LXXVIII. Versuche über die Festigkeit des Schmiedeeisens bei höheren Temperaturen; von William Fairbairn. (Schluß von S. 108 dieses Bandes.) Fairbairn's Versuche über die Festigkeit des Schmiedeeisens. Fortsetzung der Beobachtungsdata: Textabbildung Bd. 150, S. 288 Nummer der Versuchsreihe; Nummer des Versuches; Angehangene Last in engl. Pfunden; Dehnung in Zollen; Bruchgewicht in engl. Pfunden; Bemerkungen; Kesselblech von 2,01 × 0,32 = 0,6432 Quadratzoll Querschnitt; Zurichtung wie bei I.; Temperatur des siedendem Oeles; Der Bruch erfolgte, ehe die letzte Belastung noch ganz aufgebracht war, vielleicht bei 28320 Pfund; Tonnen; Der Bruch erfolgte gleichzeitig im Bolzen und im Bleche Textabbildung Bd. 150, S. 289 Nummer der Versuchsreihe; Nummer des Versuches; Angehangene Last in engl. Pfunden; Dehnung in Zollen; Bruchgewicht in engl. Pfunden; Bemerkungen; Kesselblech von 2,02 × 0,33 = 0,6666 Quadratzoll Querschnitt; Zurichtung wie bei I.; Temperatur in siedendem Oel; Tonnen; Temperatur der nur im Dunkeln wahrnehmbaren anfangenden Rothglühhitze; Die Temperatur war die dunkle Rothglühhitze. Der Bruch erfolgte sogleich Aus diesen Versuchen geht bei Vergleichung der Reihen II und III gegen Reihe IV hervor, daß bei gewöhnlicher Zimmertemperatur die Festigkeit der Bleche in der Richtung des Walzens größer ist, als rechtwinkelig dagegen und zwar ungefähr im Verhältniß von 5: 4. Frühere Versuche (Philosophical Transactions, 1850) hatten ein gleichförmigeres Resultat gegeben, so daß diese Abweichung vielleicht nur in fehlerhafter Behandlung des Walzens begründet ist. Ferner zeigen die Versuchsreihen I und VI bis VII im Vergleich zu IV, daß Temperaturen, welche um circa 30° C. von der gewöhnlichen Temperatur nach beiden Seiten der Thermometerscala abweichen, keinen merklichen Einfluß auf die Festigkeit ausüben. Es ist wohl nur als eine Anomalie zu betrachten, daß bei V, also rechtwinkelig zu den Fasern, eine etwas höhere Festigkeit beobachtet wurde, als bei VI und VII. Aus den Versuchsreihen IX und X geht hervor, daß bei der Temperatur des siedenden Oeles die Ungleichheit der Festigkeit in den beiden Zugrichtungen abgenommen hat; sie ist in der Richtung der Fasern circa 12 Proc. größer, als rechtwinkelig dagegen, aber etwas kleiner als bei 16° C., wogegen die Festigkeit rechtwinkelig gegen die Fasern entschieden größer geworden ist. Die Versuchsreihe VIII ist als fehlerhaft zu verwerfen, da der Bruch nicht normal erfolgte. Die Versuchsreihen XI, XII, XIV, welche eine mittlere Festigkeit von 46691 Pfund pro Quadratzoll ergeben, zeigen im Vergleich zu XIII, daß der Unterschied der Festigkeit nach den beiden Richtungen hin auch für die Temperatur des siedenden Oeles noch fortbesteht, aber immer schwächer wird, daß überhaupt kaum eine Abnahme der mittleren Festigkeit eingetreten ist, denn das Mittel aus II, III und IV differirt kaum von dem Mittel der Ergebnisse der Versuchsreihen XI bis XIV. Eine wesentliche Abnahme bemerkt man dagegen bei den Versuchsreihen XV und XVI, wo Glühhitze vorhanden war, sie beträgt bei dunkler Rothglühhitze ungefähr 50 Procent. Ebenso zeigen diese Versuche eine Zunahme der Dehnbarkeit, indem sich die Stäbe vor dem Bruch ansehnlich ausdehnten, und diese Beobachtung stimmt mit den Vorkommnissen an Kesseln, wo bei geringen Spannungen Explosionen eintreten, sobald die Bleche aus Wassermangel glühend zu werden beginnen. Es wurden nun ferner diese Festigkeitsversuche auf das mit besonderer Sorgfalt fabricirte Stabeisen ausgedehnt, welches bei der Kesselfabrication zu Nieten und Bolzen angewendet wird, und es enthält wieder nachstehende Tabelle die gesammelten Data: Textabbildung Bd. 150, S. 290 Nummer der Versuchsreihe; Nummer des Versuches; Angehangene Last in engl. Pfunden; Dehnung in Zollen; Bruchgewicht in engl. Pfunden; Bemerkungen; Querschnitt = Quadratzoll. Temperatur –30° F. = –34° C. in einer Kältemischung aus gestoßenem Eis und krystallisirtem Chlorcalcium; Tonnen Textabbildung Bd. 150, S. 291 Nummer der Versuchsreihe; Nummer des Versuches; Angehangene Last in engl. Pfunden; Dehnung in Zollen; Bruchgewicht in engl. Pfunden; Bemerkungen; XVIII.; Querschnitt = 0,2485 Quadratzoll. Temperatur = 60° F. = 16° C.; Der Bruch zeigte eine große, wie Stahl glänzende Stelle; XIX.; Querschnitt = 0,2485 Quadratzoll. Temperatur = 90° F. = 32° C.; Der Stab riß an der Befestigungsstelle aus; XX.; Der Stab riß an der Befestigungsstelle ab; Die Belastungen wurden von 1400 Pfd. an in geringen Zulagen von 105 Pfund aufgebracht; XXI.; Der erste Versuch wurde bei der 76sten Belastung unterbrochen, weil man bemerkte, daß der Stab die Befestigung einschnitt. Man stellte einen neuen Ring her und wiederholte den Versuch. Als Bruchgewicht ist das Mittel der Versuche 76 und 56 angenommen; XXII.; Der Stab zeigte einen langen, mit Schlacke gefüllten Riß Textabbildung Bd. 150, S. 292 Nummer der Versuchsreihe; Nummer des Versuches; Angehangene Last in engl. Pfunden; Dehnung in Zollen; Bruchgewicht in engl. Pfunden; Bemerkungen; XXIII.; Querschnitt = 0,2485 Quadratzoll. Temperatur = 212° F. = 100° C.; XXIV.; XXV.; XXVI.; Der Bruch war vollkommen gesund, wie bei dem vorigen und nachfolgenden Versuche; XXVII.; XXVIII.; Bruch faserig und gut Textabbildung Bd. 150, S. 293 Nummer der Versuchsreihe; Nummer des Versuches; Angehangene Last in engl. Pfunden; Dehnung in Zollen; Bruchgewicht in engl. Pfunden; Bemerkungen; XXIX.; Querschnitt = 0,2485 Quadratzoll. Temperatur = 435° F. = 224° C.; Bruch vollkommen gut; XXX.; Der Bruch erfolgt bei Vorstehende Versuche zeigen zunächst, daß das Bolzeneisen eine weit höhere Festigkeit besitzt, als die Bleche, welche vorher betrachtet wurden. Bei –30° F. beträgt die Festigkeit circa 40 Proc. mehr. Ferner bemerkt man, daß keine wesentliche Aenderung der Festigkeit eintritt bis zu 90° F. = 32° C.; sodann tritt aber ein deutliches Steigen ein bis zu 270° F. = 132° C., worauf einige Schwankungen folgen, aus denen man erkennt, daß man sich in der Nähe derjenigen Temperatur befindet, welche dem Maximum der Festigkeit entspricht. Fairbairn nimmt diese Temperatur zu 325° F. = 163° C. an. Die größte Festigkeit verhält sich zu derjenigen bei gewöhnlichen Temperaturen wie 39 : 28 oder wie 1 : 0,72, und zu derjenigen der Bleche bei gleicher Temperatur wie 39 : 23 = 1 : 0,6. Von dem nachtheiligsten Einfluß ist die Rothglühhitze, welche das Bolzeneisen um mehr als die Hälfte schwächt. Bei dieser Temperatur verhält sich seine Festigkeit zu derjenigen bei gewöhnlichen Temperaturen wie 16 : 28 oder wie 0,6 : 1, und zu derjenigen der Bleche bei gleicher Temperatur wie 36 : 30 oder wie 1 : 0,83. Der Umstand, daß die Eisenstäbe ein deutliches Maximum der Festigkeit erkennen lassen, während bei den Blechen nur eine geringe und nicht sehr deutliche Vermehrung derselben zu beobachten ist, ist wahrscheinlich in der Behandlung dieser verschiedenen Eisensorten begründet. Stabeisen hat unter dem Hammer und unter verschiedenen Hitzen eine Ausreckung erfahren, welche bis zum Fünfundzwanzigfachen der ursprünglichen Länge geht, während Blech nur gewalzt und höchstens bis auf das Sechsfache gedehnt wird. Nun vermehrt aber schon das bloße Ausrecken die Festigkeit, wie folgende Tabelle über eine Reihe von Versuchen, welche im Arsenal von Woolwich abgeführt wurden, nachweist: Textabbildung Bd. 150, S. 294 Bezeichnung der Stäbe; Erster Bruch; Bruchgewicht in Tonnen; Verlängerung auf 54 Zoll Länge; Zweiter Bruch; Verlängerung auf 36 Zoll Länge; Dritter Bruch; Verlängerung auf 24 Zoll Länge; Vierter Bruch; Verlängerung auf 15 Zoll Länge; Mittel; Mittel p. Qdrf. Das in Woolwich probirte Eisen hat nur 24 Tonnen Festigkeit gezeigt, während das oben betrachtete Bolzeneisen 28 Tonnen besitzt; ersteres ist durch vierfaches Zerreißen bis zu einer Festigkeit von 29,2 Tonnen gelangt, während das Bolzeneisen durch Temperaturerhöhung bis zu 320° F. auf 37 Tonnen gebracht wurde. Die Steigerung der Festigkeit durch Zerreißen, also trotz allmählicher Abnahme des Querschnitts, ist in praktischer Beziehung sehr interessant, weil sie zeigt, daß das Probiren mit großen Lasten nicht schädlich seyn kann. Die Tabelle zeigt auch, daß die Längenausdehnungen den Belastungen nicht proportional bleiben. Der Stab F z.B. hat bei 33,25 Tonnen Belastung und 54 Zoll Länge eine Ausdehnung von 10,5 Zoll, also pro Tonne und Zoll Länge eine Ausdehnung = 0,0058 Zoll erfahren. Bei 36 Zoll Länge und 35,5 Tonnen oder 2,25 Tonnen mehr Belastung ist er aber um 1,12 Zoll, also um 0,0154 Zoll pro Tonne und Einheit gedehnt worden. Die vierzehn Versuche mit Bolzeneisen zeigen im Mittel eine Ausdehnung von 0,257 der ursprünglichen Länge, die Versuche in Woolwich zeigten dagegen bei 120 Zoll Länge 26 Zoll oder 21,6 Proc. Längenzunahme, „   42 „ „   9,8 „ „ 23,3 „ „ „   36 „ „   8,8 „ „ 24,4 „ „ „   24 „ „   6,2 „ „ 25,8 „ „ „   10 „ „   4,2 „ „ 42,0 „ „ so daß man zwischen der ursprünglichen Länge L und der Ausdehnung l die Relation l = 0,18 + 2,5/L aufstellen kann. Bei dem Bolzeneisen sind diese Dehnungen nur unsicher zu messen; sie betragen aber pro Tonne und pro Zoll Länge bei allen Temperaturen von 60 bis 400° F. ziemlich regelmäßig 0,00173 und bei der Rothglühhitze doppelt so viel, nämlich 0,00341.