is toegevoegd aan uw favorieten.

De ingenieur; weekblad gewijd aan de techniek en de economie van openbare werken en nijverheid jrg 13, 1898, no 33, 13-08-1898

Onderstaande tekst is niet 100% betrouwbaar

M 3».

420

digheden eene geconcentreerde oplossing van koolstof in ijzer) langzaam wordt afgekoeld, dan moet de overtollige koolstof langzaam afscheiden. Deze afscheiding heeft kristallinisch plaats, en wel als grafiet.

De grafiet, welke in het nog vloeibare metaal wordt afgescheiden, stijgt tengevolge van haar gering specifiek gewicht naar de oppervlakte, en vormt het zoogenaamde ff aar schuim, terwijl de in de bereids verstijfde metaalmassa afgescheidene grafiet daarin, hetzij vrij gelijkmatig verdeeld, of wel in eene groepsgewijze rangschikking optreedt. (Dit laatste getuigt van voorafgaande segregatie-verschijnselen) (1). Slechts in de korte temperatuur-intervalle nabij het verstijvingspunt, waardoor eene plotselinge volume-verandering van het metaal, tevens een sterke inwendige spanning wordt te voorschijn geroepen, zijn de voorwaarden (Werth, Moissan) voorhanden, waaronder de afscheiding van de koolstof als diamant (Rossel en Pranck) zou kunnen plaats hebben.

Bij 1030° is slechts 1,5 pet. koolstof opgelost, wat ongeveer met de formule FeuC overeenkomt; in een bij het smeltpunt met koolstof verzadigd ijzer, dat 4,63 pet. G bevat, moest dus 3,13 pet. grafiet worden afgescheiden. Daar nu bij 700° C het ijzer slechts 0,90 pet. koolstof kan oplossen, zoo moet ook tusschen deze beide temperaturen nogmaals koolstof worden afgescheiden. Nu komt echter niet meer zuiver koolstof, maar daarentegen de carbid Fe3G (resp. hare polymeriën) in afscheiding. Tamelijk gelijktijdig met deze carbid schijnt ook phosphid (Fe3P, resp. Mn3P3) in den vorm van kleine korreltjes in afscheiding te geraken (H. von Jüptner). Bij' de verdere afkoeling gaat de legeering (of oplossing) Fe2iG nogmaals in eene bladerige hoeveelheid van twee of drie bestanddeelen over:

a. (ten naasten bij) zuiver ijzer: Ferrit,

b. (ijzercarbid) Fe3 C (resp: eene polymerie); Gementit en

c. een schijnbaar minder koolstofrijk bestanddeel, omtrent welks samenstelling niets naders is bekend (Sorbit), dat echter waarschijnlijk als de laatste rest van de moederloog is aan te zien.

Bij de afkoeling van koolstofarmere ijzerlegeeringen verdwijnen natuurlijk de verschijnselen, welke bij die met hooger koolstofgehalte optreden. Staal met 0.12 pet. koolstof en 99,88 pet. ijzer, vangt bij omstreeks 750° C. aan, zuiver ijzer (Ferrit) af te scheiden. Bij staal met 0,25 pet. koolstof en 99,75 pet. ijzer, begint de afscheiding van Ferrit omstreeks tusschen 700° en 750°. In al deze gevallen vormt de rest de „moederloog", welke bij hoogere temperaturen als Martensit optreedt, bij lagere temperaturen echter, op de reeds besproken wijze, in eene meer of minder bladerige hoeveelheid van Ferrit, en Gementit en Sorbit overgaat.

Evenzoo als de Sorbit bij lagere temperaturen als een middelproduct tusschen Ferrit en Gementit neerslaat, evenzoo heeft bij hoogere temperaturen tusschen Ferrit en Martensit, eene afscheiding van een ander middelproduct, de Troostit, plaats.

Volgens de onderzoekingen van E. D. Campbell treedt de ijzercarbid in verschillende polymeriën van de algemeene formule Gn Fe3n op. De belangrijkste daarvan zijn G2 Fe6, C3 Fe9, C4 Fel2 en Gs Fe15. In staal niet minder dan 1,3 pet. koolstof heerscht overwegend C4 Fe12, bij toenemend koolstofgehalte stijgt de hoeveelheid tot G2 Fe6, en gehard staal schijnt grootere hoeveelheden van deze laatste verbinding te bevatten, dan hetzelfde staal in uitgegloeiden staat. Dit is met andere woorden: De samenstelling van de afgescheiden carbid hangt van de afscheidings-temperatuur af; zij is bij de hoogste temperaturen het eenvoudigst en wordt des te meer gecompliceerd naarmate de afscheidings-temperatuur lager daalt. Dit zijn ten eenenmale verschijnselen, welke met het bekende verloop van waterhoudende oplossingen volkomen overeenstemmen. Daar nu aan te nemen is, dat de in afscheiding gekomen producten, ten minste in de meeste gevallen, als zoodanig in de oplossing reeds voorhanden waren, ligt het vermoeden voor de hand, dat de polymerisatie reeds in de „moederloog," in de martensit plaats heeft.

Deze martensit moet in het algemeen worden beschouwd als eene oplossing van ijzercarbid in ijzer —of misschien ook als eene met de kristalwaterhoudende zouten overeenkomstige verbinding: Cn Fe3n, Fe1B„ (Zooals Campbell aanneemt)

1) Zie over Segregatie: «De Ingenieur» nos .26 en 27 van 30 Juni en 7 Juli 1894 en «De Ingenieur» no. 17 van 24 April 1897.

die öf als zoodanig, of in het overschietend ijzer opgelost kan optreden.

Wordt nu eene ijzerkoolstoflegeering, van eene hoogere temperatuur, plotseling afgekoeld, dan verkrijgen wij eene onderafgekoelde oplossing, waarbij een, met de afschrik temperatuur overeenkomstige toestand van blij venden duur ontstaat. Dit is dus de gang, die bij het harden van staal optreedt.

Bij het verwarmen van uitgegloeid staal verloopt de bovenbeschreven voortgang in eene omgekeerde orde, wijl de afzonderlijke afscheidingsproducten, volgens de rij, weder in oplossing geraken en de bereids opgeloste carbid, met de stijgende temperatuur, steeds meer depolymeriseert. Alleen bij ijzercarbid schijnt, als zij geruimen tijd aan eene bepaalde, tamelijk hooge temperatuur wordt blootgesteld, eene uitzondering hierbij op te treden, daar zij (Mylius, Förter en Schone) thans in kool (temperkool) en koolstofarmer ijzer overgaat. Of de vorming van temperkool ook omgekeerd, bij langzame afkoeling van gesmolten ijzer-koolstoflegeeringen plaats heeft, is nog niet aangetoond; waarschijnlijk ontstaat zij echter slechts dan, als het metaal geruimen tijd op de dissociatie-temperatuur van de carbid wordt gehouden.

In bovenstaande beschouwing, omtrent het verloop der voorvallen bij het afkoelen van koolstofhoudend ijzer, is een tot heden nog weinig onderzocht punt nauwelijks aangeroerd, t. w. de verschijnselen, welke bij den overgang der temperatuurs-zöne, waarin grafiet, van die, waarin ijzercarbid ontstaat, te voorschijn treden.

Het is vrij waarschijnlijk dat daar, waar grafiet in afscheiding komt, ook elementaire koolstof in oplossing is, terwijl in die gevallen, waar carbid afgescheiden wordt, zij ook reeds in de oplossing aanwezig kan zijn geweest. Hoe heeft echter de overgang van de koolstof — in de carbidoplossing plaats ? Zooals reeds is gezegd, beschouwen wij de martensik als eene oplossing van n Fe3 C of van n (Fe3 C, Fe19) in het ijzer. Is misschien ook eene oplossing van Cn in het ijzer microscopisch aan te toonen?

Osmond (1) heeft onder den naam Austenit een nieuw micrografisch bestanddeel van het ijzer aangewezen, dat alleen in ijzerlegeeringen met meer dan 1 pet. koolstof, en wel slechts dan voorkomt, als het metaal van zeer hooge temperatuur plotseling wordt afgekoeld. Deze austenit onderscheidt zich bij een aanzienlijk koolstofgehalte door opvallend geringe hardheid, zoodat zij reeds door apatict wordt aangetast. Dus kan het geen oplossing van carbid zijn, wat voorts bevestigd wordt, doordien zij eene van martensit verschillende individualiteit bezit. Hare hardheid stemt tamelijk met die van zuiver ijzer overeen, haar optreden slechts bij zeer hooge temperaturen en in koolstofrijk ijzer, het toenemen harer hoeveelheid bij stijgende temperatuur, terwijl tevens de hoeveelheid van de cementit (tot op 0) en van de martensit (tot op 50 pet. bij 1200° C.) daalt — dit alles pleit voor het vermoeden, dat wij hier de gezochte koolstof-ijzeroplossing voor ons hebben. Bij het smeltpunt zou dus koolstofrijk ijzer uit austenit en grafiet (wellicht naast martensit, wat nog niet is aangetoond) bestaan. Bij dalende temperatuur neemt de hoeveelheid austenit af, die van de martensit echter toe, d. i., steeds verbindt zich meer van de opgeloste koolstof met het ijzer tot carbid. Bij ongeveer 1200° C. (staal met 1,5 tot 1,6 pet. C.) begint de afscheiding van de cementit (1) en tusschen 700° en 800° is in het algemeen de austenit verdwenen.

De austenit moet dan ook de moederloog vormen, waaruit de temperkool in afscheiding geraakt. Derhalve zou de koolstofrijke ijzerlegeering, alhoewel bij zeer hooge temperatuur, zich in twee oplossingen verdeelen: eene dezer, de martensit, bevat opgelost ijzercarbid, welke bij zinkende temperatuur als cementit daaruit afscheidt; de andere, de austenit, is eene oplossing van koolstof in ijzer, die op haar beurt, bij de hoogste temperaturen als grafiet, bij lagere, maar immers nog zeer hooge warmte graden, echter als temperkool wordt afgezonderd.

Een zoo exacte oplossings-kromme, als in fig. 1 door Roozeboom voor waterige ijzerchlorid-oplossingen werd aangegeven, is natuurlijk voor ijzer oogenblikkelijk nog niet te construeeren. Bij de weinige, heden ten dienste staande gegevens, is het slechts mogelijk — zooals in fig. 2 werd beproefd — een benaderend beeld van den loop dezer gebogen lijnen te ontwerpen. In deze figuur, waarin de temperatuur en het kool-

1) «Compt. rend.» Vol 121. blz. 684.

2) Uit de martensit.