Eisen
96
Eisen
fast ganz aus Eisenspat. Fast nirgends fehlt
Eisen völlig. Nahezu alle Tiere, Pflanzen und
Mineralien enthalten Eisen, wenn manchmal auch
in recht geringer Menge. Unter „Eisenerz“
versteht man nur diejenigen mineralischen Vorkommnisse
von Eisenverbindungen, die bei der
Eisenerzeugung eine Rolle spielen, nur von ihnen
seien hier die wichtigsten angeführt. In erster
Linie treten die Sauerstoffverbindungen des Eisens
hervor. Magneteisenstein, ein Eisenoxydoxydul,
findet sich ziemlich rein in Schweden und
liefert das beste Eisen (Schwedisches Eisen).
Hämatit, Eisenoxyd, kommt als Eisenglanz
und als Roteisenstein vor. Hauptfundort für
ersteren ist Schweden, Lappland und die Insel
Elba, während der Roteisenstein mit den Abarten
roter Glaskopf und — bei höherem Gehalt an
Ton — toniger Roteisenstein sich in Deutschland,
Frankreich und England vorfindet. Brauneisenstein
ist Eisenhydroxyd, Bohnerz ein
toniger Brauneisenstein vom Harz, Süddeutschland,
der Schweiz und Südfrankreich. Raseneisenerz
besteht ebenfalls aus Eisenhydroxyd,
enthält jedoch Manganoxyd, Phosphorsäure, Kieselsäure
und organische Reste. Es entsteht noch
jetzt an moorigen Stellen aus Pflanzenresten,
und das aus ihm hergestellte Eisen ist infolge
des Phosphorgehaltes „kaltbrüchig“. — Zu
diesen wertvollen Sauerstoffverbindungen tritt als
wichtigstes Eisensälz das kohlensaure Eisenoxydul
in den Mineralien Eisenspat und Sphärosiderit.
Hierher gehört auch der tonige Eisenstein
und der Kohleneisenstein, welche, für
England die wichtigsten Erze bilden und fast
900/0 seiner gesamten Eisenerzeugung ergeben.
Die Schwefelverbindungen des Eisens werden
nicht direkt zur Eisengewinnung verwandt, sondern
dienen zunächst der Schwefelsäurerzeugung,
und erst die dabei erhaltenen Abbrände werden
auf Eisen verarbeitet. Im Laufe der Jahrhunderte
ist die Eisengewinnung so verbessert worden, daß
viele früher als wertlos angesehene Vorkommen
jetzt zu den Eisenerzen zu rechnen sind. Der
Weltkrieg hat für Deutschland diesen Vorgang in
ungeahnter Weise beschleunigt. —■ Das Ziel der
Eisenherstellung bleibt fast immer ein mehr oder
weniger kohlenstoffhaltiges Eisen, da das reine
Metall für die Technik ohne Wert ist und nur in
der Galvanoplastik etwas stärkere Verwendung
findet. Chemisch reines Eisen entsteht,
wenn man reines Eisenoxyd oder oxalsaures Eisen
mittels Wasserstoffs bei dunkler Rotglut reduziert,
als ein schwarzes Pulver, das bei starkem Erhitzen
an der Luft unter lebhafter Feuererscheinung verbrennt
(„pyrophosphorisches Eisen“); findet
die Reduktion bei höherer Temperatur statt, so
wird das E. in kompaktem Zustande gewonnen,
ebenso wenn man Schmiedeeisen mit Eisenoxyd
im Gebläse glüht. Bei diesem Prozesse wird
der geringe Kohlenstoffgehalt des Schmiedeeisens
dazu verwandt, aus dem Eisenoxyd etwas E. zu
bilden, das dann zu dem jetzt vom Kohlenstoff
befreiten Schmiedeeisen hinzutritt. Schließlich
kann auch durch elektrische Zersetzung einer
mit Salmiak gesättigten Eisenvitripllösung reines
Eisen gewonnen werden. Es ist in kompaktem
Zustande fast silberweiß, sehr geschmeidig und
politurfähig und bei beginnender Weißglut
schweißbar, wird aber bei steigender Temperatur
wieder spröde und schmilzt erst im heftigsten
Gebläsefeuer (bei 1529 0 C). Während des Erhitzens
des festen Eisens und ebenso beim Erkalten
weist die Temperaturbewegung drei Halte
punkte — bei 768, 907, 1401 bzw. 1401, 898,
768° C — auf, die als Umwandlungstempe
raturen des Eisens angesehen werden (a-, ß-, y-,
^Modifikation). Der bei der ß-y- bzw. y-ß-Umwandlung
stattfindende Temperaturunterschied
(907—898°) wird Hystaresis genannt. Vom Magneten
wird die «-Modifikation angezogen und
durch Umleiten eines elektrischen Stromes selbst
zu einem Magneten, verliert diese Eigenschaft
aber mit dem Aufhören des Stromes. Reines E.
rostet nicht in trockener Luft und in luftfreiem
Wasser, wohl aber, wenn Luft und Feuchtigkeit
vereint darauf einwirken, besonders wenn überdies
Säuren, wie Kohlensäure, zugegen sind. Die
dem reinen E. innewohnenden Eigenschaften
werden durch den mehr oder weniger großen
Gehalt des technischen E. an Kohlenstoff modifiziert.
Man unterschied bis zum Jahre 1876
hauptsächlich nach dem Kohlenstoffgehalte folgende
Gruppen von Eisensorten: E. von 0,1 bis
0,4, höchstens 0,6% Kohlenstoff wurde und wird
noch heute als Schmiedeeisen (frz. Fer, engl.
Soft iron) bezeichnet. Es soll sich rotglühend
leicht mit dem Hammer bearbeiten, weißglühend
schweißen lassen und glühend in kaltes Wasser
getaucht keine Veränderung der ursprünglichen
Weichheit zeigen. Auch nahm man früher an,
daß frischer Bruch ein sehniges oder hakiges
Gefüge zu zeigen habe, und daß das E. in größeren
Massen sich nicht schmelzen ließe. E. mit
0,4 oder 0,6—2 °/o Kohlenstoff hieß Stahl (frz.
Acier, engl. Steel). Er soll sich schmieden,
schweißen, schmelzen und härten lassen. (Die
Schweißbarkeit nimmt mit wachsendem Kohlenstoffgehalte
ab, die Schmelzbarkeit zu.) Als
Hauptmerkmal für Stahl gilt die Härtbarkeit.
Glühender Stahl in Wasser getaucht nimmt bedeutend
an Härte zu, im Zusammenhang mit
einer mehr oder weniger vollständigen Unterdrückung
der Modifikationsumwandlungen. Der
Bruch soll immer ein feinkörniges Gefüge haben
und möglichst gleichmäßig sein. E. mit 2—5 °/o
Kohlenstoff hieß und heißt noch Roheisen
(frz. Fer fonte, engl. Pig iron), läßt sich nicht
schmieden und schweißen, schmilzt aber leicht,
— Wenn gelegentlich der Weltausstellung in
Philadelphia 1876 beschlossen wurde, von dieser
älteren Einteilung abzugehen, so lag dies einerseits
daran, daß einige der genannten Merkmale
des Schmiedeeisens, Unschmelzbarkeit und sehniger
oder hakiger Bruch, nicht mehr für alles
Eisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalte zutrafen,
und andererseits die angegebenen Grenzzahlen
für Kohlenstoff auch sonst oft infolge des Einflusses
gewisser Zusätze zum Teil stark verwischt
wurden. Schmiedeeisen wird jetzt im großen in
flüssigem Zustande erhalten, und der Bruch
dieses Erzeugnisses erscheint stahlartig und feinkörnig,
