IV. Ueber die Moͤglichkeit Eisen mit Kupfer zu legiren; von David Mushet, Esq. Aus the Philosoph. Magazine and Annals of Philosophy. Februar 1835, S. 81. Ueber die Moͤglichkeit Eisen mit Kupfer zu legiren. Ich las im 3. Bd. von Dr. Lardner's Schrift: Manufactures in Metal, die Behauptung, daß die Moͤglichkeit Eisen mit Kupfer zu legiren, bisher noch durch keine Thatsache erwiesen und auch an und fuͤr sich hoͤchst unwahrscheinlich sey. Die Erfahrung lehrt aber, daß es nicht unter allen Umstaͤnden unmoͤglich ist, Eisen mit Kupfer zu legiren, und da ich mich schon vor vielen Jahren uͤberzeugte, daß durch eine solche Legirung viele mechanische Vorrichtungen wesentlich verbessert werden koͤnnten, so glaube ich mich uͤber diesen Gegenstand ausfuͤhrlicher verbreiten zu muͤssen. Man sieht keinen Grund ein, warum sich das Eisen nicht eben so gut mit Kupfer wie mit anderen Metallen vereinigen sollte; uͤberdieß wird auch in den Lehrbuͤchern der Chemie die Moͤglichkeit, eine Legirung dieser Metalle herzustellen, nicht bezweifelt, und in einigen Journalen werden sogar Versuche uͤber die Verbindung des Eisens mit Kupfer mitgetheilt. Die Unsicherheit in diesem Gegenstande ruͤhrt bloß daher, daß man die Natur und Beschaffenheit des zur Legirung mit Kupfer angewandten Eisens nicht genau angab; es ist naͤmlich in den meisten Werken nicht gesagt, ob es Gußeisen oder Stahl oder haͤmmerbares Eisen war. Auch Hr. Johnson, welcher behauptet, eine Vereinigung zwischen Kupfer und Eisen bewirkt zu haben, laͤßt es zweifelhaft, ob das von ihm angewandte Eisen nicht Stahl oder Gußeisen anstatt reines oder haͤmmerbares Eisen war. Wegen der Verwandtschaft des Eisens zum Kohlenstoff ist es unmoͤglich, haͤmmerbares Eisen in Beruͤhrung mit einer großen Menge Holzkohle (wie es bei seinen Versuchen der Fall war) zu erhizen und zu schmelzen, ohne daß es in Stahl oder Gußeisen uͤbergeht; daher man annehmen muß, daß er bloß eine Verbindung des Kupfers mit Gußstahl oder Roheisen, und keineswegs mit Schmiedeeisen oder haͤmmerbarem Eisen erhielt. Ob seine Producte aber wirklich chemische Legirungen oder bloß mechanische Gemenge waren, kann man aus folgenden Bemerkungen abstrahiren, die sich auf zahlreiche Versuche gruͤnden. Schon vor vielen Jahren wuͤnschte ich verschiedene Maschinentheile, wie Wellbaͤume, Kurbeln, Hebel etc., aus einem Material zu gießen, welches die Steifigkeit des Gußeisens mit der Strekbarkeit und Staͤrke des gehaͤmmerten Eisens verbaͤnde. Ich sah wohl ein, daß der Mechaniker mit Huͤlfe eines solchen Materials viele Maschinentheile (besonders bei Dampfbooten und Dampfwagen) besser und zwekmaͤßiger verfertigen koͤnnte, als gegenwaͤrtig durch das Schmieden, Abdrehen und Bearbeiten des haͤmmerbaren Eisens. Diese Eigenschaft suchte ich natuͤrlich bei einer Legirung von Eisen mit Kupfer, und da ich wußte, daß unsere Kupfererze meistentheils Sulfuride von Eisen und Kupfer sind, so begann ich damit, daß ich das Eisen und Kupfer gemeinschaftlich aus denselben zu reduciren versuchte. Nach vielen Versuchen brachte ich es auch dahin, daß ich den ganzen Metallgehalt jedes gegebenen Sulfurids vollstaͤndig zu einer haͤmmerbaren Substanz reduciren konnte. Als ich aber die Resultate untersuchte, fand ich, daß sie in Staͤrke und Qualitaͤt sehr von einander unterschieden waren, und ich uͤberzeugte mich bald, daß es mir bloß gelungen war, das Eisen und Kupfer mit einander vollstaͤndig vom Schwefel abzuscheiden. Die Legirungen wurden folgender Maßen classificirt: 1) Metallklumpen, die oben kupferroth aussahen und mit einer schwaͤrzlichen, dem Eisen aͤhnlichen Schlake uͤberzogen waren; sie erschienen auf dem Bruch blaß, aber gleichfoͤrmig, und wirkten mehr oder weniger auf die Magnetnadel. 2) Metallklumpen mit einer graulichen Kupferfarbe auf der Oberflaͤche und außen ebenfalls mit einer schwaͤrzlichen, dem Eisen aͤhnlichen Schlake uͤberzogen. Auf dem Bruch zeigten sich deutlich Koͤrner von reinem Kupfer, als wenn das Eisen mit Kupfer ganz gesaͤttigt worden waͤre. Nach dem Anfeilen bemerkte man kleine, harte und glaͤnzende Eisenpunkte. Diese Metallklumpen wurden vom Magnet angezogen. 3) Metallklumpen mit eisenfarbiger Oberflaͤche und kupferfarbigen Stellen unter einer schwarzen duͤnnen Schlake. Sie waren hart und zeigten beim Anfeilen eine Kupferfarbe mit glaͤnzenden Stellen gemischt. Auf dem Bruche bemerkte man deutlich ein Gemenge von Eisen und Kupfer, worin jenes vorzuwalten schien. Der Magnet wirkte stark auf sie. Die untere Oberflaͤche war zellig und krystallisirt, Producten von geschmolzenem Stahl aͤhnlich. Obgleich ich diese Producte nur in drei Classen eingetheilt habe, so erhielt ich doch viele dazwischen liegende Resultate, deren Eisengehalt ich auf 5 bis 7 Procent schaͤzte. Unter 5 bis 7 Proc. Eisen fand keine chemische Verbindung Statt, und so wie die Menge des reducirten Eisens im Verhaͤltniß mit der zugesezten Kohle stand, so sonderten sich auch die beiden Metalle in demselben Verhaͤltnisse von einander ab. Daraus folgerte ich, daß sich haͤmmerbares Eisen (d.h. moͤglichst wenig Kohle enthaltendes Eisen) mit Kupfer legiren lasse, Stahl oder Gußeisen aber nicht. Um die Guͤltigkeit dieses Schlusses zu pruͤfen, wurde eine neue Reihe von Versuchen angestellt, wobei man Kupfer mit Eisen in seinen verschiedenen Zustaͤnden, naͤmlich als Gußeisen, Stahl und haͤmmerbares Eisen geradezu zu verbinden suchte; ich will die allgemeinen Resultate derselben, ohne in die Details einzugehen, in moͤglichster Kuͤrze mittheilen. Reines haͤmmerbares Eisen kann mit Kupfer in jedem Verhaͤltnisse zusammengeschmolzen werden, bis es dem Gewicht des Kupfers gleichkommt oder dasselbe sogar uͤberschreitet; die Farbe der Legirung wird immer mehr kupferroth, bis die Quantitaͤten gleich sind und der Bruch wird dann blaͤsser in dem Verhaͤltnisse, als die Menge des Eisens die des Kupfers uͤberschreitet. Mit 50 Proc. Eisen hat die Legirung große Staͤrke: ihre Haͤrte nimmt mit der Menge des Eisens zu, aber ihre Staͤrke nimmt dann ab. Daß die Staͤrke in dem Verhaͤltnisse abnimmt, als mehr Eisen zugesezt wird, ruͤhrt, wie ich glaube, daher, daß die Kupferfaser durch die sehr hohe Temperatur, welche zum Schmelzen der groͤßeren Menge haͤmmerbaren Eisens erforderlich ist, leidet. Der Bruch der so erhaltenen Metallmasse ist immer spiegelig und glaͤnzend, was eine Neigung zur Sproͤdigkeit beurkundet. Schmilzt man 19/20 Stahl mit 1/20 Kupfer zusammen, so erhaͤlt man einen Metallklumpen, der wie Gußstahl aussieht und krystallisirt ist, aber nicht geschmiedet werden und keine Schneide erhalten kann. Man kann weder auf der Oberflaͤche noch auf dem Bruche desselben die geringste Spur Kupfer bemerken, wohl aber ist die Haͤrte bedeutend groͤßer geworden. Schmilzt man Kupfer mit 1/10 seines Gewichtes Stangenstahl, so erhaͤlt man einen Metallkuchen, welcher aͤußerlich dem vorigen gleicht, aber wobei die strahlenfoͤrmige Krystallisation weniger auffallend ist. Der Bruch ist hart und sproͤde, zeigt jedoch durch kleine Kupferpunkte, daß sich die beiden Metalle nicht mehr weiter verbinden oder legiren koͤnnen. Schmilzt man Kupfer mit 1/3 seines Gewichtes Stahl zusammen, so erhaͤlt man einen Metallklumpen, welcher nach dem Anseilen zum Theil kupferartig aussieht, unten dunkelroth und oben stahlglaͤnzend ist. Der Bruch zeigt ein regelmaͤßiges Korn, woraus man schließen sollte, daß die Verbindung zwischen Kupfer und Eisen inniger ist, als in den beiden vorhergehenden Legirungen. Sezt man dem Stahl 1/3 Kupfer zu, so scheint sich lezteres abzusondern und sezt sich in betraͤchtlicher Menge in weichem und haͤmmerbarem Zustande im untersten Theile des Tiegels ab. Aus dem Bruche zeigt dieses Kupfer Streifen und Knollen, daher es offenbar nicht legirt ist.Stahl, sowohl englischer als indischer, wurde von den HH. Stodart und Faraday mit zwei Proc. Kupfer legirt; sie sagen, daß sie an der Anwendbarkeit dieser Legirung zweifeln, haben jedoch dieselbe nicht im Großen darzustellen versucht. (Polyt. Journal Bd. III, S. 91.) Weißes Gußeisen, welches dem Stahl in seinem Kohlenstoffgehalt sehr nahe kommt, gibt beinahe dieselben Resultate, wenn es mit den naͤmlichen Quantitaͤten Kupfer zusammengeschmolzen wird; die Legirung hat jedoch weniger Staͤrke und eine groͤßere Neigung sich zu trennen, wenn die Menge des Kupfers 1/20 uͤberschreitet. Wenn sich das Kupfer anders mit grauem Gußeisen legiren laͤßt, so kann es sich doch gewiß nur in einer sehr geringen Menge mit demselben verbinden; denn als ich 5 Proc. Kupfer mit grauem Roheisen Nr. 1 schmolz, zeigte sich dunkelroth gefaͤrbtes Kupfer am unteren Theile des Metallklumpens, und Spuren davon waren auch auf dem Bruche sichtbar. Bei dem Verhaͤltnisse von 1/10 erhielt das Kupfer eine dunkelrothe Farbe, sonderte sich in Blaͤttern ab und hing sich an die aͤußere Seite des Gußeisens an; wenn man endlich bis 1/3 Kupfer anwandte, so fand sich ein fester Knopf von Kupfer unter dem Gußeisen auf dem Boden des Tiegels. Aus allen meinen Versuchen schließe ich, daß sich das Kupfer um so leichter mit Eisen verbindet, je weniger Kohlenstoff lezteres enthaͤlt; es scheint hienach unmoͤglich, eine Legirung von Kupfer und Eisen dadurch zu erhalten, daß man ein Erz, worin diese beiden Metalle vorkommen, in einem Geblaͤseofen in Beruͤhrung mit kohligen Substanzen schmilzt. Zwar haben wir Erze, welche bei geeigneter Behandlung schon beim ersten Schmelzen Rohstahl liefern, der nur eine sehr geringe Menge Kohlenstoff enthaͤlt, und dem man so viel Kupfer zusezen koͤnnte, als sich chemisch damit verbindet, naͤmlich 5 bis 7 Proc. Aber diese Quantitaͤt wuͤrde, wie ich fuͤrchte, zu gering seyn, um eine Legirung von solcher Staͤrke zu erzeugen, daß man daraus Guͤsse fuͤr die oben erwaͤhnten Zweke anfertigen koͤnnte. Ich habe nun zwar durch zahlreiche Versuche erwiesen, daß man Kupfer mit haͤmmerbarem Eisen in den erforderlichen Verhaͤltnissen vollkommen legiren kann, da sich diese Legirung aber nur in verschlossenen Tiegeln bereiten laͤßt, so ist sie offenbar nicht zum Gießen großer und schwerer Gegenstaͤnde anwendbar. Doch hoffe ich auch diese Schwierigkeit noch zu uͤberwinden.