Es ist vielfach die Ansicht verbreitet, daſs die Verbindung des Eisens mit gewissen Metallen und einzelnen Metalloiden einen günstigen Einfluſs auf die Qualität ausübt. Die vorzüglichen Eigenschaften gewisser Stahlsorten schrieb man namentlich solchen Verbindungen zu. Die betreffenden Untersuchungen wurden indessen unter der Einwirkung so mannigfacher Umstände vorgenommen, und deren Resultate sind theilweise so widersprechender Natur, daſs ein näheres Studium dieses Kapitels wohl am Platze ist.

G. H. Billings zu Norway Iron Works in Boston, Mass., unternahm eine Reihe von Experimenten, um zu prüfen, in welcher Weise die Aufnahme verschiedener anderer Metalle auf die Eigenschaften des Eisens einwirkt, und verfuhr dabei in der Weise, daſs er die einzelnen Elemente zunächst auf möglichst reines und Kohlenstoff-armes Eisen wirken lieſs und dann dieselben Versuche bei allmälig wachsendem Kohlenstoffgehalt wiederholte. Die Ermittlung der specifischen Gewichte wurde mit Bruchstücken der erkalteten Guſsblöcke vor der Weiterbearbeitung vorgenommen. Die Mengen, mit welchen er arbeitete, betrugen bei allen Versuchen ungefähr 7k, welche stets der Flamme eines Siemens-Martin'schen Regenerativofens ausgesetzt, in offenem Tiegel geschmolzen wurden. Hierbei wurden folgende in dem American Institute of Mining Engineers vorgetragene und im Engineer and Mining Journal, 1877 Bd. 23 veröffentlichte Beobachtungen gemacht.

Eisen und Nickel. Bei der Behandlung des Eisens mit Nickel, bis zum Betrag von 8 Proc. des letzteren, entstand stets eine vollkommene Legirung, ohne daſs dabei eine Damascirung der Oberfläche aufgetreten wäre, wie sie Liebig beobachtet hat. Es wurde dazu ein Eisen mit 0,08 Proc. Kohlenstoff und 7,766 sp. G. genommen. Als das Eisen vollständig geschmolzen war, wurden 0,08 Proc. Nickel zugesetzt, wodurch ein leichtes Aufkochen entstand, welches der Masse den Anschein einer eintretenden gröſseren Dünnflüssigkeit gab. Nach etwa 30 Minuten wurde die Mischung unter Funkensprühen in eine eiserne Form gegossen. Der Guſsblock wurde nach dem Erkalten den Schlägen eines Dampfhammers ausgesetzt, bis er brach. Die Bruchfläche unterschied sich in nichts von derjenigen des reinen Eisens. Eben so wenig war dies der Fall mit dem äuſseren Ansehen der Bruchstücke nach dem Abdrehen, Poliren und Aetzen. Eine Probe wurde bis zu Weiſsgluthitze gebracht und gehämmert, worauf es schon nach einigen Schlägen in kleine Bruchstücke zerfiel. Ein anderes Stück, auf Schweiſshitze gebracht, lieſs sich gut schmieden, bis es rothglühend geworden unter jedem Schlag des Hammers zerfiel. Hieraus folgt, daſs die Verbindungen des Nickels mit Eisen bei Weiſsglut sich kaum abweichend vom reinen Eisen verhalten, während dieselben bei Rothglut höchst brüchig sind. Nach der Analyse hatte die Legirung 0,732 Proc. Nickel, 0,07 Proc. Kohlenstoff und 7,787 sp. G. Bei Wiederholung der Versuche ergab sich dasselbe Resultat.

Als man das Eisen behufs höherer Kohlung mit reinem Kohlenstoffreichem Stahl versetzte, bevor das Nickel zugebracht wurde, so daſs der Kohlenstoff- und Nickelgehalt ungefähr gleiche Höhe erreichten, wurde der Guſsblock bis auf 29mm Dicke ausgeschmiedet, gehärtet und zu Meiseln verarbeitet; letztere wurden indessen beim Abdrehen einer Hartwalze unter Anwendung ziemlich bedeutender Pressung und dickem Span schon nach der vierten Umdrehung der Walze stumpf. Die Einwirkung des Nickels wird demnach bei höherem Kohlenstoffgehalt insofern abgeschwächt, als die Legirung sich bei niedrigerer Temperatur schmieden läſst und gehärtet werden kann.

Ein anderes Stück der Mischung wurde bei Hellrothglühhitze zu einem Stab von 13 × 16mm ausgewalzt, in Stücke gehauen und an zwei Enden abgeschrägt. Nachdem die beiden Enden, um eine reine Oberfläche zu erhalten, in feinen Sand eingetaucht und einer guten Schweiſshitze ausgesetzt worden waren, wurden sie unter dem Hammer vereinigt und bis zum Eintritt von Dunkelrothglut bearbeitet. Der Stab brach hierauf nächst der Schweiſsstelle an beiden Seiten ab. Das zusammengeschweiſste Bruchstück bekam beim Zusammenschlagen über dem Hörn eines Ambosses allerwärts Risse, zeigte also deutlich Rothbruch. Die Analyse ergab 0,72 Proc. Kohlenstoff, 0,66 Proc. Nickel und 7,758 sp. G. Ein Guſsblock mit 6 Proc. Nickel und wenig Kohlenstoff unterschied sich im Bruche nur wenig von demjenigen des reinen Eisens, war auch ziemlich fest und weich bei der Bearbeitung im kalten Zustand. Rothglühend gemacht, zerfiel er unter dem Hammer in Stücke. Sein specifisches Gewicht war 7,851.

Eisen und Kupfer. Bei der Behandlung von Eisen mit 2 Proc. Kupfer, genau in derselben Weise, wie vorhin beschrieben, entstand eine dunkelgraue, dichte, körnige Bruchfläche. Die Guſsstücke waren so rothbrüchig, daſs sie unter dem Hammer in Körner zerfielen. Abgedreht, polirt und geätzt zeigten sie Homogenität ohne deutliche krystallinische Structur. Erhitzt und in Wasser abgekühlt, entstand auf der Oberfläche eine Kupfer-ähnliche Haut. Kalt bearbeitet, waren sie sehr schwach und brachen leicht in der Hitze. Eine Mischung von Kupfer, Nickel und Eisen brach noch leichter und zeigte grobe Krystalle, welche von der Mitte des Blockes strahlenförmig ausliefen, ähnlich der Structur des Spiegeleisens. Sie war kaltbrüchig, aber weniger rothbrüchig als die Verbindung eines der beiden Metalle mit Eisen allein. Durch Aetzen wurde die krystallinische Structur viel deutlicher erkennbar.

Eisen und Zinn. Eine Mischung von Eisen mit etwa 1 Proc. Zinn, wie vorstehend behandelt, war leicht brüchig, hatte auf der Bruchfläche eine feine, helle krystallinische Structur, war gegen die Mitte etwas luckig und zeigte in den Vertiefungen einen Zinn-ähnlichen Glanz. Unter der Loupe erschienen unausgebildete Krystalle, und die Masse hatte ein schwamm ähnliches Ansehen. Nach dem Abdrehen, Poliren und Aetzen erschien sie homogen. Unter der Schere war sie trocken, hart und lieſs sich eher abbrechen, als schneiden; sie war entschieden kaltbrüchig. In rothglühendem Zustand ausgewalzt, zerfiel sie in Stücke und zerstiebte, weiſsglühend unter den Hammer gebracht, in eine Unmasse kleiner Theilchen, welche theilweise, staubähnlich unherfliegend, in der Luft verbrannten. Die Mischung war also kalt- und rothbrüchig. Beim Zusammenschmelzen von Stahl mit Zinn traten dieselben Erscheinungen auf. Vorgenommene Analysen ergaben 0,73 Proc. Zinn, 0,06 Proc. Kohlenstoff und 7,805 sp. G. Von allen Metallen, welche versuchsweise mit dem Eisen zusammengeschmolzen wurden, hatte Zinn den schädlichsten Einfluſs.

Eisen und Platin. Eisen vereinigt sich mit Platin bei verhältniſsmäſsig niedriger Temperatur und in jedem Verhältnisse. Die Mischung ist härter und läſst sich bei hohen Temperaturgraden weniger leicht bearbeiten als die Verbindung von Eisen mit gleicher Menge Kohlenstoff. Die Bruchfläche einer Legirung von Eisen mit 1 Proc. Platin zeigt kaum einen Unterschied gegen diejenige des reinen Eisens; das Korn dagegen ist etwas feiner, ähnlich hochgekohltem Stahle. Beim Auswalzen einer Mischung von Eisen mit 0,82 Proc. Platin und 0,08 Proc. Kohlenstoff in Rothglühhitze zerfiel der ganze Stab in 5 bis 8cm groſse Stücke. Weiſsglühend zerbröckelte die Masse schon unter dem Hammer. Das specifische Gewicht war 7,861. Dasselbe Eisen mit 4 Proc. Platin und 2 Proc. Kohlenstoff zeigte, rothglühend gehämmert und ausgewalzt, nur leichte Spuren von Rothbruch, stand jedoch an Qualität derjenigen des reinen Eisens mit gleicher Menge Kohlenstoff bedeutend nach. Zahlreiche namentlich mit dünnen Eisensorten vorgenommene Versuche führten stets zu dem Ergebniſs, daſs das Eisen bei Anwesenheit fremder Elemente nie denjenigen Grad von Festigkeit erreicht, wie beim Vorhandensein von Kohlenstoff allein.

Eisen und Antimon. Durch Hinzufügung von 1 Proc. Antimon zu geschmolzenem Eisen entstand, nachdem die Mischung 20 Minuten im Ofen gestanden, eine innigere Verbindung, als dies mit Blei, Zink oder Kupfer der Fall ist. Die Bruchfläche der Masse zeigte nichts Auſsergewöhnliches. Bei der Bearbeitung des kalten Guſsblockes unter einem leichten Hammer brach derselbe an der Berührungsstelle. Die Bruchfläche war blasig und grob krystallinisch, wie diejenige von Blasenstahl mit 1,5 Proc. Kohlenstoff. Beim Auswalzen zerfiel er in Stücke und zeigte überhaupt sowohl Kalt- als Rothbruch.

Eisen und Wismuth. Eine Mischung von geschmolzenem Eisen mit 5 bis 10 Proc. Wismuth, welche hergestellt wurde, ohne daſs die Masse kochte oder sich aufblähte, lieſs sich nach dem Erkalten nur mit groſser Mühe durchbrechen und zeigte eine schöne, dem Bessemerstahl ähnliche Bruchfläche. Die Masse war härter als reines Eisen, ohne daſs die Stärke bedeutend abnahm. Bei der Bearbeitung und dem Auswalzen von Verbindungen von Eisen mit Wismuth zeigte sich stets Rothbruch, selbst dann, wenn nur Spuren des letzteren vorhanden sind. Karsten berichtet zwar, daſs die Verbindungen von Wismuth mit Eisen, abgesehen von der Verzögerung des Frischens, keine auſsergewöhnlichen Eigenschaften aufweisen; doch scheint es, daſs die von ihm verwendeten Eisensorten hoch gekohlt waren, wodurch der Einfluſs des fremden Elementes theilweise neutralisirt wurde.

Eisen und Molybdän verbinden sich leicht, die Mischung ist dünnflüssig, füllt die Formen gut aus und zeigt Rothbruch im höchsten Grade. Schon der Zusatz von 1 Proc. Molybdän macht das Eisen zu jedem Zweck untauglich.

Eisen und Zink. Beim Zusammengieſsen von Zink mit geschmolzenem Eisen entstand ein starkes Aufkochen der Masse und reichliche Entwicklung von Zinkdämpfen. Die rothglühend zu dünnen Platten ausgewalzten Guſsblöcke zeigten Spuren von Rothbruch. Obgleich das Auswalzen gut von statten ging, so beeinträchtigte doch das Zink, wenn auch nur in Spuren vorhanden, ganz bedeutend die Qualität.

Eisen und Blei. Die Resultate waren dieselben, wie bei der Verbindung von Eisen mit Zink.

Eisen und Silber vereinigen sich schwer. 0,5 Proc. Silber, in geschmolzenes Eisen gebracht und nach 20 Minuten in eine Form gegossen, lieferte zwar ein Gemisch, welches die Formen gut ausfüllt; allein in der ganzen Masse des Guſsblockes sowohl als in der anhängenden Schlacke fanden sich kleine Silberkügelchen vertheilt. Die Mischung lieſs sich schwer brechen und zeigte eine dichte krystallinische Bruchfläche. Sie war härter als reines Eisen, aber rothbrüchig. Die Analyse ergab nur Spuren von Silber.

Eisen und Kobalt. 0,5 Proc. Kobalt wurde in Form von Oxydul, innig vermischt mit pulverisirter Holzkohle, auf den Boden eines Schmelztiegels gelegt und zunächst mit Eisendrehspänen, dann mit ungefähr 7k kleiner Eisenstückchen überdeckt. Nach vollständiger Schmelzung wurde die Masse vergossen und zeigte einen hell krystallinischen Bruch. In Stäbe von 50 × 16mm ausgewalzt, zeigte die Verbindung Spuren von Rothbruch. Ein Versuch, aus der Masse Hufnägel herzustellen, scheiterte vollständig, da dieselben beim Ausschmieden Kantenrisse bekamen und ungefähr 1/5 schwächer waren als das dazu verwendete Eisen. Die Analyse zeigte 0,33 Proc. Kobalt.

–r.