Beiblatt zur Vierteljahrsschrift - NGZHSäurefester Guss Acidur 2. Alkalibeständ. Guss Weguzit...

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Beiblatt zur Vierteljahrsschrift der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich. 1924 No. 6. Jahrg. 69. Korrosionsverhältnisse der bis heute bekannten sog. nicht- rostenden Eisen- und Stahllegierungen bei verschiedenen Temperaturen. Von ALFRED BRUNNER, Ingenieur-Chemiker (Winterthur). Mit 24 Abbildungen. (Als Manuskript eingegangen am 4. Juli 1924.) (Als Sonderabdruck ausgegeben am 20. September 1924.) Die vorliegende Arbeit wurde im Technisch-chem. Laboratorium der Eidg. Techn. Hochschule durchgeführt (Vorstand Prof. Dr. E. BossHARD) und •bezweckt, zu Handen des schweizerischen Wirtschaftslebens, im besondern der Metall erzeugenden, Metall verarbeitenden und Metall verbrauchenden Industrien, das noch neue Gebiet der Rostsicheren und säurefesten Eisenlegierungen in chemischer Beziehung aufzuklären. Es sollen Richtlinien für das Anwendungsgebiet dieser Legierungen geschaffen werden, und auch die Grenzen der Anwendungsmöglichkeiten angedeutet werden. Da diese Arbeit für die schweizerische Industrie und das Ge- werbe von allgemeinem Interesse ist, wurde die Durchführung durch die Mittel des Aluminiumfonds Neuhausen finanziert. Es sei an dieser Stelle vom Verfasser für die ihm von dieser Seite so reichlich zuteil gewordene Unterstützung bestens gedankt. Inhaltsverzeichnis. Seite I. Einleitung 2 H. Cbemische Zusammensetzung der nichtrostenden Stahl- und Eisenlegierungen 4 a) Beschreibung der Proben . 4 b) Analysen der vorliegenden Proben 6 III. Angriffs versuche b'ei gewöhnlicher Temperatür 6 a) Zubereitung der Proben für die Versuche . . 6 b) Das Verhalten der Proben in der Atmosphäre 7 c) Angriffsversuche in kalten, wässerigen Lösungen 13 1. Angriff in Brunnenwasser 18 2. Angriff in destilliertem Wasser 19

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Beiblatt zur Vierteljahrsschriftder Naturforschenden Gesellschaft in Zürich.

1924 No. 6. Jahrg. 69.

Korrosionsverhältnisse der bis heute bekannten sog. nicht-rostenden Eisen- und Stahllegierungen bei verschiedenen

Temperaturen.Von

ALFRED BRUNNER, Ingenieur-Chemiker (Winterthur).Mit 24 Abbildungen.

(Als Manuskript eingegangen am 4. Juli 1924.)(Als Sonderabdruck ausgegeben am 20. September 1924.)

Die vorliegende Arbeit wurde im Technisch-chem. Laboratorium derEidg. Techn. Hochschule durchgeführt (Vorstand Prof. Dr. E. BossHARD)und •bezweckt, zu Handen des schweizerischen Wirtschaftslebens, imbesondern der Metall erzeugenden, Metall verarbeitenden und Metallverbrauchenden Industrien, das noch neue Gebiet der

Rostsicheren und säurefesten Eisenlegierungenin chemischer Beziehung aufzuklären. Es sollen Richtlinien für dasAnwendungsgebiet dieser Legierungen geschaffen werden, und auchdie Grenzen der Anwendungsmöglichkeiten angedeutet werden.

Da diese Arbeit für die schweizerische Industrie und das Ge-werbe von allgemeinem Interesse ist, wurde die Durchführung durchdie Mittel des

Aluminiumfonds Neuhausenfinanziert. Es sei an dieser Stelle vom Verfasser für die ihm vondieser Seite so reichlich zuteil gewordene Unterstützung bestensgedankt.

Inhaltsverzeichnis.Seite

I. Einleitung 2

H. Cbemische Zusammensetzung der nichtrostenden Stahl-und Eisenlegierungen 4

a) Beschreibung der Proben . 4b) Analysen der vorliegenden Proben 6

III. Angriffs versuche b'ei gewöhnlicher Temperatür 6a) Zubereitung der Proben für die Versuche . . 6b) Das Verhalten der Proben in der Atmosphäre 7c) Angriffsversuche in kalten, wässerigen Lösungen 13

1. Angriff in Brunnenwasser 182. Angriff in destilliertem Wasser 19

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2 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. 1924

Seite3. Angriff in destilliertem Wasser,'- das mit 'Sauerstoff gesättigt ist,

unter Ausschluss von Kohlensäure . . . . . 194. Angriff in destilliertem Wasser, das mit Kohlensäure gesättigt ist . 195. Korrosion in Kochsalz- und Cblormagnesiumlösungen . 206. Angriff in -verdünnten Mineralsäuren 207. Angriff in organischen Säuren 26

d) Ol erflächenbebandlung und ihre Folgen -auf den Angriff durch cbe-mische Agentien . . 29

e) Verhalten der Legierungen in wässerigen Lösungen bei erhöhter Tem-peratur . . . . . . . . 32

f) Einfluss von Glas auf die Korrosion - von Chromstählen . . . 34g) Einfluss des Vergütens auf die Angreifbarkeit des Materials 37h) Einfluss der Anlasstemperaturen auf die Rostsicherheit der Chromstähle 38 •i) Verhalten von geschweissten Proben gegen korrodierende Lösungen . 40k) Einwirkung saurer Salzlösungen . • . . . . . . 41

IV. Verhalten in Mineralsäuren und organischen Säurenverschiedener Konzentrationen bei Siedetemperatur . 43

1. Verhalten in Salzsäure 43' 2. Verhalten von Krupp V 2 A in Schwefelsäure verschiedener Kon-

zentrationen. . . . . . 453. Verhalten in Salpetersäure verschiedener Konzentrationen 484. Verhalten gegen Essigsäure 49

' 5. Verhalten gegen Ölsäure 516. Verhalten gegen saure Teer- und Mineralöle 52

V. Verhalten gegenüber starken Alkalien 53VI. Verhalten der verschiedenenSortenvon siliziumhaltigem

GÜss • sowie von V 2A als Elektroden . 55-VII. Kon4aktversuche - . - . 56

VHI. Versucbe bei höheren Temperaturen . 62` I. Einwirkung der Luft bei höheren TemperatureH 62

2. Einwirkung eines Gemisches von überhitztem Wasserdampf niitLuft bei 400° C. . . . .. . . -63

3. Einwirkung von überhitztem Wasserdampf, welcher Salze mitführt654. Einwirkung von Wasserdampf unter hohem Druck . . 66

Einwirkung von . S02 -, HCL- und NO2 -Dämpfen mit Luftund Dampfgemischt .' 68

Versuchsanordnung . 685. Einwirkung von Dampf/Luft und Stickoxyd hei 400° C. - . . - 696. Einwirkung von Dampf/Luft und Salzsäuredampf hei 400° C. 707. Einwirkung von Dampf/Luft und schwefliger Säure bei 400° C. . 708. Einwirkung von Dampf/Luft hei 60-80° C. . . . 729. Einwirkung von Dampf/Luft und schwefliger Säure, bei 60--80°-C. - 72

10. Einwirkung von Dampf/Luftgemisch mit Zusatz von CO 2 bei Kon-densationstemperatur . . . 73

11. Einwirkung von Dampf/Luftgemisch mit Ammoniak bei l 400' C. . 7412. Versuche üher Alitierung oder Kalorisation von Eisen . - . . 75

IX. Schlussfolgerungen aus den erhaltenen Versuchsergeb-nissen . 77

Einleitung.Das Erscheinen des nichtrostenden Stahles auf dem Markte war

für weite Kreise des Wirtschaftslebens, für Gewerbe und Industrieein Lichtblick, durfte man doch die Zeit, wo der tägliche Kampf ge-

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Jâhi:g. 69. ALFR BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- ii. Stahlleg. 3

gen das Rosten des Eisens und Stahles als überwunden gelten konnte,als nahegerückt' erachten. Es wurden daher auf diese LegieruHgengrosse Hoffnungen gesetzt, die sich aber vorläufig noch nicht auf allenGebieten ,der Anwendungsmöglichkeit erfüllt haben.

Über die physikalischen Eigenschaften dieser Legierungen istbereits viel veröffentlicht worden, so dass dieselben in dieser Be-ziehung als gut gekennzeichnet gelten können. Ich verweise ausserauf die wichtigen Arbeitén von STRAUSS und MAUERER und von WENDT

(Kruppsche Monatshefte, Aug. 1920 und Juni 1922) auf den, die bis-herigen Publikationen zusammenfassenden Aufsatz von DAEVES (Stahlund Eisen, Aug. 1922, pag. 1315) hin , . welcher auch eine Zusammen-stellung der gesamten Literatur über dieses Gebiet bis Ende 1921anführt.

In keiner dieser Arbeiten wurde näher, unter Anführung einerReihe. von vergleichenden Versuchen in grösserem Maßstabe, auf daschemische Verhalten dieser Legierungen eingegangen. Im , allgemeinen-wurde das Verhalten gegenüber Säuren und Salzlösungen, besondersMeerwasser, mit einigen allgemeinen Sätzen charakterisiert.

Ich habe es daher unternommen, das Verhalten vôn verschiedenen, heute auf den Markt gebrachten nichtrostenden Stahl- undEisenlegierungen gegenüber chemischen Einflüssen zu untersuchen.:

Ich dehnte meine Versuche 'auf das Verhalten der Legierungengegenüber verschiedenen Säuren und Salzlösungen in variierendenKonzentrationen aus, und prüfte das Verhalten derselben im Kontaktmit anderen edleren und unedleren Metallen. Endlich untersuchte ichdie Widerstandsfähigkeit dieser Legierungen gegenüber Gasgemischenbei hohen Hitzegraden, 'sowie auch -bei Kondensatiônstemperaturenunter 100°.

Noch vor Abschluss meiner Untersuchungen sind zwei weitere.Publikationen erschienen, welche erwähnt werden müssen, da sie sichnun auch in erster . Linie dem chemischen Verhalten der Chromstahl-legierungen widmen. HATFIELD (Corrosion as affecting the metals usedin mechanical arts, The Engineer, Dec. 1922, pag. 639) untersuchteine Reihe technisch wichtiger Metalle und Legierungen und unterdiesen auch eine Qualität von nichtrostendem Stahl. Die Prüfungen-erstrecken sich auf eine Reihe von Salzlösungen und einige Säuren.Die für diese Legierungen gefundenen Werte stimmen mit den vonmir gefundenen Resultaten wenigstens dem Charakter nach überein.Ein direkter Vergleich ist nicht durchzuführen, da die Versuchsbe-dingungen andere waren als bei meinen Prüfungen. Die zweite hierzu 'erwähnende Arbeit ist: RAWDON und KRYNITSIU, Korrosionswider-

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stand verschiedener Arten Chromstähle, Stahl und Eisen, 17. Mai 1923und Chemical and Metallurgical Engineering, July 1922. Hier werdenverschiedene Chromstähle auf ihr Verhalten, gegen Salzsäure, gegen-über der Atmosphäre und Säure- und Salzlösungen geprüft. Es wirdauch auf den Unterschied im Verhalten des gehärteten und des nurgeglühten Stahles aufmerksam gemacht.

IL Chemische Zusammensetzung der nichtrostenden Stahl-und Eisenlegierungen.

a) Beschreibung der Proben.Für die durchzuführenden, vergleichenden Proben verschaffte ich

mir Probematerial von den nachfolgend aufgeführten Firmen.

Marke I. Friedr. Krupp A. G., Essen.V 2 A Blech 400 X 400 X 0,5 mm silber weiss mattV 1 M „ 400 X 600 X 0,45 mm rauhe mit Oxyd bedeckte OberflächeV 5 M „ 400X600X0,7 mm „ „ „Thermosilit Plättchen von 100 X 100 X 5 mm.

II. Stahlwerke Thos Firth & Sons Ltd. Sheffield (England)F M Blech 600 X 400 X 1 mm sauber geätztF G „ .600X400X1mm „PAS „ 600 X400X2mm „

III. Brown, Bayley's Steel Works Ltd. SheffieldBrown Bayley (Stahl) Stainless Steel

500 X 100 X 0,7 mm mit starker Oxydschicht(Eisen) Stainless Iron

Bröarley Bayley 500 X 100 X 0,7 mm mit starker Oxydschicht

IV. Francillon & Co. S. A., Lausanne.Saville (Fer non rouillant) kalt gewalzt und ausgeglüht

V. Triumph Steel Works, Sheffield400 X 600 X 0,8 mm, das Blech war mit ganz dünner Oxyd-

haut überzogen

VI. de Jersey & Co Ltd., Manchester.Rustles Iron 1. Blech 200 X 200 0,4 mm matt weiss ohne Oxydbelag

kalt gewalzt2. vierkant Stab 15 X 15 mm poliert, Länge 190 mm

VII. Aciéries d' Imphy (Nièvre) S. A. de CommentryFourchambault & Decazeville.

Acier C C Bleche 100 X 100 X 1 mm kalt gewalzt mit dünner Oxydhaut.bedeckt

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Jahrg. 69. ALFR. BRUNNÈR. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 5

VIII. Paul Girod Ugine Savoie.1. Acier spécial inoxydable S 12 Flachstab 20 X 6 min mit Oxydhaut

bedeckt2. Nickelstahl G 25 Flachstab 40 X 6 mm mit Oxydhaut bedeckt

IX. Remy Stahlwerke Hagen (Westfalen)Nickelstahl 40 mm quadrat

X. Wesselinger Gusswerk, Wesselingen.1. Säurefester Guss Acidur2. Alkalibeständ. Guss Weguzit

Tabelle 1

Plättchen 100 x 100 X 5 mm gegossen„ 100 X 100 X 5 mni

Analysen.ô

cd 5Marke olf1 bi)

G ain w

cdC Z z

A. Rostfreies Eisen.Jersey 0,098 0,81 0,039 0,018 0,54 12,91 0,12 0,49 1

B. Weicher rostfreierStahl.Saville B B II . . 0,172 0,81 0,004 0,009 0,04 14,12 0,03 0,14 2Brearley . . . - . . 0,195 1,18 0,002 0,011 0,43 11,28 0,09 0,18 3

C. Rostfreier Stahlmittel hart.I M (Firth) . 0,237 1,76 0,005 0,007 0,21 13,57 0,02 0,19 4F A S ( „ ) . . 0,292 0,21 0,012 0,000 0,25 14,64 0,13 0,030` 5G S 12 (Girod) . . 0,298 0,14 0,003 0,013 0,22 13,80 0,06 0,13 ., 6

D. Harter rostfreierStahl.F G (Firth) 0,401 1,28 0,002 0,012 0,17 12,71 0,24 0,06 7B B I (Brown-Bayley) . 0,445 0,37 0,057 0,019 0,21 11,91 0,52 0,13 8Imphy . . . . 0,429 0,097 0,068 0,020 0,19 15,76 0,41 0,11 9

E. Vierstoff Stöhle.V 5 M (I{rupp) . 0,196 0,50 0,035 0,007 0,21 11,32 0,60 0,12 10V 1 M . . • 0,215 0,54 0,016 0,023 0,49 13,56 1,89 0,050 11V 2 A 0,379 0,63 0,033 0,005 0,34 19,34 6,85 0,14 12G 25 (Girod) • 0,745 0,35 Spur 0,015 1,12 2,06 21,55 0,12 13A I{ S 0,62 0,43 0,020 0,021 0,64 15,34 22,45 14

F. Nickelstahl.Remy-Stahl . . . 0,699 1,02 0,054 0,026 1,47 0,04 24,02 0,30 15

G. Säurefester Guss.Thermosilit 0,818 16,56 0,038 0,067 0,35 16Superneutral . . . . 0,827 16,44 0,033 0,067 1,11 17Wesselinger Si-Guss • 0,414 16,26 0,028 0,035 0,32 18

H. AlkalibeständigerStahl.Superbasique 3,42 1,36 0,063 0,38 0,80 0,78 0,78 0,078 19Weguzit 1,75 2,83 0,031 0,022 0,08 25,24 0,45 0,044 20

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6 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

XI.' Soc. de Metallurgiques, Paris.1. Superneutral . Plättchen 100 X 100 x 5 mm gegossen2. Superbasique „ 100 X 100 X 5 mm

XII. Poldihütte.Nichtrostender Stahl, Marke AKS Flachprofil.

b) Analysen der vorliegenden Proben.Durch Entgegenkommen der Firma Gebr. SULZER, Winterthur wurde

es ermöglicht, dass die Analysen der vorliegenden Stahl- und Eisen-legierungen durch das chemische Laboratorium dieser Firma ausgeführtwerden konnten. Es sei erwähnt, dass die Proben gemäss der bekanntenVorschrift von Oxydbelag und Verunreinigungen befreit wurden. Diezur Analyse notwendigen Spähne wurden durch Bohren mit naturhartenBohrern gewonnen, wobei jegliche Schmierung des Werkzeuges ver-mieden wurde.

Die gewonnenen Resultate sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.Die Stahlsorten wurden in Anlehnung an die in „Stahl und Eisen" publi-zierte Schrift von (KARL DZEVES August 1922 pag. 1315) nach reinenChrom-Stählen, sogenannten ternären Stählen, welche ausser Eisenund Kohlenstoff nur Chrom enthalten und quaternären Legierungen,den Chrom -Nickelstählen, welche neben den genannten Bestandteilenals vierten Gemengteil auch noch Nickel enthalten, unterschieden unddie Resultate nach steigendem Kohlenstoffgehalt eingeordnet.

III. Angriffsversuche bei gewöhnlicher Temperatur.a) Zubereitung der Proben für die Versuche.

Die angelieferten Bleche wurden von der anhaftenden Oxydschichtbefreit, was sich teils auf mechanischem Wege, mit der Feile undgrobem Schmirgeltuch, aber auch durch Abätzen mit Salzsäure durch-führen liess. Nachher wurden sie mit der Blechschere in Streifengcschnitten und durch Einschlagen von Buchstaben und Nummern ge-zeichnet.

Die Proben Nr. 1, 6, 13, 14, 15 mussten durch Ausschmieden undWalzen erst in die zu den Prüfungen geeignete Blechform gebrachtwerden. Diese Arbeit, wie auch das Aufschneiden der glashartenSiliciumgussproben Nr. 16 —20 in für die Prüfung geeignete Streifenund das von einigen Firmen vorgeschriebene Ausglühen und Anlassender fertig gestellten Probeblechstreifen wurde in den Werkstätten derHerren GEBR. SULZER und der Metallarbeiterschule Winterthur iH ent-gegenkommender Weise durchgeführt. Die so mechanisch vorbereiteten

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Jahrg. 69. ALFR. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 7

Plättchen von 20 X 99 mm = 36 cm' Oberfläche wurden einheitlich mitSchmirgeltuch Nr. 00 blankgescheuert, so dass alle Proben möglichstgleichartigen Glanz erhielten. Nachher wurden sie, um alle Spuren vonFett zu beseitigen mit Alkohol, dann mit Äther gewaschen und biszur Wägung im Exikator aufbewahrt.

Die nachfolgend aufgeführten Proben wurden ohne thermischeNachbehandlung verwendet.

Saville, FM, FAS, Imphy, V 5 M, V 2 A, G 25, AIDS, Remy sowiealle säure- und alkalibeständigen Guss-Qualitäten, wie Thermosilit,Wesselinger. Si - Guss, Superneutral, Superbasique und Weguzit(Wesseling).

Die Proben aus dem Material von de Jersey wurden, sofern sieaus dem dünnen, kaltgewalzten Bleche hergestellt worden sind, einerweiteren thermischen Behandlung nicht mehr unterworfen, dagegenwurden die aus dem Musterlineal durch Ausschmieden und Auswalzengewonnenen Blechabschnitte, gemäss der Vorschrift, durch Ausglühenauf 800-830 ° nachbehandelt.

In gleicher Weise wurde die Probe GS 12 (Girod) nach Vorschriftbei 900 ° ausgeglüht und auf 300 ° angelassen.

Die Proben der Firma Brown Bayley, welche in blank ges_ cheuer-tem Zustande zur Untersuchung verwendet wurden, erfuhren die vor-geschriebene Behandlung durch Erhitzen auf 930' und Abkühlen inÖl, und darauffolgendes Anlassen auf 600°, während die geätztenProben dieser Legierungen ohne Wärmebehandlung Verwendung fanden.Die später angeführten, auf Hochglanz polierten Muster, wurden vordem Polieren gehärtet (Stahl).

b) Das Verhalten der Proben in der Atmosphäre.Um über das Verhalten in der Atmosphäre möglichst weitgehende

Resultate zu erhalten, wurden drei Versuchsreihen durchgeführt..Im Hofe des Chemiegebäudes der Eidg. Technischen Hochschule

wurde je ein Muster der zu untersuchenden Legierungen mit Bindfadenaufgehängt und ein zweites in einer mit ca. 5 cm hohem Rande ver-sehenen, glasierten, flachen Steinzeugschale, auf Glasstäben liegend,den Einflüssen der Atmosphäre ausgesetzt. Da die Luft im Hofe desChemiegebäudes alle möglichen Verunreinigungen, vorab schwefligeSäure enthält, ist einleuchtend, dass die Proben somit einer sehrscharfen Prüfung ausgesetzt waren.

Um gleichzeitig auch das Verhalten in reiner Luft kennen zulernen, wurde eine dritte Serie dieser Proben in einem ehemaligenRebberge im Osten der Stadt Winterthur der Luft ausgesetzt, und

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zwar wurden diese Proben wiederuni an Bindfaden allseitig frei . auf-gehängt. Damit bei diesen Proben auch Vergleichswerte erhaltenwerden konnten, wurden überdies Proben von gewöhnlichem Eisen,Stahl und Kupfer gleichzeitig ausgesetzt. Die erhaltenen Resultatefinden sich in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Der Grad desAngriffes ist durch die photographischen Aufnahmen im Bilde fest-gehalten (Fig. 1-4).

Tabelle 2

Zusammenstellung der Angriffswerte pro 1m 2 prö '/2 Jahr.

A B . Cin reinei Luft in unreiner in unreiner

frei von Rauch- rauchgashâltiger rauchgashaltigergasen Atmosphäre Atmosphäre

hängend hängend Schale liegendGewichtsverlust Gewichtsverlust Gewichtsverlustgr gr gr

Thermosilit 0,215 2,19 1,08V 2 A (Krupp) 0;00 1,29 0,64V 1 M 0,00 4,78 0,83V 5 M ,, 0,00 1,36 0,695'B B .I blank geschmirgelt 0,00 79,4 84,6B. B I geätzt 0,00 60,6 73,4B B I poliert 0,00 0,006B B lI blank geschmirgelt 0,00 5,05 2,05B B II geätzt 0,00 1,8 0,64B B II poliert 0,00 ' 0,004 -F M (Firth) . 0,00 2,45 0,695F G ,) 5,85 1,42F A S „ 0,00 10,5 0,139Jersey-Eisen 0,00Proben aus dünnen Blech (7,14) 0,778 3,16Jersey geglüht - - 2,72Saville-Eisen 0,00 1,04 0,39Imphy-Stahl 0,00 8,8 2,00G S 12 (Girod) 0,00 2,46 0,4G 25 0,00 22,9 51,5Remy-Stahl 19,3 57,0 105,0Eisen 40,9 147,0 800,0Gew. Stahl 36,0 93,5 762,0Delta-Metall - 2,80 -IKupfer 0,108 3,5 3,98Grauguss 47,0

Die hier vorliegenden Ergebnisse wurden erhalten auf Grund derWägungen der der Atmosphäre ausgesetzten Proben. In den Fällen

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Jahrg. 69. ALFR. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg.

eines geringen Angriffes der Proben, welche aufgehängt waren, ergabsich eine Gewichtszunahme, welche auf die Sauerstoffaufnahme zurück-zuführen ist, nach der Reaktion:

2Fe+30=Fe2032X55.8-1-3X16

werden bei Aufnahme von 48 Äquivalenten Sauerstoff '111,6 TeileEisen gebunden, also zerstört. Da in den Fällen eines starken An-griffes und besonders auch bei der Versuchsreihe C die Resultateübereinstimmend sich als Gewichtsverluste zeigten, war ich gezwungen,um Vergleichswerte zu erhalten sämtliche Angriffsresultate als Ge-wichtsverluste zu bestimmen, also als wegoxydiertes Eisen. Die Er-gebnisse sind ferner auf die Zeitdauer voit 6 Monaten und die Ober-fläche von 1 m 2 umgerechnet.

Während in Versuchsreihe A und B die Proben den Einflüssen deratmosphärischen Luft, im besondern dem fallenden Regenwasser, demNebel, aber auch dem Sonnenschein ausgesetzt' waren, wurde durchAnordnung der Versuchsreihe C erwirkt, dass sich hier besonders dieWirkung des von Niederschlägen herrührenden Regen- und Schnee-wassers bei langsamer Verdunstung geltend machte.

Die Versuchsreihe A zeigt, dass die Haltbarkeit in reiner Luftder Mehrzahl der vorliegenden nichtrostenden Stahl- und Eisen-legierungen eine sehr gute ist. Sie steht im scharfen Gegensatz zumVerhalten von Eisen, Stahl und Guss. Der reine Nickelstahl (MarkeRemy) ist nicht rostfrei geblieben.

Die photographische Wiedergabe der Versuchsreihe zeigt bei derProbe Jersey die auffallende Erscheinung, dass nur die eine Hälfteder Probe angegriffen wurde, während die andere Hälfte vollkommenblank hlieb wie in der Mehrzahl der Fälle.

Die hier verwendete Probe war durch Auswalzen eines Muster-stabes mit quadratischem Querschnitte hergestellt worden. Durch denWalzprozess entstanden, wie später noch eingehender gezeigt wird, indiesem Material Strukturfehler, auf die die hier lokal auftretendenKorrosionen zurückzuführen sind. Es zeigt sich, dass sobald einederartige Legierung in ihrer Struktur Ungleichheiten aufweist, ihrVerhalten gegenüber Korrosionseinflüssen unhestimmt wird und oftunerwartete Angriffe an den betr. Stellen auftreten.

Ein bedeutend ungünstigeres Bild zeigen die Versnchsreihen B u.C:Die Reihe B war in den ersten Tagen einem starken Froste ausgesetzt,so dass sich die Proben mit Reif überzogen. In dem Momente, woderselbe bei zunehmender Temperatur zum Abschmelzen kam, zeigten

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10 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

sich auf verschiedenen Proben bereits die ersten Rostspuren. Nach7- Tagen trat eine deutliche Scheidung ein, wobei es sich zeigte, dassnur die Proben Saville, BB II, V 5 M V 2 A, GS 12, Poldistahl undThermosilit, sowie das zur -Vergleickung ebenfalls ausgesetzte Kupferund Deltametall einem ernsthaften Angriff widerstehen konnten.

Die Probender Reihe C kamen in den ersten Tagen unter- eineSchneedecke zu liegen und blieben in der Folgezeit während mehr als6 Wochen in Schnee und Regenwasser liegen. Auch hier zeigte sich

Fig. 1Proben, in reiner Luft ausgesetzt, während -95 Tagen.

Die Proben waren an Bindfaden aufgehängt. -No. No.

13 V2ANo.1 Grauguss2 Stahl gew.3 Eisen „4 Remy -Stahl5 G 25 Ni-Stabl6 BBI

7 B B II, geätzt8 Jersey9 Thermosilit

10 Saville-Eisen11 Imphy-Stahl12 V511I -

14 V 1 M15 FM16 FAS17 Kupfer

sehr bald ein verschiedenartiges Verhalten der einzelnen Proben, dasaber nicht vollkommen übereinstimmte mit den Ergebnissen der Ver-suchsreihe B.

Das in der heschriebenen Schale sich ansammelnde Niederschlags-Wasser enthält, wie eine Untersuchung zeigte, deutlich nachweisbare

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.Tahrg. 69. ALFR. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 11

Tabelle 3

Aussehen der ,Proben nach Verlauf der, ersten 8 Tage.

Reihe B Reihe CJersey leicht angelaufen blankSaville blank blankB B II leicht angelaufen blankF M leicht angelaufen blankF A S leicht angelaufen blankG S 12 blank blankF G leicht angelaufen blankB B I ganz mit Rost bedeckt angerostetImphy leicht angelaufen blank3 5 M blank blank.3 I .M leicht angelaufen blankV 2 A blank blankC 25 ganz mit Rost bedeckt angerostetRemy-Stahl ganz mit Rost bedeckt angerostetThermosilit leicht angelaufen blank'Eisen ganz mit Rost bedecktStahl ganz mit Rost bedeckt stark angerostetKupfer leicht angelaufen angelaufen

Mengen von Schwefelsäure. Wie von Herrn Professor BOSSHARD ge-zeigt wurde, ist auch die Aufnahme von schwefliger Säure durch Schneeeine ganz beträchtliche, da nach Verlauf von 16 Tagen bis 70 mg SO2nachgewiesen werden konnten. Es kommt also für den intensivenAngriff auf die vorliegenden Legierungen in erster Linie die schwefligeSäure in Betracht, was auch aus später beschriebenen Beobachtungenmit aller Deutlichkeit hervorgeht.

Die photographische Wiedergabe der Rückseiten der Proben 1-13(siehe Figur 3) lässt erkennen, dass die Unterseiten der Proben,welche in der flachen Schale, auf Glasstäben liegend, der Atmo-sphäre ausgesetzt waren, dem Angriff bedeutend weniger ausgesetztwaren, als die Oberseiten derselben Prohen (siehe Figur 2). DieseBeobachtung zeigt deutlich, dass es die atmosphärischen Gase sind,welche vom Niederschlagswasser mit der Zeit aufgenommen werden,die besonders die oberen Seiten der Metallproben angreifen, währenddie Unterseiten , welche diesem Angriffe weniger ausgesetzt sind,besser erhalten bleiben. Die Erscheinung, dass an den Auflagestellenauf Glas besonders starke Korrosionserscheinungen heobachtet wurden

• (noch sichtbar bei Nr. 2 in Figur 3) sei hier erwähnt. EingehendereBesprechung wird diese Erscheinung erst in einem späteren Ab=schnitte erfahren können.

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12 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

Die Gegenüberstellung der drei Versuchsreihen A—C zeigt, dasssich in allen Fällen diese nichtrostenden Legierungen wesentlichedler verhalten als Eisen, Stahl und Guss. Als durchaus nicht rost-sicher haben die Nickelstähle zu gelten. Selbst die Legierung G 25,welche nur einen geringen Chromgehalt aufweist, steht in der

Fig. 2F roben, während 180 Tagen der Atmosphäre im Hofe des Chemiegebäudes der Eidg.Technischen Hochschule ausgesetzt. Da sie in einer flachen Schale auf Glasstäbenruhten, blieben sie in den atmosphärischen Niederschlägen liegen, bis dieselben

verdunsteten.No. No. No.1 Remy-Nickelstahl 9 F M 16 B B I geätzt2 G 25 10 Imphy-Stahl 17 B B I poliert3 Kupfer 11 B B II blank 18 Jersey-Eisen4 B B I Ila B B II geätzt 19 Jersey geglüht5 V 1 M 12 Saville-Eisen 20 Eisen gewöhnlich6 V 5 M 13 G S 12 21 Stahl gewöhnlich7 V 2 A 14 F A 5 22 Thermosilit8 Poldi-Stahl A K S 15 F G

Widerstandsfähigkeit gegenüber den hochprozentigen reinen Chrom-legierungen stark zurück. Der durch Abgase aller Art verunreinig-ten Atmosphäre gegenüber vermögen aber nur die hochwertigen Le-gierungen, die Vierstoffstähle und ganz hochlegierte Chromstähle,

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Jahrg. 69. ALFR. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 13

sowie das kohlenstoffarme Saville-Eisen mehr oder weniger zu wider-stehen

Der Vergleich der beiden Reihen B und C zeigt, dass im allge-meinen der Angriff auf die in der Luft hängenden Proben eher stärkerist, als auf die gelegentlich in Niederschlagswasser liegenden, was nichtnur durch den Vergleich der photographischen Bilder, sondern auchdurch die Zahlenwerte gezeigt wird. Diese Tatsache gilt wenigstensfür die edleren Legierungen, während im Verhalten der ohnehin

Fig. 3Rückseite der Proben l-13 von Fig. 2.

stark angegriffenen Metalle das Gegenteil zu beobachten ist, da beidiesen, also bei gewöhnlichem Eisen, Stahl, Remystahl, G25 undBB I in der Reihe C ein bedeutend stärkerer Angriff festgetellt wurdeals in der Reihe B.

e) Angriffsversuche in halten, wässerigen Lösungen.Für die vorliegenden Versuche wurden die bereits beschriebenen

Blechstreifen von 9 X 2 cm Grösse verwendet und vor dem Versuchmit Schmirgelpapier blank gescheuert. Nach erfolgter Reinigung undWägung wurden dieselben in Erlenmeyerkolben von 450 cm 3 Inhaltgebracht und mit 400 cm 3 der betreffenden Lösung übergossen, so dass

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14 Vierteljahrsschrif t der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

cb

Tabelle 5 Zusammenstellung der Angriffs-Die Gewichtsveiluste beziehen sich auf 100 Stunden

1.

2 1

2. 3.

° oAy

4.

.2 Ô(^r+u

5.o

^ .ä_0

6.

.Nigô0 64

7.

ôz=

8.

4 Zx`^

9.

®ZZ>

l. V 2A 0,000 0,000 0,00 0,03 0,00 0,00 0,05 0,15 0,00.0,07 4,06*

2. V 1 M 0,000 0,15 0,63 0,13 0,23 1,02 180,0 170,0 2,35

3. V5M 0,001 0,01 0,11 0,13 0,06 0,51 43,7 146,5 1,270,09 10,5*

4. B B Igeglüht

0,06 • 0,44 0,02 0,26 3,06 3,6 176,0 184,0 157,0

5. B B II 0,00 0,01 0,02 0,06 1,39 2,23 67,5 76,0

6. F M 0,00 0,00 0,05 0,00 0,05 3,60 69,0 55,0 0,30,02 8,30

7. F G 0,03 0,03 0,05 0,58 0,49 0,31 ` `86,0 121,0 3,330,00 12,7

8. F A S 0,00 0,00 0,00 0,00 1,17 3,73 153,0 160,0 2,72

9. Jerseydünnes Blech

0,115 0,64 0,49 0,13 1,77 3,86 171,0 183,0 16,4

10. Saville 0,05 0,00 0,314 0,08 0,26 0,115 166,0 18,1 0,030,07 4,17*

11. Imphy 0,00 0,00 0,03 0,148 0,06 1,56 108,5 114,0 1,220,122 5,92

12. G/S 12 0,00 0,00 0,05 0,22 1,63 232,0 229,0 64,4geglüht 0,00 0,00 6,25

13. Poldi- 0,00 0,00 0,81 ` 48,5Stahl AllS

14. G 25 0,02 0,00 0,10 0,96 2,92 2,88 7,11 7,35 128,9

15. Remy " 3,42 3,97 0,38 1,69 3,12 3,42 7,95 13,15 197,0

16. Stahl 1,00 6,43 11,1 28,03 5,44 5,0 ,20,4

191,0 ` 190,5 147,5.;

17. Eisen . 1,96 . 4,27 9,4_.. 20,5. 4,48 4,65 ,19,0

160,0 183,0 154,0

18. Delta- 0,03 0,05 0,166 1,44 0,06 1,05 7,35 6,65 109,0Metall

19. Kupfer 0,03 0,00 0,165 0,364 0,08 2,00 6,33 34,2 7,9

20. Silicium- 0,06 0,06 0,695 0,165 0,61 0,03guss 7

Grauguss 6 7 7 7 6 14,3 7 7 7

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Jahrg. 69. ALFR. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Bisen- n. Stahlleg. 15

werte in verdünnten Lösungen.und pio 1 m? Oberflache in Grammen.

10.

C25C)

11.

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12.;

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14.

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17.

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18.

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19.

g dz

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 : 0,00 0,00 0,00 0,00 = 20 °0,21 0,04 0,14 : 0,013 = 80 °

152,8 0,81 8,92 12,54 28,1 ** 13,7 0,06 0,00 3,50 = 20 °2,60 0,2 0,00 = 80 °

1040,0 1,11 0,04 0,04 0,06 0,05 0,10 0,00 = 20 °2,20 0,72 1,00 2,06 = 80 °

111,0 27,00 47,1 31,0 18,6 0,53 0,00 = 20 °0,26 0,33 0,08 16,5 5.6** 0,26** 0,02 = 80 02,3 1,60 15,00 10,00 10,00 0,00 = 20 °

2,03 = 80 °170,0 * *24,4 0,05 042 0,00 1,22 0,06 0,00 = 20 °

0,03

360,0 **0,28 2,2 1,5** 0,06 6,82 0,46 0,00 = 80 °0,00 0,2''*0,86 2,02

590,0 31,4 20,0 14,8 0,05 61,0 0,06 0,00 8,4 0,00 = 20 °=80°

715,0 7,5 0,05 17,5 0,15 23,2 0,032 0,00 = 20 °*0,00 300,0 = 80 °

1240,0 0,05 0,05 0,07 0,08 0,03 0,08 0,00 0,00 0,00 = 20 °0,21 0,16 0,36 0,11 0,025 = 80 °

380,0 19,8

0,53

0,03,

0,16

96,5

0,61

78,3

0,018

75,1'

1,33

0,08

0,037

0,000,00

7,25 = 20 °"800",,

= 20 °3,1 = 80: °

0,03 = 20 °=. 80 °

150,0 7,12 4,52 0,74 5,01 4,35 3,32 = 20 °16,15 27,2 = 80 °

521,0 5,35 10,45 10,2 7,52 7,40 0,77 = 20 °= 80 °

191,0 29,6 54,8 56,4 45,0 55,0 38,0 5,52 4,00

171,0 42,5 32,2 18,2 42,5 10,95 4,46 3,86

2,58 5,8 2,36 0,81 3,1 1,43 0,38

4,66 3,58 2,85 4,56 3,50 0,47 18,4 .

2,89 1,2 1,11 1,14 2,5 0,00 0,52

8 6 7 6 7 6 7 7 5 5

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16 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

das ganze Blechstück mit Flüssigkeit überdeckt war und keine Blech-probe direkt mit der Luft in Berührung kam. Zur Vermeidung starkerVerdunstung, und um das Eindringen von Staub zu verhüten, wurdendie Erlenmeyerkolben mit einem Wattepfropfen verschlossen (sieheFig. 6). Die so vorbereiteten Prohen wurden mindestens 7 X 24 Stunden

Fig. 4Proben, während 180 Tagen der Atmosphäre im Hofe des Chemiegebäudes ausgesetzt.

Dieselben wurden an Bindfaden aufgehängt.No. No. No.1 Thermosilit 9 F G 17 Remy-Nickelstahl2 Poldistahl A K S 10 Saville-Eisen 18 B B I blank3 G S 12 11 Jersey- „ 19 Eisen4 V 2 A 12 Imphy-Stahl 20 Stahl5 V 1 M 13 B B lI blank - 21 Delta-Metall6 V 5 M 14 B B II geätzt 22 Kupfer7 FM 15 BBI blank8 FAS 16 G 25 Nickelstahl

bei Zimmertemperatur sich selbst überlassen. Wenn nach dieser Zeit sichkein nennenswerter Angriff von Auge feststellen liess, bliehen die Prohennach "erfolgter Erneuerung der Flüssigkeit bis zu vier Wochen, oft nochlänger stehen. Nach dieser Beobachtungszeit wurden sie aus den Lö-sungen genommen, von Rost oder dem entstandenen, schwarzen Belagdurch Abwaschen befreit. In Fällen, wo der Rost festhaftete, wurden die

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Jahrg. 69. ALFR. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 17

Proben erst in Petroleum während mehrerer Stunden eingelegt, underst dann durch Abwaschen und Abreiben mit einem Korkpfropfengereinigt. Durch abermalige Wägung der trockenen Blechstreifenkonnte der entstandene Gewichtsverlust durch Korrosion, Verrostungoder Aetzung festgestellt werden. Alle diese Versuche wurden doppeltausgeführt. Die in der Tabelle aufgeführten Resultate stellen Mittel-werte aus mindestens zwei Prohen dar, welche im WertcharakterÜbereinstimmung zeigten und auf 100 Stunden und 1 m 2 Oberflächeumgerechnet sind. Eine Übereinstimmung der Doppelproben, wiesie bei Analysen üblich ist, konnte bei diesen Korrosionsversuchennicht üherall erreicht werden, da, wie später angeführte Versuchezeigen werden, Proben ein und desselben Materials sich oftmals den-selben Lösungen gegenüber durchaus nicht gleichartig verhielten. In.der Mehrzahl der Fälle ist aber die Übereinstimmung der Doppelprobeneine sehr gute, in vielen Fällen sogar bis auf wenige 'hm mg genau.

Durch die gewählte Anordnung dieser Versuche setzte ich michbewusst in Opposition mit einigen Lieferanten von nichtrostendenStählen. Die Prospekte dieser Firmen schreiben deutlich vor, dassdie Gegenstände, welche aus nichtrostendem Stahl hergestellt werden,um volle Rostsicherheit zu gewährleisten, poliert werden müssten,und dass Oberflächenverletzungen wie z. B. das Einschlagen vonNummern und Buchstaben zu vermeiden seien.

Dies sind Forderungen, die einer Verwendung auf hreiterer Basisdieser Legierungen hindernd im Wege stehen.

Der Zweck dieser Untersuchungen war auch nicht, die für dieRostsicherheit günstigsten Bedingungen zu suchen, und zu Gunstender neuen Legierung möglichst gut sich präsentierende Resultate zuerhalten, sondern vielmehr festzustellen, wie weit diese Metalle nachden gehräuchlichen Arbeitsmethoden der Technik verarbeitet, nachlängerem Gebrauche befähigt sind, dem chemischen Angriff zu wider-stehen.

Daher war anch gerade das Verhalten der eingeschlagenen Zahlenund Buchstaben von Interesse.

Es wurde mir ferner entgegengehalten, dass ich diese Proben indas Glas stellte, und dadurch Berührungsstellen der Metalle mit Glasnicht vermieden habe, da das Glas begünstigend auf den Angriff vonMetall wirken soll. Diese Beobachtung ist mir auch von verschiedenenSeiten hestätigt worden. Ich selbst hatte wiederholt Gelegenheit,übereinstimmende Beobachtungen zu machen, und konnte diese Er-scheinung dnrch eingehendere Versuche weiter verfolgen, über derenErgebnisse in einem späteren Abschnitte berichtet werden soll. •

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18 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. 1924

Der die Korrosion begünstigende Einfluss des Glases ist somitbei den vorliegenden Versuchen nicht ausgeschaltet worden. Es istdies aber kein Fehler, denn im praktischen Leben spielt das Glas eineso grosse Rolle, dass dessen Einfluss auf den Metallangriff bei denvorliegenden Versuchen wohl mit berücksichtigt werden durfte.

Es ist anzunehmen, dass durch Anreicherung von Metallsalzen inder Lösung veränderte Korrosionserscheinungen auftreten können.Um diese Verhältnisse anzuklären, wurden während vier Wochen einigeparallel laufende Versuche in 2,5 70 Kochsalzlösung durchgeführt, wobeije nach sieben Tagen die Gewichtsabnahmen durch Wägung konstatiertwurden. In der ersten Versuchsreihe wurde während der ganzenDauer von vier Wochen dieselbe Lösung verwendet, während in derzweiten Reihe jede Woche die Kochsalzlösung erneuert wurde.

Die Ergebnisse zeigen, dass, wie dies zu erwarten war, in derzweiten Versuchsreihe die Angriffswerte etwas grösser ausfielen alsin der ersten Reihe, in welcher ein Wechsel der Lösung nicht statt-fand. Immerhin -ist der beohachtete Unterschied bei dein verhältnis-mässig starken Angriff des Jersey-Eisens in Kochsalzlösung nicht sobedeutend, dass von einer Änderung des Angriffscharakters im einenoder andern Falle gesprochen werden könnte.

Tabelle 4

Versuchsreihen in Kochsalzlösungen von 2,5 °,ô Gehalt beiZimmertemperatur.

Versuchslegiernng: Jersey-Eisen, 9 X 2 cm Grösse.

1. Die Probe bleibt während 4 Wochen 1. die Proben werden nach je 1 Wochein der gleichen Kochsalzlösung von wieder in frische Kochsalzlösung ein-2,5 90 von total 400 cm 2. gesétzt von 2,5 0/0 Gehalt und einem

Volumen von 400 cm2.

Gewichtsabnahmen ` I lI I Hgr gr gr gr

nach der 1. Woche 0,0177 0,0180 0,0205 0,02102. 0,0118 0,0121 0,0134 0,01353. „ - 0,0135 0,0158 0,0158 0,0280

0,0100 0,0124 0,0232 0,0128Total des Angriffes 0,0530 0,0583 0,0729 0,0753

1. Angriff in Brunnenwasser.Für diese Versuche wurde das Leitungswasser der Stadt Zürich

'Verwendet, ein mittelhartes Wasser, das eine Gesamthärte von etwa15 franz. Härtegraden aufweist. Bei den zu untersuchenden Legierungenwurden die Versuche auf Mehrere Wochen ausgedehnt, da, wie die

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Jahig. 69. AUER. BRUNNER. Korrosionsverhälln. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 19

Tabelle zeigt, im Gegensatz zu Eisen und Stahl nur geringe Angriffs-werte erhalten wurden. Reiner Nickelstahl zeigt gegenüber Chrom-und Chromnickelstählen sogar einen grösseren Angriffswert als ge-wöhnliches Eisen und als Stahl.

2. Angriff in destilliertem Wasser.

Es ist eine bekannte Tatsache, dass destilliertes Wasser Eisenund , Stahl wesentliche stärker angreift als Brunnenwasser. Die vor=liegênden Resultate bestätigen dies vollkommen. Der Angriff auf dienichtrostenden Legierungen ist aber im Gegensatze zu Eisen und Stahlein nur geringer. Auch' hier zeigt der reine :Nickelstahl sich nichtedler als Eisen und Stahl.

3. Angriff in destilliertem Wasser, das mit Sauerstoffgesättigt ist, unter Ausschluss von Kohlensäure.

Die Metallproben wurden in einer Reihe hintereinandergeschalteterWaschflaschen in destilliertem Wasser eingesetzt. Mit Hilfe einerWasserstrahlpumpe wurde durch die Waschflaschen Luft durchgesaugt,die durch Passieren von zwei vorgeschalteten Waschflaschen, welchemit Kalilauge beschickt waren, und je eines mit Ätzkali und mitNatronkalk gefüllteIn Absorptionsturmes vollständig von Kohlensäurebefreit worden war. Die nichtrostenden Stahllegierungen zeigen sichauch hier als edel. Der beobachtete Angriff ist von nur ganz gering-fügiger Natur, während bei Stahl und Eisen die Korrosion unter dengleichen Versuchsbedingungen sogar die doppelten Werte erreicht, wiein gewöhnlichem, destilliertem Wasser.

4. Angriff in destilliertem Wasser, das mit Kohlensäure• gesättigt ist.

Das destillierte Wasser wurde in dieser Versuchsreihe mit Kohlen-säure gesättigt, indem in die damit gefüllten Erlenmeyerkolben,welche die Proben enthielten, periodisch Kohlensäuregas eingeleitetwurde. Dieses Verfahren genügte zur Sättigung vollkommen, sodassdie Wirkungen der Kohlensäure deutlich in Erscheinung treten konnten.Die untersuchten Legierungen zeigten sich auch liier als edel. Diebeobachteten Angriffe waren alle geringfügiger ,Natur im Vergleichzu den erhaltenen Werten für Eisen und Stahl, welche gegenüberder vorhergehenden Versuchsreihe auf das Doppelte gestiegen sind.

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20 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. 1924

5. Korrosion in Kochsalz- und Chlormagnesium-Lösungen.Nächst dem Wasser nehmen an Wichtigkeit für den Metallangriff

die Salzwasser, und unter diesen das Meerwasser die erste Stelle ein.Das Meerwasser enthält als Hauptbestandteile im Mittel ca. 2,5 0/0Kochsalz und ca. 0,5 °/o Chlormagnesium. Da, um klare Verhältnissezu schaffen, erst nur die Angreifbarkeit in einfachen Salzlösungenuntersucht werden soll, so wurden je eine Versuchsreihe in Kochsalz-lösung von 2,5 °/o Gehalt und eine solche in Chlormagnesiumlösungvon 0,5 °/o Gehalt durchgeführt. Die Resultate ,zeigen, dass im Allge-meinen bei den Chromstählen der Angriff in Kochsalzlösung stärkerist als in Chlormagnesiumlösung der angegebenen Konzentration. ImGegensatz zu den Versuchsreihen in Brunnenwasser und in destillier-tem Wasser, ist hier ein nennenswerter Unterschied im Angriffzwischen Eisen und Stahl und den sogenannten nichtrostenden Stahl-sorten mit wenigen Ausnahmen nicht mchr zu beobachten. Einehervorragende Ausnahme hievon macht eigentlich nur die LegierungV 2 A, das Saville-Eisen nnd der säurefeste Guss. Der Angriff indiesen beiden Salzlösungen tritt, analog wie in Wasser, als Rost-bildung in Erscheinung und zwar, sofern der Angriff kein allzu in-tensiver ist, in Form vereinzelter Rostflecken, welche besonders anEcken, Kanten, aber auch an Verletzungen der Metalloherfläche auf-treten. Gelegentlich können durch diese Rostbildungen sogar Ungleich-mässigkeiten in der Metallstruktur aufgedeckt werden, indem fehler-hafte inhomogene Stellen oft. besondere Neigung zur Rostbildungzeigen. Es sei auch auf den Fall Jersey bei den Versuchen in derAtmosphäre verwiesen.

Zur Veranschaulichung der gravimetrisch erhaltenen Werte wurdeeine Auswahl der Probeblechstreifen bei Zimmertemperatur währendeiner Woche zur Hälfte in eine Kochsalzlösung der angegebenenKonzentration eingetaucht und dann photographiert (Fig. 5).

6. Angriff in verdünnten Mineralsäuren.Das Verhalten der nichtrostenden Stahl- und Eisenlegierungen

zu den wichtigsten Mineralsäuren wurde eingehend untersucht, undzwar wurden zuerst nur verdünnte Mineralsäuren verwendet, umPassivitätserscheinungen, wie sie bei gewöhnlichem Eisen gegenüberconc. H 2 SO4 und HNO 3 auftreten, zu vermeiden.

Zu diesen Versuchen wurden Salzsäure, Schwefelsäure undSalpetersäure in 1/ Rd] Lösungen verwendet, welche Konzentration0,36 °/ 0 iger Salzsäure, 0,49 0/6 iger Schwefelsäure und 0,63 °/0 igerSalpetersäure entspricht.

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Die Resultate zeigen, wie zu erwarten war, dass der Angriff vonSalz- und von Schwefelsäure bei allen Mustern mit Ausnahme vonV 2 A, G 25 Remy und wahrscheinlich auch AKS, gross ist und oftmalsmit dem Angriff gegenüber Eisen und Stahl übereinstimmt, in welchenFällen die Säure qnantitativ die aequivalente Menge Eisen löste. Wie

Fig. 5.

Einwirkung von Kochsalzlösung 2,5 °/ o. während 8 Tagen bei Zimmertemperatur,wohei die Proben nur zur Hälfte in die Lösung eintauchten.

No. No. No.

1 K V 2 A 7 Thermosilit 13 Stahl2 Saville 8 G 25 14 Gusseisen3 V I M 9 B B I Spiegelpolitur 15 Kupfer4 G S 12 10 B B I blank 16 Delta-äletall5 FAS 11 BBI geätzt6_ Imphy 12 Eisen

angedeutet, vermögen hier bis zu einem gewissen Grade nur Legie-rungen zu widerstehen, welche beträchtliche Mengen Nickel enthalten.Während in verschiedenen Prospekten die Passivität der Chrom-Eisen-

Stahl, Legierungen gegenüber Salpetersäure hervorgehoben wird,habe ich gefunden, dass in der vorliegenden, verdünnten Säure fastauf der ganzen Linie ein Angriff, oftmals ein sehr starker, zu ver-zeichnen ist. Eine Ausnahme hievon machen nur die LegierungenV 2 A, Saville, FM, Imphy und V 5 M.

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22 - Vierteljahrsschrift der. Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

Eine ganz besondere Aufmerksamkeit wurde dem Angriff durchdie schweflige Säure gewidmet. Die in der Tabelle 5 angeführteVersuchsreihe wurde in einer 1,5-2,5 6/ ° igen Lösung durchgeführt.Zum Unterschied gegenüber dem Verhalten der bereits erwähntenSäuren, trat hier der Angriff augenblicklich ein. Mit dem Eintauchender Probe in die Lösung der schwefligen Säure verfärbte sich dieseund damit im Zusammenhang war ein sofortiger Angriff der Metall-oberfläche zu erkennen.

6Delta-Metall in schwefliger Säure von ca. 1,50/0.

Während das Metall auf der ganzen Oberfläche blank erscbeint, ist an derKontaktstelle mit dem Glas ein lokaler, starker Angriff zu beobachten.

Selbst bei Salzsäure war ein derart rascher Angriff auf die Metall-oberfläche nicht zu beobachten, es ging immer eine geraume Zeit,bis eine lebhaftere Reaktion eintrat. Wiederum ist es die LegierungV 2 A, welche von dem beschriehenen Verhalten eine Ausnahme macht,indem sie auch dieser Säure vollkommen zu widerstehen vermag. Inhohem Grade beständig erweisen sich auch Kupfer und Deltametall.Bei dem letzteren zeigte sich wieder, welchen die Korrosion begün-stigenden Einfluss das Glas auszuüben vermag. Während die ganzeMetalloberfläche vollständig intakt blieb, kam es nur an der Berüh-

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Jahrg. 69. ALFR. BRUNNER. Korroslonsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 23

rungsstelle mit dem Glas zu einem Angriff des Metalles. Das erzeugteKorrosionsbild ist hier in Photographie wiedergegeben (Fig. 6):

Es war nun von •Interesse, festzustellen, in welchem Sinne sichdie Angriffsverhältnisse in stark verdünnten Lösungen von" SO2 indestilliertem Wasser änderten. Zu diesem Zwecke wurden zwei Ver-suchsreihen in Lösungen mit einem Gehalt von 0,1 0/o und 0,01 0/0 SO2durchgeführt. Die Proben wurden während 7 Tagen dem Angriffe derLösung ausgesetzt; damit durch Verdunstung keine Verluste an SO2eintreten konnten, wurden für diese Versuche die Erlenmeyerkolbendurch Flaschen mit eingeschliffenem Stopfen ersetzt, welche überdiesnach erfolgter Füllung noch mit Paraffin vergossen wurden.

Um im Falle der 1/100 0/0 Lösung überhaupt noch messbare Ge-wichtsverluste zu erhalten, wurden in der Beobachtungszeit von1. Woche die Lösung einmal erneuert, so dass bei Anwendung desVolumens von 400 cm' bei diesen Proben total 2 X 400 cm' znrEinwirkung kamen.

Tabelle 6

Einwirkung von verdünnter schwefliger Säure von

1 h0 0/0 und 111000/0•

Einwirkungsdauer je 7 Tage.1 /, 0 0/0 LösungI H

gr gr

l/1006/0 LösungI H

gr. gr

Jersey 0,2391 0,2603 0,0576 0,0555Saville 0,2613 0,2344 0,0577 0,0002B B II 0,2334 0,2308 0,0579 0,0531F M 0,2407 0,2330 0,0528 0,0503F A S 0,2589 0,2571F G 0,2433 0,2550B B I 0,2750 0,2793 0,0485 0,0562Imphy 0,2461 0,2214V 5 M 0,1771 0,1721 0,0536 0,0502V 1 M 0,2272 0,2541 0,0466 0,0424V 2 A 0,0000 0,0002G 25 0,0560 0,1745 0,0483 0,0507Remy 0,1805 0,1555 0,0508 0,0447Thermosilit 0,3003 0,3507Eisen 0,3567 0,3492Stahl 0,3168 0,3658Kupfer 0,0112 0,0.174 0,0098 0,0156Grauguss 0,3099 0,2984

Selbst in der verdünnten Lösung von 11, 00 0 / o ist bereits nach 15-30Minuten Einwirkungsdauer bei den Nickelstählen die Braunfärbung.

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24 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

der Oberfläche zu beobachten und bei Eisen konnte man den, diesenAngriff kennzeichnenden, weissen Bodenbelag beobachten. Die Angriffs-werte lassen erkénnen, dass selbst in diesen verdünnten Lösungennoch ein sehr intensiver Angriff auf die Legierungen stattfindet..

Fig. 7

Probe Jersey, nach An-griff mit - Säuren trittWalzstruktur hervor.'/, natürliche Grösse.

Fig. 8Schnitt durch diese

Probe. Die wellenför-mige Schichtung ist er-

kennbar.100 fache Vergrösserung.

Wenn berücksichtigt wird, dass in der 1/, 0 °/0 Lösung pro 1 1 nur noch1 gr SO 2 enthalten ist, in 400 cm' somit nur noch 0,4 gr SO 2 zurReaktion kommen können, und ein Eisenverlust von maximal 0,3600 grbeobachtet wurde, so geht daraus hervor, dass selbst in dieser starkenVerdünnung das Eisen in äquivalenter Menge in Lösung ging. Wennauch solche maximale Werte bei den Chrom- und Nickellegierungennicht heobachtet wurden, so zeigte es sich doch, dass diese Legierungen

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der schwefligen Säure gegenüber nicht zu widerstehen vermögen, unddass selbst äusserst stark verdünnte Lösungen denselben gefährlichwerden können. In dieser Erscheinung liegt auch im wesentlichendas ungenügende Verhalten gegenüber der Atmosphäre mit Bei-mengungen von Rauchgasen begründet (siehe Tabelle 2 und Figuren1-4).

Obschon bei dieser letzten Versuchsreihe die Doppelproben imallgemeinen gnt übereinstimmen, so zeigt es sich doch hei Saville,

Fig. 9Dieselbe Probe. 300 fache Vergrösserung.

dass die eine Probe gar nicht, die andere aber analog den übrigenProben angegriffen wurde. Es dürfte dies davon herrühren, dass beidieser starken Verdünnung eine geringfügige Differenz in der Ober-flächenbeschaffenheit genügt, um das Metall . passiv zu machen.

Da bei später beschriebenen Versuchen analoge Erscheinungenangetroffen wurden, wird sich Gelegenheit finden, auf diese Erschei-nungen nach eingehender einzntreten.

Der Angriff in der schwefligen Säure findet auf der ganzen Metall-oberfläche gleichmässig statt, wie dies auch bei den Mineralsäurender Fall ist. Wie bei jenen, so können auch hier durch den Säure-angriff Strukturfehler in der Metallprobê aufgedeckt werden. So lange

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die reduzierende Wirkung der schwefligen Säure allein in Reaktiontritt, bildet sich unter Braunfärbung der Metalloberfläche ein weisserBodensatz, während sich die Lösung dunkelgrün färbt. Unter derEinwirkung der Luft aber färbt sich die Lösung braun und auch derweisse Niederschlag geht in braunes Ferrihydroxyd über. Auf demMetall selbst bleibt ein schwarzer, schlammiger Niederschlag zurück.

Hat somit der Luftsauerstoff neben der schwefligen Säure Zutrittzum Metall, so ist die Endreaktion Oxydbildung.

7. Angriff in organischen Säuren.Da die nichtrostenden Stahlsorten besonders zur Anfertigung von

Essgeräten, wie Messern empfohlen werden, und sich auch als Ersatzvon Gold und Platin für zahnärztliche Zwecke, wie Gebissplatten etc.,sowie zur Herstellung von klinischen Instrumenten eignen sollen, so"wurden diese Legierungen noch in einer Reihe von organischen Säurenauf ihre Widerstandsfähigkeit geprüft. Es wurde auch hier (wiederum)mit 1/10 normalen Lösungen gearbeitet.

Analog dem Verhalten in Mineralsäuren ist, sofern ein Angriffstattfindet, dieser über die ganze Oberfläche ziemlich gleichmässig zubeobachten. Dabei wird das Metall mattiert und erhält ein silber-weisses Aussehen. Es erscheinen oft auch interessante Strukturbilder.So wurden besonders auffällige Zeichnungen bei Jersey-Eisen und beiG 25 beobachtet (siehe Fig. 7). Es sind dies zwei der Metallproben,welche durch Ausschneiden und Walzen in die für die Versuche ge-eignete Blechform gebracht worden sind.

Wie aus den Figuren 7-9 hervorgeht, handelt es sich um Ge-fügeveränderungen, die durch das Auswalzen der Proben hedingtsind. Hierbei entstand eine wellenförmige Oberfläche, die heim Schleifenbeseitigt wurde. Die Ätzung zeigt aber, dass dadurch Ungleichheitenim Gefüge entstanden und dass die Wellenstruktur nicht nur an derOberfläche vorhanden war, sondern, wie aus Fig. 8 hervorgeht, denganzen Querschnitt des Bleches durchsetzt.

Diese Strukturbildung kam beim Angriff in Kochsalz- und Chlor-magnesiumlösung nicht zum Vorschein.

Wie die Tahelle zeigt, ist hier das Verhalten der Legierungennicht einheitlich. Ausser dem bisher einzig als durchaus edel zu be-zeichnenden V 2 A zeigen sich in einigen Fällen auch Saville, B B IIauch V. 1 M, V 5 M, A K S, G S 12, Jersey ziemlich edel. In der Gerb-säure erweisen sich mit Ausnahme des G 25 alle Legierungen alsedel, im Gegensatze zu Stahl und Eisen.

Bei diesen Untersuchungen in organischen Säuren wurden ver-

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.Jahrg. 69. ALES. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 27.

hältnismässig häufig zwischen den durchgeführten Doppelproben auf-fallende Differenzen gefunden, indem die eine Probe sich als passiverwies und keinem Angriff unterworfen war, während die zweite Probegleichzeitig eine starke Ätzung durch die Säure eilitt. Um allfälligeVersuchsfehler auszuschliessen, wurden derartige Versuche mit dengleichen Metallstreifen wiederholt, nachdem die letztern wieder blankgescheuert worden waren. In einigen Fällen zeigte sich bei derWiederholuHg Übereinstimmung im Angriff, so dass die Ergebnissein die Tabelle aufgenommen werden konnten. In 2 Fällen aber wurdeauch bei der Wiederholnng das widersprechende Verhalten im An-griff zum zweiten Mal festgestellt.

So wurde hei Legierung B B II bei dem Versuch in Milchsäure1/10 n füra) nach 37 Tagen eine Gewichtsabnahme von 0,0011 gr festgestellt, fürb) „ 3 7 „ „ „ „ 0,1720 „

Die heiden Musterbleche, welche demselben Probematerial ent-nommen worden waren, wurden nochmals blank gescheuert und aber-mals dem Angriff der Milchsäure ausgesetzt.Für a) wurde nach 30 Tagen eine Gewichtsabn. von 0,0000 gr gefunden

b ) ,, /, 30 ,,„ ,,„ 0,6077 „ „Der Unterschied in der Angriffsweise war bereits am 3. Tagc

mit Bestimmtheit zu erkennen. ”Der zweite derartige Fall, welcher ebenfalls eingehend unter-

sucht wurde, bezog sich auf zwei Proben der Legierung Jersey, welcheaus dem dünnen 0,3 mm dicken, kalt gewalzten Musterbleche (sieheBeschreibung der Proben) geschnitten worden waren.

Die Resultate, welche hier erhalten wurden, sind die folgenden:Für Probe a) ergab die Prüfung in Essigsäure 1/10 n nach 28 Tagen

0,0032 gr GewichtsabnahmeFür Probe b) ergab die Prüfung in Essigsäure '/io n nach 28 Tagen

0,1449 gr Gewichtsabnahme.Die Wiederholung des Versuches nach Reinigung der Metall-

streifen ergabfür Probe a) nach 26 Tagen einen Gewichtsverlust von 0,0001 gr

„ ,, c) „ 2 6 ,, • ,, „ „ 0,0523 „Eine abermalige 3. Wiederholung nach nochmaliger Reinigung der

Proben ergabfür a) nach 37 Tagen einen Gewichtsverlust von 0,0001 gr„ c) ,, 37 „ „ „ „ 0,1874 „

b) „ 37 ,, ,, >, 0,1504 „Die Proben A und C wurden nun metallographisch untersucht.

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Das photographische Bild in 500facher Vergrösserung zeigt nun einenUnterschied im Gefüge des Materiales, worauf das verschiedenartigeVerhalten gegenüber der Essigsäure zurückzuführen ist. Die Probe Azeigt ein schichtartiges Gefüge, während C in der Struktur ilneinheit-lich ist.

Fig. 10 (No. I).No. I löst sich nicht in der Essigsäure.

Mikrophotographien voli 2 Proben von Jersey-Eisen, welche aus demselben Muster-blech entnommen worden sind, sich aber in Essigsäure 1/10 normal verschieden

verhalten. Vergrösserung 500 fach.

Wenn nun berücksichtigt wird, dass bei diesem kalt gewalztemBlech sich dessen Oberfläche an verschiedenen Stellen derart ungleichgegenüber Essigsäure verhält und auch das mikroskopische Bildstarke Ungleichheiten in der Struktur aufweist, so muss die Frageaufgeworfen werden, ob nicht das Kaltwalzen, durch welches dieStruktur nachträglich zerstört wird, für die Beständigkeit des Fa-

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brikates sehr nachteilig ist. Von vielen Firmen wird auch gefordert,dass nach der mechanischen Bearbeitung des Materiales eine ther-mische Nachbehandlung zu folgen hahe; um die durch Bearheitungverursachten Spannungen auszugleichen.

Durch diese Erscheinungen sind auch die weniger extremen

Fig. 11 (No. II).No. II löst sich lebhaft in der Essigsäure.

Vergrösserung 500fach.

Fälle erklärlich, wo Differenzen unter den beobachteten Angriffenauf die Metalle von 20 — 50 °/o gefunden wurden.

d) Oberflächenbehandlung und ihre Folgen auf den Angriffdurch chemische Agentien.

Auf den Umstand, dass nicht nur das Metallgefüge von grosserBedeutung für den chemischen Angriff ist, sondern dass auch derBehandlung der Metalloberfläche in dieser Beziehung eine grosse Be-

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deutung zukommt, weisen auch die Prospekte hin. Die bereits er-wähnten Unregelmässigkeiten im Angriff, und die Beobachtung, dassnach einer abermaligen Reinigung der Metalloberfläche, oftmals nachdem zuerst beobachteten Metallangriff, nun ein edles Verhalten derbetreffenden Lösung gegenüber eintritt, bestätigen diese Tatsache.

Von den Lieferanten des nichtrostenden Stahles wird gefordert,dass die Gegenstände, welche aus diesen Legierungen hergestellt werden,poliert werden müssten, damit sie rostsicher seien. Lässt sich dieseForderung für kleine Gegenstände unter Umständen ohne allzu grosseMühe durchführen, so stellt sie überall da, wo im Gebrauche derGegenstände mit einer starken mechanischen Abnützung zu rechnenist, eine Unmöglichkeit dar. Von dieser Überlegung ausgehend, habeich daher meine Angriffsversuche mit abgeschmirgelten Metallprobendurchgeführt. Vom theoretischen Standpunkte aus ist es aber den-noch interessant, zu untersuchen, welche Unterschiede sich im che-mischen Angriff zwischen polierten und nur geschmirgelten Ober-flächen ergeben.

Es ist hekannt, dass die nicht polierte Metalloberfläche, welchenur mittelst Schleifen oder durch Abscheuern mit Schmirgeltuchblank erhalten wurde, von einer Unzahl von Kerben durchsetzt ist.Es wird nun geltend gemacht, dass eben diese feinen Kerben so gutwie Kanten und grobe Verletzungen der Metalloberfläche zu che-mischem Angriff neigen. Um diese Kerhen zu beseitigen, gibt es zweiMittel :

1. Polieren der Metalloberfläche.2. Ätzen der Metalloberfläche mit Säure.

Durch- das Polieren werden alle Poren verschlossen und diekleinen Vertiefungen ausgeglichen, so dass die Oherfläche genau ebenwird und somit dem Angriff die denkbar kleinste Fläche darbietet.

Die geätzte Oberfläche hat sich an Gebrauchsgegenständen nichtbewährt, weil sie nicht rein gehalten werden kann und ist deshalbvon noch geringerer Anwendungsmöglichkeit als das Polieren.

Von der Firma Brown Bayley, welche mir die Proben BB I undBB II lieferte, sind mir auch eine Anzahl Muster eben derselbenLegierungen in hochpoliertem Zustande in - den Abmessungen vonebenfalls 20 X 90 mm Grösse zu Versuchszwecken zur Verfügung ge-stellt worden. Zur KeHnzeichnung der Proben waren Buchstaben ein-geätzt. Ich unterwarf diese Proben in gleicher Weise den bisher be-schriebenen Angriffsversuchen und fand, dass .die polierte Probe sichbeträchtlich edler verhält und in bestimmten Fällen sich direkt passivzeigt, in denen die ..nicht polierte Probe sofortigem • Angriff unter-

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Worfen ist. Die nachfolgende Zusammenstellùng zeigt für die beidcnLegierungen B B I und B B II die Angriffswerte für geschmirgelte,gebeizte und polierte Oberflächen.

Tabelle 7

Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit.. Angriffswerte in gr pro lm' Oberfläche.

B B I (Stahl)blank geschmirgelt

pro'/, Jahr pro 100 Std.gr gr

geätztpro'/, Jahr pro 100 Std.

gr gr

spiegelblank poliertpro 1/ 7 Jahr pro 100 Std.

gr giin Luft hângend 79,4 54,5 0,31„ Schale liegend 84,6 67,2 --„ lest. Wasser 0,047 0,000 0,000

,, + 0 0,024„ „ + CO 2 0,265 0,740 0,000„ Brunnenwasser 0,057 0,000 0,000„ Na Cl 2,5 7 6 3,6 2,88 0,43„ Essigsäure - 27,0 13,5 0,000„ Salpetersäure 157,0 210,0 0,000„ Chlormagnesium 0,5 70 3,06 2,34 -

BB H (Eisen)in Luft hängend 5,05 1,8 0,19„ Schale liegend 2,05 0,64„ Brunnenwasser 0,000 0,000„ dent. Wasser 0,016 0,000 0,000

I//I;, + CO,„ „ „ + 0

0,0660,024 - 0,000

„ Kochsalz 2,5°/0 2,23 0,03 0,000„ Essigsäure '/, O n„ Chlormagnesium 0,5 70

0,2651,39

0,020,01'

, 0,000,

„. Salpetersäure 1 / 10 n 4,46 -„ Zitronensäure '/ to n 0,33 0,01

Die Resultate zeigen deutlich, in welch hohem Grade Polierungoder Ätzung die Metalloberfläche vor korrodierendem Angriff zùschützen vermögen. Bei B B I beobachtete ich- in Salpetersäure undin destilliertem Wasser mit Kohlensäure eine stärkere Einwirkungan der geätzten als an der blank geschmirgelten Oberfläche,. was mitdem allgemeinen Verhalten in Widerspruch steht.' Da beim Säure-angriff, sofern ein solcher stattfindet, stets die ganze Oberfläche gleich=mässig angegriffen wird, so kann angenommen werden, dass hier, diedurch Atzung entstandene, vergrösserte Oberfläche de m Angriff mitetwelcher Beschleunigung unterworfen ist.

In Wirklichkeit stellt aber die Politur nur einen zeitlich be-schränkten Schutz dar. Wie die Versuchsreihe in der mit industriellenAbgaseis verunreinigten Atmosphäre gezeigt bat, 'bliehen die' -auf

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Hochglanz polierten Proben auf die Dauer nicht blank. Nach Ver-lauf von einigen Wochen trat Erhlindung der Politur ein und es er-schienen kleine Rostflecken, wie die photographierten Proben zeigen(Fig. 12). Wenn auch nach 6 Monaten noch keine nennenswerte Kor-rosion aufgetreten war, so ist doch anzunehmen, dass sie nach voll-ständiger Zerstörung der Politur in gleicher Weise einsetzen wirdwie bei den nicht polierten Proben.

Vermochte die polierte Probe, ohne Rostansatz zu zeigen, währendmehrerer Monate in der Kochsalzlösung vollkommen untertaucht er-

Fig. 12Auf Spiegelglanz polierte Proben, während 6 Monaten der Atmosphäre im Hofe des

Chemiegebäudes ausgesetzt. Die Proben wurden mit Bindfaden aufgehängt.Probe links wurde dieser Prüfung nicht ausgesetzt und zeigt die blanke Oberfläche

vor Versuchsbeginn.

halten bleiben, so vermochte sie in Kochsalzlösung nur teilweise ein-tauchend nicht zu widerstehen. Schon nach Verlauf von ca. 3 Wochenzeigte die polierte Fläche, wie die Photographie -(Fig. 13) wiedergibt,verschiedene Rostflecken. - •

Es mag auch erwähnt werden, dass Strukturfehler des Materials,die durch das Polieren verdeckt werden, durch lokalen Angriff zumVorschein kommen, sobald die Proben in Kochsalzlösung gebrachtwerden.

e) Verhalten der Legierungen in wässerigen Lösungenbei höherer Temperatur.

Da mit Erhöhung der Temperatur chemische Reaktionen im all-gemeinen beschleunigt werden und oftmals überhaupt erst bei höherer

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Temperatur einsetzen, so war es von Interesse zu untersuchen, welcheVeränderungen im Verhalten der vorliegenden Metalle beobachtetwürden. In allen Fällen, wo bereits bei gewöhnlicher Temperatur einwesentlicher Angriff auf das Metall beobachtet worden war, wirddurch die Erhöhung der Temperatur die Lösungsgeschwindigkeit er-höht. Dies zu verfolgen, bot wenig Interesse, wohl aber musstenachgeprüft werden, oh nicht in Fällen, wo bei gewöhnlicher Tem-peratur gar kein Angriff oder nur ein verschwindend kleiner zu

Fig. 13Auf Spiegelglanz polierte Probe von B B I, während 3 Wochen zur Hälfte inKochsalzlösung eintauchend. Der über der Oberfläche der Flüssigkeit stehende

Teil wurde von Zeit zu Zeit mit der Lösung befeuchtet.

beohachten war, hei Erhöhung der Temperatur eine wesentliche Kor-rosion eintreten werde. Diese Versuche wurden in der Weise durch-geführt, dass die in die Erlenmeyerkolben eingesetzten Proben aufeinem Wasserbade während 100 Stunden auf einer Temperatur von80-85 ° C. gehalten wurden. Die erhaltenen Resultate sind ebenfallsin der bereits angeführten Tabelle 5 eingetragen und zwar jeweilsin der zweiten Linie unter demjenigen, das bei Zimmertemperaturerhalten worden war. Zeigen die Resultate, die in warmem, destil-liertem Wasser gewonnen worden sind, nur wenig Abweichung vonden Ergebnissen bei gewöhnlicher Temperatur, so sind die Daten in derwarmen Kochsalzlösung sehr wichtig. Sie zeigen, dass nun auch die edel-sten Legierungen wie V 2 A, V 5 M, Saville etc. versagen. Auch inden organischen Säuren ist die Lösungsneigung eine bedeutend grös-sere bei höheren Temperatnren, so dass hier eine Reihe von Legie-rungen unter diesen Bedingungen nicht mehr als resistent gelten können.

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. Fig. 15

J

Fig. 14

34 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. 1924

f) Einfluss von Glas auf die Korrosion von Cüromstählen.Bei den besprochenen Versuchen bei erhöhter Temperatur be-

sonders in Kochsalzlösung beobachtete ich bei den Proben Saville undV 2 A , dass der gefundene Gewichtsverlust einzig auf Korrosions-stellen an Ecken und Kanten, welche mit dem Glase in Berührunggestanden hatten, zurückzuführen war, während die übrige Oberflächeder Proben vollkommen intakt geblieben war (siehe auch Angriff vonDelta-Metall in schwefliger Säure). Um Zufälligkeiten auszuschliessen,wurde der folgende Versuch durchgeführt. In einem Becherglase

(Fig. 14) von ca. 450 cm 3 Inhalt wurde auf den Boden des Glases einGlasstab gelegt, so dass derselbe den Boden in zwei Hälften schied.Es wurden zwei Proben gleicher Grösse, je eine aus V 2 A und eineaus Saville-Eisen, in das Becherglas gestellt, so dass sie mit demuntern Ende den Glasstab berührten. Diese Probe wurde währendeiniger Tage auf der Temperatur von 80° C. gehalten. Es zeigte sichschon nach kurzer Beobachtungszeit an Probe Saville längs der Be-rührungsstelle mit dem Glasstabe eine tiefe Korrosionsstelle, wäh-rend die ührige Oberfläche der Probe keinerlei Angriffsspuren zeigte

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(siehe Fig. 15). Damit war einwandfrei festgestellt, dass diese Kor-rosionserscheinung mit der Berührung des Glases im Zusammenhangsteht.

Es wurden nun, um dem Wesen dieser Erscheinung nachzuspüren,drei weitere Gläser mit Metallproben und Glasstäben in folgenderWeise vorbereitet.

In Probe A wurde ein gewöhnlicher Glasstab verwendet wie beimersten orientierenden Versuch. Als Metalle wurden zwei Bleche vonSaville-Eisen eingesetzt. Der 400 cln 3 betragenden Lösung von 2,5 0/

Kochsalzgehalt wurden 20 cm 3 H NO, 1/1 , normal zugesetzt.In Probe B wurde an Stelle des gewöhnlichen Glasstabes ein

solcher aus Quarzglas verwendet. Die Blechstreifen gleicher Legierung(Saville) wurden mit 400 cm 3 reiner Kochsalzlösung von 2,5 O Gehaltübergossen.

Die Probe C, welche, wie die beiden beschriebenen Prohen A undB gleich vorbereitet worden war, erhielt ebenfalls einen Quarzglas-stab. Die Kochsalzlösung wurde aber mit 20 cm 3 Natronlauge 1 ;10 n.versetzt.

Die so vorbereiteten Proben wurden mit Uhrgläsern bedeckt undwährend 2 mal 24 Std. auf dem Wasserbad auf 80° C gehalten. Nachdieser Zeit zeigten sich die folgenden Resultate:

In Probe A konnte der lokal begrenzte Korrosionsangriff an derBerührungsstelle mit dem Glase nicht mehr wahrgenommen werden,dafür war ein Angriff auf der ganzen Oberfläche gleichmässig verteiltzu beobachten, der Gewichtsabnahmen von

0,0275 und 0,0353 grzur Folge hatte.

In Probe B zeigten sich wiederum lokal begrenzte Angriffsherde,welche sich aber nicht an den Kontaktstellen mit dem Glas befanden.Sie waren von pilzartigen Wucherungen von grünem Eisenhydroxydbedeckt und ergaben Gewichtsabnahmen von

0,0161 und 0,0170 grIn Probe C waren gleiche Anfressungen in halber Blechhöhe am

Rande zu beobachten, also wiederum nicht an der Kontaktstelle mitdem Glase. Drei dieser Proben sind nebenstehend durch Photographiewiedergegeben (Fig. 16). Sie zeigen die für die Konstruktionen sogefährlichen lokalen Anfressungen, welche gleich die ganze Blechdickeerfassen. Eine metallographische Untersuchung der Blechstruktur beider Korrosionsstelle brachte keine Aufklärung, indem sich das Metall-gefüge allseitig durchaus gleichartig erwies.

Dadurch, dass im Falle A durch Zusatz von Säure die von der

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36 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. - 1924

Glaswandung herrührende alkalische Reaktion zurückgedrängt wurde,war ein Angriff gerade an der Kontaktstelle mit Glas nicht mehr zuerwarten.

Wird nun im Falle B das Glas durch Quarzglas ersetzt, so fehlenfür den lokalen Angriff die Alkalijonen des Glases ebenfalls.

Wird im Falle C dem ganzen Bade Alkali zugesetzt, so liegt einbesonderer Grund für den Angriff am Glaskontakt ebenfalls nicht

Fig. 16Verhalten von drei Proben Saville in I{ochsalzlösung 2,5 9 6 bei 80° C.

No. 7 und 2. 'Der genannten Na 2Cl- Der Lösung, in welcher sich No. 5Lösung waren auf 400 cm 2 20 cm 2 befunden hatte, wurde kein Zusatz

Na OH 1/,„ n. zugesetzt worden. von Na OH gegeben

vor, sondern es kann an einer beliebigen Stelle ein Angriff erwartetwerden.

Durch das Ausbleiben eines Angriffes an den Glaskontaktstellenin den Proben B und C . mit Quarzglas wird ferner bewiesen, dassder saure Bestandteil des Glases die Reaktion an der Kontaktstelle

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Jahrg. 69. ALFR. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 37

im eingangs beschriebenen Versuche nicht vernrsachen konnte, son-dern dass sie nur auf den Alkaligehalt des Glases zurückzufüh-ren ist.

Dass aher die Abgabe von Alkalijonen durch die Glaswände mitim Spiele ist, dürfte ferner auch aus der Übereinstimmung mit derAngriffsart hervorgehen, wie sie am Stahl in einem Falle bei denVersuchen in schmelzflüssigen Alkalien beobachtet worden ist (Fig.22).

g) Einfluss des Vergiitens auf die Angreifbarkeit des Materials.

Da die Lieferanten der ProbeH 1, 3, 6 und 8 Wert darauf legen,dass das Metall nach der Formgebung vergütet werde, um die durchdie Bearbeitung entstandenen inneren Spannungen zu beseitigen, wurdeauch nachgeprüft, welcher Ordnung und Grösse die Angriffsunterschiedezwischen vergütetem und nicht vergütetem Material sind.

Zu diesem Zwecke diente das Material vier Legierung Jersey. Diein der Tabelle eingetragenen Resultate dieses Metalles heziehen sichauf Proben, welche aus dem dünnen Bleche geschnitten worden waren.Wie bereits erwähnt, wurden einige weitere Probebleche durch Aus-schmieden und Walzen eines Vierkant-Probestabes gewonnen.

Diese selbst geformten Bleche, welche bereits zu interessantenBeobachtungen Anlass gegehen haben, wurden für die vorliegendenUntersuchungen nach Vorschrift ausgeglüht bei 800-830° C.

Resultate über den Angriff auf ausgeglühtes und nicht aus-geglühtes Material.

Nicht ausgeglühte Proben Bei 800—S30° geglühteaus kalt gewalztem Blech geschnitten Proben

Gewichtsverlust pro 1 m 2 Gewichtsverlust pro 1 m2in 100 Std. in 100 Std.

in Na Cl 2,5 0 /0 3,06 2,58Mg Cl, 0,5 6/o 1,77 0,298Essigsäure 1/lo n 7,5 1,69Weinsänre 1/10 n 17,5 14,7

Die Resultate zeigen, dass ein Unterschied zwischen ausgeglühtemund nicht ausgeglühtem Material besteht und zwar zuguHsten des nachder Formgebung nochmals ausgeglühten. Immerhin ist derselbe nichtso gross, wie er sich geltend macht zwischen polierter und nur ge-schmirgelter Metalloberfläche. Diese Resultate bestätigen aber voll-kommen die von Rawdon und Krynitsky (siehe Chemical and metallur-gical Engineering, Juli 1922, auch Stahl uHd Eisen, 17.Mai 1923) gefun-denen, relativen Angriffswerte.

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38 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. 1924

h) Einfluss der Anlasstemperaturen auf die Rostsicherheit derChromstähle.

In dem Aufsatz von Daeves: Rostfreie Stähle (Stahl und Eisen1922, pag. 1315) wird eine Tabelle aus einer Publikation aus „Engi-neering" wiedergegeben, welche die Unterschiede in der Angreifbar-keit der rostsicheren Dreistoffstähle, also der reinen Chromstähle, nachdem Anlassen auf verschiedene Temperaturen wiedergibt. Um nach-zuprüfen, ob für die vorliegenden Stahlproben die angegebenen Unter-schiede auch Geltung haben, liess ich durch die Firma Gebr. Sulzer ausder Probe B B 1 (Chromstahl der Firma Brown Bayley, Sheffield)8 Probeplättchen in den Abmessungen 20 ><90 min herstellen, welchebei 950° in Oel abgekühlt und je

2 Proben No. 1 auf 500° angelassen wurden2-,, No. 2 „ 600°2 „ No. 3 „ 700°2 „ No. 4 „ 850° „

Die so vorbereiteten Proben, welche alle genau gleich hlank ge-schliffen waren, wurden während 22 Stunden in Essigsäure 1 0/o behan-delt und durch WäguHg der eingetretene Gewichtsverlust konstatiert.

Angriff in Essigsäure 1°/,Oherfläche der Prohen je 36 cm 2, Dauer der Einwirkung 22 Stun-

deH. Beobachtete Gewichtsabnahme:

No. 1 No. 2 No. 3 No. 4

0,0200 0,0275 0,0446 0,0277

0,0131 0,0283 0,0399 0,0365nahezu blank schwarzer Belag, schwarzerBelag, wenig angegrif-

gehlieben abwaschbar abwaschbar fen, geringer Be-lag, wie bei 2 u. 3

Das Aussehen der Proben wurde nach der Reinigung derselbendurch photographische Aufnahme (Fig. 17) festgehalten.

Die Angriffsversuche wurden noch in 0,2 und 0,5 °/oiger Essig-säure wiederholt, wobei aber die Gewichtsverluste nicht mehr kon-trolliert wurden. Das Aussehen der Proben nach der Prüfung waridentisch mit den Resultaten vom ersten Versuch. In Fig. 18 sinddie 4 Proben aus dem Versnch in 0,2°/oiger Essigsäure wiedergegehen.Zur Abschätzung des Angriffes ist die blankgescheuerte Probe BB II 7beigefügt.

Es ist zu bemerken, wie schon in Tabelle 5 gezeigt wurde.

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Jahrg. 69. ALES. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 39

dass die hier verwendete Legierung B B I durch H/10 Essigsäure an-gegriffen wird. Durch das verschiedene Anlassen zeigt sich nun inder Tat im Grad des Angriffes ein Unterschied. Dieser Unterschiedist aber, wie die Gewichtszahlen zeigen, für Legierungen, bei welchen

Fig. 17Angriff in 1 0/ 0 Essigsäure bei gewôhnlicher Temperatur.

Fig. 18Angriff von Essigsäure 1/10 normal. B B II zum Vergleich ist blank gescheuert.

ohnehin ein Angriff stattfindet, nicht so gross, dass diese durch be-sondere Anlassbehandlung vor Angriff vollständig geschützt werdenkönnten. Wie zahlreiche bisherige und noch folgende Doppelprobendartun, sind die hier in Betracht fallenden Unterschiede bei weitemnicht so bedeutend, wie sie entstehen könnten durch feine, oftmals

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40 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. 1924

kaum bemerkbare Unterschiede in der Oherflächenbeschaffenheit dieserLegierungen. Die in der eingangs zitierten Arbeit von, Daeves ange-führten Ergebnisse über den Angriff in Essigsäure stimmen mit meinenResultaten nicht vollkommen überein. So wird angegeben, dass hei600° angelassener Chromstahl von der Säure nicht angegriffen wird,während meine Versuche mit Probe No. 2 in Uebereinstimmung einenAngriff feststellen. Es wird dies damit zusammenhängen, dass ichzu diesen Prohen einen Stahl verwendete, welcher auf alle Fälle derEssigsäure nicht zu widerstehen vermag. Wäre für diese Proben eingegen Essigsäure sich edel verhaltender Stahl verwendet worden, soist anzunehmen, dass auch eine Probe mit der Anlasstemperatur von600° dem Angriff Hoch widerstanden hätte. Es darf somit der Schlusszugelassen werden, dass unter den verschiedenen Legierungen im Ver-halten gegen Essigsäure individuelle Unterschiede bestehen.

i) Verhalten von geschweissten Proben gegen korrodierendeLösungen.

Von den Legierungen

V 2 A, Saville-Eisen, F A S und B B I

wurden in den Werkstätten von Gebr. Sulzer Musterbleche mitSchweissnähten in den äusseren Abmessungen von 90 X 20 mm her-gestellt. Die Schweissungen wurden Hach dem Verfahren der Punkt-schweissung auf elektrischem Wege erzeugt. Von der Herstellungmit Schweisseisen gedichteter Schweissnähte wurde abgesehen, da dievorliegenden Proben hoch legiert sind und wie die Kontaktversuchezeigen, sich wesentlich edler als Eisen zeigen. Somit wären solcheSchweissungen wertlos, da das aufgetragene Eisen einer intensivenKorrosion unterworfen würde.

Es wurde das Verhalten der beschriebenen Proben mit Schweiss-nähten in der Atmosphäre hängend, in Kochsalzlösung und in Essig-säure beobachtet. Der Angriff durch Korrosion in der Atmosphäreist photographisch wiedergegeben. Die Proben zeigen deutlich, dassein, wenn auch nicht sehr starker, so doch deutlich sichtbar vermehrterAngriff an den eigentlichen Erhitzungsstellen, den verschweissten Punk-ten, auftritt. Besonders deutlich zeigt dies Probe 2 (Saville-Eisen),während bei den Proben 3 und 4 diese in den ersten Tagen ebenfallsgemachte Beobachtung, infolge der, im Laufe der Zeit, auf der ganzenOberfläche aufgetretenen Korrosion nicht mehr deutlich sichtbar ist.

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Jahrg. 69. ALFA. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 41

Verhalten der Schweissproben in Kochsalzlösung von 2,5°/o.Gewichtsabnahme

nach 7 TagenB B I 0,0236 gr Rostansatz besonders ân den SchweisspunktenF A S 0,0227 „ Rostansatz nur an den SchweisspunktenSaville-Eisen 0,0130 „ ,, ,, ,, ,,

übrige Oherfläche blank gebliebenV 2 A 0,0000 „ spurenhafter Rostansatz an den Schweißstellen

Verhalten der Schweissproben in Essigsäure 1/10 normal.B B I 0',0800 gr ganze Oberfläche angegriffen, Metall schwarzF A S 0,0715 „ „ ,, „

Saville-Eisen 0,0007 „ Oberfläche blank gebliebenV 2 A 0,0003 „

,,

,,

Fig. 19I. in der Luft hängend. II. in der Schale liegend.

Geschweisste Stahlproben (Punktschweissung) der Atmosphäre im Hofe des Chemie-gebäudes der Eidg. Tecbn. Hochschule wäbrend 5 Monaten ausgesetzt.

No.l V2A No. 3 BBI„ 2 Saville „ 4 F A S

k) Einwirkung saurer Salzlösungen.Bekannt ist, dass in sauren Salzlösungen besonders starke Kor-

rosionserscheinungen beobachtet werden. Ich habe daher die folgendenProben Thermosilit, V 2 A Saville-Eisen, Delta-Metall gewöhnlicherStahl und Eisen der Einwirkung einer Lösung von je

200 cm z Na Cl 2,5 0/0 5 gr Na Cl200 ,, H Cl 1/70 Normal 0,72 gr H Cl

ausgesetzt.

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42 . Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

Das Verhalten der vier ersten Legierungen zeigt eine starkeSäurewirkung, indem die Proben keinen Rostansatz zeigten, sondernSäureätzung aufwiesen.

Die erhaltenen Resultate auf Grund einer 12tägigen Beobachtungs-zeit auf 1 m 2 und 100 Std. umgerechnet, ergeben folgende Werte:

Thermosilit 4,67 gr GewichtsabnahmeV2A 0,058 „ „Saville-Eisen 24,1 „Delta-Metall 5,95 „ „

Diese Werte, mit den Zahlen von Tabelle 1 verglichen, zeigen,dass hier der Angriff gegenüber reiner Kochsalzlösung um ein Mehr-faches grösser ist, ein Beweis auch, dass die vorhandene Säure ver-hältnismässig stärker wirkte, als die gleichfalls anwesende Kochsalz-lösung. Obwohl diese Proben nur halh so viel Säure in Gewichtsmengenenthielten, wie die früher durchgeführten Versuche in verdünntenSäuren, deren Resultate in der Tabelle 5 enthalten sind, so ist dennochder totale, hier beobachtote Gewichtsverlust bei Delta nahezu gleich,bei Saville-Eisen aber nicht unwesentlich grösser, als in der reinenSäure.

Besonders interessant, und für das Verständnis der Vorgänge in-struktiv, waren die Beobachtungen an Eisen und Stahl.

Analog wie bei den ohen beschriebenen Proben zeigte sich heiStahl und Eisen anfänglich nur die Sä.ur • ewirkung, indem sich dasMetall unter schwacher Wasserstoffentwicklung langsam löste. Beider einen Stahlprobe trat aber nach 7 Tagen, bei der zweiten nach9 Tagen eine Änderung der Angriffsart auf, indem sich in dem Probe-glas nach dieser Zeit die Lösung unter Trühung braun färbte und dasMetall sich mit einer braunen Oxydhaut bedeckte. Die am 12. Tagedurchgeführte Wägung der Proben ergab einen Gewichtsverlust von0,5698 und 0,5709 gr. Es hat also die vorhandene Säure sich voll-ständig in Ferrochlorid verwandelt. Nachdem nun keine freie Säuremehr vorhanden war, trat die hekannte, unter Oxydbildung statt-findende Korrosionserscheinung der Kochsalzlösung auf. Ganz dasgleiche Bild des Angriffes war auch beim Eisen. zu beobachten, nurwar die Angriffsgeschwindigkeit der Säure in diesem Falle. eine ge-ringere. Die erwähnten Reaktionsänderungen - oder Umschläge tratenerst nach 21 und 23 Tagen auf. Eine Probewägung der einen derbeiden Eisenproben zeigte, dass nach 13 Tagen erst 0,450 gr Eisengelöst waren. Zu dieser Zeit war also noch freie Säure in der Lösungvorhanden, welche sich erst noch mit denn vorhandenen Eisen ahsättigenmusste, bevor die Wirkung des Kochsalzes in Erscheinung treten konnte.

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Jahrg. 69. AUER. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 43

Die endgültigen Wägungen der beiden Eisenproben nach 30 Tagenzeigten Gewichtsabnahmen der Eisenproben von

0,5927 und 0,5774 grwelche Zahlen mit den für Stahl gefundenen Werten übereinstimmenund damit das oben gesagte bestätigen.

Aus Analogie ist anzunehmen, dass auch bei hoch legierten Eisen-verbindungen sich diese Verhältnisse auswirken werdeH, nur ist hiefüreine wesentlich geringere Reaktionsgeschwindigkeit anzunehmen unddaher der eintretende Reaktionsumschlag zeitlich viel später zu er-warten.

IV. Verhalten in Mineralsäuren und organischen Säurenverschiedener Konzentrationen bei Siedetemperatur.Nachdem die Widerstandsfähigkeit der verschiedenen Legie-

rungen in verdünnten Mineralsäuren eingehend untersucht wordenwar, interessierte ihr Verhalten gegenüber Sänren bei höheren Kon-zentrationen und zwar um so mehr, als hier sich die bekannten Pas-sivitätserscheinungen des Eisens geltend machen.Tabelle 8 1. Verhalten in Salzsäure.

Salzsäure 10°/„ bei Zimmertemperatur.Versuchsdauer Mittelwert pro

Std. pro 36 cm 224 Std. u. lm2K V 2 A 5 X 24 0,4171 0,5500 26,8 grSuperneutral Soc. de Prod. pro 51 cm2

Metallurg., Paris 27 X 24 0,2499 0,2777 1,91 „pro 51 cm2

Thermosilit Krupp 27 X 24 0,218 0,234 1,61 „Acidur Wesselinger Guss- pro 51 cm'

werk 27 X 24 0,2655 0,2452 1,85pro 51 cm2

Gewöhnl. Grauguss 16 16,788 18,287 5160,00 „pro 36 cm2

Kupfer 15 X 24 8,079 7,9603 148,5 „Salzsäure 20°!„ bei Zimmertemperatur.

pro 36 cm2V 2 A 2 1,5101 2,1056 6000,00 „Weguzit pro 51 cm'Wesselinger Gusswerk 2 2,1119 4,7341 8020,00 „Superbasique Soc. de Prod. pro 51 cm2

Metallurg., Paris 2 3,5454 4,5125 9500,00 „pro 51 cm2

Acidur Wesselinger Gw. 21 X 24 0,5512 0,5430 5,1 „Superneutral Soc. de Prod. pro 51 cm'

Metallurg., Paris 21 X 24 0,488 0,617 4,91 „pro 51 cm'

Thermosilit 22 X 24 0,277 0,273 2,45 „

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44 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

Salzsäure 10 0/0 bei 80° C. auf dem Wasserbad erwärmt.pro 36 cm 2 Oberfläche

V 2 A 1 l,3303 1,8275lebhafte Lösung des 11letalles

Salzsäure 100/0 auf dem Wasserbad auf ca. 80° C. erwärmt.Gewichtsabnahme

pro 51 cm' pro 1 Std. u. 1m2gr gr

Acidur Dauer 20 Std. 1,0053 9,8nach weiteren 7 Std. 0,325 . 9,1

5 ), 0,241 9,48,,

I IIgr gr

Thermosilit I{rupp Dauer 20 Std.. 1,313 1,514 13,9nach weiteren 7 Std. 0,246 0,243 6,8

8 „ 0,241 0,236 5,82Salzsäure 1 0/6 , siedend, am Rückflusskühler.

Gewichtsabnahme pro 1 m2Thermosilitpro 51 cm2pro 1 Std. pro 24 Std.

gr gr gr gr •

Versuchsdauer 17 Std. 0,1612 0,1452 1,77 42,4nach weiteren 56 „ 0,0491 0,0530 5,3

Salzsäure 5 0/0 , siedend, am Rückflusskühler.Gewichtsabnahme Gewicbtsabnahme

pro 51 cm' pro 1 m2 u. 24 Stdgr g"" gr

Siliziumguss Acidur nach 25 Std. 0,190 0,172 33,8

Salzsäure 10 0/0 / siedend, am Rückflusskühler.Gewichtsabnahme Gewichtsabnahme pro 1 m2

Siliciumguss Acidur pro 51 cm' pro 1 Std. pro 24 Std.I II

gr gr g" gr.

nach 7 Std. 0,4383 0,3482 15,2nach weiteren 26 Sdt. 0,9082 0,7558 6,13

28'/, Std. 0,6061 0,5539 3,85 93

Die Zusammenstellung zeigt, dass selbst in 10 "/0 Salzsäure dieLegierung V 2 A, obwohl nicht mehr vollständig resistent, doch gegen-über dem Gusseisen sich noch gut hält. Der pro Einheit errechneteGewichtsverlust für V 2 A ist nur ca. 9 2 °: o von demjenigen des Guss-eisens. Die Beständigkeit der verschiedenen Sorten von siliciumhalti-gern Guss ist aber eine noch viel grössere. Die drei zur Prüfung ge-langten Sorten zeigen hier eine weitgehende Übereinstimmung in derResistenz.

In 20 °/oiger Salzsäure vermag V 2 A nicht mehr zn widerstehen,es ist gleich den mituntersuchten gegen Alkalien beständigen Guss-sorten Superbasique und Weguzit einem rapiden Angriff unterworfen.

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Jahrg. 69. ALFR. BRUNNER. Korroslonsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 45

- In der warmen Salzsäure von 10 0/0 ist V 2 A ebenfalls nichtmehr beständig und auch die säurefesten Gußsorten Thermosilit etc.sind darin einem, wenn auch nicht grossen, ständigen Angriff unter-worfen. Selbst in 1 0/o iger kochender Salzsäure sind sie nicht voll-kommen beständig.

Beim Thermosilit zeigt sich bereits in dieser Versuchsreihe, dassbei diesen siliciumhaltigen Gußsorten der Angriff nicht proportionalmit der Zeit fortschreitet. In der ersten Zeit wird die frisch ge-scheuerte Probe durch Angriff mehr an Gewicht einbüssen als inspäteren Stunden. Es hängt dies wohl damit zusammen, dass nachWeglösung des Eisens auf der Oberfläche die Kieselsäure zurückhleibtund eine schützende, graue Schicht hildet, die eine weitere rascheKorrosion unter Umständen ganz zu unterbinden vermag, wenn nicht,sie doch wesentlich verlangsamt. Für jede Säure nnd jede Konzen-tration wird sich im Laufe von einigen Stunden ein besonderer Gleich-gewichtszustand einstellen.

2. Verhalten von Krupp V 2 A in Schwefelsäure, verschie-dener Konzentrationen.

I II5°/oH,SO4 kalt Gewichtsabnahmenach 7 X 24 Std. 0,0002 0,3449 gr

10°/o H2SO4 kaltnach 7X 24 Std. 0,6163 0,0006 gr

20 °/o H 2 S 04 kaltnach 7 X 24 Std. 1,3941 0,6212 gr

40 °/o H 2 S 04 kaltnach 7 X 24 Std. 0,0545 0,0409 gr

Konnte bei dieser Legierung im Verhalten gegenüber sauren Lösungenbisher nur grosse Übereinstimmung der Doppelproben konstatiert wer-den, so werden hier beim Verhalten gegenüber konzentrierter Schwefel-säure die gleichen AbweichungeH angetroffen, wie sie bereits für dieweniger edeln Legiernngen schon gegenüber schwächer sauer rea-gierenden Lösungen beobachtet worden sind. Der Schwefelsäure gegen-über ist nun die Passivität der Chronmeisenlegierungen von Natur auseine so geringe, dass kleine Störnngen in der Oberflächenbeschaffen-heit, welche von Auge nicht direkt wahrgenommen werden können,genügen, um den Lösungsvorgang der Legierung einzuleiten.

Krupp gibt an, dass ein Zusatz von Salpetersäure genüge, umdie Legierung V 2 A auch gegen Schwefelsäure passiv zu machen.Für die nun im folgenden beschriebenen Versuche über die Passivität

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46 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

der Legierung V 2 A gegenüher Schwefelsäure mit einem geringenZusatz von H N 0 3 wurden die Metallproben, welche durch Schmirgel-papier blank gescheuert waren, erst noch mit einer Halbschlichtfeilebearbeitet, so dass die Oberfläche der Prohen durch frische Feilen-striche verletzt war. Diese so vorbereiteten Proben zeigten in denfolgenden Versuchen wieder übereinstimmendes Verhalten, da die auchnur durch geringe Politur erzeugte Schicht, welche gegen Angriffschützend wirkte, beseitigt war.

H2SO45 °/o

100 ccm H2 S 04 5 °,'0

10 „ H N 03 10 °/oH2 S 04

100 ccm H2 S 04 5 °/o

5 „ H N 0 3 5 °/o100 ccm H 9 SO4 50/010 „ H N 03 1 6/o

H2 S 04 10 0/0

100 ccm H 2 S 04 10 6jo15 „ H N 0 3 10 °/o

V2Averhält sich

passiv

passiv

passiv

passiv

H2 S 0 4 10 °/o V 2 Averhält sich

100 ccm H,SO45 „ H N 03 10 0/0 Legiermig löst sich

H2 S 04 40 °/0

100 ccm H2 S 0 4 40 (VO

15 „ H N 0 3 10 0/0 passiv100 ccm H. S 04 40 °/o

5 „ H N 03 10 °/o passiv100 ccm H 2 S 04 40 °/o20 „ H N 0 3 0,5 0/o löst sich

Es ist nach diesen Resultaten vorauszusehen, dass in den Nitrier-gemischen, in welchen neben Schwefelsäure bedeutend grössere Mengenvon Salpetersäure enthalten sind, die eben untersuchte Legierung mitSicherheit widerstehen wird.

Es wurde das Verhalten der folgenden ProbenSaville V 1 M, V 2 A und gewöhnliches Eisen

in dem Nitriergemisch von2 Teil 11, S 04 66° Bé 99,3 °/o

+ 1 „ H N 03 1,4 spez. Gew. = 65 „während 12 Tagen qualitativ geprüft: Die Proben tauchten nur zu2/3 in die Lösung ein. •

Saville und V 1 M zeigen an der Berührungsstelle mit der LuftAnlauffarben, ein Angriff findet aber nicht statt.

V 2 A zeigt gar keine Veränderung, auch an der Berührungsstellemit der Luft nicht.

Eisen erhält einen milchweissen Überzug, der sich mit Wasserabspülen lässt. Das Metall selbst aber zeigt keine Angriffsspuren.

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Tabelle 9 Verhalten in reiner Schwefelsäure.I. 5 0/ 0 H2 SO4 bei Zimmertemperatur.

Oberfläche 36 cm2.

Gewichtsabnahme Gewichtsabnahme

gr gr in 24 Std. pro 1 m2

I II gr

Remy-Nickelstahl Dauer. 5 X 24 Std. 0,0542 3,02KV 2A „ 7 X 24 „ 0,0002 0,3449 6,85Thermosilit „ 61 Tage 0,0526 0,0811 0,305

II. 10°/0 H2 SO4 bel Zimmertemperatur.Oberfläche 36 m2.

Remy-Stahl Dauer 5 X 24 Std. 0,0580 3,23.K V 2 A „ 7 X 24 „ 0,0006 0,6163 12,3Thermosilit „ 61 Tage 0,0685 0,0788 0,292

III. 20°/o H2 SO4 hei Zimmertemperatur.Oberfläche 36 cm2.

Remy-Stahl Dauer 5 X 24 Std. 0,0544 3,04V 2 A „ 7 X 24 „ 1,394 0,621 42,5Thermosilit 61 X 24 „ 0,0264 0,0412 0,172

IV. 40°/0 H2 SO4 bei Zimmertemperatur.Oberfläche 36 cm2.

V 2 A Dauer 7 X 24 Std. 0,003 3,119 12,7Thermosilit 61 X 24 „ 0,0230 0,0201 0,10

V. 10°/2 H2 SO4 am Rückflusskühler siedend.Oberfläche 51 cm2.Gewichtsabnahme Gewichtsabnahme pro 1 m2.

I II pro 1 Std. pro 24 Std.

gr gr gr grThermosilit Dauer 17 Sld. 0,127 0,101 1,31 12,7

nach weiteren 56 „ 0,026 0,011 1,55VI. 20°/o H2 SO4 , siedend, am Rückflusskühler.

Oberfläche 51 cm2.Acidur Dauer 20 Minuten 0,0756 0,0563

nach weiteren 24 Std. 0,0328 0,0233 5;6„ 28 „ 0,0013 0,0013 0,22VII. 40°/0 H2 SO4 , siedend, am Rückflusskühler.

Oberfläche 51 cm2.Acidur: Die Proben von Versuch in 20 °/„ H2 S 04 siedend werden ohne Reinigungalso mit der schützenden Schicbt von Si 0 2 , nun in der 40 °/„ Säure auf Bestän-

digkeit geprüft.Gewichtsabnahme

Gewichtsabnahme pro 1 m 2 u. 24 Std.gr gr gr

Dauer 25'/ 2 Std. 0,0179 0,0242 3,86Die hier erhaltenen Resultate zeigen, dass hier V 2 A, wie übrigens

bekannt, nicht widerstandsfähig ist. In der Resistenz wird diese Le-gierung von den reinen Nickelstählen, wenn auch nur um ein geringes,überboten.

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48 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

Die Angriffsversuche in Salzsäure zeigten, dass die säurefesten

Gußsorten dort nicht vollkommen beständig sind. Hier beobachten

wir, dass nach Bildung der erwähnten Schutzschicht aus Kieselsäure

der Angriff so gut wie zum Stillstande kommt, wenigstens bei allen

Versuchen bei Zimmertemperatur. Auch bei Siedehitze ist der noch

beobachtete Angriff als sehr gering zu taxieren.

Tabelle 103. Verhalten in Salpetersäure verschiedener Konzen-

trationen.Oberfläche der Proben beträgt 36 cm2.I. 5 0/s H N O, bei Zimmertemperatur.

Nickelstähle Marke Remy und G 25 lösen sicb momentan Mittelwert pro1 II 1 m2 u. 24 Std.

gr gr gr.F A S Versuchsdauer 24 Std. 0,9551 0,0546 140,0Saville /, 14 X 24 „ 0,0006 0,0011 0,016V 2 A5 x 24 „ 0,0000 0,0000

„ 0,000Thermosilit Si-Guss 7 X 24 „ 0,0000 0,0140 0,28G S 12Imphy verhalten sich ebenfalls passiv 0,000

II. 10 0/0 HN 0, bei Zimmertemperatur.Nickelstähle Marke Remy und G 25 lösen sich momentanF A S Versuchsdauer 28 Std. 0,0693 0,0114 9,6Saville 14 X 24 „ 0,0005 0,0005 0,01Y 2 A 5 X 24 „ 0,0032 0,0009 0,11Si-Guss ,/ X 24 „ 0,0020 0,0030 0,03GSl21Imphy j verhalten sich ebenfalls passiv 0,000

III. 20°/, HNO3 bei Zimmertemperatur.Nickelstähle Remy mid G 25 lösen sich aufF A S VeIsuchsdauer 28 Std. 0,0068 0,0021 1,06Saville 14 X 24 „ 0,0026 0,0023 0,047V 2 A 5 X 24 „ 0,0004 0,0003 0,025Si-Guss ,/ 12 X 24 n 0,0000 0,0000 0,000GSl21

verhalten sich ebenfalls passiv 0,000Imphy 1 lV. 40°/0 HNO3 bei Zimmertemperatur.

Nickelstäble Remy und G 25 lösen sich aufF A S Versuchsdauer 28 Std. 0,0000 0,0036 0,417Saville 14 X 24 „ 0,0012 0,0011 0,024K V 2 A,,5 X 24 „ 0,0028 0,0016 0,153Si-Guss - „ 7 X 24 „ 0,0000 0,0000 0,000GSl2 1Imphy 1 verhalten sich ebenfalls passiv 0,000

V. 570 1INO3 kochend.Saville Versuchsdauer 44 Std. 0,0108 0,0092 1,6V 2 A „ 29 „ 0,0043 0,0016 0,67Silizium-Guss ), 29 „ 0,0250 0,0229 6,4

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VI. 20°/0 H N 0, kochend.

F A S Versuchsdauer • 44 Std. 0,4806 0,603 82,5V 2 A 29 „ 0,0019 0,0023 0,347Silizium-Guss 29 „ 0,0201 0,0192 4,5

Beim Verhalten gegenüher Salpetersäure treten nun die bekanntenErscheinungen der Passivität des Eisens mit in Erscheinung. Besonders

• deutlich dokumentiert sich dieselbe im Verhalten von FAS. In 5°/oigerSäure wurde eine intensive Korrosion beobachtet, welche zusehendsmit steigender Konzentration der Salpetersäure abnimmt, so dass dasMetall in 40 °/o Sänre so gut wie edel erscheint. Bei den übrigenzur Untersuchung gelangten Proben wurde in guter Übereinstimmungauf dcr ganzen Linie eine weitgehende Resistenz beobachtet.

Während die Nickelstähle sich in Schwefelsäure verhältnismässigresistent zeigen, zeichnen sie sich hier dadurch aus, dass sie sich inSalpetersänre aller untersuchten Konzentrationen lösen.

In kochender Säure dagegen vermag FAS nicht zu widerstehen.Auch die Resistenz des Siliciumgusses ist nicht sehr absolnt zunennen.Tabelle 11 4. Verhalten gegen Essigsäure.

10 0/0 Essigsäure bei Zimmertemperatur.Gewichtsabnahme

Gewichtsabnahme pro 24 Std. pro 1m2gr gr gr

lmphy-Stabl Dauer 21 X 24 Std. 0,0000 0,0582 6,1F G „ 21 X 24 - „ 0,000 0,000 0,0'V 1 M „ 21 X 24 „ 0;1561 0,1955 2,33V 2 A „ 21 X 24 „ 0,000

0,0070,001

G S 12 „ 21 X 24 „ 0,00130,007

0,00030°/0 Essigsäure bei Zimmertemperatur:

F G Dauer 5 x 24 Std. kein Angriff sichthar3 2A „ 5X24 „ „G S 12 5 X 24 „ „Saville 5 X 24 „ „ n „

Thermosilit „ 5 X 24 „ „30°/, Essigsäure am Rückflusskühler siedend.

Gewichtsabnahme pro 1m2Gewichtsabnahme pro 1 Sd. pro 24 Std.

G S 12 Dauer 2 Std. 0,2444 0,1070 24;4Saville „ 29 „ 1,620* 0,160 201•V 2 A „ 13 „ 0,0754 0,1396* 23,4Thermosilit „ 23 „ 0,0075 0,0077 1,63

Das Verhalten gegenüber der Essigsäure förderte hesonders in derdritten Versuchsreihe intéressante Korrosionserscheinungen zutage. Im

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allgemeinen muss bemerkt werden, dass die Resultate der durchge-führten Doppelproben hier häufig stark voneinander abweichen. Dieentstandenen Korrosionsbilder der mit * bezeichneten Proben sind hierwiedergegeben.

Fig. 20

Legierung V 2 A, 13 Std. in Essigsäure30 70 am Rückflusskühler zum Sieden er-

hitzt.No. 1 war von der Lösung überdeckt, dieandere Probe tauchte nur zur Hälfte indie Lösung, während die obere Hälfte

vom Kondensat bespült wurde

Fig. 21

Legierung Saville, 29 Std. in siedenderEssigsäure von 30% am Rückflusskühler

erhitzt.No. 7 tauchte vollständig in die Lösungein, No. 65 tauchte nur zur Hälfte in dieLösung. Die Stelle der starken Korrosionwurde durch rückfliessendes Kondensat

bespült.

Bei den Versuchen in siedender Säure tauchten die Metallprobennur zirka zur Hälfte in das Flüssigkeitsbad ein. Durch besondereGlashalter wurden die Proben in aufrechter Stellung gehalten. Deraus der Flüssigkeit herausragende Teil derselben wurde so gewendet,dass er, wenn immer möglich, von dem vom Rückflusskühler abtrop-fenden Kondensat bespült wurde.

Die beiden Proben von Saville zeigen nun grosse Unterschiedein der eingetretenen Korrosion. Während die eine Probe nur eineverhältnismässig geringe Gewichtsabnahme aufweist und auch dasAussehen derselben nicht abnormal ist, erkennt man auf der zweiteneine auffallend tiefe und umfangreiche Stelle mit intensiver Lokal-korrosion, was sich auch im grossen Gewichtsverlust kennzeichnet.Die angefressene Stelle ist nun besonders intensiv von der aus demKühler zurückfliessenden Säure bespült worden. Da dieses Kondensat

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eher eine geringere Konzentration haben musste, als die Säure imKochgefässe, so muss angenommen werden, dass diese auffallendeKorrosionserscheinung auf die gleichzeitige Mitwirkung der Luft zu-rückzuführen ist. Es ist anzunehmen, dass die sich im Kühler kon-densierende Säure sich mit der Luft sättigte und so befähigt war,besonders intensiv aufzulösen. Bei der ebenfalls photographisch wieder-gegebenen Probe von V 2 A ist dieselbe Erscheinung zu beobachten,immerhin in wesentlich geringerem Grade. Aber auch hier ist einziemlich starker quantitativer Unterschied im Angriff zu konstatieren.

5. Verhalten gegen Ölsäure.Zur Untersuchung wurde reine, destillierte Ölsäure verwendet.

Die Proben wurden zuerst während mehrerer Wochen bei Zimmertem-peratur dem Einfluss der Ölsäure ausgesetzt. Da sich auf keiner derProben ein Angriff zeigte, wurden dieselben während 205 Stunden bei80° C. auf dem Wasserbad erwärmt. Nach dieser Zeit konnte be-obachtet werden, dass alle Chrom- und Chromnickelstähle und Eisenvon der Säure nicht angegriffen wurden, dagegen wiesen die Stahl-und vor allem die Kupferprobe starken Angriff auf.

Die erhaltenen Werte wieder auf die Einheit von 100 Std. und1 m 2 Oberfläche umgerechnet, ergeben :

Angriff in gr pro 100 Std. und pro 1 m' Oberfläche

Chrom- und Chromnickelstähle 0,000Stahl 5,52Kupfer 18,4

Durch freundliches Entgegenkommen der Firma Sträuli & Co.,Seifenfabrik, Winterthur, wurde es möglich, auch einige Versuche indieser Richtung im praktischen Betriebe durchzuführen.

Von den Legierungen V 2 A, V 1 M und Saville wurden Probenvon 36 cm' Oberfläche in einem Ölsäurewaschkessel während 102und 117 Tagen aufgehängt, so dass dieselben täglich während ca, 5Stunden in feuchte, auf ca. 95° C. erwärmte Fettsäure eintauchtenund während der übrigen Zeit der Einwirkung von feuchter Luft aus-gesetzt waren. Zur KoHtrolle wurde auch noch ein entsprechendgrosses Kupferblech mit diesen Proben eingesetzt.

Es wurden die folgenden Resultate erhalten:I. Gruppe. Die Proben wurden an Glas isoliert aufgehängt.

V 2.A ergibt Gewichtsabnahme pro 1 m 2 2,5 grV 1 M „ „ „ 1 „ 5,4Saville

>,1

,,„

Kupferblech „ „), 3,

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II. Gruppe. Die Proben waren an Kupferdraht aufgehängt.V 2 A ergibt Gewichtsabnahme pro 1 m 2 0,6 grV 1 M ,, ,,

,,

Saville „ „ „ 1 „ 2,0 „

Diese Proben zeigen deutlich, dass die Korrosion durch Fettsäurewesentlich durch die periodisch zur Einwirkung gelangende Luft be-fördert wird. Immerhin ist bewiesen, dass die vorliegenden Legie-rungen dem Angriff weit weniger unterworfen sind, als Kupfer, EisenUnd Stahl.

6. Verhalten gegen saure Teer- und Min eralöle.

Von fachkundiger Seite wurde ich darauf aufmerksam gemacht,dass bei Verbrennungsmotoren an den Brennstoffpumpen stets Kor-rosionserscheinungen auftreten, welchen schwer beizukommen sei. Ichhabe daher diese neuen LegieruHgen auch anf die Resistenz gegensaure Teer- und Mineralöle untersucht.

Von der Eidgenössischen Prüfungsanstalt für Brennstoffe wurdemir je eine Probe von einem Brannkohlenteeröl und einem durchLuftbehandlung sauer gewordenen Mineralöl für meine Versuche zurVerfügung gestellt.

Die saure Natur der Teeröle ist auf den Gehalt an Phenol-s ä u r e n zurückzuführen. Die Rositzer Braunkohlenteeröle weisennormalerweise einen Gehalt an genannten Säuren von 5-10 °A) auf.Ein derartiges Öl wurde für diese Versuche verwendet.

In den Mineralölen wird die saure Reaktion durch die vorhan-denen Naphtensäuren, deren nähere Konstitution aber noch nicht be-kannt ist, bedingt. Der Säuregehalt wird hier als schweflige Säureoder als Ölsäure berechnet. Die stark sauren Mineralöle, entsprechendder mir übergebenen Probe, weisen einen Gehalt von 0,5 —0,8 0/0Ölsäure auf.

Die Metallproben wurden in ca. 3 cm weiten Reagensröhrchenmit ca. 100 ccm des zu prüfenden Öles übergossen, so dass das Metallvom Öl vollständig überdeckt wurde. Um vor Staub und Feuchtig-keit zu schützen, wurden alle Proben mit passenden Uhrgläsern be-deckt. Die Dauer der Prüfung wurde auf 42 Tage ausgedehnt undwährend 580 Stunden konnte die Temperatur im Wasserbad auf 80°gehalten werden.

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Tabelle 12 Einfluss von säurehaltigen Brennölen.

Oberfläche der Proben 36 cm2Versuchsdauer 42 Tage = 1008 Stunden

Während 580 „ wurde die Temperatur auf 80° gehaltenRositzer Braunkohlenteeröl Saures Mineralöl

Gewichtsabnahme GewichtsabnahmeGrauguss 0,0000 F A S 0,0000Saville-Eisen 0,0000 Saville 0,0000F A S 0,0000 Eisen 0,0000Flusseisen 0,0000 Kupfer 0,0206Stahl 0,0000Kupfer 0,1185Delta-Metall 0,0910V 2 A 0,0000

Diese Untersuchungen zeigen, dass die nichtrostenden Stähle nichtangegriffen wurden. Auch Eisen und Stahl bliehen bei diesen Ver-suchen intakt, dafür zeigen Kupfer und Delta-Metall starke Korrosion.Es muss die Frage offen gelassen werden, ob bei noch längerer Ver-suchsdauer schliesslich auch Eisen und Stahl etwas angegriffen wordenwären. Nach dem Verhalten der nichtrostenden Legierungen im all-gemeinen kann angenommen werden, dass sie dem Angriff durch diesesauren Öle wohl nicht unterworfen sind und die Verwendung derselbenfür die eingangs erwähnten Brennstoffpumpen und ähnliche Aggregatedurchaus gegeben erscheint. Auf alle Fälle sind in erster Linie allekupfer- und bronzehaltigen Maschinenteile hier nicht am Platze.

V. Verhalten gegenüber starken Alkalien.Die gewöhnlichen Eisen- und Stahlsorten gelten im allgemeinen

gegenüber nicht zu konzentrierten alkalischen Lösungen als beständig.Den konzentrierten Laugen gegenüber, und besonders bei höherenTemperaturen lässt diese Beständigkeit zu wünschen übrig. Es stelltesich daher das Bedürfnis nach widerstandsfähigerem Material ein.

Tabelle 13 Alkalibeständige Guss-ProbenSoc. de Produits Métallurgiques Wesselinger Gusswerk Hans Eicheler

aris WesselingP Marke Superbasique Marke Weguzit

C 3,42 1,75Si 1,36 2,83S 0,063 0,031P 0,38 0,022Mn 0,80 0,11Cr — 29,44Ni 0,78 0,45Cu 0,078 0,044

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Von den beiden Firmen, Wesselinger Gusswerk in Wesselingen undder Société de Produits Métallurgiques, Paris, habe ich je eine Probevon alkalibeständigem Guss erhalten, welche die Zusammensetzung s.Tabelle 13 besitzen.

Nachdem nun die Chrom-Eisen- und Chrom-Nickeleisen-Legierun-gen gegenüber den verschiedenen sauren Lösungen untersucht wordensind, musste es interessieren, festzustellen, welches das Verhalten gegenalkalische Lösungen ist. Da sie besonders säureheständig sind, warvorauszusehen, dass sie in Alkalien sich nicht hervorragend haltenwerden. Nachdem eine Versuchsreihe bei 80° C. in verdünnter Natron-lauge ergebnislos verlaufen war, d. h. eine Gewichtsabnahme über-haupt nicht konstatiert werden konnte, wurden die folgenden Probenin 206/oiger Natronlauge auf dem Wasserbade während längerer Zeitauf der Temperatur von 80-90 0 gehalten.

Tabelle 14

Verhalten in Natronlauge von 20 70 bei 80-90° C.

Oberfläche der Proben 36 cm2 Mittelwert pro 1 m2und 100 Std.

V2A Gewichtsverlust nacb 168 Stunden 0,0035 0,580,0030

Superbasique „ „ 168 „ 0,107 18,50,119

Wesseling „ 168 II 0,0620 10,2\V eguzit 0,0589

Grauguss „ 158 „ 0,0765 13,60,0780

Eisen 158 0,085 16,30,0761

Stahl n 158 0,0747 12,70,0694

Remy-StahlNickelstahl „ 195 „ 0,0046 0,68

0,0058Saville „ 195 „ 0,0016 0,53

0,0059I M „ 195 „ 0,0161 1,9

0,0112

Einige Versuche wurden in geschmolzenem Alkali durchgeführt,konnten aber nicht auf lange Dauer ausgedehnt werden. Es haftetenihnen überdies gewisse Unsicherheiten an, da die vorhandenen Metall-proben nur teilweise in das Alkalibad eintauchten und mit dem fürdie Schmelzen verwendeten Nickeltiegel in metallischem Kontaktstanden, so dass das Entstehen von galvanischen Ketten nicht ver-hindert werden konnte.

Es wurden die folgenden Angriffswerte erhalten und auf eine

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Versuchsdauer von 10 Stunden und eine Oberfläche von 36 cm 2 um-gerechnet.

Eisen 0,1830 grStahl 0,0825 „

0,0445 „Guss 0,370 „Wesseling-Weguzit 0,1430Soc. de Prod. Métallurg. Superbasique 0,1010 „Saville 1,61 (in 2 Stunden)

Die mit * bezeichnete Probe zeigt zwar gravimetrisch den gering-sten Angriff. Wie die untenstehende Fig. 22 aber zeigt, ist geradedie Art der entstandenen Anfressung für eine Apparatur die gefähr-lichste und darf allein auf den konstatierten Gewichtsverlust nichtabgestellt werden. Es mag erwähnt werden, dass nur bei der photo-graphierten Stahlprobe solche bohrlochartigen, über die ganze Ober-fläche verteilte Korrosionsbildungen beobachtet wurden. Alle übrigenProben zeigten gleichmässigen Angriff über. die ganze Oberfläche. Esentstand ein braun bis schwarz gefärbter Überzug, der sich mehroder weniger vollständig abwaschen liess und eine graue Metallober-fläche zurückliess.

Fig. 29Gewöhnlicher Stabl, in schmelzender Natronlauge während ca. 10 Stunden erhitzt,

zeigt am Rande und auf der Oberfläche hohrlochartige Ausfressungen.

Durch die vorliegenden Versuche ist ein besonderer Vorzug deralkalibeständigen Gußsorten nicht zu erkennen. Da sich dieselbenaber nur auf eine ganz kurze Versuchsdaner heschränken, ist es nichtausgeschlossen, dass hei zeitlicher Ausdehnung derselben sich verän-derte Korrosionsverhältnisse herausbilden, bei welchen sich dann dieerwähnten Legierungen als besonders beständig erweisen.

VI. Verhalten der verschiedenen Sorten von silizium-haltigem Guss sowie von V 2 A als Elektroden.

Eine kurze Mitteilung in der Literatur, wonach hochlegierteSilizium-Gußsorten mit gutem Erfolge als Elektroden (Anoden) bei der

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Elektrolyse von Alkalisalzen verwendet worden seien, veranlasste michnachzuprüfen, inwieweit dazu eine Verwendung dieser Legierungenmöglich sei. Da die Kruppsche Legierung V 2 A in wässerigerLösung in hohem Grade widerstandsfähig erscheint, wurde diesesMetall den folgenden Prüfungen unterzogen.

Für die Versuche wurde eine 20°/oige Kochsalzlösung verwendet.

Anode I lektrol t Anoden- Strom- Anodenstrom Anodenreaktiony Oberfläche stärke dichte pro 1 cm'

V 2 A Na Cl 20 °/o 66 cm2 2,3 Amp. 0,035 Amp. lebhafte LösungV 2 A Na Cl 20 °/o 20 „ 10 „ 0,5 „V 2 A Na CI 20 °/o 20 „ 20

,,

,,

Thermosilit ` Na Cl 20 °/o 36 „ 10 „ 0,28,,

Thermosilit Na Cl 20 °/o 36 „ 1,6 „ 0,045 „ geringe Lösung

Vergleichender Versuch zwischen der Dauerhaftigkeit vonGraphit- und Thermosilit-Elektroden.

Anoden- Strom- Anodenstrom- Bad-Tem- Anoden-Anode Elektrolyt oberftäche stärke Dauer dicbte perainr Gewichts-verlust

cm2 Amp. Std. Amp. grThermosilit Na Cl20 °/0 36 1,55 1 0,045 50-70° 0,5475Graphit-

elektrode Na CI 20 °/o 28,7 1,55 6 0,054 pr.1 cm 2 50° 0,000• Die angewendeten Stromdichten liegen durchaus in den Grenzen,

wie sie bei der Alkali-Elektrolyse gewöhnlich angewendet werden.Wie die Versuche zeigen, vermögen die beiden Legierungen der

lösenden Wirkung des elektrischen Stromes nicht zu widerstehen. Siekönnen daher niemals ernstlich als Ersatz für unlösliche Anoden ausPlatin oder Elektrographit in Frage kommen.

VII. Kontaktversuche.Es ist bekannt, dass oftmals an Stellen, wo zwei verschiedenartige

Metalle miteinander im Kontakt stehen, und von einer gemeinsamenFlüssigkeit bespült werden, sich auffallende KorrosioHserscheinungengeltend machen, so dass z. B. Metalle, die unter andern Umständennicht angegriffen werden, oder doch einer nur geringen Korrosionunterworfen sind, in dem erwähnten Spezialfall eine abnorm hoheZerfressung durch Angriff aufweisen, während das daneben sich be-findliche Metall in auffallender Weise überhaupt nicht angegriffen er-scheint. Alle derartigen Erscheinungen müssen durch das Entstehenvon galvanischen Ketten erklärt werden. Oft lassen sich die auftre-tenden galvanischen Ströme direkt nachweisen. Da die vorliegendenChromstähle und Chrom-Nickelstähle sowie die siliziumhaltigen Guss-

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eisen sich durchaus anders verhalten gegenüber den verschiedenenchemischen Agentien als die gewöhnlichen Konstruktionsmetalle, soist zu erwarten, dass sie im Kontakt mit denselben ebenfalls gal-vanische Ketten bilden werden, sobald sie von Flüssigkeiten bespültwerden. In der bereits zitierten Schrift von STRAUSS und MAURER findetsich die Angabe, dass die Legierung V 2 A in der Spannungsreihezwischen Kupfer und Silber liege.

Um diese Verhältnisse etwas näher anfznklären, wurden eineReihe von sogenannten Kontaktversnchen vorgenommen.

Es wurden die Legierungen in ihrem Verhalten gegen-über den Metallen Silber, Kupfer, Zinn, Blei und Eisen inLösungen von Kochsalz, Essigsäure, Zitronensäure und Na-tronlauge geprüft.

Das Metall, welches in Kontakt mit den Stahlprobengebracht werden sollte, wurde wiederum mit einer Ober-fläche von 36 cm' in die nebenstehende Form gebogen unddazwischen die Stahllegierung eingeklemmt. Die so her-gestellten Metallkontakte wurden nun in einem Bechergla

der entsprechenden Lösung übergossen, so dass alleMetallteile von Lösung bedeckt waren.

Es wurde erst versucht, die Korrosion auch gravimetrisch zu be-stimmen. In einzelnen Fällen gelang dies auch ganz gut. Sehr häufigaber wurden die Resultate dadnrch gefälscht, dass das in Lösunggehende Metall sich als Oxydschicht auf dem mit ihm in Kontaktstehenden zweiten Metall niederschlug, so dass das nicht angegriffeneMetall statt einer Gewichtskonstanz eine Gewichtszunahme zeigte, daes meistens nicht gelang, diese Oxydniederschläge durch Waschen zuentfernen.

Es wurde ferner die Beobachtung gemacht, dass das Verhaltender hier kombinierten Kontaktversuche nicht eindeutig ist, d. h. daseine Metall unlöslich bleibt und dafür das andere in Lösung geht.Besonders deutlich konnte in der Reihe: Zinn-Legierung in Na ClLösung beobachtet werden, dass nach Verlauf von ein bis zwei Tagenbei einer Reihe von Metallkontakten die ursprünglich eingesetzteAngriffsrichtung gestört wurde und nachträglich auch das bis dahinpassiv sich verhaltende Metall ebenfalls angegriffen wurde. So wurdebeobachtet, dass bei den Versuchen mit

V 1 M, F G, F AS, Jersey, Saville und G 25,welche mit Zinn in Kontakt waren, sich in der Kochsalzlösung an-fänglich ein weisser Niederschlag, herrührend von angegriffenem Zinn,bildete. Nach Verlauf von einigen Tagen färbte sich die bisher farb

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58 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. 1924

lose und klare Lösung braungelb, ein deutliches Zeichen dafür, dassnunmehr auch neben Zinn das Eisen angegriffen wurde. Bei den inder Tabelle mit * bezeichneten Proben wurde beobachtet, dass das+ Metall doch auch merklich in Lösung gegangen ist.

Das verwendete' Zinn, das als chemisch rein bezogen wordenwar, wurde sofort auf Verunreinigung durch Blei untersucht. Es konnteaber Hichts nachgewiesen werden. Der Versuch wurde weiter geführt,um zu untersuchen, ob diese Unsicherheit im Verhalten der Kontakt-metalle auf Temperatureinflüsse zurückzuführen sei. Von zwei Probenvon Legierung Saville im Kontakt mit Zinn in Kochsalzlösung 2,56/0,wurde die eine während mehrerer Tage im Eisschrank bei 0 0 , die an-dere auf dem Wasserbade bei 80' C. gehalten. Bei beiden Proben wurdeaber in qualitativer und quantitativer Beziehung Übereinstimmung ge-funden.

Es muss angenommen werden, dass in diesen Legierungen dieeinzelnen Romponenten, deren Potentiale zu den Lösungen von dem-jenigen des Eisens abweichen, mit der Zeit in der Legierung sicheinzeln geltend machen, so dass der anfänglich eindeutige Angriffssinngestört werden kann.

Bei der mit ** hezeichneten Probe koHnte beobachtet werden, dassdas Metall B B II während 24 Stunden in Essigsäure sich passiv verhieltund erst nachher angegriffen wurde, nach Verlauf von 14 Tagen abereinen starken Angriff aufwies.

In allen Fällen, bei welchen ein Angriff stattfand, konnte be-obachtet werden, dass in besonders hohem Masse die Berührungs --fläche der beiden Metalle der Korrosion unterworfen war. Zu wieder-holten Malen wurde festgestellt, dass innert weniger Tage Anfres-sungen von messbarer Tiefe entstanden waren. Da in allen diesenFällen die Gewichtsdifferenzen doch kein einwandfreies Bild gegebenhätten,- so wurde ad die volle Wiedergabe der Gewichtsverlust-bestimmungen verzichtet und in der Tabelle nur der Angriffssinndurch -!- und — angegeben; wobei -{- das Metall bedeutet, das sichnicht löste, während mit — dasjenige Metall angegeben wurde, dasder Korrosion unterworfen war.

Zum Schlusse sei noch erwähnt, dass bei der Legierung G 25(Nickelstahl) beobachtet wurde, dass diese in Kontakt mit Kupferin Zitronensäure 1/lo normal sich nach ca. 14 Tagen mit einer Schichtvon Kupfer überzogen hatte.

Kontaktproben in schwefliger Säure.Einige orientierende Versuche, welche mit der Legierung Saville

gegen Eisen in '/io6/o-Lösung von schwefliger Säure angestellt wurden,

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Tabelle 15

Zusammenstellung der Kontaktversuche.

in Kochsalzlösung 2,50/o Natronlauge in Essig- - Zitronen-)/j , n. säure '/,o n. säure iho 11.

c s.â) 4-. n w w n n wP d

n Z nn N Pa W 4 , W W

Ag Cu Sn Pb Fe Cu Cu Pb Fe Fe Cu

V 2 A + + + + + -f + + +Kontaktmetall + — — — — —

V5M — + + + + + — — -{-Kontaktmetall + — — —

VlM — + +'F + + + + + — — +Kontaktmetall + — — — — — —

B B I blank — — — + — —und gebeizt — — +Kontaktmetall + + + — +

B B H blank + + + —** — +Kontaktmetall — + —

B B H geätzt — + +Kontaktmetall + — —

FG +k + +Kontaktmetall —

FM + + +Kontaktmetall —

F A S — +* + + + + ( — ) -- — +Kontaktmetall + — — — — —

Jersey +* + + -- — +Kontaktmetall —

Saville — + +* + + + + + — +Kontaktmetall + — — — — — — —

Imphy-Stahl — + + + —Kontaktmetall +

G 25 -- +* + + + — +* — 4_Kontaktmetall + — — — — — — —

Thermosilit + + + — ± i + +* + +*Kontaktmetall +* — — — — — — —

zeigten, dass bereits nach wenigen Minuten Einwirkung beide Metallein Lösung gingen. Die gleiche Erscheinung machte sich auch in der8/i.o °/o —Lösung geltend. Es darf daraus geschlossen werden, dass hier

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60 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

weder eine verzögernde Wirkung zugunsten des edlem Metalles, nocheine Beschleunigung zuungunsten des unedleren Eisens eintritt.

Im folgenden sei eine Auswahl von einwandfreien, gravimetrischhestimmten Gewichtsverlusten bei Kontaktversuchen mitgeteilt. DieResultate beziehen sich wieder auf Oberflächen von 36 cm 2 für jedesMetall und 7 Tage Einwirkungsdauer, so dass die erhaltenen Ge-wichtsverluste der einzelnen Metalle direkt mit den Zahlen von Ta-belle 5 vergleichhar sind. • Der hesseren Übersicht wegen sind dieentsprechenden Korrosionswerte der Metalle, aus• welchen Tabelle 5berechnet wurde,- für sich allein unter den ErgebnisseH der Kontakt-versuche in Klammer angeführt.Tabelle 16

- : Kontakt von Stahllegierung gegen Silber in Kochsalz-lösung von 2,5 °/° Gehalt.

Versuchsdauer 7 Tage, Metalloberflächen für jedes Metall 36 cm'.Ag/V2A Ag/VlM Ag/V511M Ag/BBII Ag/SaviIle

0,0000,000

0,0000,000(0,00)

+0,0000,000

-0,0240,0255

(0,0062)

-I-0,0000,000

-0,02330,022

(0,0031)

+

0,000-

0,022

(0,0135)

0,000 0,0012

(0,0007)Tabelle 17

Kontakt von Stahllegierung mit Kupfer in Kochsalz-lösung 2,5°/o.

Versuchsdauer 7 Tage.Metalloberfläche für jedes Metall 36 cm2.

V 1M/Cu V2A/Cu Saville/Cu

0,000 0,0127 0,000 0,0119 0,000 0,0112 0,0301 0,000`0,000 0,0126 0,000 0,0118 0,000 0,0109 0,0278 0,000

(0,006) (0,0121) (0,0121) (0,0007) (0,0095)

Imphy / Cu

BB I/Cu- +

0,0264 0,0000,0296 0,000(0,0218)

PAS/ Cu

0,0437 0,0000,0445 0,000

(0,0224)

G25/Cu

0,0378 0,0000,0284 0,000

(0,0172)

Tabelle 18

Kontakt

V2A/Sn

0,000 0,00460,000 0,0067

von Stahllegierung mit Zinn inlösung 2,5 N.

Versuchsdauer 7 Tage.Metalloberfläche für jedes Metall 36 cm2.

Saville/Sn FAS/Sn

0,0022 0,008 0,006 0,01750,0019 0,012

Kochsalz-

BBI/Sn

0,0221 0,001

0,0252 0,001

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• Jahrg. 69. ALPS. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 61

Tabelle 19

Kontakt von Stahllegierung mit Eisen in Kochsalz-lösung 2,5 °/o.

Versuchsdauer 7 Tage.

Metalloberfläche für jedes Metall 36 cm'-.V 2A/Fe VI M / F e Saville/Fe G25/Fe+ -- } — 4-

0,000 0,044 0,000 0,040 0,000 0,044 0,000 0,0430,000 0,042 0,000 0,042 0,000 0,041 0,000 0,041

(0,028) (0,0062) (0,028) (0,0172)

BBH/ Fe Thermosilit/Fe-r-

0,000 0,044 0,005 0,05690,000 0,047 0,007 0,0672(0,013)

Aus den Gewichtszahlen ist nun zu erkenHen, dass im Kontaktvon Silber gegen die Legierungen die Angriffsrichtung ganz scharfzum Ausdruck kommt und dass in den Fällen, wo die Stahllegierungsich löst, durch das Silber sogar eine wesentliche Beschleunigung desLösungsvorganges der Stahllegierung bewirkt wird, welche z. B. beiV 1 M und V 5M den vier- bis siebenfachen Betrag erreicht.

In der Reihe mit Kontakt gegen Kupfer ist die Angriffsrichtungauch noch eindeutig hestimmt, doch ist die in der vorigen Reihe be-obachtete, durch das edlere Metall verursachte Lösungsbeschleunigungeine wesentlich geringere. Sie erreicht bei Imphy noch den dreifachenBetrag, bei F AS nur noch den doppelten. Umgekehrt vermögen diehier edleren Metalle V1 M und V 2 A gegenüber Kupfer sich passivzu verhalten, sind aber nicht befähigt, eine beschleunigte Korrosiondes nun unedleren Kupfers zu verursachen.

Bei den Kontaktversuchen mit Zinn findeH wir, wie • bereits er-wähnt, bei einzelnen Legierungen ein unbestimmtes Verhalten, dasauch in den Gewichtsverlusten zum Ausdruck kommt, indem z. B. beiSaville und in noch vermehrtem Masse bei F A S neben Zinn auchdie Stahllegierung sich auflöst.

Die Kontaktreihe gegenüber Eisen zeigt nun hereits, dass dieseLegierungen bedeutend edler sind als weiches Eisen, was sich inder übereinstimmenden Erscheinung dokumentiert, dass Eisen üherallder Korrosion unterworfen ist, und zwar geht der Angriff des letzterenin beschleunigtem Tempo vor sich mit einem Werte von 0,04 bis0,06 gr pro 36 cm 2 in 7 Tagen, während der gefundene Wert für dasEisen ohne Kontaktwirkung nur zu 0,028 bestimmt wurde.

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62 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. 1924

Der auch gravimetrisch verfolgte Angriff der Legierungen gegen-über Cu in Natronlauge zeigt auf der ganzen Linie Übereinstimmungin qualitativer und quantitativer Beziehung und zwar bleiben die Stahl-legierungen intakt, während für Kupfer ein Angriff pro Woche von0,0007-0,0012 gefunden wird.

VIII. Versuche bei höheren Temperaturen.

Den nichtrostenden Stahlqualitäten sowie auch dem hochlegiertenSilizium-Guss wird hesondere Beständigkeit bei höheren Temperaturennachgerühmt. Ich habe daher eine Reihe von Versuchen bei höherenTemperaturen durchgeführt, um hier nachzuprüfen, welche Vorzügeden vorliegenden Legierungen wirklich zukommen. Um Vergleichs-werte zu schaffen, sind stets neben den neuen Legierungen die demPraktiker bekannten Metalle mit geprüft worden. Wie bereits schonfrüher erwähnt, können diese Resultate für die Praxis nur relativenWert beanspruchen. Sie geben aber im Vergleiche mit Eisen, Stahlund Guss einen deutlichen Fingerzeig. Wenn daher für irgend einenZweck die eine oder andere der untersuchten StahllegierungeH ein-geführt werden soll, so sind dennoch spezielle Versuche unumgänglichnotwendig.

In erster Linie sind nun die zwei Versuchsreihen, welche in Luftbei höheren Temperaturen durchgeführt wurden, zu besprechen.

1. Einwirkung der Luft bei höheren Temperaturen.Für diese und die folgenden Versuche wnrden Proben in Blech-

form von 75><10 mm verwendet, so dass mit eiHer Oberfläche von 15 cm 2

zu rechnen ist. Da die Guss- und Siliciumgussprohen 3-5 mm Dickeaufwiesen, wurden die Resultate auf 15 cm 2 Oberfläche umgerechnet.

Die gewogenen Proben wurden in Porzellanschiffchen hinterein-ander in ein 2 cm weites Verbrennungsrohr aus schwer schmelzbaremGlas oder besser aus Quarz, das in einem mit Schamotte isoliertenVerbrennungsofen von 80 cm Länge lag, eingeführt. An den beidenEnden des Ofens wurde das Verbrennungsrohr auf 5-8 cm Längenicht mit Proben belegt, da die Temperatur hier von der Ofenmittezu stark abweicht. Durch das Versuchsrohr wurde mittelst einerWasserstrahlpumpe ein Luftstrom, der nach Austritt aus dem Ofeneine Waschflasche passierte, durchgesaugt. Die Geschwindigkeit desLuftstromes wurde auf ca. 4 Blasen per Sekunde reguliert, was einemDurchgang von ca. 8-14 1 Luft per Stunde entspricht. Das Ver-brennungsrohr, das allseitig durch Schamottesteinumkleidung vor Ab-kühlung geschützt war, wurde durch Gasbrenner auf seiner ganzen

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Jahrg. 69. ALFA. BRUNNEn. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen-,u. Stahlleg. 63

Länge gleichmässig erhitzt. Die Temperatur wurde durch ein in dasInnere des Versuchsrohres eingeführtes Thermoelement aus Platin/Pla-tin-Rhodium gemessen und im ersten Versnche während je 24 Stunden700° und im zweiten auf 820° konstant gehalten. Nach Beendigungder Versuche wurden die Proben im Excicator bis zur Wägung auf-bewahrt und die entstandene Korrosion als Gewichtszunahme bestimmt.

Tabelle 20Im Luftstrom bei 700° C.

I H Mittelwert in grGewichtszunahme pro 1 m 2

bei 820° C.I H Mittelwert in gr

Gewichtszunahme pro 1 m2Versuchsdauer 30'/2 31 1 2 Std. 24 Std. 24 Std. 24 Std. 24 Std.Thermosilit 0,0136 0,0079 7,12 0,0119 0,0150 8,91Grauguss 0,1440 0,2182 93,0 1,0150 678,0Stahl 0,1850 0,1743 92,7 1,0396 692,0F A S 0,0013 0,0010 0,67 0,0123 0,1430 51,4V 2 A 0,0011 0,0008 0,53 0,0156 0,0150 10,2V I M 0,0008 0,0006 0,1 0,0193 12,8Remy-Stahl 0,0543 0,3000 118,5

Die erhaltenen Resultate zeigen, dass dem siliziumhaltigen Gussbei hohen Temperaturen in der Tat eine hohe Beständigkeit zukommt,indem der Angriff selbst bei 820° C. nur ca. 1,3 °/o voH der erlittenenGewichtszunahme von gewöhnlichem Guss und Stahl ausmacht. Be-deutend weniger resistent zeigt sich der hochprozentige Nickelstahl;während die lsruppschen Vierstoffstähle nicht hinter dem Siliziumgusszurückstehen, zeigt der reine Chromstahl bereits bei 820° C. eine ge-wisse, wenn auch geringe Korrosion, die aber immer noch weit hinterdem Angriff von gewöhnlichem Guss und Stahl zurücksteht.

Mit Rücksicht darauf, dass das Anwendungsgebiet dieser ver-besserten Stähle besonders wichtig für die Konstruktion von Explo-sionsmotoren, Rauchgasleitungen, Ventilatoren und Dampfturbinensein wird, wurden die Versuchsbedingungen, unter welchen die Probenin den folgenden Untersuchungen geprüft wurden, möglichst den Ver-hältnissen, wie sie im Explosionsmotor und der Dampfturhine herr-schen, nachgebildet.

2. Einwirkung eines Gemisches von überhitztemWasserdampf mit Luft bei 400° C.

Die hier verwendete Versuchsanordnung bestand wieder aus dembereits beschriebenen Verbrennungsofen von 80 cm Länge, dem zurÜberhitzung des zugeführten Wasserdampfes ein etwas kürzerer, imübrigen aber gleich gebauter Ofen vorgeschaltet wurde. Das Glas-resp. Quarzrohr, das im vorigen Versuche die Proben aufzunehmen

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64 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. 1921

hatte, wurde hier durch ein gleich weites Eisenrohr von 1,5 m Längeersetzt, das durch beide Öfen gelegt wurde. Auf der Seite des Ein-trittes der Reaktionsgase wurde das Rohr mit Porzellanscherben ge-füllt, und zwar auf der ganzen Länge, mit der es im kürzeren, vor-geschalteten Ofen ruhte, während die zweite, grössere Rohrhälfte,welche im längern zweiten Verbrennungsofen lag, zur Aufnahme derin Porzellanschiffchen liegenden Metallproben hestimmt war. In einemGlaskolben wurde destilliertes Wasser auf Siedehitze gehalten unddem ausströmenden Dampfe durch ein Gabelrohr Luft zugemischt,welche einem Gasometer entnommen wurde, und zur Kontrolle ersteine Waschflasche passierte. Dieses Dampf-Luftgemisch wurde nunin dem vorgeschalteten Ofen überhitzt und passierte direkt den Ver-suchsraum, in welchem die Metallproben auf einer Temperatur von400° C. gehalten wurden. Die Temperatur wurde mit einem Queck-silberthermometer mit Kohlensäure-Füllung gemessen.

Tabelle 21 Im Gemisch von überhitztem Wasserdampf und Luft

bei 400° C.Grösse der Metallproben 7,5 X 1 cm =

Gewichtszunahme in gr15 cm2 OberflächeMittelwert in gr

1 II pro 1 m2Versuchsdauer 32 1 /4 Std. 32'x, Std. 24 Std.Thermosilit 0,0042 0,0039 2,08 42,3 °/oStahl 0,0062 0,0140 1 ) 4,92 100 %F A S 0,0052 0,0026 1,93 39,4 °/oV 2 A 0,0003 0,0004 0,15 3,2 %V 1 M 0,0005 0,0007 0,29 5,9 %Delta-Metall 0,0005 0,0011 0,36 7,3%

In der angegebenen Zusammenstellung erweisen sich die Krupp-schen Vierstoffstähle als besonders widerstandsfähig, während derChromstahl F A S sich zwar immer noch besser verhält als der ge-wöhnliche Stahl, aber die oben genannten zwei Qualitäten doch nichterreicht. Ähnlich verhält sich hier der hochprozentige Siliziumguss.

Diese Zahlen werden in erster Linie für den Konstrukteur vonDampfturbinen wichtig sein. Es ist aher zu bemerken, dass bei derBeurteilung, ob eine Legierung sich für den ,Bau von Dampfturbinen-schaufeln eignet oder nicht, auch noch neben der Korrosion die Ero-sionswirkung des Dampfes zu prüfen ist. Auf diese Prüfung, die keinechemische Bedeutung hat, konnte ich nicht eintreten.

') Der sich ergebende Mittelwert aus diesen beiden Bestimmungen zeigt fastvollkommene Übereinstimmung mit der von HUBER: „Üb er das Verhalten von Metallengegen saure Gase bei höheren Temperaturen" gefundenen Zahl, welche er aber bereitsnach 2 und 4 Stunden erhalten hat.

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Jahrg. 69. ALFR. BRRNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 65

3. Einwirkung von überhitztem Wasserdampf, welcherSalze mitführt.

Da beobachtet wurde, dass Maschinenteile, welche mit Dampf,der aus salzhaltigem Wasser erzeugt wird, besonders stark durchKorrosion leiden, wurde versucht, auch derartige Verhältnisse nach-zubilden. In dem zu beschreibenden Versuche wurde bei im übrigengleichbleibender Anordnung die Luftzufuhr ausgeschaltet, dafür abereine einprozentige Na Cl-Lösung durch Eintropfen dem Dampfstromin solcher Menge beigcmischt, dass im Kondensat, welches den Ap-parat verliess, mit Silbernitrat das Vorhandensein von Kochsalz mitSicherheit nachgewiesen werden konnte. Während 7 Stunden wurdenso ca. 300 cm' Kochsalzlösung eintropfen gelassen.

Fig. 23•

Einwirkung von überhitztem Wasserdampf, dem auf mechanischem Wege Salzebeigemengt wurden, bei Kondensationstemperatur während 7 Stunden.

No.1 V2A„ 2 V 1 M„ 3 Saville-Eisen„ 4 FAS

No. 5 Delta-Metall„ 6 GS12„ 7 Nickelslahl„ 8 Eisen

Da sich aus später zu beschreibenden Versuchen ergibt, . dassder Angriff auf Metalle ein besonders intensiver ist, wenn die Dämpfezur Kondensation gelangen, so wurde dieser Versuch weiterhin soabgeändert, dass die Probe-Metalle diesem salzhaltigen Dampfe beiKondensationstemperatur von 40-80 ° C. ausgesetzt wurden. Diesbedingte, dass der beschriebene Verhrennungsofen von 80 cm Längedurch einen sogenannten Luftofen ersetzt wurde. In demselben wirddas Versuchsrohr durch ein Luftbad vor zu intensiver Erwärmunggeschützt. Da sich zeigte, dass das aus dem Überhitzungsofen aus-tretende Eisenrohr beträchtliche Wärmemengen in den Kondensations-

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66 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. - 1924

raum überleiten würde, so wurde das Rohr vor Eintritt in den Luft-ofen, der auf einer Temperatur von 40-80° C. gehalten wurde, miteinem Wasserschlauch, durch welchen Kühlwasser zirkulierte, um-wickelt, so dass im Versuchsraum die genannte Kondensationstem-peratur aufrecht erhalten werden konnte, was durch periodischeTemperaturmessungen an verschiedenen Stellen kontrolliert wurde.Die Temperatur im Überhitzerofen wurde durch ein Thermoelement,dessen Lötstelle bis auf 2 mm der äussern Rohrwandung angenähertwar, kontrolliert und auf 360-400° gehalten.

Der Versuch dauerte total 16 Stunden. Da die Proben dem Re-aktionsraum vollständig nass entnommen wurden, und teilweise dergebildete Rost vom Probemetall abgelöst war, andererseits die ver-wendeten Porzellanschiffchen auch aussen durch das ebenfalls ver-rostete Eisenrohr beschmutzt waren, so wurde versucht, auf die frühereMethode des Abwaschens der gebildeten Oxyde zurückzugreifen. Diesglückte nun aber nicht vollkommen, indem an einzelnen Proben dieOxydschicht so fest haftete, dass sie sich durch blosses Abwaschennicht vollständig entfernen liess. Die festgestellten Gewichtsverlustekönnen deshalb über den Grad: der Korrosion kein richtiges Bild ge-ben, weshalb auf die , Wiedergabe der erhaltenen Zahlen verzichtetwird. Über den Grad des Angriffs orientiert die photographische Ab-bildung der angegriffenen Metallproben. Es sei erwähnt, dass dieProhen wie immer in blank gescheuertem Zustande verwendet wurden.Mit Ausnahme der drei Proben Saville S, V 1 M und V 3 A, welchekeine Fleckenbildung durch Rost zeigen, sind alle Proben mehr oderweniger angegriffen worden. Die Resultate zeigen im allgemeinenmit den gewonnenen Ergebnissen der Angriffsversuche in Kochsalz-lösung von 2,570 Gehalt Übereinstimmung, nur mit dem Unterschiede,dass im vorliegenden Falle schon nach ganz kurzer Zeit ein ver-hältnismässig starker Angriff erhalten wurde.

4. Einwirkung von Wasserdampf unter hohem Druck.Auf besondern Wunsch hin wurde auch untersucht, welcher Art

die Einwirkung von Wasserdampf auf Stahl und die vorliegendenLegierungen sein wird, wenn der Dampfdruck b.eträchtlich erhöhtwird.

Zur Durchführung dieser Versuchsreihe diente ein rotierenderAutoklav, der eine Drucksteigerung bis auf 100 Atmosphären ge-stattete. Die der Untersuchung unterworfenen Probeplättchen wurdenblank gescheuert, mit Alkohol und Äther gewaschen und nach derWägung mit einem Stahldraht derart zu einem Paket zusammen-

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Jahrg. 69. ALPI. BRUNNER. Korrosionsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 67

gebunden, dass die Blechoberflächen allseitig vom Dampf resp. Wasserbespült werden konnten. Dies wurde dadurch erreicht, dass je zwischenzwei Bleche eine Drahtzwischenlage gelegt wurde. Die so vorbe-reiteten Proben 'wurden mit 300 cm 2 destilliertem Wasser in denAutoklav eingeschlossen und während 12 Stunden konstant auf 100 At-mosphären gehalten, was einer Temperatur von ca 300 ° C. entspricht.

Nach dem Versuche zeigten die Proben zum Teil ganz geringeGewichtsabnahmen, zum Teil aber auch Gewichtskonstanz. V 2 A warviolett angelaufen, während die übrigen Proben grau-braun bis schwarzverfärbt waren.

No. t Grauguss„ 2 Gewöhnl. Stahl„ 3 GS12„ 4 PAS

Fig. 24No. -6 Saville-Eisen

„ 7 VA2„ 8 Thermosilit„ 9 Blank gescheuerte Metallprobe

„ 5 RNickelstabl vor dem VersuchDie beigefügte photographische Aufnahme zeigt des weitern,

dass, abgesehen von der Schwarzfärbung, eine Korrosion auch lokalerNatur nicht stattgefunden hat.

Um hier noch mehr überzeugende Resultate zu erhalten, wärenVersuche in grösserem Masstabe und von grösserer Zeitausdehnung

Tabelle 22

Im Autoklav unter 100 Atmosphären Überdruck imWasserdampf.

Versuchsdauer bei 100 Atm.: 12 Stunden.Grösse der Probeplättchen 90 X 20 mm =- 36 cm 2 Oberfläche.

Beobachtete Gewichtsabnahme:V 2 A F A S Stahl Grauguss Thermosilit Remy-Stahl Saville G S 12

Ni-Stahl0,0001 0,0002 0,0087 0,0000 0,0050 0,0024 0,0005 0,0000 gr

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68 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Züric. 1924

notwendig. Die bereits vorliegenden Resultate zeigen, dass hier keineunangenehmen Überraschungen zu erwarten sind.

Einwirkung von S 02-, II Cl:- und NO2 - Dumpfen mit Luft undDampf gemischt.

Die nun folgenden Versuche sollen einen Überblick geben, unterwelchen Umständen, und in welchem Grade ein Angriff der industriellso wichtigen Gase der schwefligen Säure, von gasförmiger Salzsäureund Stickoxyddämpfen bei Anwesenheit von Wasserdampf und Luftbei höherer Temperatur stattfindet. Da die mittlere Temperatur imarbeitenden Explosionsmotor zu ca. 400-500° C. angenommen wird,so wurden die folgenden Versuche bei einer Temperatur von 400°durchgeführt. Ich erwähne an dieser Stelle auch nochmals die bereitszitierte Arbeit von HUBER, in welcher analoge Versuche durchgeführtwurden und stelle fest, dass Resultate, die uHter gleichen Bedin-gungen durchgeführt wurden, für gewöhnliches Eisen und Kupferweitgehende Übereinstimmung zeigen.

Versuchsanordnung : Die Metallprohen wurden für dieseVersuche in den Abmessungen von 10 X 75 mm = 15 cm 2 Oberflächeverwendet. Für die Proben von Thermosilit, Grauguss und Remy-Stahl,welche zufolge ihrer beträchtlichen Dicke eine grössere Oberflächeaufwiesen, sind die erhaltenen Werte auf die Normaloberfläche von15 cm 2 umgerechnet worden.

Für diese Untersuchungen diente wieder der bereits erwähnteVerbrennungsofen von 80 cm Länge. Die Metallproben wurden auchhier, da die Gewichtszunahme bestimmt wurde, in Porzellanschiffchenliegend, in das Versuchsrohr eingelegt, damit allfällig abfallendeOxydschichten im Schiffchen gesammelt blieben und ohne Verlustmit dem Schiffchen durch Wägung bestimmt werden konnten. ZurTemperaturbestimmung diente ein Quecksilber -Thermometer mitKohlensäurefüllung.

Um eine möglichste Ausgleichung der Versuchsbedingungen inner-halb der erhitzten Röhre zu sichern, wurde je nach Verlauf von8-9 Std. Versnchsdauer durch Umkehrung der mit den Proben ge-füllten Röhre die Richtung des durchströmenden Gasgemisches ge-ändert. Das Gasgemisch wurde mittelst einer Wasserstrahlpumpe durchden Ofen bewegt, und zwar wirkte dieselhe auf der Seite, auf welcherdas Thermometer eingesetzt war. Die abziehenden Gase passiertenvor ihrem Abgang durch die Wasserstrahlpumpe noch zwei Wasch-flaschen, welche nur zur Kontrolle des Gasstromes dienten und einÜbersteigen des Wassers aus der Pumpe in den Ofenraum verhinderten.

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Jahrg. 69. ALFR. BRENNER. Korroslonsverhältn. der nichtrost. Eisen- u. Stahlleg. 69

Auf der Seite des Gaseintrittes wurde in einem Glaskolben ca. 1000 cm3dest. Wasser auf 80° C. erhitzt, welche Temperatur durch das in denKolben eingesetzte Thermometer ständig kontrolliert wurde. Durchdiesen Kolben wurde Luft gezogen, die sich beim Durchstreichen derWasserschicht erwärmte und mit Wasserdampf sättigte. Durch einevorgeschaltete Waschflasche konnte der Luftzutritt kontrolliert undreguliert werden. Diesem Dampf-Luftgemisch wurde dann vor demEintritt in den Ofen durch ein Gabelrohr die Hotwendigen Dämpfevon S02, H Cl und NO2 zugemischt.

Diese Anordnung gestattete hei einem Luftstrom von ca. 4 Blasenpro Sek. — ca. 8--12 1 Lnft pro Stunde und ca. eben dasselbe Quan-tum an Wasserdampf in den Apparat überzuführen. Die Zumischungder sauren Gase wurde ungefähr so gewählt, dass auf 5-10 Luft-blasen ca. 2-3 Blasen der sauren Dämpfe kamen.

Die Versuche, welche sich auf längere Dauer als 9 Stunden er-streckten, mussten während der Nachtstnnden unterhrochen werden,da die Regulierung der Temperatur sowie des Gasstromes, eineständige Überwachung erforderte. Nach jeweiliger Unterbrechungeines Versuches wurde vor eintretender Ahkühlung während geraumerZeit noch ein starker Luftstrom durch den Ofen geleitet, so dass allerWasserdampf und vor allem die sanren Gasbeimischungen abgesaugtwurden. Vor Wiederaufnahme der Versuche wurde jeweilen erst derOfen auf die Temperatur von 400 ° angeheizt, hevor das Gasgemischwieder durchgeleitet wurde.

Tabelle 23 Im Gemisch. von Dampf/Luft/Stickoxyd hei 400° C.

Versuchsdauer 8 Stunden.Grösse der Metallproben 75 X 10 mm = .15 cm Oberfläche.

Gewichtszunahme Wert pro 1 m2in gr in 8 Std.

Thermosilit 0,0848 ,5,65 grV 1 M 0,0003 0,2 „V 2 A 0,0008 0,53 „Saville 0,0005 0,34 „F A S 0,0043 2,87 „Eisen 0,0050* 3,4 „G S 12 0,00013 0,87 „

*) HUBER gibt in seiner Arbeit pag. 43 für Eisen in 4 Std. eine Gewichtszu-nahme von 0,0023 gr, was als sehr gut übereinstimmend anzusehen ist.

5. Einwirkung von Dampf/Luft und Stickoxyd bei 400°C.Das Stickoxydgas wurde bei gelinder Wärme aus Kalisalpeter

und konzentr. Schwefelsäure, welche dem Salz durch einen Tropftrichter

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70 Vierteljahrsschrift der Naturf. Gesellschaft in Zürich. 1924

langsam zugeführt wurde, entwickelt und vor der Beimischung zumDampf/Luftgemisch durch Passieren einer Waschflasche mit Wassergewaschen.

Da die vorliegenden Stahllegierungen gegen H NO3 sich im all-gemeinen passiv verhalten, war eine hochgradige Korrosion nicht zuerwarten. Die Prohen waren violett bis braun angelaufen und wiesennur geringe Gewichtszunahmen auf.

6. Einwirkung von Dampf/Luft und Salzsäuredampfbei 400°C.

Das Salzsäuregas wurde bei gelinder Wärme in der oben be-schriebenen Entwicklungsflasche aus Chlorkalzium entwickelt, welchemtropfenweise konz. Schwefelsäure zugegeben wurde. Auch hier wurdedas entwickelte Gas durch konz., reine Salzsäure znr Reinigung durch-geleitet.

Im Gegensatz zur vorigen Versuchsreihe war hier ein selig ener-gischer Angriff auf die Metalle zu erwarten. Der entstandene braun-schwarze Überzug löste sich im Wasser sehr leicht ab, da dem Oxydauch Chlorid beigemischt war. Es wurde daher vorgezogen, den An-griff durch die Totalgewichtsabnahme zu belegen.

Tabelle 24 Im Gemisch von Dampf/Luft und Salzsäuregas bei 400° C.

Grösse der Metallproben 75 X 10 mm =I II III

Gewichtsabnahme in gr

15 cm' Oberfläche.Mittelwert in gr

pro 1m2Versuchsdauer 8 1/2 Std. 8'/2 Std. 8'/2 Std. und 6 Std.

V 2 AV 1 M

0,00090,0650

0,00230,0066

0,0309 5,616,8

9,5 0/,28,4 „

G S 12 0,0138 0,0100 5,6 9,5 „Thermosilit 0,1040 0,0254 0,1050 36,0 60,9 „F A S 0,0175 0,0078 0,0291 8,55 14,4 „Eisen 0,2287 0,1000 0,1526 59,2 100 „Remy-Stahl 0,1005 0,0191 0,0745 30,7 51,8 „Delta-Metall 1,2313

Nur eine kleine Änderung in der Gaszusammensetzung vermagschon gewaltige Änderung auf den Angriff zu verursachen, daherliegen die erhaltenen Werte bei ein und demselben Metall oft soweit voneinander. Keine der geprüften Legierungen vermag demAngriff der Salzsäuredämpfe zu widerstehen.

7. Einwirkung von Dampf/Luft und schwefliger Säurebei 400° C.

Das verwendete SOs wurde aus Natriumsulfit und mit Wasserim Verhältnis von 1 : 1 verdünnter H2 SO4 in einer Wool.Fschen

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Flasche entwickelt und vor der Beimischung zum Dampf/Luftgemischin einer Waschflasche durch Wasser gewaschen.

Das hier gewählte Konzentrationsverhältnis zwischen Dampf,Luft und schwefliger Säure wird in der Technik wohl nirgends er-reicht und dürfte auch etwas reicher an SOs-Dämpfen gewesen seinals es HUBER in seiner Arbeit verwendete, was daraus hervorgeht,dass ich für Kupfer etwas höhere Werte erhalten habe. Immerhinwar auch die vorliegende Versuchsanordnung durchaus geeignet, diebestehenden Unterschiede in der Angreifbarkeit der verschiedenenLegierungen klarzulegen.

Tabelle 25

Im Gemisch Dampf/Luft/schwefliger Säure bei 400° C.Grösse der Metallproben 75 X 10 mm = 15 cm' Oberfläche.

GewichtszunahmeI II

Mittelwert in rpro 1 m2 g

Wert in %bezogen aufStahl =100

Versuchsdauer 27' 2 Std. 31'/4 Std. 24 Std.I{upfer 0,2869 0,6610 252,0 284Eisen 0,0560 0,0458 28,0 52,8Stahl 0,0716 0,1276 53,5 100Saville 0,0213 0,0036 7,07 13,2FAS 0,0045 0,0211 6,7 12,5V 1 M 0,0022 0,0144 4,34 8,1V 2 A 0,0040 0,0007 1,33 2,48

Versuchsdauer 31'/2 Std. 29 Std.Guss 0,0323 0,0179 12,5 23,4Thermosilit 0,0137 0,0077 5,6 10,5Remy-Stahl 0,0220 0,0332 15,9 29,8B B II 0,0034 0,0013 1,2 2,4Imphy 0,0005 0,0013 1,0 1,87G S 12 0,0019 0,0010 0,73 1,36Aluminium 0,0003 0,0002 0,133 0,25Delta-Metall 0,0053 0,0042 2,53 4,73

Das auf dem Metall entstandene Oxyd ist auch sulfathaltig.Die Versuche zeigen, dass unter den ohwaltenden Umständen derAngriff auf Kupfer um ein Mehrfaches grösser ist, als gegenüberEisen. Der hochprozentige Nickelstahl zeigt gegenüber dem Stahlnur eine geringe höhere Resistenz. Bedeutend edler verhalten sichdie Chromstähle. Sie werden aber alle noch übertroffen von Alu-minium, das so gut wie nicht angegriffen wnrde.

Anschliessend an diese Versuchsreihe wurden eine Anzahl deroben untersuchten Metalle im Kontakt miteinander dem gleichenGasgemisch, unter denselben Bedingungen, ausgesetzt. Die Metall-

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paare wurden durch Kupfer- resp. Eisennieten zusammengehalten.Die erhaltenen Resultate zeigen aber, dass eine, die Korrosion hemmendeoder beschleunigende Wirkung hier nicht auftrat, wohl deshalb, weilfür das Zustandekommen einer galvanischen Kette das nasse Mediumfehlte. Die beobachteten Angriffswerte stimmen im allgemeinen mitden in der vorigen Tabelle gefundenen Werten überein.

Tabelle 26

Miteinander in Kontakt gebrachte Metalle im Gemischvon Dampf/Luft und schwefliger Säure bei 400°C.

Versuchsdauer 28 Stunden.Kupfer/Eisen Aluminium/Eisen Saville/Eisen

Gewichtszunahme +0,1238 +0,0248 +0,0006 -1-0,0424 0,0021 0,0721 grKupfer/F A S Aluminium/V 1 M V 1 M/Eisen

0/1370 0,0184 0,0000 0,0017 0/0060 0,0535

Besonders interessant ist es zu beobachten, dass das Kupfer ca.5 mal stärker angegriffen wird, als Eisen.

Mit Rücksicht auf die bei der Ableitung von Rauchgasen auf-tretenden Verhältnisse wurde auch untersucht, welches die Wirkungensind, wenn die Möglichkeit zur Kondensatbildung vorhanden ist.

B. Einwirkung von Dampf/Luft bei 60-80° C.Für diese Prüfung und die folgende wurde an Stelle des Ver-

brennungsofens, bei im übrigen unveränderter Apparatur, der hereitsheschriebene Ofen mit Luftbad verwendet.

Tabelle 27 Einwirkung des Gemisch von Dampf und Luft bei Kon-

densationstemp'eratur von 60-80° C.Versuchsdauer 8 Stunden. Oberfläche der Metallproben 15 cm2.

Gewichtsveränderung Aussehen der Proben nach dem VersuchV 2 A 4- 0,0002 gr gar nicht oxydiert, blank gebliebenV 1 M -; 0,0002 n n n

Savi]le —0,0014 n oberflächlich leichte Rostflecken, welche ab-waschbar waren

F A S + 0,0002 „ leichte Rostflecken sind vorhandenImphy 0,0002 n

de Jersey —0,0004„ einige Rostflecken, abwaschbarEisen — 0,0034 n stark angerostet

9. Einwirkung von Dampf/Luft und schwefliger Säurebei 60-80° C.

Dem Dampf/Luftgemisch wird in bekannter Weise schwefligeSäure -beigemengt.

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Tabelle 28

Im Gemisch von Dampf/Luft und SO2 bei 60-80° C.Versuchsdauer 7 3/4 Stunden. Oberfläche der Metàllproben 15 cm2.

Gewichtsabnahme Wert pro 1 m2in gr in gr u. pro 6 Std.

Eisen 0,0807 55,7 100 0/0V 2 A 0,0022 1,53 2,74 0/0Jersey 0,0676 46,5 83,4 0/0Savile 0,0118 8,14 14,6 °/oV 1 M 0,0345 23,7 42,5 °/0Imphy 0,0563 38,8 69,9 0/0Kupfer 0,0441 30,4 53,6 0/0

Vor allem fällt auf, dass hier der in den vorigen beiden Ver-suchen beobachtete grosse Unterschied im Angriffe auf Kupfer undEisen verschwunden ist. Der Angriff im allgemeinen ist ein bedeutendintensiverer auf alle Prohen, mit Ausnahme von V 2 A, sobald alsôKondensation, d. h. Taubildung im Versuchsrohr und auf den Probenselbst möglich ist.

10. Einwirkung von Dampf/Luftgemisch mit Zusatz vonCO2 bei Kondensationstemperatur.

Nachdem nun die Wirkungen der schwefligen Säure, dem ver-breitetsten der schädlichen Gase, festgelegt, waren, schien es wün-schenswert, auch noch den Einfluss der Kohlensäure bei Konden-sation kennenzulernen. Das verwendete Kohlensäuregas wurde ineinem Kippschen Apparat aus Marmor und Salzsäure entwickelt undvor der Zumischung zum Dampf/Luftgemisch in einer Waschflaschemit Wasser gewaschen.

Tabelle 29

Gemisch von . Dampf/Luft und Kohlensäure bei 60-80° C.Versuchsdauer 9 Stunden. Oberfläche der Metallproben 15 cm'.

Wert pro 1 m2Gewichtsabnahme

in grpro 8 Std

in grRemy-Stahl 0,0414 24,4V 1 M 0,0088 5,2V 2 A 0,0035 2,07G S 12 0,0555 33,0Eisen 0,0292* 17,3Saville 0,0123 8,2Delta-Metall 0,0045 2,67

V 2 A war teilweise blau angelaufen, die übrigen Proben warenbraun bis schwarz; auf dem Eisen* haftete der Oxydbelag derart fest,wenigstens auf der einen Seite, dass er durch Abwaschen nicht zu

Im

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entfernen war. Die in der Zusammenstellung mitgeteilte Zahl dürftedaher nur etwa dem halben Gewichtsverlust entsprechen. Wir sehen,dass mit Ausnahme von V 2 A, V 1 M und Delta-Metall die übrigenProben sehr starken Angriff zeigen, welcher der festgestellten Kor-rosion bei Taubildung in S02-haltigen Dämpfen in der Grössenordnungziemlich gleichkommt. Wenn wir die früher gefundenen Werte inwässeriger Lösung hei Anwesenheit von Kohlensäure zum Vergleicheheranziehen, so überraschen die hier gewonnenen Zahlen durch ihreGrösse. Sie zeigen, dass die Kohlensäure im Verein mit dem Luft-sauerstoff, wenn sie in grösserer Konzentration vorhanden ist, in derbeobachteten starken Wirkung der schwefligen Säure nicht nach-steht, während, wenn die Kohlensäure allein zur Wirkung gelangt,der Angriff wenigstens auf die chromhaltigen Legierungen nicht alsgross zu nennen ist.

11. Einwirkung von Dampf/Luftgemisch mit Ammoniakbei 400° C.

Eine Notiz, dass die Kruppschen Chrom-Nickelstahllegierungenauch gegen Ammoniakdämpfe resistent sein sollen, gab mir Ver-anlassung, noch die folgende Versuchsreihe durchzuführen.

Die Apparatur war die gleiche wie bei den früher beschriebe-nen Versuchen bei 400°. Das verwendete Ammoniakgas entwickelte

Tabelle 30

Im Gemisch von Dampf/Luft/Ammoniak bei 400° C.Grösse der Metallproben 75 X 10 mm = 15 cm' Oberfläche.

Gewichtszunahme Mittelwert in gr Wert in °/o

I II pro 1 m2 bezogen aufGuss =100

Versuchsdauer 32 1/2 Std. 32 Std. in 24 Std.Saville 0,0059 0,0000 1,45 5,06F A S 0,0040 0,0012 1,45 5,06V 1 M 0,0004 0,0005 0,246 0,85V 2 A 0,0003 0,0001 0,1 0,34Stahl 0,0131 0,0148 6,95 24,3Eisen 0,0331 0,0205 13,35 46,3I{upfer 0,0140 0,0146 7,18 25,0

Versuchsdauer 29 Std. 29 Std.

Delta-Metall 0,0001 0,0014 0,4 1,38Aluminium 0,0001 0,0000 0,05 0,17Thermosilit 0,0026 0,0024 1,47 4,8Guss 0,0522 0,0516 28,7 100Remy-Stahl 0,0045 0,0046 2,48 8,6G S 12 0,0024 0,0009 0,85 2,9B B II 0,0060 0,0014 1,85 6,4Imphy-Stahl 0,0013 0,0013 0,646 2,24

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ich aus konz. Ammoniaklösung, die tropfenweise zu erwärmter Na-tronlauge zugegeben wurde. Das gewaschene Gas wurde in bekannterWeise dem Dampf/Luftgemisch zugeführt.

Die erhaltenen Versuchswerte zeigen, dass weder Stahl, Eisennoch Guss durch den Ammoniakdampf vor der bekannten Rostwir-kung des lufthaltigen Wasserdampfes geschützt werden. Es sei noch aufden quantitativ grossen Unterschied zwischen dem Angriff auf Eisen,Stahl und Guss hingewiesen, der zeigt, dass Guss unter den vorlie-genden Umständen einem viermal grösseren Angriff unterworfen ist alsStahl. Ganz bedeutend resistenter erweisen sich hier die Chromlegie-rungen, und ganz besonders zeichnen sich die Kruppsclhen Vierstoff-stähle aus. Alle diese Legierungen werden aber von dem mitunter-suchten Aluminium noch überboten.

12. Versuche über Alitierung oder Kalorisationvon Eisen.

Im Anschluss an die Versuche über die Widerstandsfähigkeitder Chrom- und Chromnickellegierungen gegen Korrosion bin ich durchden Aufsatz von Dr. Ing. K. WENDT (Kruppsche Monatshefte, Juni 1922,pag. 121) auf die Alit-Legierung aufmerksam geworden. Auf die An-regung der Firma Gebr. Sulzer in Winterthur unternahm ich einigeorientierende Versuche über das Alitieren von Eisen und Kupfer,auch Kalorisieren genannt, wonach die Metalle Eisen oder Kupfermit einer chemisch gebundenen Schicht von Aluminium überzogenwerden, welche sich von der 'mittelst Firnis aufgetragenen oder derdurch Metallspritzverfahren erzeugten Schicht dadurch unterscheidet,dass sie sich mit der Metalloberfläche legiert, was sich durch metallo-graphische Untersuchung feststellen lässt.

In der Literatur sind über diesen Vorgang nur wenige Mittei-lungen zu finden. Die Angaben, welche mir zur Durchführnng derVersuche dienten, sind zu finden in

Z. f. Metallkunde, Juni 1921, pag. 267,Iron Age, Januar 1921,Revue de Metallurgie, Mai 1921 (GUmLET),Ainerik. Patente No. 1 091 057 und 1155 974.Das Verfahren, Gegenstände mit einer mit der Unterlage legierten

Schicht von Aluminium zu überziehen, Kalorisation oder Alitierunggenannt, kann wie folgt beschrieben werden :

In einer rotierenden Trommel, in welcher für eine reduzierendeAtmosphäre gesorgt ist, werden die zu kalorisierenden Gegenständein einem Gemisch von Aluminiumpulver und AlumiHiumoxyd mit ge-

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ringem Zusatz von Ammonchlorid auf eine Temperatur von ca. 800bis 1000 ° C. erhitzt.

Die Dicke der aufgetragenen Aluminiumschicht ist abhängig vonder Dauer des Prozesses.

Für die Versuche verwendete ich einen sogenannten Verbrennungs-ofen von 80 cm Länge. Das um seine Achse drehbare Eisenrohr, welchesdie zu alitierenden Proben aufzunehmen hatte, wurde von Wasserstoffdurchströmt. Als Reaktionsgemisch diente ein Gemenge von

Aluminiumpulver 500 TeileAluminiumoxyd 500 „Aluminiumchlorid 20 „

Die der Reaktion 'unterworfenen Metallproben wurden vor Ver-suchsbeginn blank gescheuert und durch Waschen mit Alkohol nndÄther von anhaftendem Fett befreit. Die Temperatur wurde währendca. 2 Stunden auf 750-820 ° C. gehalten. Das Rohr selbst war imOfen allseitig durch Schamottesteine vor Abkühlung durch Strahlungs-verluste geschützt. Die Temperatur wurde in der Mitte des Ofens imAbstande von 2 mm vom Reaktionsrohr durch ein Thermoelement ausPlatin/Platin-Rhodium kontrolliert. Während der ganzen Versuchsdauerwurde das Reaktionsrohr durch Drehung um die Achse in Bewegunggehalten.

Es zeigte sich, dass zur Erzeugung dioser Aluminium-Eisen oderKupfer-Aluminium-Legierung eine Temperatur von mindestens 750notwendig ist, hesser aber 800--850 °. Von Wichtigkeit für das Ge-lingen ist, dass die Proben ständig durch Rotation des Rohres inBewegung gehalten werden und ständig sich mit deIn Reaktionsgemischin Berührung befinden. Durch diese ständige Bewegung wird ver-mieden, dass die Proben sich lokal überhitzen, was beim Kupfer;dessen Schmelzpunkt von 1057 ° bald erreicht wäre, besonders gefähr-lich ist. Auch wird dadurch vorgebeugt, dass sich grössere Aluminium-tropfen bilden können, welche sich an die Proben heften und dadurchdie Oberfläche verunstalten.

Der erzeugte Aluminiumüberzug ist von matter, grauer Farbeund ist •rauh. Auf der Polierscheibe lässt er sich aber leicht in eineglänzende, gut aussehende Oberfläche verwandeln. Wie durch metallo-graphische Untersuchung festgestellt werden konnte, ist zwischen derEisenoberfläche und der Aluminiumschicht eine Verbindung eingetreten,was an dem erfolgten Angriff der Eisenkristalle zu erkennen ist, diesich mit dem aufgetragenen Aluminium verbinden.

Die mir zur Verfügung stehende Zeit reichte leider nicht mehr,um auch diese Proben den vergleichenden Untersuchungen auf Kor-

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rosionsbeständigkeit in oxydierender Atmosphäre bei höheren Tempe-raturen zu unterziehen.

Immerhin konnte festgestellt werden, dass an Hand der in derLiteratur angegebenen Unterlagen diese Alitierung oder Kalorisationleicht durchgeführt werden kann.

IX. Schlussfolgerungen aus den erhaltenen Versuchs-ergebnissen.

I, Die vorliegende Arbeit bestätigt in grossen Zügen die imzusammenfassenden Bericht von DAEVES (Stahl u. Eisen, August 1922)angegebenen chemischen Eigenschaften der nichtrostenden Stahl- undEisensorten.

II. Die Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse, welchein der obigen Arbeit nicht erwähnt sind, ist bei den verschiedenenMarken von nichtrostenden Legierungen nicht einheitlich. Es sindsogar nennenswerte Unterschiede im Verhalten der verschiedenenSorten zu beobachten.

Die höchste Widerstandsfähigkeit zeigen die hochlegierten Vier-stoffstähle. Als noch in hohem Grade edel erweisen sich die reinenChromeisen-Legiernngen mit mindestens 11 0/0 Chromgehalt, welcheeinen niedrigen Kohlenstoffgehalt besitzen.

III. Die Rostsicherheit wird bedingt durch einen gewissen mini-malen Chromgehalt der Legierung. Derselbe sollte 11 0/0 nicht unter-schreiten. Die edlen Eigenschaften werden bei diesem Minimalgehaltan Chrom ganz hervorragend erhöht, wenn der Kohlenstoffgehalt derLegierung unter 0,2 9/o bleibt (B B II u. Jersey). Besitzt die Legierungmehr Chrom (Saville) oder ist gleichzeitig noch in beträchtlichenMengen Nickel vorhanden, wie bei A K S V5 M V 2 A etc., so zeigendie Legierungen sehr wertvolle Eigenschaften und vermögen in weit-gehendem Masse verschiedenen chemischen Einflüssen zu widerstehen,

IV. Zeichnen sich die hochlegierten Chromlegierungen durch einegewisse Passivität gegen Korrosion aus, so kommt diese Eigenschaftden Nickelstählen nicht zu. Erst die Kombination in hochprozentigerLegierung von Chrom und Nickel im Stahl vermag der Legierungeine erhöhte Beständigkeit zu verleihen.

V. Die Rostsicherheit gegen Brunnenwasser und gegen destil-liertes Wasser ist eine sehr gute, was für Eisen und Nickelstählenicht zutrifft.

VI. Dem Angriff der schwefligen Säure vermöges diese Legie-rungen mit Ausnahme von V 2A nicht zu widerstehen. Als Folgehievon ergiht sich, dass dieselben auch in einer Atmosphäre, welche

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Rauchgase enthält, versagen, während sie in reiner Luft sich durch-aus bewährèn, zum Unterschiede von Eisen und Stahl.

VII. Auch das Verhalten gegen organische Säuren, wie Essig-säure, Zitronensäure, Apfelsäure, Milchsäure etc. ist nicht einheitlich,und bei weitem nicht alle Proben erwiesen sich als passiv. Als wirklichedel gegenüber den organischen Säuren ist nur V 2A zu bezeichnen.

VIII. Die WiderstaHdsfähigkeit gegenüber verdünnter Salpeter-säure ist keine allgemeine. Konnte in hochprozentiger Salpetersäureeine grosse Passivität festgestellt werden in bezug auf die Chrom-legierungen, so zeigen die Nickellegierungen hier keine Resistenz. Dieletzteren sind dafür gegenüber Schwefelsäure widerstandsfähiger alsdie Chromlegierungen.

IX.. Verschiedene Erscheinungen deuten darauf hin, dass dieseLegierungen besonders bei Siedehitze, sohald die Luft gleichzeitigneben Salzlösungen oder Säuren Zutritt zur Metalloberfläche hat, un-erwartete Korrosionserscheinungen auftreten können, so dass vor Ein-führung derartiger Legierungen für einen bestimmten Zweck vorersteingehende Versuche über deren Verwendnngsmöglichkeit als unum-gänglich notwendig erachtet werden müssen.

X. Die Kontaktversuche beweisen die Überlegenheit der Chrom-,Chrom-Nickel- und Eisenlegierungen gegenüber Eisen und Stahl. Wenndiese Legierungen mit Ausnahme von V 2 A in Kochsalzlösung sichals nicht beständig erwiesen haben, so werden sie im Kontakt mitEisen auf Kosten desselben sich auch in dieser Lösung bewähren.

Gegenüber Kupfer und Zinn ist das Verhalten in dieser Lösungnicht mehr gleichartig.

XI. Die Verarheitung von rostfreiem Eisen und Stahl stellt inmanchen Fällen hohe Anforderungen an die Wärmebehandlung, welcheder mechanischen Bearbeitung oft vorangeht und auch zu folgen hat.Werden diese Operationen nicht mit Hülfe von thermischen Mess-instrumenten genau nach Vorschrift durchgeführt, so wird die nach-gerühmte Rostsicherheit stark oder vollkommen verloren gehen.

XII. Die Passivität dieser Legierungen kann ganz bedeutend er-höht werden, wenn die Möglichkeit besteht, die Metalloberfläche zupolieren. Solange die Politur erhalten bleibt, bietet sie einen hoch-gradigen Schutz gegen Korrosion. Mit dem Erblinden derselben gehtaher der genannte Schutz zum Teil verloren.

XIII. Als besonderes Anwendungsgebiet für die nichtrostenden,Stahl- und Eisenlegierungen, sowie auch für die hochlegierten Silizium-Gußsorten müssen Maschinen und Anlagen gelten, welche hohen Tem-peraturen ausgesetzt sind, wo Kondensationsmöglichkeiten auf der

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Metalloberfläche ausgeschlossen sind. Diese Legierungen vermögenzum Unterschiede von Eisen und Stahl auch stark sauren Rauchgasenbei höheren Temperaturen zu widerstehen. Wenn jedoch Kondensations-möglichkeit besteht, so vermag in Übereinstimmung mit den Versuchenin wässeriger Lösung von S 0 2 nur noch die Legierung V 2 A zu wider-stehen, während alle übrigen Legierungen analog wie Eisen der Kor-rosion anheimfallen.

XIV. Bei der Beurteilung der Verwendungsmöglichkeit dieserLegierungen, wenn von V 2 A abgesehen wird, muss unterschiedenwerden, ob die Gegenstände einem beständigen schädlichen Einflussunterworfen sind, wie z. B. Baukonstruktionsteile oder Maschinenele-mente, welche nicht zugänglich sind, oder ob eine periodische Reini-gung derselben naturgemäss stattfindet, wie dies bei Tischgeräten etc.und klinischen Instrumenten geschieht.

Im zweiten Falle und ähnlichen wird die Verwendung solcherLegierungen weitgehenden Ansprüchen genügen können. Im erstenFalle aber wird Vorsicht am Platze sein. Es werden umfangreicheVersuche notwendig sein, welche alle vorkommenden Einflüsse berück-sichtigen müssen, bevor die Verwendung einer dieser Legierungen alserfolgreich befürwortet werden kann.

Die vorliegende Arbeit dürfte demnach dazu beitragen, die Ein-führung dieser wertvollen neuen Legierungen in der Technik zu er-leichtern, indem sie die Richtlinien angiht, nach welchen eine Ver-wendung dieser Legierungen als möglich erscheiHt, und die Wegeweist, nach welchen Gesichtspunkten orientierende und .vorbereitendeVersnche durchzuführen sind, die über die Verwendungsmöglichkeitsolcher Legierungen für einen Spezialzweck sicher Aufschluss gebenwerden.

Für die Unterstützung, welche mir bei der Durchführung vonHerrn Prof. Dr. BOSSHARD, sowie der Firma Gebr. Sulzer zuteil wurde,sei an dieser Stelle bestens gedankt.

Zürich , Oktober 1923.