LXVII. Ueber die Anwendung und Verbesserung des Gußeisens. Von Hrn. Daniel Treadwell, Mechaniker in den Vereinigten Staaten N. Amerik. Aus dem Boston Journal of Science. In Gill's technological and microscop. Repository. Bd. V. N. IV. S. 222. Treadwell, uͤber die Anwendung und Verbesserung des Gußeisens. Der haͤufige Gebrauch, den man heute zu Tage von Gußeisen selbst zu Zweken macht, an welche man vor wenigen Tagen noch gar nicht dachte, gibt jeder Untersuchung der Eigenschaften und der Verfertigung desselben einen gewissen Grad von Wichtigkeit. Gußeisen ist heute zu Tage nicht mehr bloß das Material zu unserem Kuͤchengeschirre und grobem Hausgeraͤthe; es wird nicht bloß beinahe ausschließlich zu Maschinen aller Art verwendet; man baut heute zu Tage HaͤuserMan hat den Uebersezer verhoͤhnt, als er vor 8 Jahren im Polyt. Journ. von Haͤusern aus Gußeisen sprach. Was man in Europa verhoͤhnt, wird in Amerika ausgefuͤhrt. Es ging selbst den Dampfbothen nicht besser. A. d. Ue. und Schiffe aus Gußeisen, und Straßen und Bruͤken. Es gibt in England allerdings Verhaͤltnisse, die einen weit ausgedehnteren Gebrauch des Gußeisens beguͤnstigen, als bei uns (in den Vereinigten Staaten Nord-Amerikas). Eisen und Steinkohlen sind in England im Ueberflusse, waͤhrend das Holz daselbst theuer und selten ist. Wir, in Neu-England, haben dafuͤr keine guten Steinkohlen, aber große Waͤlder von Bauholz. Indessen ist der Gebrauch des Gußeisens zu Maschinen bei uns ziemlich allgemein geworden. Ohne Gußeisen koͤnnten die Erfindungen unseres Zeitalters gar nicht ausgefuͤhrt werden. Eine Maschine aus Holz, das bestaͤndig dem Schwellen, Schwinden und Werfen unterworfen ist, so oft der hygrometrische Zustand der Atmosphaͤre sich aͤndert, ist immerdar in Gefahr in Unordnung zu gerathen. Man kann sagen, daß eine Maschine aus Holz morgen ein ganz anderes Ding ist, als sie heute war; daß sie sich selbst nicht zu erhalten weiß. Eine Maschine aus Gußeisen bleibt hingegen immer dasselbe Ding, und die Ausdehnungen und Zusammenziehungen derselben bei Wechsel der Temperatur sind unbedeutende Kleinigkeiten. Es bleibt indessen noch Manches zu thun uͤbrig, um das Gußeisen bei uns zu vervollkommnen. Leider wird es, so schlecht es auch seyn mag, so sehr gesucht, daß sich kaum erwarten laͤßt, daß unsere Eisenhuͤtten- und Gußmeister der Verbesserung ihrer Arbeiten die gehoͤrige Aufmerksamkeit schenken werden. Der senkrechte Guß ist in den Gießereien in unserer Nachbarschaft noch nichts weniger als gemein, obschon er Vortheile gewaͤhrt, die so allgemein anerkannt sind, daß er laͤngst haͤtte allgemein eingefuͤhrt werden sollen. Man hat durch Versuche erwiesen, daß die Staͤrke einer senkrecht gegossenen Eisenstange sich zu jener einer horizontal gegossenen, wie 1218 zu 1166 sich verhaͤlt; sie ist uͤberdieß weit weniger blasig und weit weniger jenen Maͤngeln ausgesezt, die so oft alle Berechnung und alle Geschiklichkeit des Mechanikers zu Schanden machen. Diese Vorzuͤge der senkrecht gegossenen Eisenstange sind nicht, wie man sagt, die Wirkung der bloßen Lage, sondern des Drukes der senkrechten Metallsaͤule. Wenn dieser Druk noch durch die Schwere eines fremden aͤußeren Metalles vermehrt wird, so wird der Guß noch kraͤftiger, oder, wie man sagt, gesunder. Man hat diesen Grundsaz erst neuerlich so weit getrieben, daß man den Guß durch mechanische Mittel preßte. Man hat das Gußeisen in drei verschiedene Arten getheilt, in weißes, graues und schwarzes; allein diese Arten gehen in jedem Grade so sehr in einander uͤber, daß manches derselben weder zur einen noch zur anderen Art zu gehoͤren scheint. Der weiße Guß ist hart und bruͤchig, und es scheint, daß man noch nicht recht weiß, woher dieß kommt. Der schwarze Guß ist dagegen weich und muͤrbe, und traͤgt alle Spuren einer zu großen Menge Kohlenstoffes an sich. Der graue Guß, oder, wie man ihn zuweilen nennt, das Kanonenmetall, ist den beiden uͤbrigen zu jedem Zweke vorzuziehen; es ist weich genug, um der Feile nachzugeben, und ist doch dabei staͤrker, als die beiden anderen. Gußeisen sollte, wo man es zu Maschinen oder zu Gebaͤuden verwendet, niemals einem Gewichte oder Druke unterworfen werden, der eine bleibende Veraͤnderung in der Figur desselben, oder, wie es die Arbeiter nennen, ein sogenanntes Sezen erzeugt. Da dieß nur bei einer Veraͤnderung der Verhaͤltnisse der lezten Theilchen gegen einander geschehen kann, so wird eine kleine Vermehrung einer Kraft, die bereits hinreicht, diese Veraͤnderung zu erzeugen, auch hinreichend seyn, dieselbe so sehr zu vergroͤßern, daß endlich alles Verhaͤltniß unter diesen Theilchen aufhoͤren muß. Obschon man diese Bemerkung als Grundsaz gelten lassen kann, so findet dieser Grundsaz jedoch in der Anwendung seine Graͤnze, welche von der Gestalt und Groͤße der Stange, von der Art des Eisens und von der Richtung der Kraft abhaͤngt. Es scheint bei einigen Koͤrpern der Fall zu seyn, vorzuͤglich bei solchen, welche ein krystallini'sches oder glasiges Gefuͤge haben, daß, wenn sie stark gespannt werden, oder wenn ihre Theilchen einmal uͤber einen gewissen Punkt hinaus von einander entfernt sind, die Trennung derselben vollkommen wird. Dieser Punkt steht im Verhaͤltnisse mit ihrer Elasticitaͤt, d.h. mit derjenigen Kraft, durch welche sie in ihre vorigen Verhaͤltnisse gegen einander, oder abstaͤnde von einander zuruͤk zu treten vermoͤgen. Bei diesen kann keine bleibende Veraͤnderung in ihrer Figur erzeugt werden; der Bruch ist die Folge der Anwendung einer jeden Kraft, die ihre Elasticitaͤt zerstoͤrt. Die harte Art des Gußeisens naͤhert sich diesem glasartigen Gefuͤge, und man hat bei dem Gebrauche desselben den bedeutenden Voltheil, daß, wenn diese Art von Gußeisen bricht, sie auf der Stelle bricht, waͤhrend, bei den weicheren Arten von Gußeisen, die einer bleibenden Veraͤnderung ihrer Figur faͤhig sind, der Bruch oft dann erst erfolgt, wann die Kraft einige Zeit uͤber zu wirken fortfuhr. Wenn nun eine Kraft auf dieses Eisen wirkt, die im Stande ist eine solche Veraͤnderung zu erzeugen, und eine Zeit lang forgesezt wirkt, oder wenn die Richtung, unter welcher sie wirkt, bestaͤndig wechselt, wie dieß bei Maschinen oft der Fall ist, so wird am Ende ein Bruch zum Vorscheine kommen. Es haͤngt indessen sehr viel von der Gestalt der Stange ab, und von der Richtung der Kraft, wenn diese bestaͤndig ist. So kann an einer Gußeisenstange, wann die Kraft quer an derselben angebracht und das Eisen weich ist, eine Veraͤnderung in der Entfernung der Theilchen uͤber die Graͤnze ihrer elastischen Kraft hinaus Statt haben, ohne daß diese Theilchen ihre Zusammenhangsanziehung (cohesive attraction) verlieren. In diesem Falle erleiden die Theilchen in der Mitte der Stange keine Spannung, bis nicht die Stange etwas gekruͤmmt wird, wo sie dann noch eine staͤrkere Kraft auszuhalten vermoͤgen, ehe die aͤußeren Theile bis auf den Brechpunkt gespannt werden. In jenen Faͤllen hingegen, wo die Richtung des Bruches unter einem rechten Winkel auf die Richtung der Kraft steht, gilt der oben aufgestellte Grundsaz, naͤmlich, daß die angewendete Kraft nicht hinreichen darf eine bleibende Veraͤnderung in der Figur zu erzeugen. Doch dieß koͤnnte vielleicht zu tief aus dem dunklen Abgrunde der lezten Atome gegriffen seyn, und wir hoffen, daß man uns entschuldigen wird, wenn wir obige Thatsachen auf diese Weise unter einander verbanden. Bei Gußeisenstuͤken, welche eine Spannung oder eine Gewalt nach der Quere erleiden muͤssen, macht man gewoͤhnlich die Tiefe um mehrere Male groͤßer, als die Breite, indem man allgemein annimmt, daß die Staͤrke sich wie das Quadrat der Tiefe multiplicirt mit der Breite verhaͤlt. Allein, nach den Versuchen des beruͤhmten sel. Hrn. Rennie (Phil. Trans. P. J. 1828.), galt diese Regel bei einer Eisenstange von 4 Zoll Tiefe und 1/4 Zoll Breite nicht ganz, obschon sie derselben ziemlich nahe kam, und dieser Herr haͤlt es fuͤr offenbar, daß das System des Stellens auf die Kante (deping) beinahe seine Graͤnze erreicht hat. Versuche uͤber die absolute Staͤrke des Eisens wurden von mehreren Physikern sowohl als Mechanikern angestellt. Die oben erwaͤhnten Versuche des Hrn. Rennie verdienen alle Aufmerksamkeit: sie wurden mit einem Apparate angestellt, der ganz geeignet war genaue Resultate zu liefern. Sie zeigen die Kraft, mit welcher das Eisen dem Zusammendruͤken widersteht; die Kraft, mit welcher dasselbe dem Drehen widersteht; die Zaͤhigkeit desselben, wenn die Kraft an demselben in der Richtung seiner Achse, und wenn sie unter rechten Winkeln auf dieselbe angewendet wird. Seine Versuche in Hinsicht auf die Kraft, mit welcher das Eisen dem Zusammendruͤken widerstrebt, gaben folgende Resultate. Wuͤrfel von einem Achtelzoll, aus der Mitte eines großen Blokes genommen, wurden von einem Gewichte von 1440 Pfd. zerquetscht; und, was etwas anomal zu seyn scheint, bei mehreren Versuchen mit Wuͤrfeln von derselben Flaͤche mit dem vorigen, aber von einer groͤßeren Hoͤhe, wurde die Kraft, die zum Zerquetschen derselben erforderlich war, vergroͤßert. Wuͤrfel von einem Viertelzoll wurden im Durchschnitte von keiner geringeren Kraft, als von 10,351 Pfd. zerquetscht. Die Kraft des Widerstandes verhaͤlt sich, wie man erwarten konnte, nicht wie die Flaͤche, sondern stieg in einem noch rascheren Verhaͤltnisse. Hr. Rennie fuͤhrt nur zwei Versuche uͤber Gußeisen an, um die Kraft zu bestimmen, mit welcher dasselbe eine Last zu tragen vermag, die unmittelbar an den Enden der Stange aufgehaͤngt ist. Diese Versuche wurden mit einer Stange von 1/4 Zoll Flaͤche angestellt, und gaben ein Mittel von 1193 Pfd.; also 19,088 Pfd. auf den Zoll. Nach Muschenbroeck's Versuchen traͤgt eine Stange von Einem Zoll Flaͤche 63286 Pfd. Hr. Rennie hat gefunden, daß wenn Stangen von einem Viertelzoll im Gevierte mit einem Ende in einem Schraubenstoke festgehalten werden, und ein drei Fuß langer Hebel an derselben so angebracht wird, daß man sie drehen oder winden kann, sie eine Kraft von 9 Pfd. an den Enden des Hebels auszuhalten vermag. Seine Versuche uͤber die Staͤrke einer Eisenstange, mit welcher dieselbe einer quer auf sie angebrachten Kraft zu widerstehen vermag, gaben folgende Resultate. Eine Stange von einem Zoll im Gevierte brach unter einem Gewichte von 1086 Pfd., wann die Stuͤzen, welche sie zu beiden Seiten trugen, 2 Fuß 8 Zoll von einander entfernt waren; als diese Stuͤzen nur Einen Fuß vier Zoll von einander entfernt waren, brach eine Stange von derselben Groͤße unter 2320 Pfd. Eine Stange von zwei Zoll Tiefe und einem halben Zoll Dike bei zwei Fuß acht Zoll Laͤnge brach unter 2185 Pfd., und als die Stuͤzen Einen Fuß vier Zoll weit von einander standen, brach sie mit 4508 Pfd. Dreiekige Prismen, deren Querdurchschnitt dieselbe Flaͤche mit den vorigen Stuͤken hatte, brachen unter 1437 Pfd., wem einer der Winkel nach oben gekehrt war, und mit 840 Pfd., wenn der Winkel nach unten gekehrt war: in beiden Faͤllen standen die Stuͤzen 2 Fuß 8 Zoll von einander. Stangen, die drei Zoll tief und ein Drittelzoll dik sind, und vier Zoll tief und ein Viertelzoll sind, forderten die eine 3588 Pfd., und 3979 Pfd. die andere um zu brechen, wenn die Stuͤzen 2 Fuß 8 Zoll von einander waren. Hr. Rennie wiederholte auch den paradoxen Versuch des Hrn. Emerson, und fand ihn bestaͤtigt, naͤmlich daß, wenn die Kraft auf eine Seite eines dreiseitigen Prismas wirkt, dieses Prisma staͤrker wird, wenn man den Theil, welcher den gegenuͤberstehenden Winkel bildet, wegschneidet, d.h., ein Theil ist staͤrker als das Ganze. Wir beschließen diesen Aufsaz mit einer vergleichenden Uebersicht der Staͤrke einiger verschiedenen Metalle gegen Gewichte, welche an denselben aufgehaͤngt werden. So halten, nach Hrn. Rennie's Versuchen, Staͤbe von Einem Viertelzoll im Gevierte, an denselben aufgehaͤngt, bis sie reißen: Eine Stange aus Gußeisen, horizontal 1166 Pfd.       –           –          –         vertical 1218 –       –           aus Gußstahl, vorher gehaͤmmert, 8391 –       –           Blasenstahl, verduͤnnt durch Hammern, 8322 –       –           Scharstahl,                   do 7977 –       –           Schwedisches Eisen,    do 4504 –       –           Englisches Eisen,         do 3492 –       –           hartes Kanonenmetall, 2273 –       –           Kupfer, gehaͤmmert 2112 –       –           Kupfer, gegossen 1192 –       –           aus schoͤnem gelben Messing, 1123 –       –           Zinn, gegossen   296 –       –           Blei gegossen   114 –