das aus dem häufig vorkommenden
Eisenkies
[* 4] (FeS2 ) durch Röstung
erhaltene
Eisenoxyd auf Eisen verschmolzen. Die wichtigsten
Eisenerze sind die folgenden:
1) Magneteisenstein
(Magneteisenerz,
Magnetit, Eisenoxydoxydul) FeO, Fe2O3 , Fe3O4 ist
in reinem Zustand das reichste
Eisenerz und enthält 72,4 Proz. metallisches Eisen. Das
Magneteisenerz findet sich kristallisiert, körnig-kristallinisch eingesprengt, sandig, meist aber
derb und in mächtigen
Lagerstöcken im ältern kristallinischen
Massen- und Schiefergebirge, seltener auf
Gängen. Es ist eisenschwarz
mit schwarzem
Strich und Metallglanz.
Schwefelkies und Apatit die gewöhnlichsten. Der durchschnittliche Eisengehalt des Roteisenerzes beträgt 30 bis 45 Proz.;
der Gehalt steigt jedoch zuweilen viel höher und beträgt z. B. bei den Erzen vom Obern See 65-66 Proz. Das Roteisenerz kommt
in verschiedenen Varietäten vor: kristallisiert als Eisenglanz in stahlgrauen bis eisenschwarzen, metallglänzenden, oft irisierenden
Kristallen, oder in blätterig-schuppigen Kristallen als Eisenglimmer oder Eisenrahm.
Der Eisengehalt variiert meist von 30-42 Proz.; der wertbestimmende Gehalt an Manganoxydul steigt in kristallinischen Varietäten
häufig bis zu 11 Proz. Der Spateisenstein ist ein gutartiges, leicht reduzier- und schmelzbares Eisenerz und wird speziell
zur Herstellung von Spiegeleisen sehr geschätzt. Das Erz kommt in Kärnten und Steiermark (Erzberg), ferner
auch in Siegen
[* 23] (Stahlberg bei Müsen) in großen Mengen vor und bildet Lager
[* 24] und Gänge von oft bedeutender Mächtigkeit in dem
Grundschiefergebirge bis aufwärts zum Buntsandstein, vorzugsweise aber in der Devonformation.
Das aus den Erzen durch ein reduzierendes Verschmelzen erhaltene Eisen ist nie rein, sondern enthält 2-6 Proz.
Kohlenstoff und wird Roheisen genannt; durch weitere Operationen wird es je nach Bedarf auf Stahl oder Schmiedeeisen
verarbeitet. Das chemisch reine Eisen
ist schwierig herzustellen, sehr weich und strengflüssig, so daß es in der
Technik keine Anwendung findet; erst einGehalt an Kohlenstoff verleiht dem Eisen diejenigen Eigenschaften, welche es zum wichtigsten
und nützlichsten aller Metalle und zum unentbehrlichen Hilfsmittel für die Existenz des Menschen machen.
Roheisen, Schmiedeeisen und Stahl unterscheiden sich durch die Menge des in ihnen enthaltenen Kohlenstoffs. Roh- oder Gußeisen
enthält 2-6 Proz., Stahl 0,6-2 Proz. und Schmiedeeisen 0,04-0,6
Proz. Kohlenstoff. Der Kohlenstoff kann in den technisch verwerteten Eisensorten in zwei verschiedenen Modifikationen enthalten
sein, als chemisch gebundener (Ca ^[α]) und als mechanisch beigemengter (Graphit; Cb ^[β]). Löst man
weißes Roheisen, welches aus leicht schmelz- und reduzierbaren Eisenerzen erhalten wird, in Chlorwasserstoffsäure, so entweichen
mit dem Wasserstoffgas die Dämpfe eigentümlich riechender Kohlenwasserstoffe, ohne daß sich dabei Kohlenstoff abscheidet;
die Gesamtmenge des letztern ist im chemisch gebundenen Zustand vorhanden.
Flußeisen,
im flüssigen Zustand erhalten (Bessemer- und Martineisen).
I. Roheisen und seine Gewinnung.
(Hierzu Tafel »Eisen I und II«.)
Im Altertum war das Roheisen nicht bekannt; man stellte aus den Erzen durch ein reduzierendes Verschmelzen in
Gruben oder Herden direkt schmiedbares Eisen her, wobei man je nach der Natur der Erze ein mehr schmiedeeisen- oder mehr stahlartiges
Produkt erhielt. Erst im Mittelalter lernte man das Roheisen kennen,
¶
[* 2] Stahl mit einem Mangangehalt von 12 Proz. ist sehr schwer magnetisierbar.
Wenn 1 g Manganstahl durch eine magnetisierende Kraft
[* 31] den Magnetismus
[* 32] 1 annimmt, dann nimmt 1 g Silberstahl in dicken Drähten
den Magnetismus 3489, in dünnen 3141 an und 1 g Eisen sogar den Magnetismus 4395, bez. 3570. Die Magnetisierbarkeit des Manganstahls
steht also ganz außerordentlich hinter der des Eisens und des Silberstahls zurück, und es dürfte daher
der Manganstahl bei Schiffsbauten in höherm Grad zu verwenden sein, da er weniger störende Wirkungen auf die Kompasse auszuüben
verspricht. Bemerkenswert ist, daß im Manganstahl die Hälfte des Magnetismus dauernd zurückbleibt, während Silberstahl
selbst in dünnen Schichten nur etwa ein Viertel, Eisen etwa ein Neuntel als permanenten Magnetismus zurückhalten.
Die chemische Prüfung des Eisens ist ausschließlich eine quantitative, da bei den einzelnen Eisensorten nur die Menge der
stets sich gleichbleibenden Bestandteile wechselt. Zur Bestimmung des
¶
mehr
Kohlenstoffs löst man das Eisen in der Weise, daß der Kohlenstoff ungelöst zurückbleibt und zwar im Bunsenschen Element, indem
man ein gewogenes Eisen- oder Stahlstück zur positiven, ein Platinblech zur negativen Elektrode macht und beide in verdünnte
Salzsäure taucht. Ist nach etwa zwölf Stunden eine genügende Menge Eisen gelöst, so spült man das Eisenstück
gut ab, trocknet und wägt es. Den ausgeschiedenen Kohlenstoff bringt man auf ein Asbestfilter, wäscht, trocknet und bestimmt
die Menge desselben durch Elementaranalyse.
Bei graphitärmern Eisensorten bestimmt man den gebundenen Kohlenstoff kolorimetrisch, indem man fein
gesiebtes Eisenpulver in reiner Salpetersäure löst, die Lösung anhaltend auf 80° erwärmt und dann ihre Färbung mit derjenigen
einer Probelösung vergleicht, die man gleichzeitig und in gleicher Weise aus Stahl bereitet, dessen Kohlenstoffgehalt gewichtsanalytisch
bestimmt worden war. Zur Bestimmung des Schwefels löst man nach Eggertz eine abgewogene Eisenprobe in
verdünnter Schwefelsäure und läßt dabei den entwickelten Schwefelwasserstoff auf ein in dem nicht ganz luftdicht verschlossenen
Gefäß
[* 35] aufgehängtes blankes Silberblech von bestimmter Größe einwirken.
In der Eisenblechfabrikation haben die Arbeiter unter dem beim Polieren der Bleche entstehenden Staub zu leiden. Man hat den
bisher benutzten Kalk durch Kleie ersetzt, welche nach der Benutzung noch als Schweinefutter verwertbar
ist. Auf Emaillierwerken können Bleivergiftungen vorkommen, gegen welche die üblichen Vorsichtsmaßregeln geboten sind.
Schmiede werden infolge der großen andauernden Muskelanstrengungen nicht selten herzkrank. Nadel-, Instrumenten-, Werkzeugschleifer
und Feilenhauer atmen einen feinen, scharfen Staub ein, welcher die Schleiferkrankheit erzeugt, der die Arbeiter sehr früh
erliegen. Englische
[* 42] Krankenhilfsvereine nehmen Schleifer gar nicht auf. Gute Saugvorrichtungen an den Schleifsteinen
können erheblichen Schutz gewähren.
dem Ätzkalk sofort um, wobei ein vierbasisches Kalkphosphat (Ca4P2O9) ^[(Ca4P2O9)] entsteht, aus welchem
durch metallisches Eisen kein Phosphor reduziert wird. Das frei gewordene Eisenoxydul wird durch Berührung mit dem Phosphor im
Bade sofort wieder zu Eisen reduziert; so lange noch 0,3-0,5
Proz. Phosphor im Bade vorhanden sind, bleiben keine nennenswerten Mengen von Eisenoxydul unreduziert, und
erst bei geringerm Phosphorgehalt steigt der Eisengehalt der Schlacke.
Das basische VerfahrenvonThomas u. Gilchrist verdrängt den alten Bessemerprozeß in der sauern Birne mehr und mehr. In den
letzten Jahren vollzog sich derselbe Vorgang auch auf dem Gebiet der Flußeisendarstellung im Flammofen. Die Gesamterzeugung
an Flußeisen im Flammofen nimmt in letzter Zeit außerordentlich zu und fast ausschließlich unter Benutzung eines basischen
Herdfutters. Flußeisen, welches den höchsten Anforderungen entsprechen soll, wird fast allgemein auf dem basischen Herde
des Siemens-Martinofens erzeugt.
Bei der Massenerzeugung von Flußeisen zur Herstellung von Schienen, Schwellen u. dgl. wird die Birne auch
ferner verwandt werden, aber Bleche, Bandagen werden in der Neuzeit wesentlich aus Flammofenflußeisen hergestellt. Für beschränkte
Produktionen ist ein basischer Siemens-Martinofen sowohl in der Anlage als auch im Betrieb wesentlich billiger als eine Thomashütte
mit Bessemerbirnen; deshalb sind in der letzten Zeit zahlreiche neue Siemens Martinanlagen in Betrieb gesetzt
worden, zumal gegenwärtig die Herstellung jeder Qualität von Flußeisen, ob weich oder hart, aus billigem Einsatz möglich
ist.
Auf der Ilseder Hütte fielen die Erzeugungskosten von 1 Ton. Roheisen 1867-87 von 41,96 Mk. auf 23,01
Mk., d. h. um 82 Proz. der jetzigen Kosten, obgleich in derselben Zeit die Kosten von 10 T. Erz von 11,05
Mk. auf 24,18 Mk., also um 118 Proz.,
stiegen. Im J. 1867 betrug der Koksverbrauch für 1 T. Roheisen 1348 kg, 1887 dagegen nur 851 kg; dagegen stieg die Menge
des täglich durchschnittlich erzeugten Roheisens von 32,660 kg im J. 1867 auf 156,160 kg im J. 1887. Erzeugt
wird auf der Ilseder Hütte ein Roheisen mit durchschnittlich 2,92 Proz. Phosphor, welches für Flußeisenherstellung nach
der basischen Methode sehr geeignet ist. Während in Deutschland und Luxemburg 1884: 486,000 T. Bessemereisen und 488,000 T.
Thomaseisen erblasen wurden, stellen sich diese Zahlen für 1887 auf 432,000 T. Bessemereisen und 1,076,000
T. Thomaseisen, ein Beweis für den Aufschwung des basischen Verfahrens. Nach Gilchrist wurden ferner 1888 nach dem basischen
Verfahren folgende Mengen Flußeisen erzeugt:
Man ist in der Neuzeit im stande, Chromroheisen mit bis zu 70 Proz. Chrom herzustellen. Mit Hilfe dieses
Chromroheisens wird in Schweden ein außerordentlich guter Martinstahl hergestellt, der häufig sogar den besten englischen
Tiegelstahl übertrifft. Der Chromstahl besitzt im kalten Zustand größere Härte bei gleicher Zähigkeit als gewöhnlicher
Stahl mit gleichem Kohlenstoffgehalt. Der Chromgehalt braucht in den meisten Fällen 1,5 Proz. nicht zu
übersteigen.
Größere Wichtigkeit scheint neuerdings auch Manganstahl mit 7-20 Proz. Mangan zu erlangen; die Zähigkeit und Widerstandsfähigkeit
dieser Legierungen sind ganz
außerordentlich. Dagegen sind Produkte mit nur 0,75-7 Proz. Mangan brüchig, zerbrechlich und
infolgedessen unbrauchbar. Der Manganstahl läßt sich nicht wie gewöhnlicher Stahl härten und ist kaum
magnetisch; der Magnet ist um so wirkungsloser, je höher der Mangangehalt.
Eine wichtige Rolle dürfte in der Zukunft das Aluminium in der Eisen- und Stahlgießerei erlangen. Geschmolzenes Schmiedeeisen,
Mischungen von Gußeisen und Stahl oder Stahl allein, welche an und für sich blasige, fehlerhafte Gußstücke liefern würden,
geben guten blasenfreien Guß, sobald eine geringe Menge (0,1-0,5 Proz.) Aluminium kurz vor dem Gießen
[* 45] zugesetzt wird (sogen.
Mitisverfahren). Wie bekannt, bildet sich beim gewöhnlichen Guß durch Einwirkung von Eisenoxydul auf KohlenstoffKohlenoxyd,
welches die Blasenbildung verursacht.
Setzt man aber Aluminium hinzu, so wird das Eisenoxydul unter Bildung von festem Aluminiumoxyd reduziert
und die Bildung von Blasen infolgedessen verhindert. Bei der Zersetzung des Eisenoxyduls findet eine beträchtliche Temperaturerhöhung
statt, so daß das geschmolzene Metall dünnflüssiger wird und die feinsten Kanäle der Form gut ausfüllt. Aluminium verdrängt
ferner den Kohlenstoff aus seiner Lösung im E. und verwandelt denselben in Graphit. Der ausgeschiedene
Graphit ist durch die ganze Masse gleichmäßig verteilt, so daß die Härtung einzelner Stellen vermieden wird, die Gußstücke
sich viel leichter bearbeiten lassen und eine größere Gleichartigkeit des Korns besitzen. Im allgemeinen ist es vorteilhafter,
das Aluminium als Reinmetall II in Form der kleinen Stückchen anzuwenden, wie dieselben von der Fabrik
zu Neuhausen (s. Aluminium) in den Handel gebracht werden. Reinaluminium löst sich sehr schnell im geschmolzenen Eisen auf und
verteilt sich rasch durch die ganze Masse. Man legt es auf den Boden der Pfanne oder taucht es mit einer Zange
[* 46] unter; sobald
sich das Aluminium gelöst hat, rührt man das Metall gut durch und schreitet sofort zum Guß. Nur beim
Guß sehr kleiner Stücke ist die Anwendung eines 10-15proz. Ferroaluminiums vorteilhafter.
Für das im preußischen Eisenbahnbetrieb zur Verwendung kommende Eisenmaterial sollen nach dem Zirkularerlaß des preußischen
Ministeriums für öffentliche Arbeiten vom im amtlichen Verkehr folgende Benennungen gebraucht
werden:
1) Roheisen ist das Erzeugnis des Hochofens und kann nach seiner Herstellungsart als Koksroheisen oder Holzkohlenroheisen,
nach seiner Farbe als weißes (Spiegeleisen, Weißstrahl, Weißkorn), graues oder halbiertes Roheisen bezeichnet werden.
Flach-, Profil-, Bandeisen etc., Walzdraht oder Zugdraht genannt und diese Bezeichnung der Benennung
Schweißeisen hinzugefügt oder dahinter in Klammern
[* 49] eingeschaltet werden. Die Benennung Schmiedeeisen fällt aus.
4) Schweißstahl ist das wie bei 3) gewonnene, aber merklich härtbare Material. Zur Angabe der Herstellungsweise sind die
Bezeichnungen Puddelstahl, Raffinierstahl, Zementstahl etc. in Klammern anzufügen. Die Form (Blech, Stab,
[* 50] Draht etc.) wird in derselben Weise wie bei 3) bezeichnet.
5) Flußeisen ist das im flüssigen Zustand gewonnene, imBessemer-, Thomas- oder Martinverfahren hergestellte schmiedbare,
aber nicht merklich härtbare Material (hiernach unterschieden inBessemer-, Thomas- oder Martinflußeisen). Die Form wird wie
bei 3) bezeichnet.
6) Flußstahl ist das im flüssigen Zustand gewonnene, merklich härtbare Eisen, und zwar je nach der Herstellung
Tiegel-, Bessemer-, Thomas- oder Martinflußstahl. Die Form wird wie unter 3) angegeben.
Schweiß- und Flußeisen, bez. Stahl können auch noch nach der Beschaffenheit (z. B. sehniges Schweißeisen, Feinkorneisen)
oder nach der Bearbeitung (als gehämmertes Eisen, Raffinierstahl etc.)
bezeichnet werden. Da die Grenze zwischen härtbarem und nicht härtbarem Material schwer festzustellen ist, so ist in der
Regel ein Material mit einer Zerreißungsfestigkeit von 50 kg pro Quadratmillimeter und darüber als Stahl, ein Material von
geringerer Zerreißungsfestigkeit als Eisen anzusprechen.
B. Bezeichnung nach den Verwendungszwecken. Soll das unter A. bezeichnete Material nach seiner verschiedenen
Verwendbarkeit besonders gekennzeichnet werden, so sind dafür die folgenden Nebenbezeichnungen zu wählen und diese in der
Regel in Klammern hinter den unter A. bezeichneten Hauptgattungsnamen einzuschalten.
3) Dem Schweißeisen können die seiner verschiedenen Verwendung entsprechenden Bezeichnungen, z. B.
Niet-, Mutter-, Ketten-, Brückeneisen, Kesselblech etc., gegeben werden. Alte abgängige Schweißeisenteile
heißen Schweißeisenschrott, bez. Blechschrott.
4) Dem Schweißstahl kann die besondere Bezeichnung Stählstahl gegeben werden.
5) Flußeisen wird im Eisenbahnbetrieb vorzugsweise zur Anfertigung von Schwellen, Laschen, Achsen, Wagenradreifen, Trägern,
Maschinenteilen, Blechen etc. verwendet und ist hiernach in ähnlicher Weise wie das Schweißeisen bei B 3) zu bezeichnen. Das
zu diesen Gegenständen bestimmte Flußeisen wird als Schwellenflußeisen etc. bezeichnet. Die
rohen Stücke heißen Blöcke. Das Wort Ingot fällt aus. In fertiger Form gegossene Stücke aus Flußeisen (besondere Maschinenteile)
heißen Flußwaren.
6) Flußstahl wird im Eisenbahnbetrieb vorzugsweise zu Trag- und Spiralfedern, Schienen, Lokomotivradreifen sowie zur Anfertigung
schneidender Werkzeuge
[* 51] gebraucht. Das zu diesen Gegenständen bestimmte Material ist dem entsprechend mit
Federflußstahl etc. zu bezeichnen, auch kann der Bezeichnung Federstahl, Werkzeugstahl, Drehstahl,
Meißelstahl, Gewindebohrstahl, Lochstempelstahl etc. das Wort Flußstahl in Klammern nachgesetzt werden. Die zur Herstellung
dieser Gegenstände bestimmten rohen
Stücke heißen Flußstahlblöcke, die daraus durch Guß in fertiger Form hergestellten
Gegenstände Flußstahlwaren.
Soll der Verwendungszweck eines Materials mehr betont werden als die Herstellungsweise, so kann die unter B. angegebene besondere
Bezeichnung vorangestellt werden, während die unter A. angegebene in Klammern dahinter gesetzt wird, z. B. Nieteisen (Schweißeisen),
Werkzeugstahl (Tiegelflußstahl), Federstahl (Flußstahl), Lascheneisen (Flußeisen), Achsen (Martinflußeisen), Kesselblech
(Schweißeisen) etc., oder es kann die SilbeSchweiß oder Fluß vorangestellt werden, z. B. Schweißnieteisen,
Flußfederstahl etc. Die Aufnahme von weitern, namentlich im Eisenhüttenbetrieb gebräuchlichen, die Herstellung oder die
Verwendung kennzeichnenden Benennungen, welche indes für den Eisenbahnbetrieb nur von untergeordneter Bedeutung sind, wird
nicht beabsichtigt; erforderlichen Falls sind die in den benachbarten Industrierevieren gebräuchlichen Bezeichnungen anzuwenden.
Beim Zersägen erhielt man in dem Feilicht außer Rostpartikelchen auch steinige Körnchen. Diese bestanden aus Quarz, Glimmer,
Olivin,
[* 52] Angit, Serpentin, Feldspat, Eisenoxydul und Chromeisen. In dem S. konnte etwa 0,1 Proz. Platin nachgewiesen werden. Dies
Zusammenvorkommen von magnesiumhaltigen Mineralien mit platinhaltigem, gediegenem Eisen ist bereits an andern
Orten beobachtet und weist auf einen Ursprung aus den infragranitischen Tiefen des Erdkörpers hin.
AlleCharaktere sprechen ferner dafür, daß das gediegene Eisen nicht etwa durch Reduktion aus einen: Oxyd entstanden, sondern
sich bei Abwesenheit oder wenigstens bei Mangel an Sauerstoff mit den übrigen Bestandteilen zu dem Fundstück
associiert hat. Eine deutlich blätterige Struktur, eine eigentümliche Krümmung, die erkennen läßt, daß das Stück energisch
um sich selbst gedreht ist, läßt sich kaum anders erklären, als durch die Einwirkung starker mechanischer Kräfte, welche
beim Hervorpressen der Massen aus den infragranitischen Tiefen mitgewirkt haben.
Nachdem die Versuchsstücke 30 Minuten von fester Kohlensäure umhüllt in dem Frostsack verweilt hatten, wurden sie
herausgenommen und durch Biegen auf ihre Festigkeit geprüft. Schweißeisen, Flußeisen und englischer Gußstahl ließen nach
allmählicher Erwärmung auf Normaltemperatur keine wesentliche Änderung bei der Biegeprobe erkennen. Schweißeisen ließ
sich auch im abgekühlten Zustande um 180° biegen, ohne
zu brechen; war es aber vor der Abkühlung auf einer Seite mit einem
Meißel
[* 56] etwa 1 mm tief eingekerbt worden, so ertrug es diese Biegung nicht mehr.
Die Bruchfläche, die in ungekühltem Zustande faserig war, zeigte in gekühltem Zustande ein körniges Gefüge. Weiches,
unverletztes Flußeisen und noch viel mehr der untersuchte Stahl sprang nach erlittener kleiner Biegung schon beim dritten
schwachen Schlage klirrend wie Glas
[* 57] entzwei. Die, wie angegeben, eingekerbten Versuchsstücke dieser zwei
Sorten zeigten dies Verhalten schon beim ersten leichten Schlage, ohne eine Biegung anzunehmen; die Bruchflächen der gekühlten
Stücke zeigten körnige, der Stahl sogar fast grobkörnige Struktur. Diese Versuchsergebnisse zeigen klar den ungünstigen
Einfluß hoher Kältegrade auf die genannten Baumaterialien und bestätigen die bekannte Regel, daß Brücken
aus Flußeisen bei abnorm niedrigen Temperaturen nur langsam zu befahren sind, und daß äußere Verletzungen der Flußeisenbestandteile
einer Brücke
[* 58] schon beim Bau, soweit irgend thunlich, vermieden werden müssen.
Die französische Regierung hat Versuche über das Verhalten von Kanonenstahl bei niedrigen Temperaturen angestellt. Es wurden
gehärtete und nicht' gehärtete Probestücke verschiedenen Prüfungen bei einer durch feste Kohlensäure mit Äther erzeugten
Temperatur von -56 bis -73° unterworfen, und man fand, daß die gekühlten Stäbe durchschnittlich durch sechs Schläge zerbrochen
wurden, während sie unter gewöhnlichen Verhältnissen 15 Schläge ertrugen.
DiesenVersuchen gegenüber erscheint es auffallend, daß die eisernen Werkzeuge und Gewehrläufe der Nordpolfahrer
so wenig unter dem Einfluß der Kälte (bis -56°) zu leiden scheinen. Besonders die Gewehrläufe, die dem heftigen Stoß des
explodierenden Pulvers ausgesetzt sind, müßTen eine Abnahme der Festigkeit des Eisens erkennen lassen. Hierüber ist aber
nichts bekannt geworden, und man darf daher wohl annehmen, daß die eben angeführten Erscheinungen auf
eine durch plötzliche, sehr starke Abkühlung bedingte momentane Umlagerung der Eisenmoleküle zurückzuführen sind, und
daß bei allmählicher Erniedrigung der Temperatur die Moleküle Zeit finden, eine den neuen Verhältnissen entsprechende Lagerung
anzunehmen.
(Roheisen, Fluß- und Schweißeisen), Stahl (Fluß- und Schweißstahl). Die ungeheure Bedeutung
des Eisens für unsre gesamten Zustände bedarf keiner Auseinandersetzung: sie liegt offen zu Tage. Das E. ist der Stoff,
in welchem die wichtigsten Schöpfungen unsrer Industrie sich verkörpern, ohne welchen eine Technik wie die heutige ganz
undenkbar wäre. Auch der auf tiefster Kulturstufe stehende Wilde schätzt ein Stückchen E. hoch; seinen
ganzen Wert aber entfaltet es erst unter den Händen ernst arbeitender, strebsamer Völker.
Ist doch die Hebung und Verwertung dieses Mineralschatzes selbst schon eine schwere und harte Arbeit für Hand wie Kopf,
und unausgesetzt sinnen und mühen sich die tüchtigsten Fachleute um Auffindung besserer und leichterer
Methoden zur Ausbringung des Metalles aus seinen Erzen, zu seiner Reinigung und Veredlung. Das E. findet sich gediegen (Meteoreisen)
auf der Erde nur äußerst selten; in dem platinführenden Sande Sibiriens in kleinen Körnern, als zusammenhängende größere
Masse in Kanada und endlich über die ganze Erde verstreut
¶
mehr
in den aus dem Weltenraume stammenden Meteoriten. Dagegen kommt es in größter Menge mit Sauerstoff, nächstdem mit Schwefel
verbunden vor, in welch letzterer Gestalt es für die Metallgewinnung außer allem Betracht bleibt. Schon in den frühesten
Zeiten war das E. bekannt und benutzt, freilich noch in sehr beschränktem Maße. Die Kunst des Ausschmelzens
scheinen die europäischen Völker schon aus ihrer Urheimat Asien mitgebracht zu haben. In Indien wird seit den ältesten
Zeiten nicht nur E., sondern selbst der vorzüglichste Stahl erzeugt.
Deutsche und nördlichere Völker waren gute Schmiede, ohne bei Griechen oder Römern gelernt zu haben. Über ganz Afrika
findet sich eine ureinheimische kleine Eisenindustrie überall, wo Eisensteine vorkommen, und ihre Erzeugnisse
- hauptsächlich Feldhacken und Lanzeneisen - bilden einen der Hauptartikel des afrikanischen Binnenhandels. Dort wie auch
in Indien u. s. w. ist die Verhüttung auf erster Kindheitsstufe stehen geblieben: ein winziger
von Lehm gewölbter Ofen zur Aufnahme von Erz und Kohlen bildet mit dem kleinen durch Hand oder Fuß
getriebenen Gebläse den ganzen Apparat.
Auch in Europa blieben bis in das Mittelalter die Frischöfen noch Zwerge gegen unsre heutigen Anlagen. Solche kleine Anstalten
waren aber für kleinen Verbrauch gerade passend, denn sie lieferten sofort gutes, zum Verschmieden brauchbares E. in
Gestalt eines teigigen Klumpens; zum Schmelzen konnte das Metall bei der geringen Hitze niemals gelangen, und so hat denn
auch in früheren Zeiten bis in das Mittelalter hinein Niemand einen Begriff von flüssigem E. haben können.
Erst als man größere Massen auf einmal zu bewältigen und auch strengflüssigere Erze zu verwerten
suchte, deshalb die Öfen immer höher und weiter baute und kräftige von Wasser getriebene Gebläse anwandte, bekam man
geschmolzenes E., gewiß anfänglich zu großer Verlegenheit, da dieses erflossene Metall für die Schmiedearbeit ganz unbrauchbar
war. Indes man lernte die vermeintlichen Fehler dieses Roheisens verbessern durch Feuer und Hammer, und
hatte nun nicht nur einen Weg gefunden zur Erzeugung größerer Massen, sondern außerdem noch ein für Gießereizwecke äußerst
wertvolles Material gewonnen. Man kannte nun das E. in dreierlei wesentlich verschiednen Modifikationen, als Schmiedeeisen,
Roheisen oder Gußeisen und als Stahl. - Alle im Handel vorkommenden Eisensorten enthalten Kohlenstoff, von dessen Menge
wesentlich die Eigenschaften des Eisens abhängig sind.
Eisen mit 0,1 bis
0,4 oder selbst 0,6% Kohlenstoff wurde bis in die neueste Zeit als Schmiedeeisen (frz.
fer, engl. softiron) bezeichnet, welchem als hauptsächliche Eigenschaften folgende zugeschrieben
werden. Es mußte sich rotglühend leicht mit dem Hammer bearbeiten, weißglühend schweißen (Vereinigen zweier Stücke)
lassen. Wird es glühend in kaltes Wasser getaucht, so darf keine Veränderung der ursprünglichen Weichheit eintreten. Es
wurde in größeren Massen als unschmelzbar bezeichnet. Frischer Bruch sollte sehniges oder hakiges Gefüge zeigen. - Als
Stahl, frz. acier, engl. steel, galt alles E. mit 0,4 oder 0,6-2%
Kohlenstoff. Stahl sollte sich schmieden, schweißen und schmelzen lassen. (Die Schweißbarkeit ist um
so größer, je kleiner, die Schmelzbarkeit um so größer, je größer der Kohlenstoffgehalt.) Hauptmerkmal war und ist
die Härtbarkeit; glühender Stahl in Wasser getaucht, nimmt bedeutend an Härte zu. Der Bruch sollte immer feinkörniges
Gefüge und mögliche Gleichförmigkeit zeigen. - Als Roheisen (frz.
fer fonde; engl. pig-iron) wurden endlich alle Eisen Sorten angesehen, welche 2-5% Kohlenstoff
enthielten, sich nicht schmieden und schweißen, nur wenig härten, aber leicht schmelzen ließen. - Hiernach war nach der
älteren Auffassung das Handels-Roheisen die kohlenstoffreichste, einmal flüssig gewesene Modifikation; das Schmiedeeisen
die kohlenstoffärmster nie flüssig gewesene; Stahl endlich eine Modifikation mit mittlerem Kohlenstoffgehalt,
die bei der Herstellung flüssig oder auch nicht flüssig gewesen sein konnte. Durch die neueren und
Einteilung des Handelseisens
Roheisen
Schmiedbares Eisen
leicht schmelzbar u. nicht schmiedbar.
schmiedbar,
schwer schmelzbar.
Weißes R.: Kohlenstoff chemisch gebunden.
Graues R.: Kohlenstoff meist als Graphit ausgeschieden.
während
der Herstellung nicht flüssig
während der Herstellung flüssig
Schweißeisen: nicht härtbar, frz. fer soudé, engl. weld iron.
Diese Einteilung soll auch für die weitere Besprechung beibehalten werden.
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mehr
neuesten Fortschritte im Eisenhüttenwesen sind die angegebenen Grenzen und die Merkmale zum Teil stark verwischt worden.
Schmiedeeisen z. B. wird in großen Massen in flüssigem Zustande erhalten und erscheint
dann auf dem Bruche stahlartig. Die alte Einteilung genügte nicht mehr. Bei Gelegenheit der Weltausstellung in Philadelphia 1876 ist
die umstehende Einteilung der Handelssorten des Eisens getroffen und seither allgemein angenommen worden.
- Roheisen. - Darstellung. - Das Roheisen wird durch den Hohofenprozeß aus den Eisenerzen erzeugt.
Die wichtigsten Eisenerze sind: Magneteisenstein, hauptsächlich aus Oxyd und Oxydul bestehend, liefert im reinen Zustande
72% des besten Eisens. Von ihm stammt hauptsächlich das geschätzte schwedische E. her. Verbreiteter
ist der Hämatit, Eisenoxyd, 70% Metall enthaltend, der bald als Eisenglanz, bald als Roteisenstein auftritt. Hauptfundorte
für Eisenglanz sind Schweden, Lappland und die Insel Elba. Der Roteisenstein ist am meisten in Deutschland, Frankreich und
England verbreitet; Bezeichnungen: roter Glaskopf und, bei Beimengungen von Thon, thoniger Roteisenstein.
Brauneisenstein ist dasselbe Oxyd, aber als Hydrat, mit chemisch gebundenem Wasser, darum nur 50-60 Gewichtsprozente Metall
gebend. Bohnerz ist thoniger Brauneisentein ^[richtig: Brauneisenstein], der sich in Körnern von Erbsen- bis Bohnengröße
in Süddeutschland, am Harz, der Schweiz, Südfrankreich abgelagert findet. Zu den Oxyden tritt auch ein Salz des Eisens, das
kohlensaure Oxydul, das zwar nur bis 48% Metall ergibt, aber wegen seiner leichten Verhüttung doch gern verwendet wird.
Es erscheint als Spateisenstein und in Form von Kugeln und Nieren als Sphärosiderit.
Hierher gehören in erster Linie der thonige Eisenstein und der Kohleneisenstein, welche für England die wichtigsten Erze
bilden und fast 90% der ganzen Eisenproduktion ergeben. Der Letztere, bekannt unter dem Namen Blackband,
läßt sich des bedeutenden Kohlengehaltes wegen leicht verhütten. Er enthält zwar nur 35-40% Eisen.
Da aber beim Rösten des Erzes gewöhnlich das Gewicht auf die Hälfte herabsinkt, so entsteht doch ein sehr eisenreiches
Erz. Ein andres aus Oxydhydrat bestehendes Erz ist das Sumpferz oder der Raseneisenstein, dasjenige Eisen,
welches die Natur nicht nur wachsen ließ, sondern fortgehend noch läßt.
Wenn Quellen sich auf ihrem unterirdischen Laufe mit Kohlensäure sättigen oder durch Verwesung organischer Substanzen entstandene
Säuren aufnehmen, so sind sie dadurch befähigt, von den kleinen Eisenerzpartikeln, welche überall
im Boden verbreitet sind, etwas aufzulösen. Zu Tage getreten, lassen diese schwachen Eisenwässer das Lösungsmittel verdampfen
und demzufolge das Eisen als roten Oxydschlamm ausfallen, der allmälig Steinhärte annimmt. Hauptvorkommen des Raseneisensteins:
beinahe auf der ganzen norddeutschen Tiefebene, in der Lausitz, Schlesien, Bruchberg im Harz, in Holland, Dänemark, Rußland.
Die Eisenerze sind niemals rein, d. h. nur allein Verbindungen von Eisen
mit Sauerstoff etc. Ganz abgesehen von den fast immer vorhandenen verschiednen Gesteinsarten,
die durch die Verhüttung entfernt werden, finden sich meist noch Beimengungen von andern Metallverbindungen (von Mangan,
Kupfer, Nickel etc.) oder von Silicium- oder Phosphorverbindungen, welche in einzelnen Fällen
dazu dienen können, ein bestimmtes Produkt, ein Eisen von bestimmter Beschaffenheit, entstehen zu lassen, welche aber auch,
wenn sie in das Eisen übergehen, eine Verminderung der Qualität bis zur völligen Unbrauchbarkeit herbeiführen können.
Das Ausbringen des in den Erzen verlarvten Eisens im Hochofen geschieht, nachdem die Erze zuvor möglichst vom
tauben Gestein geschieden, geröstet oder gewaschen worden, zwar im ganzen in einerlei Weise, doch modifiziert durch Beschaffenheit
der zu verarbeitenden Erze und verschiedne andre Umstände. Nach dem Gehalt der Erze an fremden Stoffen bestimmen und bemessen
sich die fast immer nötigen Zuschläge an Kalk, Flußspat etc., welche als Flußmittel dienen, nicht
für das Metall selbst, sondern für die Schlacken, die immer aus den fremden Stoffen der Erze, aus der Asche des Brennmateriales
und allerdings auch aus nicht geringen Mengen Eisenoxyden sich nebenbei als eine Art unreiner Glasflüsse bilden.
Eine angemessene Schlackenbildung gehört aber zur Sache; bildet das erste Reinigungsbad des Metalles.
Das Ausbringen geschieht heutzutage mit wenig Ausnahmen in Hochöfen durch Kohks, Steinkohlen und Anthracit, selten Torf, denn
die seit Anbeginn verwendete Holzkohle, welche das reinste E. ergibt, ist nachgerade selten geworden und nur noch in waldreichen
Ländern wie Schweden und Norwegen in vollem Gebrauch. Die Benennung Holzkohleneisen dient daher einer
Ware als sehr gute Empfehlung.
Das nächstgute Brennmaterial ist Kohks, durch Feuer bereits gereinigte Steinkohle, dann Steinkohlen. Der Hochofen ist ein
dicker runder Turm, dessen Hohlraum etwas unter der Mitte am weitesten ist; er wird oben durch einen eisernen mit Abführung
für die Verbrennungsgase versehenen Hut geschlossen. Erze mit ihren Zuschlägen und Brennmaterial in
abwechselnden Schichten füllen den Ofen bis nahe zur oberen Mündung (Gicht) und werden durch Nachschütten beständig ergänzt,
sowie der Satz zusammensinkt.
Beständig arbeitende Gebläse führen erhitzte Luft ein, welche an der engsten Stelle nahe über dem tiefsten Punkt des
Innern eintritt. Dort findet die größte Wärmeentwicklung statt. Die Umsetzungen, die durch die gewaltige
Hitze erregt und unterhalten werden, laufen in der Hauptsache darauf hinaus, daß die Kohle des Brennstoffes dem Eisenerz
den Sauerstoff entreißt, während das nunmehr gediegene Metall seinerseits Kohlenstoff aufnimmt und dadurch zu flüssigem
Roheisen wird, das aber aus den Erzen, den Zuschlägen, den Steinkohlen immer noch andre Elemente, Schwefel,
Phosphor, Silicium, Mangan etc. aufnimmt. Die Arbeit eines Hochofens dauert, wenn nicht politische oder geschäftliche
Konjunkturen ihn zum Erlöschen bringen, ununterbrochen fort, bis eine Hauptreparatur sich nötig macht, was nach einem Jahre,
oder auch erst nach einer längeren Reihe
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Auch den Meistern an Eisen und Erz, 3 Chron. 34, 13. Und der dicke Wald wird mit Eisen
umgehauen werden,
Jes.
10, 34. Alle ihr Erz, Zinn, Eisen und Blei ist im Ofen zu Silberschlacken geworden,
Ezech. 33, 18. 30.
[* 2] und Blut, ein durch eine Rede Bismarcks sprichwörtlich gewordener Ausdruck zur Kennzeichnung seiner Politik, die
den Krieg als einziges Mittel zur Lösung der Frage der deutschen Bundesreform erkannte.
In der Abendsitzung der Budgetkommission
des preuß. Abgeordnetenhauses sagte Bismarck: «Nicht durch Reden und Majoritätsbeschlüsse werden
die großen
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