Titel: | Polytechnische Schau. |
Fundstelle: | Band 344, Jahrgang 1929, S. 201 |
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Polytechnische
Schau.
(Nachdruck der Originalberichte – auch im Auszuge
– nur mit Quellenangabe gestattet.)
Polytechnische Schau
Die Verbesserung der Eigenschaften von
Aluminiumbronze. Die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von
Aluminiumbronze werden beeinflußt durch Zusatz von anderen Metallen, durch die
Verwendung von Kokillen an Stelle von Sandformen, durch die Gießtemperatur und durch
Warmbehandlung.
Eine übliche Aluminiumbronze mit 10 % Aluminium, Rest Kupfer besitzt eine
Zerreißfestigkeit von 50 kg/mm2 und eine Dehnung
von 30-35 % (auf 2 Zoll). Diese Eigenschaften genügen, um die Verwendung der
Legierung in vielen Fällen zu ermöglichen, namentlich wenn diese Eigenschaften von
einem hohen Ermüdungswiderstand begleitet sind. Legt man aber Wert darauf, die
Legierung zu verbessern, so kann man auf den Zusatz von Eisen. Nickel oder Mangan
zurückgreifen. Auch 1 – 2 % Blei kann sich als vorteilhaft erweisen, besonders
hinsichtlich der Reibungseigenschaften, obwohl der Einfluß dieses Metalles auf die
Eigenschaften der Legierung sonst wenig in die Erscheinung tritt. Zinn und Silizium
erniedrigen die Dehnung beträchtlich. Eisen erhöht zunächst die mechanischen
Eigenschaften, dann auch den Widerstand der Aluminiumbronze gegen Säuren. Durch
verschiedene Forscher ist festgestellt worden, daß die besten mechanischen
Eigenschaften durch den Zusatz von etwa 3% Eisen erhalten werden, die dann
betragen 56 kg/mm2 Zerreißfestigkeit und 20 %
Dehnung. Größere Eisenanteile haben eine Erniedrigung der Dehnung und einen
ungesunden Guß zur Folge. Aluminiumbronze mit bis 3% Eisen eignet sich für Preßguß,
da sich nach diesem Verfahren noch etwas höhere mechanische Eigenschaften erzielen
lassen. Die Verbesserung der Eigenschaften durch das Eisen erklärt sich aus der
durch das Eisen hervorgerufenen Verfeinerung des Gefügeaufbaues. Nickel in
Aluminiumbronze kann sich vorteilhaft und nachteilig auswirken. So erhöhen zwar 7%
Nickel die Zerreißfestigkeit auf 58 kg/mm2,
erniedrigen aber die Dehnung beträchtlich. Die Wahl auf eine nickelhaltige
Aluminiumbronze wird sich demnach nach den verlangten Eigenschaften richten müssen.
Ein Vorteil des Nickelgehaltes besteht in der Erhöhung der Dichte der Legierung, die
dem hydraulischen Druck besser widersteht. Auch der Widerstand der Legierung gegen
Korrosion durch Seewasser erfährt durch Nickel eine Erhöhung. Eine gute
Nickel-Aluminiumbronze enthält 5–7% Nickel, 10% Aluminium, Rest Kupfer. Geringe
Anteile von Mangan verbessern die mechanischen Eigenschaften der Aluminiumbronze,
deren Zerreißfestigkeit von 51 auf, 56 kg/mm2 bei
0,9 % Mangan steigt, während die Dehnung von 31 auf 25 % fällt. Auch Mangan trägt zur Erhöhung
des Korrosionswiderstandes bei und wird außerdem dann zugesetzt, wenn die Legierung
der Abnutzung ausgesetzt ist.
Eine wesentliche Verbesserung der Aluminiumbronze erhält man durch Verwendung von
Kokillen an Stelle von Sandformen, und zwar nicht allein inbezug auf die
mechanischen Eigenschaften, sondern auch auf das schöne Aussehen der Stücke und auf
einen gesunden Guß. Eine in Sand gegossene Legierung mit 44 kg/mm2 Zerreißfestigkeit und 21 % Dehnung besaß bei
Kokillenguß 51,6 kg/mm2 bezw. 30,5 %. Die
Verbesserung ist auf die schnelle Abkühlung zurückzuführen. Eine Bedeutung kommt
dann der Gießtemperatur zu. Die besten Abgüsse ergeben sich bei niedrigen
Gießtemperaturen. Durch Warmbehandlung können Aluminiumbronzen weitgehende
Veränderungen erfahren, und zwar so, daß man entweder hohe Zerreißfestigkeit und
geringe Dehnungen oder niedrige Zerreißfestigkeiten und hohe Dehnungen oder
Mittelwerte erhalten kann. Forscher wie Corse, Comstock, Grard und andere haben
gefunden, daß die besten Eigenschaften der Aluminiumbronze durch Abschrecken bei
hoher Temperatur mit folgendem Ablassen verliehen werden. Die empfohlene Behandlung
besteht in einem Abschrecken bei 900° und in folgendem Glühen auf 676 bis 700°. (The
Foundry, Bd. 56, S. 90/92).
Ka.
Die Parkerisierung. Das neue Schutzverfahren für Eisen und
Stahl, die Parkerisierung, besteht bekanntlich darin, die zu behandelnden Stücke in
eine heiße Lösung komplexer metallischer Salze (hauptsächlich Eisen- und
Manganphosphate) zu bringen. Die letzten Untersuchungen auf diesem Gebiete haben nun
Klarheit über die Art der Vorgänge gebracht, die sich bei diesem Eintauchverfahren
abspielen, und zwar ist eine 1. und eine 2. Periode zu unterscheiden.
Das Eisen wird beim Eintauchen durch die freie Phosphorsäure des Bades angegriffen,
welcher Angriff ein ziemlich heftiges Entweichen von Wasserstoff zur Folge hat. Das
gebildete Eisenphosphat löst sich im Bad wieder auf, die Löslichkeitsgrenze des
Salzes wird allmählich erreicht, so daß schließlich der Angriff und das Entweichen
von Wasserstoff aufhören. Bei der 2. Periode wird das im Bad gelöste Eisenphosphat
auf das Metall niedergeschlagen und bildet den Schutzüberzug, der stark anhaftet,
beständig und widerstandsfähig gegen Korrosion ist.
Die Badtemperatur wird auf 97 bis 98° aufrechterhalten und beim Beginn dieses
Arbeitsvorganges benötigt man etwa 30 kg Salz je m3, während die Unterhaltung des Bades durch einfache Zusätze an neuem Salz
erfolgt. Zum Ueberziehen von 1 m2 Stahlfläche
verbraucht man ungefähr 30 gr Phosphat.
Von Interesse sind die Versuche, die mit Proben aus Stahl von 5 × 10 cm angestellt
wurden. Diese Proben waren parkerisiert, vernickelt, verzinnt und verzinkt und
wurden verschiedenen Lösungen ausgesetzt, so daß man die Wirkung dieser Lösungen
beobachten konnte. Wie aus der folgenden Aufstellung hervorgeht, in der die
eingetragenen Werte die Gewichtsunterschiede in cgr/dm2 bedeuten, besitzen die parkerisierten Stücke eine
Korrosionsbeständigkeit, die zum mindesten gleich und oft sogar größer ist als die
anderer Ueberzugsverfahren. Namentlich in bezug auf den Angriff durch die
Atmosphäre-Feuchtigkeit ist das Verhalten der parkerisierten Stücke
hervorzuheben:
Ueberzugsart
Angriff durch
ohne
parkerisiert
Mennige
vernickelt
verzinnt
feuerverzinkt
sherardisiert
Leitungswasser
– 52
0
– 2
– 32
0
+ 11
+ 15
Seewasser
+ 44
1
– 33
– 27
– 9
+ 27
+ 23
Salpetersäure
– 47
+ 1
– 4
– 25
0
– 1
+ 1
Kohlensäure hal- tiges Wasser
– 55
0
– 2
– 16
– 1
– 32
– 28
Luft
+ 13
0
0
+ 3
+ 1
+ 1
+ 2
Wasserdampf
+ 38
0
– 68
– 9
+ 1
+ 7
+ 13
Essigsäure
– 512
– 80
– 211
– 590
– 78
– 669
– 690
Natriumkarbonat
+ 1
– 4
– 12
– 1
– 15
+ 7
+ 30
Natrium- bikarbonat
+ 8
– 3
– 26
0
– 16
+ 36
+ 43
Natriumbisulfit
– 39
– 69
– 117
– 136
– 121
– 243
– 42
Bei den übrigen Ueberzugsarten ist die Gefahr der Loslösung
der betreffenden Schicht von dem Grundmetall gegeben, so bald in der Schutzschicht
eine unbeständige Stelle vorhanden ist. Der Angriff ist dann zwar lokalisiert, er
kann sich aber ausbreiten und entwickelt sich dann ständig. Ein Beispiel hierfür
bieten die Schienen in Tunnels, die mit einem Anstrich versehen worden waren, aber
die Radreifen der Eisenbahnwagen so beschädigten, daß der Anstrich vollkommen
unwirksam blieb. Bei den parkerisierten Stücken kann eine derartige Beschädigung
nicht Platz greifen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Winkel, Ecken und
bearbeitete Stellen dem Parkerisierüberzug nicht hinderlich sind, während bei den
sonstigen Ueberzugsverfahren der Angriff an diesen Stellen zu beginnen pflegt. Wegen
der geringen Arbeitstemperatur werden in dem Stück weder innere Spannungen noch
Verformungen hervorgerufen, wie es beim Verzinken oder Verzinnen infolge der hier
erforderlichen höheren Temperaturen möglich sein kann. Die näheren Anwendungsgebiete
für die Parkeriesierung sind Stücke im allgemeinen Maschinenbau, im Kraftwagen- und
Flugzeugbau, sowie der Luft und Feuchtigkeit ausgesetzte Stücke. (L'Usine, Bd. 36,
Heft 49.)
K.
Die Schnellverkupferung von Stahl auf dünnem
Nickel-Niederschlag. Wenn auch das Verkupfern von Stahl in gewissen
Industrien nicht die Bedeutung des Vernickeins erlangt hat, so ist seine Anwendung
in manchen Fällen doch wichtig, z.B. bei Zementationen, zur Erhaltung von
Schmucküberzügen usw. Seit Bekanntwerden der Schnellvernickelung in der Wärme hat
man sich auch mit der Frage der Schnellverkupferung befaßt. Die verwendeten
Nickel-Bäder haben das Erhalten bemerkenswerter Ergebnisse ermöglicht sowohl in
bezug auf den Schutz des Stahles selbst als auch auf die Schnelligkeit, mit der sich
ein solcher Ueberzug bewerkstelligen läßt, und das Haften des Niederschlages; dazu
kommt, daß diese Bäder leicht zu führen sind. Die von Balley angestellten Versuche
über die Schnellkupferung von Stahl auf vorher angebrachtem dünnen
Nickel-Niederschlag waren von Erfolg gekrönt, indem die sonst 45 Minuten erfordernde
Niederschlagsarbeit ersetzt werden konnte durch eine solche, die für das
Grundvernickeln 1 Minute und für das Verkupfern 3 Minuten erforderte. Die
wichtigsten Kennzeichen des neuen Verfahrens sind die Verwendung warmer Bäder an Stelle der kalten
und weiter die Zulassung höherer Stromstärken. Eine Einrichtung für die Ausübung
dieses Verfahrens ist vor einigen Monaten aufgestellt worden, deren Betrieb einen
befriedigenden Verlauf nimmt. Man verfährt dabei so, daß die Stahlstücke zuerst nach
irgend einem beliebigen Verfahren entfettet und dann gereinigt und abgewaschen
werden, worauf sie in das Nickel-Bad gelangen. Die Zusammensetzung dieses Bades
ist:
Nickelsulfat
400 gr auf 1 Liter Wasser,
kristall. Chlornickel
22 gr,
Borsäure
22 gr,
sehr wenig Nickelnitrat oder Salpetersäure.
Dieses Bad wird durch Lufteinführung in Bewegung gehalten und
auf 35 bis 55° C erwärmt. Die Temperatur richtet sich nach der Stromstärke, die in
manchen Fällen 15 Amp/dm2 erreichen kann. In den
meisten Fällen arbeitet man mit 50° Temperatur und 10 Amp/dm2; bei verwickelten Stücken wird die Stromstärke
erniedrigt. Es ist nur selten notwendig, unter 5 Amp/dm2 herunterzugehen. Wie oben erwähnt, dauert das Vernickeln etwa 1 Minute.
Die Stücke werden alsdann gewaschen und kommen nunmehr in das Kupferbad, für das
empfohlen wird:
300
gr kristall. Kupfersulfat auf 1 Liter Wasser,
25
bis 30 cm3 Schwefelsäure (66°
Beaume).
Die Badtemperatur beträgt hier 45°, die Stromstärke mindestens
10 Amp/dm2, in manchen Fällen bis zu 30 Amp/dm2.
Die Kupferschicht auf der Nickelgrundlage haftet auf den Stahlstücken ausgezeichnet.
So behandelte Bleche vertragen das Bördeln und Biegen und können bis auf 900°
erwärmt werden, ohne daß die Ueberzugsschicht sich abschält. Das Verfahren ist vor
allem für Massenfertigung geeignet. Die benötigten Einrichtungen sind nicht so
umfangreich wie die bei den älteren Verfahren, dann gestattet gerade die
Schnelligkeit der Ausführbarkeit des Verfahrens eine planmäßige Arbeitsorganisation.
Andererseits sind aber die Brennstoffausgaben für die Erwärmung der Bäder und die
höheren Stromstärken in Betracht zu ziehen. Die Brennstoffausgaben sind allerdings
nicht übermäßig hoch, da die Bäder nur auf die gewünschte Temperatur zu bringen sind
und diese Temperatur nicht während der ganzen Ueberzugsarbeit beibehalten zu werden
braucht. Es hat sich erwiesen, daß das Bad nach Aufwärmung auf die betreffende
Temperatur während 4 bis 5 Stunden um nur 6 bis 8° abnimmt. (Revue de Metallurgie,
1929, S. 221/23.)
Ka.
Neuere Untersuchungen über die Reduzierbarkeit der einer
Nachröstung unterworfenen Zinkblenden. E. Prost und Van de Putte haben sich
im metallurgischen Institut der Universität Lüttich mit der Frage befaßt, wie sich
die Reduzierbarkeit der Zinkblenden gestaltet, wenn das vorgeröstete Erz einer
Nachröstung unterworfen wird. Das Nachrösten kann erfolgen nach dem Verfahren der
Vieille Montagne oder der Metallgesellschaft von Overpelt. Bei dem ersten Verfahren
wird die in einem Muffelofen soweit wie möglich vorgeröstete Blende mit einigen
Prozent Kohle versetzt und die Entschwefelung zu Ende geführt, indem dieses
Gemisch einem ergänzenden Rösten im horizontalen Dwight-Lloyd-Apparat
ausgesetzt wird. Dabei wird die für diesen Arbeitsvorgang erforderliche Wärme durch
die Verbrennung der Kohle geliefert. Das Erz enthält schließlich im allgemeinen
weniger als 0,5 % Schwefel. Bei der Metallgesellschaft von Overpelt erfolgt das
Nachrösten auf andere Weise; die Blende wird zunächst in einem Spirlet-Ofen
vorgeröstet und das Erz, das dann noch 5 bis 7 % Schwefel enthält, angefeuchtet und
mit einem Bindemittel (Schwefelsäure, Eisensulfat oder ein Gemisch beider) in einem
Betrag von 1 bis 2 % vermischt, das Ganze zerkleinert, getrocknet und dann im
Dwight-Lloyd-Apparat behandelt. Auch hier beträgt der Anteil des Schwefels nach
Beendigung des Verfahrens weniger als 0,5%. Die Versuche über die Reduzierbarkeit
der Zinkblenden wurden an 2 Proben vorgenommen, die nach dem Verfahren der
Gesellschaft von Overpelt nachgeröstet waren und folgende Zusammensetzungen
aufwiesen:
Blende A
Blende B
Roherz
vor-geröstet
nach-geröstet
Roherz
vor-geröstet
nach-geröstet
Zn
40,32
44,59
54,20
48,26
54,85
59,10
Pb
4,45
4,55
1,07
5,87
6,53
1,08
CaO
5,45
5,76
7,47
0,24
0,53
0,80
MgO
2,85
3,72
4,71
0,15
0,32
0,47
BaO
1,15
1,31
1,75
0
0
0
Fe
4,78
6,05
8,82
8,06
9,60
11,27
SiO2
0,74
1,22
1,35
3,04
2,04
2,42
S
25,98
7,16
2,12
31,02
1,61
0,45
Der hohe Schwefelgehalt der nachgerösteten Blende A erklärt
sich aus der Gegenwart der hohen Anteile an CaO und BaO, die bekanntlich einen hohen
Betrag an Schwefel als Sulfat zurückhalten. Diese beiden Erze wurden auf 2 mm
zerkleinert und Proben von ihnen im Gewicht von 150 gr mit 50 % Retortengraphit
vermischt in eine feuerfeste Röhre von 32 cm Länge und 5 cm Durchmesser aufgegeben
und in einem gasgefeuerten Muffelofen erwärmt. Die Ofentemperatur betrug 990 bis
1100° C. Nach einer gewissen Zeit wurden die Proben aus dem Ofen entnommen,
analysiert und wieder in den Ofen gebracht. Die Versuche, die doppelt ausgeführt
wurden, ergaben folgendes:
Erz
Anteil an Zink in denRuckständen in %
1 a
A einfach geröstet
1,77
1 b
A nachgeröstet
0
2 a
A einfach geröstet
5,84
2 b
A nachgeröstet
0
3 a
B einfach geröstet
3,73
3 b
B nachgeröstet
1,96
4 a
B einfach geröstet
2,87
4 b
B nachgeröstet
1,93
Die Ergebnisse besagen demnach, daß die Reduzierbarkeit der
nachgerösteten Erze größer ist als die der einfach gerösteten. Weiter hat die Dichte
des Erzes zugenommen, indem diese beim einfach gerösteten Erz A 4,452, beim
nachgerösteten Erz A 4,777, beim einfach gerösteten Erz B 4,806 und beim
nachgerösteten Erz B 5,130 betrug. Aus der höheren Dichte ergibt sich für einen Ofen
von bestimmtem Fassungsvermögen eine erhöhte Leistung infolge größerer
Aufnahmefähigkeit. (Revue Universelle des Mines, de la Metallurgie et des Travaux
Publics, 1929, S. 300/02.)
Ka.
Eine Formerei für fließende Fertigung. Die
Formanlage, Bauart Rosières- Bachon, stellt ein Fließ-System mit horizontalem Umlauf
dar und unterscheidet sich von den bekannten Ausführungen mit horizontalem Umlauf
dadurch, daß es nicht nur einen Umlauf für die Formstrecke, Gießstelle, Kühlstrecke,
Ausschlagsstelle in einem geschlossenen Kreislauf besitzt, sondern zwei Umläufe,
nämlich einen größeren und einen kleineren Umlauf, welcher letztere sich innerhalb
des größeren Umlaufes befindet. Der Grund für das Vorsehen von zwei Umläufen ist in
der Art der Formenherstellung gegeben, die auf dem kleineren Umlauf stattfindet, und
zwar: ist dieser Umlauf nicht in der Mitte des größeren aufgestellt, sondern in der
Nähe einer der beiden halbkreisförmigen Umlaufstellen so, daß der Mittelpunkt dieses
Halbkreises mit dem Mittelpunkt des entsprechenden Halbkreises des kleineren
Umlaufes etwa zusammenfällt. Die Anlage ist besonders für die Herstellung flacher
Gußstücke oder solcher von geringer Höhe gebaut worden bei Verwendung der
Formkastengrößen 700 × 500 × 155 mm und 1000 × 835 × 110 mm. Der kleinere Umlauf ist
mit 6 Abhebevorrichtungen für die Aufnahme der Modelle ausgerüstet, die sich im
Umlauf bewegen, indem die eine Abhebevorrichtung das Modell für das Unterteil, die
folgende Abhebevorrichtung das Modell für das Oberteil enthält. Mit Hilfe dieser 6
Abhebevorrichtungen werden demnach durch ein einmaliges Umlaufen des Umlaufes 3
Formen von verschiedenen Stücken hergestellt. Der größere und der kleinere Umlauf
bewegen sich in umgekehrter Richtung. Das Formen erfolgt in der Weise, daß die
Abhebevorrichtung mit dem Modell an einer Stelle mit einem leeren Formkasten belegt
wird. Das Band läuft nun weiter und bringt den Formkasten unter Sandbehälter, die
sich an einer Stelle unmittelbar über dem kleineren Umlauf befinden und aus denen
man eine beliebige Sandmenge in den zu füllenden Formkasten stürzen lassen kann.
Dieser Sandbehälter besitzt zwei Oeffnungen: aus der einen dieser Oeffnungen fällt
Sand in den Kasten, der zunächst mit der Hand eingedrückt wird; der Formkasten zieht
nun inzwischen weiter und erhält aus der zweiten Oeffnung des Behälters eine weitere
Sandmenge. Auf seinem weiteren Wege gelangt der nunmehr mit der genügenden Sandmenge
gefüllte Formkasten unter drei Druckwalzen, wo die endgültige Sandverdichtung
erfolgt. Diese Druckwalzen sind nebeneinander aufgestellt, so daß der Kasten unter
allen Walzen, die sich bewegen, ziehen muß. Anschließend befindet sich noch immer
auf dem kleineren Umlauf die Abhebestelle, wo Formkasten und Sand mechanisch und
selbsttätig von dem Modell abgehoben werden; dabei wird der Formkasten durch ein
Drucklufthebezeug gehoben, um 180° gedreht und mit Hilfe dieses Hebezeuges nunmehr
auf den großen Umlauf abgesetzt. Das Hebezeug selbst ist in Form eines Drehkranes
ausgebildet. Nachdem der Formkasten (der Unterkasten für die Form) abgesetzt ist,
wird das Hebezeug zu dem kleinen Umlauf umgeschwenkt, wo es den nächsten Formkasten
(in diesem Falle den Oberkasten für die Form) ergreift und auf den Unterkasten
niederlegt. Die Form ist nunmehr gußfertig, wird von dem großen Umlauf
mitgenommen und an der der Kastenzusammenlegungsstelle anschließenden Gießstelle
abgegossen. Die Formen mit dem eingegossenen Metall wandern nun auf dem großen
Umlauf weiter, auf dem die Gußstücke in den Formen abkühlen, bis sie in die Nähe des
kleinen Umlaufes gelangen. Kurz vor der Stelle, wo Unter- und Oberkasten auf dem
großen Umlauf zusammengelegt werden, befindet sich die Ausschlagsstelle; hier werden
Ober- und Unterkasten und das Gußstück voneinander durch ein Drucklufthebezeug
getrennt und die leeren Kasten zu dem kleinen Umlauf gefördert, wo das Formen von
neuem beginnen kann. Bei besonders kleinen Formen erfolgt das Ausschlagen der Formen
und Gußstücke aus den Kasten von Hand aus. Für die Durchführung all dieser
mechanischen Bewegungen wird lediglich ein Elektromotor von 3,5 PS benötigt. Die
Geschwindigkeiten beider Umläufe sind einstellbar und werden so gehandhabt, daß,
während auf dem großen aus Platten bestehenden Umlauf eine Platte an der
Zusammenlegungsstelle für Ober- und Unterkasten vorbeizieht, auf dem kleinen Umlauf
zwei Kasten (Ober- und Unterkasten) fertig werden. Die Geschwindigkeit des großen
Umlaufes wird man weiter nach der benötigten Kühlzeit einstellen, ebenso seine
Länge. Auch richtet sich die Geschwindigkeit nach der Art der herzustellenden
Formen, indem man die einen Formen z.B. in 50, andere in 55, 60 oder 70 Sekunden
fertig machen kann. (Revue de Fonderie Moderne, 1929, S. 235/36.)
Ka.
Korrosionsbeständige Nickel-Legierungen. Die Verbindung
des Nickels mit anderen Metallen zu korrosionsbeständigen Legierungen wird heute
gebildet auf Basis Nickel-Eisen, Eisen-Chrom, Nickel-Mangan, Nickel- Kupáfer und
Nickel-Chrom-Eisen.
Nickel-Eisen-Legierungen: Die Nickel-Eisen-Legierungen mit 25-30 % Nickel, Rest Eisen
und bei einem Schmelzpunkt von 1250-1330° zeigen einen guten Widerstand gegen
Essigsäure, Salpetersäure, Alkalien, Luftfeuchtigkeit, dagegen einen geringeren
Widerstand gegen überhitzten Dampf und gegen Salzsäure und Schwefelsäure.
Nickel-Chrom-Legierungen. Diese Legierungen, die aus 15-20 % Chrom, Rest Nickel
bestehen, sind in bezug auf ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften von
Interesse; sie besitzen einen Schmelzpunkt von 1320-1430° und widerstehen
konzentrierter Schwefelsäure sehr gut, dann auch Seewasser, feuchter Luft, Ammoniak,
Essigsäure, den Alkalien, ferner dem Temperatur- und Wärmewechsel und der Oxydation.
Diese Legierungen finden daher auch Verwendung für Zementationskästen, Glühkästen,
metallische Ofenteile, pyrometrische Einrichtungen, Ventile von Explosionsmotoren,
Teile für Glashüttenanlagen und in der Regel für Stücke, die der Luft und den
Flammen von erhöhter Temperatur ausgesetzt sind. Weitere Verwendungsgebiete sind
Ventile, Ventilklappen und Hähne, die der Einwirkung von Dampf unterliegen, dann
Behälter für die chemische Industrie, Geräte und Anlagen für die Erzeugung von
synthetischem Ammoniak. In vielen dieser Anwendungsfälle sind die physikalischen Eigenschaften der
Legierung, wie die Ausdehnung, Leitfähigkeit, Viskosität in der Hitze von großer
Bedeutung. Dagegen eignet sie sich nicht bei schwefelhaltiger Atmosphäre und man
sollte von ihr in Oefen absehen, die mit schwefelreichem Brennstoff (1,5 % S)
geheizt werden.
Nickel-Mangan-Legierungen: Die Nickel-Mangan-Legierungen enthalten 1,5 %, 2 % und 5 %
Mangan, Rest Nickel; ihr Schmelzpunkt liegt bei 1420-1430°. Sie sind bekannt als
widerstandsfähig gegen Alkalien, Seewasser, feuchte Luft, Ammoniak, während sie von
konzentrierter Salpetersäure stark angegriffen werden und der verdünnten
Salpetersäure, konzentrierter Salzsäure und Kohlenoxyd-Gasen wenig widerstehen.
Nickel-Kupfer-Legierungen: Von den Nickel-Kupfer-Legierungen ist das von der
International Nickel Co. auf den Markt gebrachte Monel- Metall (67 % Ni, 28 % Cu, 2
% Fe, 2 % Mn, 1 % C + Si) am meisten bekannt geworden. Bei einer Zerreißfestigkeit
von 45-65 kg/mm2 im gewalzten Zustand, die mit
derjenigen von geglühtem Stahl vergleichbar ist, bietet diese Legierung einen
wesentlich stärkeren Widerstand gegen die Korrosion als der Stahl und sie behält
auch ihre mechanischen Eigenschaften in der Wärme leichter bei als die anderen
industriellen Kupfer-Legierungen. Sie verhält sich sehr gut in Seewasser,
gesättigtem oder überhitztem Dampf, in verdünnten Säuren und Alkalien. Man wählt sie
für Ventilklappen, Teile von Dampfturbinen, Dampfanlagen, Färbereien,
Kunstseidefabriken. Ihr Schmelzpunkt liegt bei 1300-1350°. Ueber das Verhalten von
Monel- Metall unter dem Angriff verschiedener Lösungen gibt folgende Aufstellung
Aufschluß:
Art der Losung
Konzentration
Zustand
Stunden
Gewichtsverkustin mgr/dcm3
Schwefelsäure
10%
kalt
2000
1130
„
„
kochend
300
2840
Salzsäure
10%
kalt
2000
2410
„
„
kochend
200
6690
Essigsäure
10%
kalt
2000
1130
„
„
kochend
200
1670
Ammoniak
10%
kalt
1100
nichts
Aetznatron
10%
kalt
2000
8
„
„
kochend
300
4
Chlornatrium
10%
kalt
2000
36
„
„
kochend
300
127
Es sind dann andere Nickel-Kupfer-Legierungen vorgeschlagen worden, wie z.B. von
Corson eine Legierung aus 2 Anteilen Nickel und je einem Anteil Kupfer und Silizium.
Die Legierung 50-65 % Cu, 7-30 % Ni und 10-30 % Zn ist für Eßbestecke bekannt
geworden, während 1917 die Legierung gesetzlich geschützt wurde: 67,8 % Ni, 28,0 %
Cu, 2,5 % Mn, 1,5 % Fe, 0,2 % Va. Eine weitere Nickel-Kupfer-Legierung ist das
Davis-Metall (29 % Ni, 67 % Cu, 2 % Fe, 1,5 % Mn, 0,5 C + Si), das Seewasser,
feuchter Luft, schwefelhaltiger Atmosphäre und konzentrierter Schwefelsäure stark
widersteht.
Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen: Diese Legierungen bilden eine sehr wichtige Gruppe,
nachdem sich herausgestellt hat, daß man die Korrosionsbeständigkeit von
Nickel-Eisen durch den Zusatz von Chrom noch erheblich verstärken kann. Das Erhalten
einer höchstmöglichen Korrosionsbeständigkeit bei den Stählen ist von 3
Faktoren abhängig: von der chemischen Zusammensetzung, von der Warmbehandlung und
vom Polieren der Oberfläche. Für die chemische Industrie bewährt sich die
Zusammensetzung: 0,25 % C, 7-8 % Ni, 16-20 % Cr. Dieser austenitische Stahl verhält
sich gegen Säuren folgendermaßen:
Saure
Temperatur
Gewichtsverlustin gt/m2 je Stunde
konzentr. Salpetersäure
20°
0,00
„
„
kochend
0,02
10%
Schwefelsäure
20°
0,07
30%
„
„
0,16
98%
„
„
0,012
98%
„
100°
4,68
10%
Phosphorsäure
kochend
0,01
45%
„
„
0,04
Der Widerstand dieser Stahlart gegen schwefelige Säure, Ammoniumchlorid und -sulfat
wird durch Zusatz von Kupfer und Molybdän verbessert.
Eine Ni-Cr-Cu-Legierung wird unter der Bezeichnung „Illium“ erzeugt, die
besitzt 21 % Cr, 8 % Cu, 63 %Ni, 0,5 % Si, 1,5 % Mn, 4 % Mo und 2 % W bei einem
Schmelzpunkt von 1300°. Die Gewichtsverluste dieser Legierung während der
Versuchsdauer von 1 Monat bei 20-30° betragen in mgr/cm2: in 10 % Schwefelsäure 0,291, in 25 % Schwefelsäure 0,161, in 95 %
Schwefelsäure 0,0296, in 10 % Salpetersäure 0,0296, in 70 % Salpetersäure 0,242, in
5 % Salzsäure 5,13, in 25 % Salzsäure 38,04, in Essigsäure 0. Das Illium widersteht
stark Alkalien, Ammoniak, Seewasser, feuchter Luft, Kohlenoxydgasen. Schließlich
gibt es noch Kupfer-Nickel-Zink-Eisen-Legierungen, von denen zu erwähnen ist
diejenige mit 65 % Cu, 10 % Ni, 23 % Zn, 2 % Fe, die Schwefelsäure aller
Konzentrationsgrade stark widersteht, ferner auch Salzwasser, feuchter Luft,
schwefelhaltiger Atmosphäre und Grubenwässer. Zu dieser Gruppe gehört auch die
Legierung 36-55 % Cu, 35-44 % Ni, 5 % Zn, 5-20 % Fe mit einem Schmelzpunkt von
1540°, die ebenfalls der Schwefelsäure starken Widerstand entgegensetzt, dann auch
den Alkalien.
(Revue de Metallurgie, Bd. 23, S. 697/719.)
Dr. Ka.
Die rostfreien Nickel-Chrom-Stähle. Beim rostfreien
Chrom-Stahl nimmt der Widerstand gegen die Korrosion ab, wenn der Chrom-Anteil unter
12% fällt; übersteigt der Chrom-Anteil 14 bis 15 %, so wird die Bearbeitung
schwierig, weil man dann auf ein austenitisches Gefüge stößt. Infolgedessen hat man
versucht, die Zusammensetzung durch Zusatz anderer Elemente zu ändern.
Die rostfreien Nickel-Chrom-Stähle enthalten rund 18 % Chrom und 8 % Nickel mit
weniger als 0,2 % Kohlenstoff. Die Eigenschaften dieses Stahles gehen aus der
folgenden Uebersicht hervor; vergleichshalber sind auch die Eigenschaften des
Chrom-Stahles mit 14% Chrom angegeben:
14% Chrom Stahl
18% Chrom-Stahl 8% Nickel- Stahl
gehärtet u.angelassen
weichgemacht
Verwendungs-bedingungen
weichgem
Elastizitätsgrenze kg/mm2
47,5
22
44
23
Zerreißfestigkeit kg/mm2
74
45
80
71
Dehnung %
26
36
47
62
Einschnürung %
47
70
85
40
Brinellhärte
212
150
226
156
Schlagfestigkeit m/kg
5,6
12,6
14
15,5
Das Metall besitzt eine bemerkenswerte Geschmeidigkeit,
kann zu Drähten oder Röhren gewalzt oder zu verwickelten Formstücken gegossen
werden. Der Chrom-Stahl wird durch Salpetersäure von 1,2 Dichte bei gewöhnlicher
Temperatur nicht angegriffen, dagegen wohl bei einer Dichte unter 1,033 oder bei
höheren Temperaturen, während der Nickel-Chrom-Stahl für alle Konzentrationen und
alle Temperaturen der Salpetersäure bis zum Siedepunkt unangreifbar ist. Ebenso
greifen die Essigsäure, Phosphorsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Chlorcalcium und
Ammoniumsulfat den Nickel-Chrom-Stahl nicht an. Er widersteht auch der Schwefelsäure
bei gewöhnlicher Temperatur, dagegen nicht, wenn Konzentration und Temperatur der
Schwefelsäure zunehmen. Gegen atmosphärische Luft, fließendes Wasser und Seewasser
ist der Stahl vollkommen beständig. Aus der nächsten Zahlentafel geht hervor, wie
der rostfreie Nickel-Chrom-Stahl den Gemischen von Schwefelsäure und Salpetersäure
widersteht:
Säuremischung
Gewichtsverlustin gr/cm2
60 %20 % 20 %
SchwefelsäureSalpetersäureWasser
0,0004
60 % 15 %25 %
SchwefelsäureSalpetersäureWasser
0,0007
60 %10 % 30 %
SchwefelsäureSalpetersäureWasser
0,0004
60 % 5 % 35 %
SchwefelsäureSalpetersäureWasser
0,0007
Wegen ihrer Eigenschaften finden Nickel-Chrom-Stähle vielfach
Verwendung für Stücke, die in Berührung mit Säuren, Feuchtigkeit usw. kommen. Der
Stahl mit 18% Chrom und 8% Nickel ist unter der Bezeichnung Staybrite bekannt.
(Revue de Metallurgie, Bd. 24, Beil., S. 367/68.)
K.
Ueber die Wahl der Größe der Siemens- Martin- Oefen. Die
Wahl der Abmessungen und der Ausführungsart eines Siemens-Martin-Ofens hängt von der
Beschaffenheit des zur Verfügung stehenden Roheisens und von den Preisen für
Roheisen und Stahlschrott ab. Begrenzt werden die Abmessungen für den festen Ofen
durch zwei Faktoren: durch das Fassungsvermögen der Gießpfannen und durch den Anteil
des verwendeten Roheisens und Schrotts. Der heute höchstmögliche Inhalt der
Pfannen beträgt 150 t, die man mit Kranen von 200 t leicht bewegen kann. Die
Höhe der Gießpfannen soll so niedrig wie möglich sein zwecks Verminderung des
Druckes des Gießstrahles und zwecks Sicherung einer sicheren Arbeitsweise der
Gießpfropfen; eine Vergrößerung des Pfanneninhaltes ist nur durch eine Erweiterung
des Pfannenquerschnittes zu erhalten. Bei einer Jahreserzeugung von 60000 t Stahl im
75-t-Ofen und von 84000 t im 100-t-Ofen ist das Erzeugungsverhältnis 1 : 1,40, das
Verhältnis hinsichtlich der Ausgaben für die Anlagekosten 1 : 1,25. Vergleicht man
den festen 100-t-Ofen mit einem kippbaren 250-t-Ofen bei einer Jahreserzeugung von
180000 t, so beträgt das Erzeugungsverhältnis 1 : 1,28 und das Verhältnis für die
Anlagekosten 1 : 1,72. Eines der größten Stahlwerke hält einen Satz von 35 %
Roheisen für den besten Anteil im kippbaren Ofen und einen solchen von 42 % für den
höchstzulässigen. Ein anderes Werk mit 200-t-Oefen erzeugt mit 22 % Roheisen je Ofen 10 % mehr als mit dem 250-t-Ofen,
der mit einem Anteil von 60 % Roheisen beschickt wird. Die großen Oefen ermöglichen
eine Ersparnis an Handarbeit, indem sie einen Stahl von gleich guter Beschaffenheit
erzeugen wie die kleineren Oefen. Vom Standpunkte des investierten Kapitals aus
arbeiten die festen 100-t-Oefen am wirtschaftlichsten. Die Bedienung eines festen
60-t-Oefens genügt auch für einen festen Ofen bis zu 125 t oder einen kippbaren
250-t-Ofen. Trotz des längeren Herdes an den großen Oefen sind die Ausbesserungen an
ihm nicht so häufig. (Revue de Metallurgie, Bd. 24, Beil., S. 186-89.)
K.
Zuschrift an die Schriftleitung.
Von der Aktiengesellschaft der Maschinenfabriken Escher Wyss & Cie. in Zürich
wird uns geschrieben: Auf Seite 158 des Aufsatzes über
„Kraftwasserspeicheranlagen“ von Regierungsbaumeister a. D. R. W. Müller
(Witten) ist folgender Satz enthalten:
„Von den vier Pumpensätzen für Niederwartha wurden zwei von Gebr. Sulzer und zwei
von J. M. Voith (Heidenheim) geliefert.“ Wir machen Sie darauf aufmerksam,
daß unsere Firma Escher Wyss & Cie. 2 der 4 für Niederwartha bestimmten
Pumpensätze in Auftrag hat, währenddem die andern 2 Pumpensätze für die Anlage
gemeinsam von der Firma J. M. Voith (Heidenheim) und von Gebrüder Sulzer geliefert
werden.