XI. Ueber den Zustand, in welchem Kohlenstoff und Silicium im Eisen und Stahl enthalten sind; von Geo. J. Snelus, Adjunct der königl. Bergschule in London. Vorgetragen im Iron and Steel Institute. – Aus Engineering, September 1870, S. 191. Snelus, über den Zustand des Kohlenstoffes und Siciliums im Eisen etc. 1. Kohlenstoff. Daß Kohlenstoff und Silicium in irgend einer Form im Eisen und Stahl zugegen sind, und daß sie einen sehr bedeutenden Einfluß auf die Natur der Metallverbindung ausüben, wird allgemein zugegeben, und wenigstens bezüglich des Kohlenstoffes wird jetzt angenommen, daß er entweder durch die Metallmasse vertheilt, als Graphit, oder in Form einer chemischen Verbindung mit dem Eisen vorhanden ist. Wir haben jedoch keine Beweise dafür, daß dieser im Metalle vertheilte Graphit (Gaarschaum oder Eisenschaum, kish der englischen Hüttenarbeiter, wenn er sich an der Oberfläche ausscheidet) reiner Kohlenstoff ist; ebenso wenig haben wir genügende Daten hinsichtlich der Natur der chemischen Verbindung von Eisen und Kohlenstoff. In letzterer Hinsicht glaubte Berthier eine einfache Verbindung von einem Atom Eisen mit einem Atom Kohlenstoff, also von 28 Gewichtstheilen des ersteren mit 6 Th. des letzteren, entdeckt zu haben; Berzelius nahm die Existenz einer Verbindung von zwei Atomen Kohlenstoff mit einem Atom Eisen, sowie einer solchen von drei Atomen des ersteren mit zwei Atomen des letzteren an; nach Karsten und Rammelsberg gibt es eine Verbindung von vier Atomen des Metalles mit einem Atom des Nichtmetalles; Gurlt nimmt die Existenz noch einer anderen Verbindung von acht Atomen Eisen mit einem Atom Kohlenstoff an, und neuerlich sprach v. Mayrhöfer die Ansicht aus, daß bestimmte Verbindungen von der Zusammensetzung: Fe⁴C, Fe⁵C, Fe⁸C, Fe¹⁰C und Fe¹²C unter verschiedenen Umständen im Eisen zugegen seyn können. Bezüglich des graphitischen Kohlenstoffes sagt unser ausgezeichneter Metallurg Dr. Percy in seiner Eisenhüttenkunde (englische Ausgabe S. 128; deutsche Ausgabe von Wedding, erste Abtheilung S. 166): „Man kann die Frage aufwerfen, ob – wenn man zugibt daß Kohlenstoff sich thatsächlich mit Eisen zu einer chemischen Verbindung vereinige – die Thatsache, daß Graphit unter der lösenden Einwirkung der Säuren zurückgelassen wird, ein hinreichender Beweis ist, daß dieser Kohlenstoff nicht im festen Metall, wenigstens in gewissem Grade, mit dem Eisen chemisch verbunden gewesen war. Mit Rücksicht auf entschieden ausgebildete Graphitblättchen, welche sich trennen lassen, mag zu diesem Zweifel kein vernünftiger Grund vorliegen, obschon nach des Verfassers eigener Erfahrung, selbst diese noch Eisen in einer oder der anderen Form zurückhalten, welches sich nur mit großer Schwierigkeit daraus vollständig ausziehen läßt. Aber nicht immer wird der Graphit in ausgebildeten Blättchen erhalten. Ja noch mehr: wenn man den Bruch eines sehr stark graphitischen Eisens sorgfältig in Augenschein nimmt, so bietet zuweilen jeder Theil mehr oder weniger einen charakteristischen graphitischen Glanz dar, und dennoch läßt sich keine Spur von Graphit mit der Spitze eines Federmessers lostrennen.“ Diese letztere Angabe veranlaßte die nachstehend mitgetheilte Untersuchung; daß diese Angabe unrichtig ist, ergab die Prüfung eines großkrystallisirten Stückes Roheisen, welches nach dem Abstechen langsam in einem Schlackenbette erkaltet war. Bei diesem Roheisen ließ sich der Graphit von den Krystallflächen ablösen, nicht bloß mit der Spitze eines Federmessers, sondern schon mit dem Fingernagel; nach der Entfernung des Graphitüberzuges war die Oberfläche metallisches Eisen. In feuchter Luft rostete das Metall unter der Graphitdecke, worauf die letztere abfiel. Ich fand dann, daß auf gleiche Weise der Graphit von den Flächen der Krystalle des Bessemerroheisens entfernt werden kann und daß selbst die kleinsten Krystalle von grauem Roheisen mit Graphit überzogen sind, welcher sich durch geeignete Mittel ablösen läßt. Hiernach war es klar, daß wir bei vorsichtiger Ablösung dieser Graphitschuppen die Frage zu entscheiden vermögen, ob dieselben aus reinem Kohlenstoff oder aus einer Verbindung von Kohlenstoff mit Eisen, Silicium etc. bestehen. Ich brauche wohl kaum zu bemerken, daß die Isolirung einer zur Analyse hinreichenden Menge dieser Graphitschuppen eine langwierige Arbeit und daß es selbst bei der größten Sorgfalt fast unmöglich ist, die Verunreinigung des Materiales durch feine Eisentheilchen, Staub etc. zu vermeiden. Es gelang mir jedoch mit einiger Mühe, 0,0345 Grm. dieser Schuppen von den Flächen der Krystalle eines compacten (dichten) grauen Roheisens zu entfernen. Dieselben wurden im Sauerstoffstrome verbrannt, wobei ein Rückstand von nur 0,0015 Grm. blieb, der aus mikroskopisch feinen Sandtheilchen bestand nebst schwachen Spuren von rothem Eisenoxyd, welches ohne Zweifel von der Oxydation der dem Graphit beigemengten Metalltheilchen herrührte. Die erhaltene Kohlensäure betrug 0,104 Grm., entsprechend 0,2083 Grm. reinem Kohlenstoff, so daß, selbst wenn der unverbrennliche Rückstand gänzlich aus Eisenoxyd bestanden hätte, mindestens 126 Atome Kohlenstoff auf 1 Atom Eisen sich herausstellen würden. Da sich der Graphit in der angegebenen Weise von Roheisenkrystallen leicht abtrennen läßt, so vermuthete ich daß auch andere mechanische Verfahrungsarten zu seiner Trennung benutzt werden können, und wohl auch der Magnetismus des Eisens. Ich zerstieß daher graphitisches Roheisen im Stahlmörser zu groben Theilchen, wobei dieselben die Graphitschüppchen von den Krystallflächen des Eisens abrieben. Das Eisen wurde mittelst eines Magnetstabes ausgezogen, und der Graphit blieb zurück. Bei diesem Verfahren ist aber die Beseitigung der letzten Spuren von Metall weit schwieriger. 0,1045 Grm. von diesem Graphit hinterließen, im Sauerstoff verbrannt, einen Rückstand von 0,012 Grm., welcher aus 0,008 Grm. Eisenoxyd und 0,004 Grm. Sand, Kieselsäure etc. bestand. Da das Fe²O³ von 0,0056 Grm. Eisen und 0,0024 absorbirtem Sauerstoff gebildet wird, so muß diese letztere Gewichtsmenge dem Verluste durch Verbrennung hinzugerechnet werden, so daß die Gesammtmenge des verbrannten Graphits 0,0949 Grm. beträgt. Die erhaltene Kohlensäure wog 0,3505 Grm., entsprechend 0,0955 reinem Kohlenstoff, so daß selbst in diesem Falle siebzehnmal so viel Kohlenstoff als Eisen vorhanden war, folglich 46 Atome vom ersteren auf 1 Atom des letzteren kamen. Bei einem letzten Versuche gaben 0,1415 Grm. Gaarschaum, mit Chlorwasserstoffsäure und Fluorwasserstoffsäure gereinigt, 0,518 Grm. Kohlensäure, entsprechend 0,1415 Grm. reinem Kohlenstoff, und es blieb kein wägbarer Rückstand. Diese Resultate dürften wohl genügen, zu beweisen daß Graphitschüppchen von diesem grauen Roheisen abgelöst werden können, und daß dieser Graphit aus reinem Kohlenstoff besteht, denn die in demselben vorhandenen Spuren von Eisen waren bloß zufällige Beimengungen, keineswegs aber mit dem Kohlenstoff chemisch verbunden. Da der Graphit viel zerreiblicher ist, als metallisches Eisen, so vermuthete ich, daß derselbe durch Anwendung des Bohrers in feineres Pulver verwandelt werden würde, als das Metall. Es wurde daher graues Bessemereisen in Bohrspäne verwandelt und diese wurden durch ein sehr feines Seidensieb geschlagen. Sowohl das ursprüngliche Roheisen, als auch die gröberen Theile und der durch das Sieb gegangene feine Antheil wurden für sich analysirt, und dabei nachstehende Resultate erhalten: Gesammtgehalt an Kohlenstoff dreier verschiedenen Roheisensorten. UrsprünglichesRoheisen Grober Antheilder Bohrspäne Feiner, durch das Siebgegangener Antheilder Bohrspäne 1. Sorte    3,008 Proc. 2,552 Proc.    7,605 Proc. 2.    „ 3,331    „ – 9,214    „ 3.    „ 4,071    „ – 9,288    „ Da ferner Graphit ein weit geringeres specifisches Gewicht besitzt, als Eisen, so versuchte ich auch diese Eigenschaft als Trennungsmittel zu benutzen. Zu diesem Versuche verwendete ich zweierlei Sorten, nämlich ein Middlesbrough'er graues Frischerei-Roheisen und gewöhnliches Bessemerroheisen. Die von jeder Sorte erhaltenen Bohrspäne wurden in zwei Theile getheilt; die eine Hälfte wurde auf angegebene Weise gesiebt, die andere hingegen mit destillirtem Wasser geschlämmt und die abgeschlämmten leichtesten Theilchen für die Analyse gesammelt. Diese verschiedenen Producte wurden einer vollständigen Analyse unterworfen, deren Resultate am Schlusse dieser Mittheilung verzeichnet sind. Der in jedem Falle gefundene Kohlenstoffgehalt war: Im ursprünglichenRoheisen In dem feinenabgesiebtenAntheile In demabgeschlämmtenleichten Theile. 1. Bessemerroheisen Graphitgebundener Kohlenstoff    3,331 Proc.–    9,11 Proc.–   28,48 Proc.– 2. Bessemerroheisen Graphitgebundener Kohlenstoff 3,190    „0,20      „ 7,79    „0,17    „ 21,274   „– 3. Frischerei-Roheisen    von Middlesbrough Graphitgebundener Kohlenstoff 2,650    „0,35      „ 7,015   „0,30     „ 41,329   „– Diese Resultate zeigen klar, daß der Kohlenstoff in grauem Roheisen in zwei Zuständen enthalten ist, und daß der freie oder graphitische Kohlenstoff durch mechanische Mittel mehr oder weniger vollständig abgesondert werden kann, wohingegen der sogenannte „gebundene“ Kohlenstoff in den abgesonderten Antheilen in demselben Verhältnisse abnimmt wie das rückständige Eisen. Im Spiegeleisen, gefeinten Eisen, weißen Roheisen, Stahl und Stabeisen ist fast der ganze Kohlenstoff in gebundenem Zustande zugegen, da diese Eisensorten nur sehr wenig Graphit enthalten; der Gehalt an Graphit hängt aber bekanntlich in gewissem Grade von der Art des Erkaltens des flüssigen Eisens ab. Wenn z.B. graues Bessemereisen zum Schalenguß verwendet wird, so werden die äußeren Theile des Gußstückes zu weißem Eisen (Hartguß) umgewandelt, und zum Beweise daß die äußeren Theile weniger Graphit enthalten als der grau gebliebene centrale Theil, mögen die nachstehenden Analysen eines Stückes von schlechtem Frischereiroheisen dienen; man ersieht aus denselben, daß der weiß gewordene Antheil 0,25 Proc. weniger Graphit enthält als der graue, obschon der Gesammtgehalt an Kohlenstoff in jedem Falle der gleiche war. Zusammensetzung desweißen Antheiles. Zusammensetzung desgrauen Antheiles. Eisen 92,240 92,150 Kohlenstoff Graphitchemisch gebundener 0,8501,723 2,573 1,1001,484 2,584 Silicium erste Bestimmungzweite Bestimmung 3,9783,966 3,972 4,0013,971 3,984 Schwefel 0,355 0,375 Phosphor 0,702 0,731 Mangan 0,216 0,234 andere Metalle –     –     ––––––– ––––––– 100,058 100,063 Am reichsten an graphitischem Kohlenstoff ist graues Bessemerroheisen, am reichsten an gebundenem Kohlenstoff dagegen Spiegeleisen, indem diese Legirung von Eisen und Mangan die Eigenschaft besitzt, eine größere Menge Kohlenstoff in „gebundenem“ Zustande zurückzuhalten, als Eisen allein. Nach einigen veröffentlichten älteren Analysen soll der gesammte Kohlenstoffgehalt bei verschiedenen Eisensorten bis zu 6 Procent betragen; bei mehreren hundert Analysen von Eisen der verschiedensten Art, welche ich ausgeführt habe, fand ich aber in keinem einzigen Falle, daß der Gesammtgehalt an Kohlenstoff 5 Proc. erreichte und dieß wird wohl von Jedem, der mit Benutzung der uns jetzt zu Gebot stehenden verbesserten Methoden Eisenanalysen ausgeführt hat, bestätigt werden. Nach den von J. L. Bell abgeführten Versuchen würde ein Theil dieses Kohlenstoffes vom Erze während des Reductionsprocesses aufgenommen; nach der gewöhnlichen Annahme wird aber der größte Theil erst nach vollständig erfolgter Reduction aufgenommen und ist die Hauptursache eines hohen Kohlenstoffgehaltes des Roheisens die lange Berührung des flüssigen Metalles mit dem Kohlenstoff bei hoher Temperatur. Die Beschaffenheit der Schlacke übt gleichfalls einen wichtigen Einfluß auf den Kohlenstoffgehalt aus, welcher sein Maximum erreicht, wenn der Gebläsewind zur höchsten Temperatur erhitzt ist, die Schlacke die basischeste Beschaffenheit hat, die Erze das Minimum von Kieselsäure enthalten und die Gichten leicht sind. Zur Entscheidung der Frage, ob eine bestimmte chemische Verbindung von Eisen mit Kohlenstoff, oder nach Percy's Annahme, von Eisen, Mangan und Kohlenstoff existirt, fehlt es uns an Anhaltspunkten; nach den wenigen in dieser Richtung abgeführten Versuchen zu urtheilen, bin ich aber geneigt anzunehmen daß die Absorption des Kohlenstoffes durch Eisen ein Fall jenes schwachen Grades chemischer Wirkung ist, welcher als Lösung bezeichnet wird, und daß eine bestimmte chemische Verbindung beider Elemente nicht existirt. Es stellt sich als wahrscheinlicher heraus, daß das Eisen per se Kohlenstoff auflöst und beim Erstarren von demselben mehr oder weniger zurückhält, je nach der ursprünglich aufgenommenen Menge, sowie der Menge des vorhandenen Mangans, dem langsameren oder rascheren Erkalten und dem Gehalte an anderen Substanzen, wie Silicium, Schwefel, Phosphor etc. Im Allgemeinen gilt die Regel, daß von einem starren Körper um so mehr in Lösung geht, je höher die den Proceß vermittelnde Temperatur ist, und dieß gilt offenbar auch für die Lösung des Kohlenstoffes durch das flüssige Eisen. Daß der nach seiner Lösung im Eisen zurückgebliebene Kohlenstoff die Natur des Metalles in so auffallender Weise beeinflußt, kann uns nicht wundern; denn die Eigenschaften jedes Lösungsmittels werden durch die Aufnahme verschiedener Substanzen in ihm mehr oder weniger verändert. So löst z.B. Wasser verschiedene, seiner jedesmaligen Temperatur entsprechende Mengen von gewöhnlichem Kochsalz auf, und obgleich es eine bestimmte Gewichtsmenge von demselben aufzunehmen vermag, ohne daß sich sein Volum ändert, so nimmt doch sein specifisches Gewicht zu, sein Gefrierpunkt sinkt und es zeigt in vielen Beziehungen ein von dem des reinen Wassers verschiedenes Verhalten. Ferner vermag eine solche Kochsalzlösung, nachdem sie gesättigt ist, noch andere Körper aufzulösen, z.B. Alaun. Eine solche Vereinigung von Wasser, Kochsalz und Alaun wird aber von Niemand als eine bestimmte chemische Verbindung angesehen. Weßhalb sollte nun die Vereinigung von Kohlenstoff mit Eisen nicht als ein analoger Fall von Lösung betrachtet werden können? Die Thatsache, daß die Vereinigung nach dem Erstarren bestehen bleibt, hat ihr Analogon im Quecksilber, welches Zinn in verschiedenen Verhältnissen zu lösen vermag und nach dem Erstarren mit demselben vereinigt bleibt. 2. Silicium. Dieses Element ist im Roheisen stets vorhanden, und es ist mir noch niemals ein Fall vorgekommen, wo selbst Stahl oder Stabeisen gänzlich frei von Silicium gewesen wäre, obgleich dasselbe in gutem Bessemer- und Werkzeugstahl nur selten über 2 bis 3 Zehntausendtel beträgt. Bei einem Siliciumgehalte von etwa einem Zehntelprocent oder von 1 Th. in 1000 Th. zeigt sich Bessemerstahl spröde und kaltbrüchig. Die Gegenwart des Siliciums im Eisen rührt von der im Hohofen stattfindenden Reduction von Kieselsäure her; die Umstände, welche den Uebergang desselben in das Metall begünstigen, sind: hohe Temperatur, leichte Gichten, Gegenwart freier Kieselsäure in der Beschickung, und Mangel an Kalkerde, Thonerde und anderen Basen in der Schlacke. Mehrfach wird behauptet, daß die Menge des in das Eisen übergehenden Siliciums auch von der Windpressung abhänge, was sich aber offenbar in eine Frage der Temperatur auflöst, da der Verbrennungsproceß um so intensiver seyn wird, je stärker innerhalb gewisser Grenzen die Pressung des Gebläsewindes ist. Der Siliciumgehalt des gewöhnlichen Bessemerroheisens schwankt von 1 bis 4 Procent; weißes Roheisen dagegen enthält nur Spuren von Silicium, und Spiegeleisen selten über einige Zehntelprocent. Die Beseitigung dieses Elementes ist für den Puddler eine sehr mühsame Aufgabe, welche zugleich bedeutenden Abbrand verursacht; es ist daher von großem Vortheil, möglichst siliciumfreies Frischereiroheisen zu haben. Beim Bessemerprocesse hingegen dient das Silicium zu einem sehr nützlichen Zwecke, insofern es während des Blasens oxydirt (verbrannt) wird und dabei eine bedeutende Wärmemenge entwickelt. Da beim Puddeln das Silicium, wie erwähnt, einen bedeutenden Eisenverlust verursacht, so ist, vorausgesetzt daß im Ofen eine genügend hohe Temperatur erzielt werden kann, ein möglichst siliciumfreies Roheisen das beste Material; der Kohlenstoff ist jedoch niemals in hinreichender Quantität zugegen, um die für den Proceß erforderliche Gesammtwärme erzeugen zu können, daher der Siliciumgehalt nur bei stark manganhaltigem Roheisen weniger als 2 Procent betragen darf. Beim Auflösen von Eisen und Stahl in Mineralsäuren wird das Silicium oxydirt und als Kieselsäure in gelatinösem Zustande mit dem Graphit ausgeschieden, was zu der allgemeinen Annahme führte, daß es mit dem Eisen chemisch verbunden war. Dieses Element ist jedoch in vielen Beziehungen dem Kohlenstoff ähnlich. Der Kohlenstoff existirt bekanntlich in mindestens drei verschiedenen Zuständen: nämlich krystallisirt als Diamant, krystallinisch als Graphit und in amorphem Zustande als Holzkohle, Ruß u.s.w. Das Silicium wurde ebenfalls sowohl in amorphem oder pulverförmigem Zustande, als auch in graphitartiger Form und krystallisirt, als diamantartiges Silicium erhalten. Man könnte nun natürlich erwarten, daß dieses Element im Eisen in demselben Zustande zugegen ist, wie der Kohlenstoff und dieß ist auch die allgemein verbreitete Ansicht; eine sorgfältige Untersuchung der Beweise für sein Vorkommen im Eisen in graphitartigem oder freiem Zustande, vermochte mich aber keineswegs zu überzeugen, daß die Sache sich wirklich so verhält. Da das Silicium, gleich dem Graphit, nicht magnetisch ist und ein niedriges specifisches Gewicht hat (= 2,49), so müßte offenbar, wenn es im Eisen im freien Zustande zugegen wäre, die zur (mechanischen) Abscheidung des Graphits mit Erfolg angewendete Methode auch zur Abscheidung des Siliciums benutzt werden können. Die nachstehenden Analysen, unter denen einige von sehr siliciumreichen Roheisensorten, zeigen daß sich das Silicium auf diesem Wege nicht abscheiden läßt. Procentgehalt an Silicium in dem ursprünglichenRoheisen den grobenTheilen den abgesiebtenfeinen Theilen den abgeschlämmtenleichtesten Theilen 1) 2) 3) 4) West-CumberlandBessemerroheisen 2,419 2,447 2,380 – Dowlais B. Roheisen 3,770 – 3,433 2,930       „      „         „ 3,849 – 3,639 3,158 Middlesbro' Roheisen 1,815 – 1,610 1,219 Man ersieht hieraus, daß die Menge des Siliciums in den feineren und leichteren Roheisentheilchen keineswegs größer wird, wie es beim Graphit der Fall ist, sondern das Gegentheil stattfindet. Das Silicium nimmt in der That in demselben Verhältnisse ab, als der Kohlenstoff zunimmt, und es bleibt mit dem metallischen Eisen gerade so wie der „gebundene“ Kohlenstoff zurück, so daß der gröbere Antheil nach Beseitigung von etwas vorhandenem Graphit ein größeres Verhältniß von Eisen und Silicium enthält, während der feinere Antheil einen geringeren Procentgehalt an diesen Elementen zeigt. Daraus ergibt sich, daß das Silicium mit dem Eisen verbunden oder in demselben gelöst gewesen seyn muß, und daß es mindestens als Ausnahme zu betrachten ist, wenn es in freiem Zustande gefunden wird. Ich will nun die Fälle, in denen freies Silicium gefunden wurde, näher in's Auge fassen. Am wichtigsten ist wohl die Beobachtung von Richter in Leoben, welcher deutliche Krystalle von Silicium in Roheisen gefunden zu haben behauptete; Crookes und Röhrig sprechen aber in ihrer (englischen) Bearbeitung von Kerl's Metallurgie die Vermuthung aus, daß diese Krystalle aus einer Verbindung von Silicium und Eisen bestanden, da in denselben eine geringe Menge Eisen gefunden wurde. Percy bemerkt, daß Henry krystallisirtes Silicium in den aus Roheisen erhaltenen Graphitschüppchen entdeckt zu haben glaubte, und daß nach seiner eigenen Ansicht die Entwickelung von Wasserstoffgas, welche stattfand als er einige (aus einem der Hohöfen zu Dowlais als Gaarschaum erhaltene) Graphitschuppen in geschmolzenes Kali brachte, der Gegenwart von freiem Silicium zuzuschreiben seyn dürfte. Die bisherigen Beobachtungen sprechen somit überwiegend zu Gunsten der Theorie, nach welcher das Silicium im Eisen aufgelöst oder (um einen Ausdruck zu gebrauchen, welcher vielleicht mehr den Zustand chemischen Gebundenseyns bezeichnet) von demselben „occludirt“ (verschluckt) ist, in derselben Weise wie der Kohlenstoff, während das Lösungsvermögen des Metalles für das Silicium um so viel bedeutender ist, als für Kohlenstoff, daß eine Ausscheidung von freiem Silicium aus dem Eisen nur sehr selten, wenn überhaupt jemals, vorkommt. Das stärkere Lösungsvermögen des Eisens für Silicium findet volle Bestätigung in der Thatsache, daß der Kohlenstoffgehalt des Roheisens fünf Proc. niemals übersteigt, wogegen in schottischem Roheisen bis acht Proc. Silicium gefunden wurden; es gelang Dr. Percy sogar, durch Erhitzen eines quarzigen Rotheisensteines mit Holzkohle ein Siliciumeisen mit 13,78 Proc. SiliciumPercy's Eisenhüttenkunde, bearbeitet von Wedding, erste Abtheilung S. 118 u. 119. und durch Reduction von Schwefeleisen mit Sand und Holzkohle ein geschmolzenes metallisches Product mit einem Siliciumgehalte von 18,77 Proc. darzustellen. Es scheint überhaupt leicht zu seyn, Verbindungen des Eisens mit 10, 12 und 15 Procent Silicium zu erhalten. Ich hatte bis jetzt noch nicht Gelegenheit, die Methoden der mechanischen Trennung bei Producten dieser Art anzuwenden, hoffe aber daß es bald der Fall seyn wird. Im Allgemeinen wird angenommen, daß die Absorption von viel Silicium das Freiwerden von graphitischem Kohlenstoff veranlaßt. Siliciumreiches Roheisen ist leichtflüssig, zeigt nur geringe Festigkeit und bricht leicht (ist faulbrüchig); in Folge vielfacher Beobachtungen bin ich in der That im Stande zu beurtheilen, ob ein Bessemerroheisen einen hohen oder niedrigen Siliciumgehalt hat, je nach der größeren oder geringeren Leichtigkeit mit welcher die Arbeiter die Gänze oder Zaine durch Fallenlassen auf das ⋀ Eisen zerbrechen. Bezüglich der absoluten Festigkeit von Roheisensorten, welche bei einem constanten Gehalte an anderen Elementen wechselnde Mengen von Silicium enthalten, sind directe Versuche noch nicht abgeführt worden; Fairbairn und einige Andere haben jedoch die Festigkeit besonderer Roheisensorten nach mehrfachem successiven Umschmelzen bestimmt und gefunden, daß im Allgemeinen die Festigkeit des Metalles bis zu einem gewissen Punkte zunimmt, dann aber seine Widerstandsfähigkeit gegen Zerreißen mit jeder folgenden Schmelzung geringer wird. Ich glaube den Grund dieser Erscheinung darin zu finden, daß bei jedem successiven Umschmelzen der Siliciumgehalt des Eisens, in geringem Maaße vielleicht auch sein Kohlenstoffgehalt, abnimmt; allmählich nimmt aber das Eisen aus dem Brennmaterial Schwefel und Phosphor auf, und die durch diese Elemente bewirkte Verschlechterung der Qualität wiegt die durch die Verminderung des Silicium- und Kohlenstoffgehaltes bewirkte Vermehrung der Festigkeit mehr als auf. Diese Theorie scheint in der Thatsache eine Stütze zu finden, daß das specifische Gewicht des Metalles durchweg eine stufenweise Erhöhung zeigt. Nach Price und Nicholson, Calvert und Johnson, und nach Lan wird beim Puddelproceß fast alles Silicium entfernt, bevor der Kohlenstoff angegriffen wird; daraus daß das Silicium leicht oxydirt wird, folgt aber keineswegs, daß es nicht zur Verzögerung des Processes beiträgt, ich habe sogar positive Beweise daß das Gegentheil der Fall ist. Bei dem Waleser Feinungsprocesse, und auch bei dem Heaton'schen Frischprocesse findet dieselbe rasche Beseitigung des Siliciums statt, wie sich aus den nachstehenden Analysen ergibt. Weißes Roheisen.       Aus demselbendargestelltes Feineisen. Eisen 94,006 96,485 Kohlenstoff Graphitgebundener 0,8001,797 2,567 2,482 Silicium 1. Probe2. Probe 1,9181,899 1,908 0,1260,130 0,128 Schwefel 0,553 0,144 Phosphor 0,886 0,815 Mangan 0,050 Spur –––––– ––––––– 100,000 100,000 Textabbildung Bd. 200, S. 35 Zusammensetzung von Producten des Heaton'schen Frischprocesses mit Anwendung von Natronsalpeter; Verpuddeltes gemengtes Roheisen (mixed pig); Aus dem Roheisen dargestelltes rohes gefrischtes Eisen (crude converted metal); Hartes Stück; Weiches Stück; Eisen; Kohlenstoff; Silicium; Schwefel; Phosphor; Mangan Früher wurde angenommen, daß beim Bessemerprocesse der ganze Siliciumgehalt entfernt werde, bevor der Kohlenstoff angegriffen wird; aus verschiedenen von mir abgeführten Versuchen ergab sich aber, daß dieß nicht der Fall ist. Beide Elemente werden schon vom Beginne des Blasens an rasch oxydirt, das Silicium verschwindet aber, da es leichter angegriffen wird, schneller als der Kohlenstoff. Enthält jedoch das Roheisen einen Ueberschuß von Silicium und nur wenig Kohlenstoff, so kann letzterer vollständig wegbrennen und der Flammenkörper verschwinden, so daß die Arbeiter auf die Vermuthung kommen, das Metall sey fertig verblasen, während es noch immer so viel Silicium enthält, daß der Stahl sehr mürbe (faulbrüchig) ausfällt. Daß ein solcher Fall zuweilen vorkommt, wird durch die nachstehenden Analysen von „unterblasenem“ (d.h. nicht vollständig verblasenem, unvollständig gefrischtem) Stahle bewiesen. Allerdings sind dieß die einzigen derartigen Beispiele, welche ich während meiner ausgedehnten Erfahrung auf den Dowlais-Werken beobachtete. Wie mir jedoch von anderen Metallurgen mitgetheilt wurde, sind ihnen derartige Fälle zuweilen vorgekommen. Die Analyse von „Eisenschale“ (iron skull) aus einem Bessemer'schen Schmelzflammofen zeigt dieselbe Erscheinung. Damit man nicht etwa glaube, die Mürbheit (Faulbrüchigkeit) des hier erwähnten Stahles sey durch die Gegenwart anderer fremdartiger Elemente in dem Metalle veranlaßt, führe ich noch die Resultate der Analyse von gewöhnlichem guten Dowlais-Stangenstahl auf, welcher bekanntlich durch den Schlag des von 20 bis 30 Fuß Höhe herabfallenden Rammbäres von 20 Ctr. Gewicht nur selten zerbrochen wird. Textabbildung Bd. 200, S. 36 Unterblasener, stark siliciumhaltiger Stahl; Mürber (faulbrüchiger) Stahl, mit hohem Siliciumgehalte; Guter Stahl; Kohlenstoff; Eisen; Silicium; Eisenschale (iron skull) aus einem Schmelzflammofen: Schwefel; Phosphor; Mangan Häufig trifft man Stabeisen, welches durchaus nicht faulbrüchig ist und doch einen Siliciumgehalt besitzt, welcher bei Stahl entschieden Kaltbrüchigkeit erzeugt haben würde. Ich bin der Ansicht, daß diese anscheinende Indifferenz des Siliciums wenigstens theilweise dadurch bedingt ist, daß in einem geschmolzen gewesenen Producte, wie Stahl, der gesammte Siliciumgehalt in gebundenem oder „occludirtem“ (verschlucktem) Zustande zugegen seyn muß, wogegen im Stabeisen, welches sich nur in einem teigigen Zustande befand, ein großer Theil des durch die Analyse nachgewiesenen Siliciums wirklich als Kieselsäure vorhanden ist (in der fein eingemengten Schlacke), welche die Festigkeit des Metalles nicht wesentlich beeinträchtigt, aber veranlaßt daß es der Abnutzung ohne Vergleich weniger widersteht als Stahl. Ich erhielt kürzlich eine Probe von Stabeisen welche einen großen Procentgehalt dieser zwischengelagerten Schlacke besaß und fand bei der Analyse: SiliciumPhosphorEisen 0,1550,1890,231 in 1,069 Schlacke; auf den Zustand berechnet, in welchem diese Substanzen in der Schlacke wahrscheinlich zugegen waren, würde dieß geben: Kieselsäure 0,333 entsprechend 31,250 Proc. Phosphorsäure           0,433           „ 40,505    „ Eisenoxyd 0,297           „ 27,843    „ Diese (fein) zwischengelagerte Schlacke ist die Ursache, daß „packetirte“ Schienen beim Gebrauche leicht brechen, weil sie ein vollkommenes Zusammenschweißen der Eisenkrystalle verhindert. In gleicher Weise zeigt Stabeisen von sehr guter Qualität oft einen Gehalt an Schwefel und Phosphor, welcher bei Stahl von sehr nachtheiligem Einflusse seyn würde; wahrscheinlich läßt sich auch hier die oben gegebene Erklärung anwenden. Es besteht jedoch offenbar ein Unterschied im Modus des Vorkommens von Schwefel und Phosphor im Roheisen; denn ich wurde bei der Vervollständigung der Analyse der auf oben angegebene Weise durch mechanische Trennung erhaltenen Producte durch die auffallende Thatsache überrascht, daß die feineren, den meisten Graphit enthaltenden Theile auch einen vermehrten Gehalt an Schwefel zeigten, während der Phosphorgehalt in beiläufig demselben Verhältnisse abnahm, wie die Menge des Eisens. Auch die Menge des Mangans nimmt mit der des Schwefels (innerhalb gewisser Grenzen) zu. Die beobachtete Differenz ist zu groß, als daß sie von Fehlern bei der Analyse herrühren könnte; überdieß brauche ich wohl kaum zu versichern, daß meinerseits jede mögliche Vorsichtsmaßregel zur Vermeidung von Fehlern beobachtet wurde. Jede Untersuchung wurde mindestens zweimal, häufig auch dreimal ausgeführt, und zwar, wenn möglich, nach zwei verschiedenen Methoden; die Reagentien wurden sorgfältig auf ihre Reinheit geprüft etc. Ueber diesen Theil des Gegenstandes hoffe ich demnächst die Resultate weiterer Untersuchungen mittheilen zu können, mit denen ich jetzt beschäftigt bin. Die von mir adoptirten Methoden der mechanischen Trennung, welche ich zu den Untersuchungen über den Zustand, in welchem Kohlenstoff und Silicium im Eisen und Stahl zugegen sind, angewendet habe, werden sich ohne Zweifel als sehr werthvolle Hülfsmittel für die Analyse des Eisens und als eine sehr schätzbare Ergänzung zu den gewöhnlichen Untersuchungsmethoden erweisen. Im Nachstehenden theile ich die vollständige Analyse verschiedener Roheisenproben, nach vorangegangener mechanischen Trennung ihrer Bestandtheile, mit. Die allmähliche, von Anfang an gleichzeitig mit der des Siliciums stattfindende Oxydation des Kohlenstoffes wird durch die folgenden Analysen von mehreren in verschiedenen Perioden des Blasens gezogenen Proben nachgewiesen. Meine Angaben bezüglich der Entfernung des Kohlenstoffes und Zurückhaltung des Siliciums sind inzwischen durch Professor Tunner, sowie durch einen ausgezeichneten schwedischen Metallurgen bestätigt worden. Analyse von während des „Blasens“ gezogenen Proben verfrischten Bessemermetalles und des aus demselben erzeugten Stahles. Textabbildung Bd. 200, S. 39 Eingesetztes Roheisen; Probe Nr. 1, am Ende des ersten Stadiums, sechs Minuten nach dem beginne des Processes, gezogen; Probe Nr. 2, neun Minuten nach dem Beginne gezogen; Probe Nr. 3, am Ende des Blasens, vor dem Zusatze von Spiegeleisen, dreizehn Minuten nach dem beginne gezogen; Bohrspäne von einem Stahlgusse; Bohrspäne von abgeschnittenen Stahlschienenenden; Eisen; Kohlenstoff; Silicium; Schwefel; Phosphor; Mangan Kupfer; Graphit gebundener.   * Der Gesammtgehalt an Kohlenstoff wurde durch directe Verbrennung, die Menge des Graphites und die des gebundenen Kohlenstoffes durch besondere Versuche bestimmt. ** Sämmtlich chemisch gebunden. Textabbildung Bd. 200, S. 40 Graues Frischerei-Roheisen von Middlesbrough; Das ursprüngliche Roheisen; Der feine durch ein Seidensieb, etwa Nr. 130, geschlagene Antheil; Leichte, durch Waschen und Schlämmen abgeschiedene Antheile; Eisen; Kohlenstoff; Silicium; Schwefel; Phosphor; Mangan; Calcium; Graphit; gebundener; direct best.; durch HFl best.; durch Salpetersäure best.; durch HCl und chlor. Kali best.; Bessemerroheisen von Dowlais, auf gleiche Weise behandelt Grober, nach der Abscheidung von C und D zurückbleibender Antheil der Bohrspäne. – Middlesbrough-Roheisen. Eisen 94,000 Graphit 1,884 Silicium 1,885 Schwefel           0,060 Phosphor 1,773 Mangan 0,490 Bessemerroheisen von Dowlais. Eisen 93,708 Graphit 2,072 Silicium 3,880 Schwefel           0,011 Phosphor 0,790 Mangan 0,040 Ich muß erwähnen, daß von 712,8 Grm. feiner Bohrspäne des Middlesbrough-Roheisens 68,8 Grm. oder 9,65 Procent durch das Sieb gingen und den in der obigen Tabelle mit B bezeichneten Theil ausmachten. Von 2551 Grm. Dowlais-Roheisen wurden 194 Grm. durch das Sieb geschlagen. Die leichtesten, von den zurückgebliebenen Antheilen der Bohrspäne durch Schlämmen abgesonderten Theile bildeten nur einen sehr geringen Bruchtheil des Ganzen, dessen Bestimmung unterblieb.