Der Einfluß der verschiedenen Erscheinungsformen des Kohlenstoffs auf die Festigkeit von Gußeisen. Der Einfluß der verschiedenen Erscheinungsformen des Kohlenstoffs auf die Festigkeit von Gußeisen. Gußeisen der gleichen chemischen Zusammensetzung und insbesondere auch mit dem gleichen Gehalt an Graphit und chemisch gebundenem Kohlenstoff, das in der gleichen Weise hergestellt ist, zeigt bei der Prüfung auf Festigkeit häufig sehr stark von einander abweichende Werte. Hatfield untersuchte, inwieweit diese Unterschiede durch die verschiedenen Formen, in denen der Kohlenstoff im Gußeisen auftritt, bedingt sind und welchen Einfluß der Siliziumgehalt sowie die Gießwärme hierbei haben. Dem BerichtJourn. of the Iron a. Steel Inst. 1906, Bd. II, S. 157. über seine Ergebnisse sei folgendes entnommen. 1. Erscheinungsformen des Kohlenstoffes im Gußeisen. Kohlenstoff kommt im Gußeisen frei oder chemisch gebunden vor und zwar ist der freie Kohlenstoff entweder Graphit oder Temperkohle, während der gebundene Kohlenstoff als Eisenkarbid Fe3C, auch Cementit genannt, oder als eutektisches Gemenge von Eisenkarbid und Ferrit, Perlit genannt, auftritt. Enthält das Gußeisen fast ausschließlich gebundenen Kohlenstoff, so zeigt das Gefüge ein Netzwerk von Cementit, dessen Maschen mit Perlit ausgefüllt sind. Befindet sich der Kohlenstoff im Gußeisen dagegen in freiem Zustande, so besteht das Gefüge aus Ferrit, der nach allen Richtungen mit Graphitblättern durchsetzt ist und gelegentlich Einschlüsse von Perlit zeigt. Ist der Kohlenstoff teils gebunden, teils frei, so bilden sich durcheinander gelagerte Inselchen von Cementit. Perlit, Ferrit und Graphit. Tab. 1 zeigt, inwieweit sich beim Gußeisen mit 2,5 v. H. Silizium durch Wärmebehandlung eine Umwandlung des gebundenen in freien Kohlenstoff und der Gefügebestandteile erreichen läßt. Tabelle 1. Zustand freierCv. H. gebunden.Cv. H. Gefügebestandteile Gegossen 2,4 0,8 Perlit mit eingebettetenCementitkrystallen. Geglüht 3,24 0,05 Ferritkrystalle mit Graphitu. Temperkohle untermischt 5 Std. bei 1000°   geglüht und ab-   geschreckt 1,65 1,60 Austenitartiges Gefüge beisehr großer Härte Angelassen auf   500° 1,65 1,60 Perlit und Cementit-einschlüsse 2. Einfluß des Siliziums auf die Festigkeit von Gußeisen. Unter Berücksichtigung früherer ähnlicher Versuche von Turner hat Hatfield Gußeisenproben mit verschiedenem Siliziumgehalt untersucht. Um den Einfluß des Mangans, Phosphors und Schwefels auszuschalten wurde der Gehalt an diesen Bestandteilen so gering als möglich gewählt. Er überschritt bei Mangan nicht 0,2 v. H., bei Phosphor und Schwefel nicht 0,05 v. H. Fig. 1 zeigt die erhaltenen Ergebnisse. Man erkennt, daß bis zu 1,7 v. H. Siliziumgehalt der Kohlenstoff nahezu vollständig gebunden ist, während darüber hinaus der größte Teil als Graphit erscheint und nur noch ein kleiner Bruchteil gebunden bleibt. Diese Umwandlung des Kohlenstoffs findet nicht stets bei 1,7 v. H. Si-Gehalt statt, sondern ist auch von der Gießwärme abhängig. So zeigt z.B. Fig. 2, das die Ergebnisse einer anderen Versuchsreihe mit einem im Mn-, P- und S-Gehalt ganz gleichen Material wiedergibt, bei der jedoch der Guß bei einem höheren Wärmegrad erfolgte, daß die Schnittpunkte der Schaulinien für den freien und gebundenen Kohlenstoff nicht mehr wie in Fig. 1 bei 1,7 v. H. Si, sondern bei etwa 2 v. H. Si liegt. Die Zugfestigkeit zeigt in beiden Reihen mit wachsendem Si-Gehalt eine geringfügige Abnahme. Textabbildung Bd. 322, S. 156 Fig. 1. Cg Kohlenstoff gebunden, Cf Kohlenstoff frei, Si Silicium, σ Zugfestigkeit; Silicium u. Kohlenstoff. 3. Einfluß der Gießwärme auf die Festigkeit des Gußeisens. Proben aus Material mit verschiedenem Si-Gehalt, von 1,29–2,5 v. H., und bei verschieden hoher Wärme gegossen, ließen keine besondere Beeinflussung der Festigkeit durch die Gießwärme erkennen. Die bei verschiedenen Wärmestufen gegossenen Proben wurden ferner bei 1000° ausgeglüht. Auch hierdurch wurde keine wesentliche Veränderung der Festigkeit hervorgerufen; jedoch scheint das Material, in dem vor der Wärmebehandlung der Kohlenstoff hauptsächlich gebunden vorhanden war, eine geringe Zunahme der Festigkeit erfahren zu haben, während bei Eisensorten, in denen der Kohlenstoff vor der Wärmebehandlung als Graphit oder Temperkohle aufgetreten war, sich eine Festigkeitsabnahme zeigt. Textabbildung Bd. 322, S. 156 Fig. 2. Cg Kohlenstoff gebunden, Cf Kohlenstoff frei, Si Silicium, σ Zugfestigkeit; Kohlenstoff u. Silicium. 4. Einfluß der Erscheinungsformen des Kohlenstoffs auf die Festigkeit des Gußeisens. Die Probestäbe waren 200 mm lang und hatten einen rechteckigen Querschnitt von 13 × 25 mm Seitenlänge, was bei Beurteilung der gewonnenen Ergebnisse zu berücksichtigen ist, da Materialproben in anderen Stärken vielleicht andere Ergebnisse aufweisen dürften. Eisen mit weißem Bruch zeigte gegenüber solchem mit grauem Bruch höhere Festigkeit. Ersteres ließ bei mikroskopischer Untersuchung ein Gefüge erkennen, das aus wohl vermengten Cementitkristallen und Perlitmassen bestand. Bei grauem Eisen dagegen zeigte der Schliff mit Graphit untermischte Perlitanhäufungen, die mit Ferrit- und gelegentlich auch mit Cementitkristallen durchsetzt waren. Je höher der Graphitgehalt des grauen Gußeisens war, desto geringer war seine Festigkeit, während sie mit hohem Perlitgehalt zunahm. 5. Einfluß der Erscheinungsformen des Kohlenstoffs auf die Festigkeit des geglühten Gußeisens. Das Gefüge des ausgeglühten grauen Gußeisens bestand aus Ferrit und Graphit, das des weißen Gußeisens aus Ferrit, der mit Temperkohle untermischt war. Probestäbe der ersten Art ergaben eine Zugfestigkeit von 6–8 kg/qmm, solche der zweiten Art eine Festigkeit von im Mittel 32 kg/qmm bei einer Dehnung von 6–12 v. H. E. Preuß.