Henry Clifton Sorby - Begründer der klassischen Metallographie

Vorwort.

Das vorliegende Buch zur Technikgeschichte wurde geschrieben und zusammengestellt, um einmal die Begründung der Metallographie vor rund 145 Jahren durch Henry Clifton Sorby zu würdigen und zum Anderen auch die Anfänge dieser Wissenschaft sowie ihre Entwicklung bis zum Anfang der zwanziger Jahre des 20. Jahrhunderts, teilweise auch danach, aufzuzeigen und sie Anfang des 21. Jahrhunderts in Erinnerung zu bringen.

Gemäß der historischen Entwicklung der mikroskopischen Metallgefügebetrachtung wird in der Veröffentlichung neben der Würdigung des Nestors der klassischen Metallographie auch die des Vaters der mikroskopischen Petrographie, Begründers der Mikrospektroskopie und Initiantes der wissenschaftlichen Sedimentation vorgenommen.

Gleichsam wird in dem Werk auch an den Vater der wissenschaftlichen Metallographie und Spiritus Rector aller Materialprüfungsverfahren, Adolf Martens, und seines wichtigsten Mitarbeiters, Emil Heyn, erinnert. Dies erfolgt aus der Tatsache heraus, daß die innovative Metallographie nicht ohne ihre Tradition sein kann und für ihre Zukunft die Herkunft braucht.

Die Abhandlung wird inhaltlich bereichert durch einen Abstract zur Herausbildung der Technikwissenschaft Metallographie. Begonnen wird mit den ersten visuellen Betrachtungen von Metalloberflächen sowie Bruchgefügen der Metalle und führt über den Beschau mittels erster optischer Mittel, wie Lesestein, Lupe, Vergrößerungsglas, einfacher Mikroskope, bis hin zum makroskopischen und mikroskopischen Erschließen, Identifizieren, Festhalten und Photographieren der wahren Gefüge von Eisen und Stahl wie auch anderer Metalle sowie ihrer Legierungen.

In der Veröffentlichung folgt dann Biographisches zu Sorby, namentlich zu seinem Lebenswerk für die Wissenschaft, zu seiner Maxime: „Ziel muß es sein, die Ursachen der Dinge zu entdecken“.

Eingebunden ist Biographisches zu Sorby, namentlich zu seinem Lebenswerk für die Wissenschaft, zu seinem Maxime: „Ziel muß es sein, die Ursachen der Dinge zu entdecken!“, aber auch seine Veröffentlichungen, Vorträge, Berufungen, Anerkennungen sowie sein institutionelles Engagement. Außerdem finden auch seine Leistungen auf den Gebieten Geologie, Botanik, Biologie, Umwelt- und Klimaschutz eine Berücksichtigung.

Diese Publikation wird bereichert durch einen zum Inhalt passenden Aufsatz mit dem Titel: „Ueber die Prüfung des rohen und verarbeiteten Stabeisens nach Dr. Meyer vom Maschinendirector Brendel in Freiberg“ von 1841 wie auch durch umfangreiche Zitate aus dem bedeutungsvollen historischen Beitrag: „Die Anfänge der Metallographie und ihr Entwicklungsstand Ende des Jahres 1917“ von Professor Dr. Otto Vogel.

Unterstützung erhält dies durch einen umfangreichen Literaturteil sowie mehrere eigens durch den Autor erarbeitete thematische Zusammenstellungen über H. C. Sorby und die Metallographie. Summa summarum: die Veröffentlichung liefert nicht nur den Fachleuten, sondern auch den Laien den Nachweis für Sorbys These: „Jedes Gefüge hat seine Geschichte“.

Begründung der Metallographie vor rund 145 Jahren durch den Privatgelehrten

Henry Clifton Sorby.

Zu entdecken, die Ursachen der Dinge, war stets sein Ziel.

Bekanntlicherweise gibt das Mikrogefüge über eine große Zahl von allgemeinen sowie speziellen Materialeigenschaften Auskunft; deshalb ist eine metallographische Untersuchung in der Forschung wie auch Praxis von größter Bedeutung. Über den ersten, nämlich Henry Clifton Sorby, der das „wahre Gefüge“ von Stahl mikroskopisch, d. h. genauer gesagt metallographisch, untersuchte und der als Nestor der klassischen Metallographie gilt, dem ist dieser Beitrag gewidmet.

Dahin zu kommen war ein langer Weg für die frühen Schmelzer, Schmiede, überdies für alle Metallurgen sowie Metallarbeiter. Ausgehend von den im Dunkel der Historie liegenden ersten Anfängen der Metallographie offenbarten sich über 10000 Jahre ihnen die Metallbruchgefüge, die sie nur mit bloßem Auge betrachten konnten; darin schulten sie aber jahrtausendlang ihr handwerkliches Geschick (s. a. d. Tafel Seite 169 und 170).

Erste Metallbetrachtungen mittels optischer Mittel, wie mit der Lupe sind seit der Zeit von Vannoccio Biringuccio (1480-1537?) und Georgius Agricola (1494-1555) zu vermuten, nachweislich eingesetzt haben sie Robert Boyle (1627-1691) und Sir Isaac Newton (1643-1727). Über die Anwendung eines Vergrößerungsglases berichten auch Pierre-Clément de Grignon (1723-1783) im Jahre 1761, Louis-Bernard Guyton de Morveau (1737-1816) im November des Jahres 1776, Joachim Graf von Sternberg (1763-1830) im Jahre 1795 und 1801 Johann Wilhelm Albrecht Tiemann (1774-1841). Letzter wie auch August Friedrich Alexander von Eversmann (1759-1837) kannten auch die Anwendung von Säuren zum Ätzen der Bruchgefüge.

Aber das Mikroskop wurde allerdings zuerst von Robert Hooke (1635-1703), René-Antoine Ferchault, Seigneur de Réaumur (1683-1757), Sven Rinman (1720-1792), Jean Robert Bréant wie auch später von Alois Beckh von Widmanstätten (1753-1849), Pawel Petrowitsch Anossow (1797-1851), folgend vornehmlich für die Metalle und ihre Legierungen von Adolf Martens (1850-1914) sowie Emil Heyn (1867-1922) wie auch Dimitri Konstantinowitsch Tschernow (1839-1921), William Chandler Roberts-Austen (1843-1902), Floris Osmond (1846-1912), Henry Marion Howe (1848-1922), Henry Louis Le Chatelier (1850-1936), Thomas Andrews, John Edward Stead (1851-1921), Albert Sauveur (1863-1939) u. a. genutzt.

Eine der ersten Anwendungen des Mikroskops bei der Metalluntersuchung beschreibt im 17. Jahrhundert der Physiker und Mathematiker Hooke in seiner 1665 in London erschienenen Schrift „Micrographia“ [1]. Darin charakterisiert er auch das Aussehen von auskristallisiertem Blei und veranschaulicht außerdem im gezeichneten Bild die vergrößerte Oberfläche einer polierten Rasierklingenschneide und Nadelspitze in hundertfacher Vergrößerung. Verwendung fand von ihm das erste zusammengesetzte, mit Beleuchtungsapparat für undurchsichtige Objekte ausgestattete Mikroskop, wodurch es besonders für die Untersuchung der Metalle geeignet war [22].

Im 18. Jahrhundert war es dann der französische Physiker und Zoologe Réaumur, der sich mit der Anwendung des Mikroskops zur Untersuchung von Metalloberflächen bzw. Metallbruchgefügen beschäftigte, wie dies aus seiner 1722 in Paris veröffentlichten Essay: „L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le fer fondu“ [2] und den darin befindlichen Betrachtungen zur Struktur der Oberfläche von Stahl sowie weißem und grauem Gusseisen wie auch seiner aufgestellten Theorie zur Stahlhärtung, die sich auf seine mikroskopischen Betrachtungen stützt, hervorgeht.

Bekannt geworden sind sowohl ein Bericht von dem Schweden Sven Rinman über das Ätzen von Eisen und Stahl [34], den er 1774 in den Verhandlungen der Kgl. Schwedischen Akademie der Wissenschaften veröffentlichte, wie auch seine ausführliche Beschreibung über die Prüfung des Eisens mittels Ätzen mit Säuren, welche in seinem 1782 erschienenen zweibändigen Buch „Försöktill Järnets Historia med Tillän pning för Slögder och Handtwerk“ [35] enthalten ist. Diese letztere Arbeit - Die Geschichte des Eisens mit Anwendung für Künstler und Handwerker - hat die frühe Metallographie auch in Deutschland, wie Franz Wever in [32] zum Ausdruck bringt, relevant beeinflusst.

Anfang des 19. Jahrhunderts war es dann der österreichische Naturwissenschaftler und Direktor des von Kaiser Franz I. [von Österreich] (1768-1835) gegründeten k. k. Fabriksproduktenkabinetts von Widmannstätten (mit vollem Namen und Titel Alois Joseph Xaver Beckh, Edler von Widmanstetter), der Steine, die vom Himmel fielen, schliff, mit Salpetersäure ätzte, was zu sichtbaren Lamellenmuster führte [3], [22].

Diese neue Form der makroskopischen Gefügebetrachtung veröffentlichte er nicht selbst, sondern sein Freund Karl Franz Anton Ritter von Schreibers (1775-1852), ebenfalls Naturwissenschaftler und Leiter des Hof-Naturalien-Cabinetts, der die durch Anwärmen an Luft entwickelten Gefüge von Metallmeteoriten als „Widmanstättensche Figuren“ in der Öffentlichkeit 1820 bekannt machte [3]. Auch Wilhelm Ritter von Haidinger (1795-1871) berichtete 1855 und 1859 darüber [39], [40].

Weiterhin zählt auch der bekannte russische General und Metallurge Anossow [21] mit zu den Männern, die in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts die Grundlagen für die spätere eigenständige Wissenschaft von der Gefügelehre der Metalle und Legierungen, legten. Er betrachtete in der Waffenfabrik von Slatoust Makro- wie auch Mikrogefüge. Seine ersten mikroskopischen Untersuchungen von angeätzten Stahloberflächen werden von Alexander Sergejewitsch Fjodorow bzw. N. Belaies mit dem Jahr 1831 angegeben.

Weder die möglicherweise schon im 13. Jahrhundert bekannte Lupe noch das scheinbar zu Beginn des 17. Jahrhunderts geschaffene Mikroskop gestatteten bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts eine Betrachtung der Metallmikrogefüges, lediglich war mit ihnen ein Makrogefügebeschau gegeben. Reichte dies bis in die Zeit der beginnenden industriellen Revolution noch aus, so war diese im durch Henry Bessemers (1813-1898) eingeleiteten Flussstahlalter nicht mehr ausreichend.

Der Erste, dem durch metallographische Untersuchungen der Einblick ins Feingefüge der Metalle gelang, dies war Henry Clifton Sorby, der in vielerlei Hinsicht ein Materialwissenschaftler war. Sein Todestag jährt sich am 9. März 2009 zum einhundertersten Male, und seine Tagebucheintragung vom 28. Juli 1863, also vor rund

145 Jahren, datierte den Partus der wissenschaftlichen Metallographie. Darüber trug er auch im Frühjahr 1864 in der Sheffield Literary and Philosophical Society [4] und im Herbst des gleichen Jahres in der British Association vor [5]. Beschrieben hat er seine Untersuchungstechnik in einem Kapitel des Buches „How to work with a Microscope“, das Lionel S. Beale [6] 1868 herausgab. Seine ersten Gefügeaufnahmen machte er mit dem Sheffielder Fotografen Charles Hoole 1864, die er aber erst 1887 veröffentlichte.

Seine Probenpräparation für die metallographische Untersuchung nahm Henry Clifton Sorby noch per Hand vor, ohne Zuhilfenahme rotierender Schleifscheiben. Da dieser Zeit nur diese überaus zeitaufwendige Präparationsmethode bekannt war, dauerte bei ihm die Präparation beispielsweise einer Stahlprobe bis zu fünf Wochen [22]. Alles dies für die Freilegung, Sichtbarmachung und Dokumentation des „wahren Gefüges“ meisterte der Autodidakt H. C. Sorby erstmalig und erfolgreich. Dadurch gilt er auch als der Initant der Technikwissenschaft „Metallographie“, die heutzutage nicht nur die Fachleute kennen.

Henry Clifton Sorby, der Erschaffer dieser technikwissenschaftlichen Disziplin, wurde am 10. Mai 1826, als einziges Kind einer zur wohlhabenden Mittelschicht gehörenden Sheffield-Familie, in Woodbourne (South Yorkhire), nahe Englands Stahlhauptstadt, geboren. Also in der Stadt des Roheisens, Stahls, der Werkzeuge und Bestecke, wo sein Vater ein führender Messer- und Werkzeughersteller wie auch Firmeninhaber war, der die Familientradition Cutler aus dem 16. Jahrhundert in höchster Qualität fortsetzte.

Für Sorby, der auch stiller Teilhaber der Messerschmiedefabrik J. & H. Sorby war, und privat erzogen wurde, stand bereits mit 15 Jahren fest, Wissenschaftler zu werden. Eine Wurzel seines Weges findet sich auch darin, daß er in dem Haus eines Werkstoffkenners aufgewachsen ist. Sein Drang zur Wissenschaft äußerte sich bereits mit dem von ihm 1833 verfassten „Readings in Science“ (Lesungen in der Wissenschaft) wie auch mit dem Gewinn eines Mathematikwettbewerbs des genannten Jahres. Nach der Sheffield Collegiate School erhielt er zu Hause private Bildung.

Als 1847 sein Vater starb, führte der 21-jährige Sorby das altüberlieferte Unternehmen nicht fort, sondern verkaufte es, wurde infolgedessen wohlhabend, was ihm erlaubte, ein wissenschaftliches Labor mit einer Werkstatt in seinem Haus in Broomfield, Beech Hill Road, einzurichten. Da Sorby finanziell unabhängig war, konnte er ungehindert wissenschaftliche Untersuchungen mit weit reichenden Interessen, die die Geologie, Archäologie, Optik und Meeresbiologie einschloss, ausführen. Sein früh dafür entwickeltes Interesse führte ihn somit zu einem seiner ersten Papiere, die sich auf die Aushöhlung der Täler in Yorkshire bezog.

Zu dieser Zeit betrafen Sorbys Forschungsarbeiten die Agrikultur, resultierend daraus veröffentlichte er 1847 einen Aufsatz über die Schwefel- und Phosphorverwendung in Düngemitteln. Weiterhin beschäftigte er sich mit den geologischen Zeiträumen seiner Gegend, speziell mit der Wavestructure in geschichteten Felsen und dem Ursprung der schiefrigen Spaltung. Und neben dem Ursprung der Täler von Yorkshire, interessierte er sich für die Paläontographie, Erosion, Ablagerung sowie Bildung der Flussterrassen.

In der Überzeugung, dass das Mikroskop ein Werkzeug in allen Wissenschaften sein kann, setzte Sorby es 1849 bei der Untersuchung dünner Gesteinsscheiben von 0,025

oder 0,001 Millimeter Dicke ein. Er wies damit die mechanische Entstehung der Schieferung nach; er brachte Licht in das Dunkel der Slaty-Spaltung. Seine Mikroskopie an dünnem Felsen-Rock brachte ihm den Titel „Vater der mikroskopischen Petrographie“ ein; ferner gilt Sorby auch als „Begründer der Mikrospektroskopie“ und „Sedimentologie“.

Er war es, der immer wieder auf die Wichtigkeit der Mikroskopie an Kristallen, Gesteinen, Metallen und Meteoriten hinwies. Sorby veröffentlichte seine darauf bezüglichen Arbeiten 1858 im Quarterly Journal of the Geological Society of London unter dem Titel „Die mikroskopische Struktur der Kristalle, den Ursprung der Minerale und Felsen charakterisierend“ mit 120 Handzeichnungen seines Lithographers von mikroskopischen Betrachtungen in sechzigfacher bis einhundertzwanzigfacher (60- bis 1.600-facher [15]) linearer Vergrößerung. Und er dokumentierte darin sein Hauptvermächtnis zur mikroskopischen Petrographie mit normalem und polarisiertem Licht nebstdem mittels Naturselbstdruck. Und weitere Studien galten der Architektur sowie den ägyptische Hieroglyphen.

Obwohl er zu dieser Zeit für das Studieren der Gesteine mittels Mikroskop belächelt wurde, verteidigte er dies stets, beharrlich mit dem Standpunkt, dass Details wichtig seien, unabhängig von ihrer Größe. Zudem hatte Sorby auch ein besonderes Geschick für die Präparation wirbelloser Tiere, beispielsweise für Laternenfolie.

Ferner führte Sorby mit einem 1865 selbst neu geschaffenen Spektrummikroskop Untersuchungen zur Analyse gefärbter Flüssigkeiten durch; und schuf damit eine Methode zur Erkennung von Blutspuren, selbst wenn diese für das bloße Auge unsichtbar sind, was spürbare Konsequenzen für die Auswertung organischer Pigmente sowie die forensische Wissenschaft hatte. Er wies damit u. a. auch das Spektrum von Carotin, einen gelbroten Farbstoff in Pflanzenzellen, nach.

Die zuerst von ihm angewandte Spektralanalyse für mikroskopische Untersuchungen war bedeutend für alle Zweige der Wissenschaft in der Farbe eine Rolle spielt, beispielsweise der Struktur der Eisen- und Stahl- wie auch Tier- und Gemüsefarbtöne sowie anderer Sachen. Weiter glaubte Sorby, daß er mit dieser Methode ein neues Element im Jargonstein festgestellt habe, dem er den vorläufigen Namen Jargonium gab, was aber dem Uran entsprach.

Und als Sorby seine mikroskopische Forschungen über Meteore auch zu Studien auf Eisen und Stahl orientierte, fand er, daß insbesondere der Stahl eine Struktur hat, dem Gestein ähnelt; und erkannte kristalline Elemente von einer bisher weit weniger bekannten konstanten Struktur. Und seine Forschungen führten ihn zur Schlussfolgerung, Stahl sei ein kristalliner feuriger Rock. Festgehalten durch Sorby wurden seine auf den präparierten Eisen- und Stahl-Probanden zu sehenden Gefügeoffenbarungen auch mithilfe der Mikrophotographie.

Damit leistete er im Jahr mit dem Mikroskop erneut eine Vorreiterrolle für ein ganz neues Feld der Materialforschung, die Metallographie. Sorby war es, der auf der Grundlage metallographischer Untersuchungen von Eisen, Stahl und Gusseisen die Gefügebestandteile Ferrit, Perlit, Graphit charakterisierte.

Von der Fachwelt wurden seine Ergebnisse zuerst gar nicht wahrgenommen. Technisch bedingt erreichte er mikroskopische Gefügevergrößerungen bis zum Zweihundertfachen, photographisch aber nur bis zum Neunfachen. Sorbys Fixierung erfolgte außerdem mit dem Naturselbstdruck oder durch Abzeichnen.

Bedingt durch den Erkenntnisstand der Physik und Chemie, wurden Sorbys Ergebnisse noch nicht richtig erkannt, wodurch für seine metallographischen Arbeiten auch kaum ein Interesse bestand. Er orientierte sich deshalb verstärkt dem Studium der Meeresfauna.

Erst nachdem Adolf Karl Gottfried Martens 1878 [71], [72], [73] und 1880 [74] das Mikrogefüge der Metalle – ohne Kenntnis der fundamentalistischen Leistungen Henry Clifton Sorbys – erschloss und Hermann Wedding (1834-1908) auf der Frühjahrstagung des Iron and Steel Institute 1885 [8], [10] über die in Deutschland gelaufenen Untersuchungen berichtete, nahm nicht nur die Metallographie einen spürbaren Einfluss auf die Materialuntersuchungen, sondern angeregt dadurch nahm auch Henry Clifton Sorby nach 16-jähriger Pause erneut seine metallographischen Metallbetrachtungen auf und kam zu einem weiteren bedeutenden Ergebnis, der Rekristallisation von kalt verfestigtem Eisen.

Daß Sorbys erste metallographischen Metalluntersuchungen lange unbekannt blieben, lag u. a. an der damals noch relativ schwierigen Nachrichtenübermittlung wie auch daran, daß er im Jahre 1864 diese in der wenig verbreiteten und bekannten Zeitschrift Proc. Sheffield Literary and Philosophical Society veröffentlichte. Denn über seine mikroskopischen Untersuchungen und mikrophotographischen Aufnahmen von Strukturen, die beim Ätzen polierter Stahlflächen sichtbar werden, berichtete Sorby bereits in dem Beitrag “On a New Method of Illustrating the Structure of Various Kinds of Steel by Nature Printing” in [4]. Darüber hinaus fand auch sein Report in der British Association [5] keine Resonanz, aber auch eine Information in Dinglers Polytechnischen Journal aus dem Jahre 1865 [103], Seite 16, blieb unbeachtet.

Erst mit dem Vortrag „Das mikroskopische Gefüge von Eisen und Stahl“ [11], [14] auf der Tagung des Iron and Steel Institute London im Mai 1885 machte Sorby die Fachwelt mit seinen unbekannt gebliebenen Versuchen bekannt. Und nach erneuter Vorlage in einer abgeänderten und vervollständigten Form auf der Frühjahrstagung des Iron and Steel Institute 1886 veröffentlichte er diese in dem Journal Iron Steel Institute (1886) und (1887) [12], [13]; zuvor berichtete darüber bereits Rainer M. Daelen (1843-1905) [11] in der Zeitschrift des VDI des 29. Jahrganges 1885. Und als Bilanz seiner metallographischen Arbeiten Sorbys gilt sein Rapport aus dem Jahre 1887 vor den Iron and Steel Institute mit dem Titel: „On the Microscopical Structure of Iron and Steel“ [13].

Sorbys Ergebnisse darin beruhen auf der Betrachtung ebener, geschliffener, mit stark verdünnter Säure geätzter Metalloberflächen, also dem eigentlichen Metallgefüge. Seine vorgestellten Resultate sind eine Zusammenstellung wesentlichster Untersuchungen von Eisensorten, welches weniger oder keinen Kohlenstoff enthält und eine gleichmäßige Beschaffenheit hat, von gehämmerten Luppeneisen, heiß gewalztem, kalt gehämmerten sowie anhaltend geglühtem (rekristallisiertem) Stabeisen, von schmiedbarem Gusseisen, von getempertem bzw. entkohltem weißen Roheisen, von weichem,

mittelhartem und hartem Bessemerstahl, von verschiedenen Arten von Gusseisen, Flusseisen und Schweißeisen, von halbiertem Roheisen und weißem gefeintem Roheisen sowie von graphithaltigem grauen Roheisen und schließlich von Spiegeleisen.

In übersichtlicher Form sind die von Sorby erzielten Effekte von R. M. Daelen in [8] behandelt. Vom Berichterstatter wird darin auch eine Übersicht von Sorby zu den Eigentümlichkeiten der verschiedenen Sorten von Eisen und Stahl wiedergegeben, nämlich, daß dieselben aus bis zu sieben verschiedene Stoffmassen bestehen, nämlich: „1. freies Eisen, 2. die perlartige Masse, Kohlenstoff enthaltend, 3. die außerordentlich harte Masse, wahrscheinlich mehr Kohlenstoff enthaltend, 4. der Rückstand, wahrscheinlich bestehend aus verschiedenen Körpern, 5. der Graphit, 6. möglicherweise kristallisiertes Silicium, 7. die Schlacke mit eingeschlossenem geschmolzenem Eisenoxyd“.

Der angeführte Autor weist obendrein auf Sorbys Auffassung hin, … „daß die verschiedenen Sorten von Eisen und Stahl meistens eine Mischung von den an zweiter bis vierter zuweilen auch fünfter Stelle genannten verschiedenen Stoffmassen bestehen“; und, … „daß die Eigenart einiger dieser Bestandteile durch die Gegenwart von kleinen Mengen von Schwefel, Phosphor sowie anderer Unreinigkeiten oder die Art und Weise der Abscheidung von den anderen Körper durch dieselbe geändert wird“; und vermittelt auch Sorbys Ansicht, daß Eisen und Stahl nicht zu vergleichen ist mit einem Minerale von gleichmäßigem Bruche, sondern vielmehr mit einem zusammengesetzten Gesteine, wie etwa Porphyr“.

Hohes Lob zollt Sorbys Arbeiten insbesondere Franz Wever (1892-1984) in [26], indem er ausführt:

„Obwohl H. C. Sorby nur kurze Zeit und neben vielen anderen Aufgaben über die Mikrostruktur des Stahles gearbeitet hat, zeigen doch seine Veröffentlichungen ein erstaunliches Verständnis für die Zusammenhänge der beobachteten Erscheinungen. Er legte großen Wert auf eine sorgfältige Beschreibung seiner Beobachtungen. Er beschränkte sich jedoch nicht darauf, sondern suchte auch immer nach Erklärungen und nach Verbindungen zu anderen Erscheinungen“ …

„Er untersuchte sehr systematisch die das Gefüge mit der Zusammensetzung und der Wärmebehandlung erfährt. Seine besondere Aufmerksamkeit fand ein Gefügebestandteil“… „den er“ …“pearl constituent nannte.“ … „H. C. Sorby folgerte, daß dieser perlige Bestandteil eine Mischung zweier Komponenten mit Lamellenstruktur sein müsste.“

Als es ihm im Jahre 1885 gelungen war, die Vergrößerung des Mikroskopes auf das 650fache zu steigern, konnte er … „die lamellare Struktur des Perlits bestätigen“ … und schloss sehr richtig, … „daß die weichen Lamellen aus reinem Eisen und die harten aus Eisenkarbid bestehen müssten.“

In Fachkreisen gilt deshalb Henry Clifton Sorby auch als der erste Metallograph, der in den 1860er Jahren die Lichtmikroskopie auf die Untersuchung polierter Oberflächen von Materialien wie Metalle, Meteoriten und Steine einsetzte. Sorbys Blick ins Feingefüge der Metalle war nicht nur Ausgangspunkt zur Klärung ihrer Kristallinität,

die 1912 Max von Laue mit der Röntgenfeinstrukturuntersuchung bestätigte, sondern auch Basis für die 1937 von Manfred Baron von Ardenne (1907-1997) mitbegründete Elektronenstrahl-Metallmikroskopie.

Sorbys Wegweisung fand breite erfolgreiche Fortsetzung u. a. von Männern wie Heyn, Kessner, Wetzel, Tammann, Wüst, Hanemann, Masing, Guertler, Goerens, Köster, Dahl, Dehlinger, Friedrich, Kauczor, Schottky, Klemm, Schumann sowie Frau Schrader.

Sorbys Forscherdrang ging sogar soweit, dass er sich auf seiner 1878 erworbenen Yacht namens „The Glimpse“ („Der flüchtige Blick“), ein wissenschaftliches Labor einrichtete für Untersuchungen zur Geologie, Archäologie, Architektur, Botanik, Meteorologie und Meeresbiologie, wobei er auch lebende Organismen aus der Themsemündung studierte und Wasserproben nahm, die er für die Königliche Kommission der Kanalisation in London untersuchte. So wird er heute auch mit zu den frühen Klimaforschern gezählt.

Towards the end of his life Sorby commented with justifiable satisfaction:

Als Beispiele für eine rege Teilnahme am institutionellen wissenschaftlichen Leben stehen, dass er sich mit 20 Jahren der Sheffield Literary and Philosophical Society anschloss und 60 Jahre ein aktives Mitglied war, daselbst wurde er sieben Mal zum Präsidenten gewählt. Diese Gesellschaft präsentierte oft seine originäre Forschung in ihrem Verlagswesen, bevor diese in einer nationalen wissenschaftlichen Zeitschrift erschien. Insgesamt soll es von Sorby etwa 240 bis 250 Veröffentlichungen geben.

In Anerkennung seiner Arbeit wurde Sorby bereits 1857, also mit nur 31 Jahren, Fellow der Royal Society, Sorby war auch der erste Präsident der Yorkshire Naturalists Union

(YNU) und organisierte da regelmäßige Conversationes, eine Mischung aus sozialen und wissenschaftlichen Veranstaltungen mit Kurzvorträgen, Demonstrationen, u. a. mikroskopischer und anderer Untersuchungstechniken, Gespräche und Musik gehörten auch mit zur Umrahmung; außerdem war Sorby Präsident der Mineralogical Society und Geological Society of London (1878-1880). Als Präsident der Gesellschaft veröffentlichte er seine ursprünglichen Forschungen (1879-1880) über die Struktur und Herkunft der Kalksteine sowie der nichtkalkhaltigen geschichteten Steine.

Sorby war nicht nur Gelehrter und Lehrender, sondern auch Mentor für Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker, aber auch Administrator. Unter seiner Mitwirkung entstand so 1879 das Firth College in Sheffield, benannt nach ihrem Gründer und Vorsteher Mark Firth, einem Stahlhersteller. Er war 1879 bis 1882 ihr Verwalter, und bis 1897 Präsident.

Seinem steten, harten Einsatz ist es mit zu verdanken, dass diese naturwissenschaftliche Schule 1905 mit der 1828 gegründeten Sheffield Medical School und der 1884 eröffneten Sheffield Technical School sukzessive zusammengeführt wurde und durch König Eduard VII. den Royal Status für die Universität of Sheffield erhielt. Ihr überließ er einen Großteil seiner Bibliothek und seines Geldes, insbesondere für eine Professur Geologie und zur Förderung der Grundlagenforschung.

Sorby, der sein ganzes Leben der Wissenschaft widmete, starb am 10. März 1908 im Alter von 82 Jahren auf seinen Landsitz Broomfield bei Sheffield und wurde auf dem Ecclesall Kirchhof begraben. Sorby war nie verheiratet und lebte allzeit in Sheffield. Bezeichnend für ihn ist, dass er bis wenige Tage vor seinem Tod gearbeitet hat.

So ist es auch erklärlich, daß Sorby im Laufe seines Lebens viel Anerkennung erhielt, wovon besonders nennenswert die Wollaston-Medaille der Geologischen Gesellschaft, die Royal Medal (auch Queen`s Medal genannt) der Royal Society, der Ehrendoktor für Rechtswissenschaften der Universität Cambridge, die Präsidentschaften der Königlichen Mikroskopie Gesellschaft, Mineralogischen Gesellschaft, Geologischen Wissenschaften und Britischen Geologischen Gesellschaft sind.

Eine weitere Ehrbezeugung für Henry Clifton Sorby ist die Sorby Naturgeschichte-Gesellschaft, die die vollständige Auswahl der Naturgeschichte-Interessen von Sheffield und ihrer Umgebung sowohl für interessierte Anfänger wie auch Fachleute einschließt, die 1918 als die Sorby wissenschaftliche Gesellschaft gegründet wurde.

Sie ist ein Forum für Naturwissenschaftler allen Alters sowie aller Richtungen und Neigungen. In ihr sind zehn verschiedene naturwissenschaftliche Gruppen vereint; im Einzelnen sind es die Sorby Amphibien- und Reptilgruppe, Sorby Botanische Gruppe, Sorby Breck Schellengruppe, Sorby Pilzgruppe, Sorby Geologiegruppe, Sorby Tiergruppe, Sorby Säugetier- und Hiebgruppe, Sorby Mikroskopiegruppe, Sorby Ornithologiegruppe sowie Tal-Arbeitsgemeinschaft. Sie gibt auch ein Journal, die Sorby Aufzeichnungen wie auch eine diesbezügliche Monographie, heraus.

Zu Ehren von Henry Clifton Sorby entstand in Sheffield ein Sorby-Zentrum für Elektronenmikroskopie und Mikroanalyse. Es führt Sorbys Erbe in der Mikroskopie mit Hilfe modernster Rasterelektronenmikroskopie, wie SEM- und TEMs, fort. Und, dies sei bemerkt, Sorby, der das Eutektoid „Perlit“ im Stahl erkannte, erhielt seine Verewigung, indem sein Name für ein Stahlzwischenstufengefüge, dem „Sorbit“, entlehnt wurde.

Und in Anerkennung an das Lebenswerk Sorbys wird für das Gebiet Metallographie vom International Metallographics Society die Henry-Sorby-Award seit 1976 jährlich verliehen. Der Empfänger wird in Würdigung eines 25-jährigen oder längern Engagements für Forschung, Lehre und/oder in Prüflabors wie auch dafür, dass er eine international anerkannte Autorität ist, geehrt. Auch die International Association of Sedimentologists sowie Yorkshire Geological verleihen ihm zu Ehren Sorby-Medaillen für überragende metallographische Leistungen.

Auch die International Association of Sedimentologists (IAS) verleiht seit 1978 aller vier Jahre auf ihrem IAS-Kongress eine Sorby-Medaille an herausragende Sedimentologen. Ihre bisherigen Ausgezeichneten sind R. A. Bagnold, 1978; F. P. Shepard, 1978; F. J. Pettijohn, 1982; R. G. C. Bathurst, 1986; R. L. Fok, 1990; J. R. L. Allen, 1994; R. N. Ginsburg, 1998; Roger Walker, 2002; und Charlotte Schrieber, 2007.

Darüber hinaus verleihen sie diese auch: The International Metals Association, The Geological Society of London, The University of Sheffield Sorby Chair (Earth Science), The Sorby Research Institute, The University of Warsaw Fluid Inclusion Studies, The University of Leeds Earth Science Department, The University Sheffield Materials Science, The University of Reading. Ebenso wird jährlich in Anerkennung von Sorbys Lebenswerk auf dem Gebiet der Metallurgie die höchste Auszeichnung, die Henry Clifton Sorby Award von der International Microscopy Societies (IMS), eine Tochtergesellschaft der American Society of Metals (ASM International), verliehen.

Die heutige Sorby-Geologie-Vorlesung der Universität Sheffield ist eine Überlieferung für die von H. C. Sorby initiierten fachbezogen Vorträge und Diskussion zwischen Akademikern sowie Interessierten. Dieses offene Forum besteht seit 1. November 2000.

Sorbys Name wird auch an der Universität von Sheffield im Sorby-Lehrstuhl (zuerst für Geologie, jetzt Geowissenschaften) durch ein Sorby-Forschungsstipendium der königlichen Gesellschaft und der Sorby-Gesellschaft von Sheffield verewigt.

An important objective is to spark new collaborative research and teaching initiatives within this increasingly broad and inter-disciplinary subject in order to obtain a better understanding of the past, present and future evolution of Planet Earth.Weitere Ehrungen für Sorby sind, die Benennung eines Studentenwohnheimes Sorby Hall an der Sheffield Universität, welches sich bis August 2006 da befand, und eines Flügels am Northern General Hospital sowie der 1976 auf dem Erdmond entdeckte, ein ungefähr 80 Kilometer langer Meeresrücken mit den Koordinaten 19° N, 14° O, der Dorsa Sorby, welcher im selben Jahr durch die International Association of Sedimentologists (IAS) nach ihm benannt wurde.

Nach Valerie Clinging [36] war Sorby der größte Wissenschaftler, den Sheffield je hervorgebracht hat; selbst die Laien da wissen von seinen wissenschaftlichen Errungenschaften, der Geburt der mikroskopischen Petrographie und wissenschaftlichen Metallographie. Letztendlich sei gesagt: Sorby war stets ein wissenschaftlicher Pionier, dessen Erfindungen mit denen des Faustkeils bzw. Rades vergleichbar sind, und für ihn steht, er war einer der letzten bedeutenden Amateur-Wissenschaftler mit dem brennenden Bestreben, das Ursprüngliche zu ergründen.

Diese Würdigung von Henry Clifton Sorby fundamentalistischen Leistungen erhebt keinen Anspruch auf eine Vollständigkeit; das gelingt vielleicht mit der Gesamtheit der Literatur [4] bis [141]. Wer diese vorgeschlagene Schrifttum zu Dr. Henry Clifton Sorby liest, der kommt bestimmt auch zu dem Schluss: „Jedes Gefüge hat seine Geschichte.“

Außerdem war bei der Recherche zum Beitrag festzustellen, daß seit der Zeit von Henry Clifton Sorby die Metallographie bzw. Materialographie sich nicht nur zu einem wichtigen Werkzeug für die Werkstoffherstellung als auch Materialforschung entwickelt hat, sondern der Bedarf in Zukunft für die Herstellung/Produktion an genauerer Probenpräparation, mit Darstellung des wahren Gefüges, immer stärker werden wird.

Diese gewonnene Auffassung geht exakt konform mit Kay Geels Aussagen vom Weltmarktführer zur Herstellung von Geräten und Verbrauchsmaterialien zur metallographischen bzw. materialographischen Probenpräparation Struers, Kopenhagen, in seinem Artikel „Das wahre Mikrogefüge fester Materialien, Materialographische Probenpräparation – von Sorby bis heute“ [50]. In sehr engem Zusammenhang dabei steht, daß gerade auch im Forschungsbereich „das wahre Gefüge“ bei der Entwicklung neuer Materialien, wie es Petzow in [65] ausdrückte, sehr wichtig ist.

Und Kay Geels Axiom bringt in [50] die Forderungen für die modere „Metallographie“ bzw. „Materialographie“ genau und treffend auf den Punkt, indem er aussagt: „Die besten Materialeigenschaften für einen bestimmten Anwendungszweck können nur dann erreicht werden, wenn die Gesamtheit dieser Materialien durch Beherrschung des Mikrogefüges und der Phasenverhältnisse auf synthetischem Wege hergestellt, produziert und optimiert werden.“

Am Ende des Beitrages muß auch noch auf die an mehr Bedeutung gewinnende neuere Begriffsverwendung für die Materialmikroskopie hingewiesen werden, nämlich, im Gegensatz zum normalerweise benutzten Wort „Metallographie“ verwendet u. a. Kay Geels [50] den Begriff der „Materialographie“. Er begründet dies folgendermaßen:

„Zieht man in Betracht, daß wir uns nicht nur mit Metallen, sondern auch Keramiken, Kunststoffen, elektronischen Bauteilen und dergleichen befassen, könnte Materialographie durchaus der zutreffendere Begriff sein“, wobei er sich auf einen bereits 1968 von D. S. Crowter und R. B. Spanholz in der Zeitschrift Metal Progress veröffentlichten Artikel mit dem Titel: „Ein neuer Name für die Metallographie? Versuchen Sie es mit Materialographie.“, also auf die darin bekannt gegebenen neuen Begriffsbildung „Materialographie“ bezieht.

Im Ergebnis der wissenschaftlichen Studie läßt sich folgendes festhalten: 1864 stellten Henry Clifton Sorby in England und 1878 Adolf Karl Gottfried Martens in Deutschland zum ersten Mal metallographische Metallschliffe her, indem sie den Werkstoff zuerst schliffen und anschließend ätzten. Aus den gewonnenen Erkenntnissen leitete daraufhin Floris Osmond wichtige Grundlagen der Metallkunde her, z. B. die Metallhärtung. Weiterhin entwickelte William Chandler Roberts-Austen das erste brauchbare Eisen – Kohlenstoff-Diagramm. Der Amerikaner Henry Marion Howe führte die Gefügenamen Ferrit, Perlit, Zementit und Hardenit ein, Osmond die Namen Martensit, Austenit und Troostit. Und Friedrich Emil Heyn begründete und institutionalisierte nicht nur die zwei Technikwissenschaften Metallographie und Metallkunde, sondern er schuf auch das Doppeldiagramm für stabile und metastabile Eisen-Kohlenstoff-Systeme.

Anfänglich (zu Sorbys und Martens Zeiten) wurden die Proben mit normalen Auflichtmikroskopen untersucht. Nach und nach kam es dann zur Entwicklung neuer Mikroskopsysteme (von Martens und Heyn), mit welchen nachfolgend immer höhere Vergrößerungen und Auflösungen erzielt werden konnten. Und im Anschluss daran gelang es mit Hilfe der Röntgenstrahlen (durch Max von Laue), im Jahre 1912 die geregelte Anordnung der Atome in Kristallgittern nachzuweisen.

Die Entwicklung der „Metallographie“ brachte sowohl den Inhaltswandel und Einbezug aller Werkstoffe wie auch ihre Begriffsmutation zur „Materialographie“.

Der Abschnitt stützt sich besondere auf folgende Arbeiten des Autors [66] -[68], [115].

[50] Geels, K.: „Das wahre Mikrogefüge fester Materialien,

Materialographische Probenpräparation - von Sorby bis heute“,

http://struers.de/resources/elements/

[66] Piersig, W.: „Henry Clifton Sorby eröffnete vor 125 Jahren das Zeitalter der

´modernen´ Metallographie“, metallverarbeitung 42 (1988) Nr. 6, S. 188/189.

[67] Piersig, W.: „Henry Clifton Sorby gilt als Begründer der Metallographie, 100.

Todestag von Henry Clifton Sorby“, Stahl und Eisen 128 (2008) H. 6, S. 104/106.

[68] Piersig, W.: Begründung der Metallographie vor rund 145 Jahren durch den

Privatgelehrten Henry Clifton Sorby, Praktische Metallographie 45 (2009), i. D.

[115] Piersig, W.: „Adolf Martens. Erinnerungen an den Nestor aller Materialprüfungen

der Technik.“, Stahl und Eisen 127 (2007) Nr. 3, 15. März 2007, S. 112/114.

Sorby, über Structur von Eisen und Stahl.

Abschrift aus Dinglers Polytechnisches Journal [103].

Dieses Literaturzitat gibt den Inhalt der weder in der Zeitschrift Quarterly Journal of Science noch in Dinglers Polytechnisches Journal nicht bzw. nicht ausreichend beachteten Mitteilung über Sorbys Arbeiten auf dem Gebiet der Mikroskopie wieder.

„Polirte, mit schwachen Säuren geätzte und mit Hülfe des Mikroskops in den Details vervollständigte Flächen wurden photographirt. Es zeigte Meteoreisen eine äußerst krystallinische Structur; graues Roheisen Graphitkrystalle, auf der buntscheckigen Oberfläche des Metalles losgelöst; Feineisen, lange Linien harter Metalltheile sind zu Zonen geordnet; Walzeisen zeigt sich im Gegensatz zu Luppeneisen frei von Schlacke und von eigenthümlicher Textur, während schwedisches Eisen sich dem Stahl nähert; Cementstahl läßt deutlich den Vorgang des Cementirens erkennen; Gußstahl, gleichförmige Anordnung der Krystalle. (Quarterly-Journal of Science.)“.

[103] N. N.: “Sorby, über Structur von Eisen und Stahl.”, Dinglers Polytechnisches

Journal 178. Band, 1865, Sechstes Heft, Miscellen, S. 468; aus Quarterly Journal

of Science.

The Metallographist.

A QUARTERLY PUBLICATION DEVOTED TO THE STUDY OF METALS,

WITH SPECIAL REFERENCE TO THEIR PHYSICS AND MICROSTRUCTURE; THEIR INDUSTRIAL TREATMENT AND APPLICATIONS.

Vol. III. APRIL 1900. No. 2. P. 89/94.

Henry Clifton Sorby. [*], [18]

HENRY CLIFTON SORBY was born at Woodhouse, near Sheffield, England, May 10, 1826. He was educated at the Sheffield Collegiate School and by private tutors.

Concerning his early education Dr. Sorby himself says :

“From my early boyhood I had a very great taste for different departments of Science. I went to the Collegiate School and obtained there a prize for arithmetic. That prize was entitled ´Readings in Science.´ I took a very great interest in that book, and it had a very large share in causing me to direct my attention to scientific research. Moreover after leaving the Collegiate School I had a mathematical tutor, the Rev. Walter Mitchell, who had been brought up a medical student. He was a fairly good anatomist and also a fairly good chemist ; and we used to work together, not only at mathematics, but at anatomy and chemistry. That also greatly influenced my subsequent proceedings. When he left, I had pretty well made up my mind that I would devote myself to a scientific career, and I worked at mathematics, optics, chemistry, anatomy and water-color drawing. My early training in all these things has turned out to be of the greatest possible value in what I have since done. I may say that I worked not to pass an examination, but to qualify myself for a career of original investigation.”

In 1846 Dr. Sorby lost his father and in 1853 he removed with his mother to Broomfield, near Sheffield, where he still resides. In 1874 his mother died, and since 1878 he has spent half of each year on board his yacht the “Glimpse.”

The following partial list of the honorary positions occupied by Dr. Sorby and of the numerous distinctions awarded to him, testify of the high esteem in which he is held, not only in his own country, but also in that land which knows no geographical boundary, “the scientific World.” The number and character of these distinctions constitute the best possible evidence of the recognition, by his contemporaries, of the invaluable services rendered by Dr. Sorby in the various departments of Science in which he directed his researches.

[*] For the information required to compile this biography, we are indebted to the great

kindness of Mr. R. A. Hadfield.

[18] Biography „Henry Clifton Sorby.“, The Metallographist, Vol. III, April 1900,

No. 2, p. 89/94.

In 1852 he became president of the Sheffield Literary and Philosophical Society, in 1853 fellow of the Geological Society, in 1857 fellow of the Royal Society. In 1869 he was awarded the Woollaston medal by the Geological Society of London. In 1872 he was the first to receive the Boerhaave medal, given once in twenty years by the Dutch Society of Science, to him who has done most to advance geology and mineralogy in the

previous twenty years. The Royal Society awarded to him, in 1874, one of the two large gold medals given annually Her Majesty the Queen.

From 1875 to 1877, Dr. Sorby was president of the Royal Microscopical Society. In 1877 he was chosen as the first president of the then newly formed, Mineralogical Society of Great Britain and Ireland. In 1878 and 1879 he was president of the Geological Society.

In 1879 the University of Cambridge conferred on him the honorary degree of L.L.D.

Dr. Sorby is a foreign member of the Mineralogical Society of St. Petersburg, one of the 18 foreign members of the “Accademia dei Lincei” of Rome, the oldest scientific in the world, and of many other societies.

In his own town, he is president of the council of First College, chairman of the Technical School, president of the School of Arts, of the Mechanics Institute, etc.

Dr. Sorby's writings are characterized by great clearness, precision, thoroughness and originality, and bear the mark of work done with remarkable persistence and self-reliance. He had to maintain some of the revolutionary new theories which he advanced, in the face of much opposition and the part of men of science, many years his seniors, and in exalted scientific position. In every instance, however, he came out victorious, and his theories are now taught as accepted scientific facts and have been most fruitful in important results.

Dr. Sorby wrote his first paper in 1847 and since then has contributed some 150 papers to various scientific societies and fertility of the investigator.

It may be said that his chief studies were connected with the application of the microscope to every department of natural science in which that instrument now plays an important part, geology and mineralogy being the subject of his special attention. He devoted much time to the study of the microscopical structure of crystals, rocks and minerals, being the first one to prepare thin section of rocks, suitable for examination by transmitted light. He was the first one to devise a spectrum microscope and may be said to be the creator of micro-spectroscopy. He studied the coloring matter of animals and plants with valuable results. Dr. Sorby was the first one to demonstrate that slaty cleavage is due to mechanical pressure, a fact of very great geological importance.

Finally, and here we come to a subject of more direct interest to the readers of this journal, Dr. Sorby gave his attention to the microscopical structure of iron and steel. He tells us in the following interesting remarks how he was led to take up this study: “It was a natural thing that I should be led from the study of the microscopical structure of rocks to that of meteorites, and in order to explain the structure of meteoric iron I commenced the study of artificial irons. I began this work in 1863, and in 1864 gave an account of it

at the British Association. This attracted no attention for 22 years, but in 1887 the Iron and Steel Institute requested me to again take the matter up, and appointed Dr. Percy, Sir Henry Bessemer, and myself to decide what was the best way of illustrating a complete paper on the subject.

That was done, and since then the microscopical investigation of iron and steel has been largely recognized as a most important means of studying them. In those early days, if a railway accident had occurred and I had suggested that the company should take up a rail and have it examined with the microscope, I should have been looked upon as a fit man to send to an asylum. But that is what is now being done; and very gratified am I to think that our member, Mr. Thos. Andrews, is doing most admirable work in connection with this subject.

What I really proved was that various kinds of iron and steel are varying mixtures of well-defined substances, and that their structure is in many respects analogous to that of igneous rock. I also took specimens of iron and steel and acted upon them with acid so that it was possible to print from them as from types, and show many interesting points connected with their structure.”

It is seen then that it is almost accidentally that Dr. Sorby undertook the study of the microstructure of iron and steel, and that the work which he did in this direction constitutes a very small part of his total achievements.

This work, however, in a hitherto wholly unexplored field, was conducted whit all the skill, Thoroughness and clear-mindedness of this accomplished scientist. The reader knows how it was then taken up by other investigators and how productive of important results it has been.

The complete list of Dr. Sorby’s writings dealing with the microstructure of iron and steel is given below in chronological order :

On a New Method of Illustrating the Structure of Various Kinds of Steel by

Nature Printing. – Sheffield Literary and Philosophical Society, February,

1864.

On the Microscopical Photographs of Various Kinds of Iron and Steel. - British

Association Report, 1864, Part 2, page 189.

On the Microscopical Structure of Meteorites and Meteoric Iron. - Proceeding

Of the Royal Society, Vol. XIII, page 333, and British Association

Report, 1865, Part I, page 139.

On the Microscopical Structure of Iron and Steel. – In Dr. Lionel Beale´s How to

Work with a Microscope, 4th edition, 1868, pages 181-183.

The Microscopical Structure of Iron and Steel. – Lecture delivered at the Firth

College, Sheffield, October 20, 1882. The Engineer, Vol. LIV, page 308,

October 27, 1882.

On the Application of Very High Powers to the Study of Microscopical

Structures of Steel. – Journal of Iron and Steel Institute, Vol. I, 1886,

pages 140-144.

On the Microscopical Structure of Iron and Steel. Seventeen illustration.-

Journal of Iron and Steel Institute, Vol. I, 1887, pages 255-288.

Microscopical Analysis of Iron and Steel. – Lecture before the Sheffield Society

of Engineers. Abstd. in Engineering, Vol. LI, page 73, January 16, 1891.

Describes the Results of His Investigation on the Microscopic Structure of Iron

and Steel. – Lecture before the Derby Society of Engineers, delivered

October 28, 1892, through Industries, Vol. XIII, pages 466-467. Abstd.

in Journal of Iron and Steel Institute, Vol. I, 1893, pages 365-366.

For fourteen years after the publication of his first paper on other scientist seems to have deemed the subject of sufficient importance to warrant investigation, for there is no record of any work having been done by others until 1878, when Prof. Martens of Berlin, published the first of a series of valuable contributions to the microscopy of iron and steel.

The two masterly papers which Dr. Sorby read before the Iron and Steel Institute, however, in 1886 and 1887, although deemed of little practical value, mat the meetings, soon aroused the interest of many investigators, and were the signal for great activity in the field he had so brilliantly started to explore.

In these two papers Dr. Sorby describes at length the structure of iron and of various grades of steel as revealed by the microscope, illustrating his remarks with some photomicrographs which are all the more beautiful when it is considered how little had then been done in photographing opaque objects. He also describes his method of preparing the sections for examination. It is interesting to recall that is was not until 1885 that Dr. Sorby discovered the true nature of the constituent which he termed the “pearly constituent,” and which we now call “pearlyte,” because not until then did he use high power in his inquiry. The remarkable features of his constituent, as seen under high magnification, could not fail to arouse intense interest and surprise in so consummate a microscopist, for it was not then known that these characteristics of the structure of pearlyte are those of all eutectic alloys and indeed of cryohydrates, those eutectic mixtures of aqueous saline solutions.

In concluding this brief outline of Dr. Sorby’s achievements, a few remarks of the editor on some previous occasion may perhaps be quoted:

“So great was the caution and so keen the observing power of this eminent microscopist that the foundation he laid for the new structure, although thoroughly and critically tested, has been found to be of a most trustworthy character. Further researches undertaken since by many investigators have confirmed, in their essential features, the truth of his observations and deductions concerning the microscopic constituents of iron and steel ; and although the methods for the preparation of the samples have been somewhat modified and improved, still in their vital parts they

remain such as he devised them. Whatever has been accomplished since in microscopic metallography has been done by following his footsteps. To Dr. Sorby and to him alone is due the pioneer’s honor” [18].

[18] Biography „Henry Clifton Sorby.“, The Metallographist, Vol. III, April 1900,

No. 2, p. 89/94.

Die Anfänge der Metallographie von Otto Vogel – Kapitelzusammenstellung - aus

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der Metallographie.“

Die Anfänge der Metallographie und ihr Entwicklungsstand Ende des Jahres 1917 nach Professor Otto Vogel [22].

Zum erzielten Entwicklungsstand der Metallographie zu Anfang des Jahres 1914 brachte der russische Hauptmann Belaiew in der französischen Zeitschrift Revue de Métallurgie [21] den sehr subjektiv geprägten Aufsatz „Le Précurseurs de la Métallographie“ heraus. Der Autor vertritt darin die Auffassung, daß einzig und allein die Vertreter der „Triple entente“ als Wegbereiter der Metallographie gelten. Belaiew zählt zu ihnen nur die Franzosen Guyton de Morveau (1776) und Bréant (1823) sowie den Russen Paul Anossow (1828) und den Engländer Sorby (1864).

Otto Vogel dagegen übersieht weder die Bedeutung des Franzosen Réaumur, der wie hinlänglich bekannt, schon 100 Jahre vor Bréant das Mikroskop zur Untersuchung des Eisens verwendet hat noch den Engländer Hooke, der bekannterweise bereits vor 1665 dies zu wissenschaftlichen Untersuchungen, beispielsweise auch zur Betrachtung von Metalloberflächen, einsetzte, worauf im Folgenden für beide eingegangen wird.

Für die Metallographie ist von Robert Hooke (1635-1703) am Bedeutungsvollsten seine Schrift „Micrographia“ [1], die eine große Anzahl handgezeichneter Abbildungen von Metallbetrachtungen enthält, die unter Verwendung des Mikroskopes entstanden sind. Bei seinen vielseitigen Untersuchungen verwendete Hooke ein von ihm selbst hergestelltes und verbessertes Mikroskop. Die folgende Abbildung auf der folgenden Seite 26 aus [22] vermittelt ein solches Hookes Mikroskop, nebst Beleuchtungsapparat aus der Zeit um 1665, wie es der Archeget der Metallographie verwendet hat.

Nach Professor P. Harting aus Utrecht in seinem Werk „Das Mikroskop“ [69] ist das Hookesche Mikroskop das älteste zusammengesetzte Mikroskop, Seite 26, von dem eine Abbildung existiert. Es war ausdrücklich dazu bestimmt, Objekte bei auffallendem Lichte zu beschauen, und funktionierte sowohl mit fokussiertem Sonnenlicht wie auch abends bei Verwendung einer Lampe.

Mit diesem Mikroskop prüfte Hooke u. a. die Spitze einer feinen Nadel, die er auch in 100facher Vergrößerung in seinem Werk „Micrographia“ zeichnerisch dargestellt hat. Sie ist auch in der Veröffentlichung von Vogel [22, Seite 667] enthalten und wird auf der übernächsten Seite gezeigt wie auch eine von Hooke polierte Schneide eines Rasiermessers, welche unter dem Mikroskop geprüft und danach abgebildet wurde. Sie ist ebenfalls Bestandteil der genannten Veröffentlichung [22, Seite 667]. Außerdem hat sich dieser Pionier der Metallographie auch den beim Anschlagen von Stahl an Feuerstein entstehenden Fünkchen gewidmet und einer näheren Prüfung unter seinem Mikroskop unterzogen und abgebildet.

[1] Hooke, R.: “Micrographia: or some physiological descriptions of minute bodies

made by Magnifying Glasses. Whit Observation and Inquires thereupon.”,

London: Martyn, Allestry 1665 (1667) [*].

[21] Belaiew, N.: „Le Précurseurs de la Métallographie.“, Revue de Métallurgie, 1914.

[69] Harting, P.: „Das Mikroskop – Theorie, Gebrauch, Geschichte und gegenwärtiger

Zustand desselben. “, S. 99, Braunschweig 1866; Harting, P.; Deutsch von Dr. Fr.

Wilhelm Theile, III. Band, S. 99, Braunschweig 1866;

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Hookes Mikroskop nebst Beleuchtungseinrichtung (um 1665) aus [22].

[1] Hooke, R.: “Micrographia: or some physiological descriptions of minute bodies

made by Magnifying Glasses. Whit Observation and Inquires thereupon.”,

London: Martyn, Allestry 1665 (1667) [*].

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 29, vom 19. Juli 1917, S. 666.

[*] Fürs Erscheinungsjahr der „Micrographia“ gibt es unterschiedliche Angaben in der

Fachliteratur, beispielsweise nennt von Baumann: „Wissenschaft, Geschäftsgeist

und Hookesches Gesetz.“, Zeitschrift des VDI 61 (1917) Nr. 4, 10. Februar 1917,

S. 117/124, das Jahr 1667; aber Harting, P.: „Das Mikroskop – Theorie, Gebrauch,

Geschichte und gegenwärtiger Zustand desselben “, S. 99, Braunschweig 1866;

Harting, P.; Deutsch von Dr. Fr. Wilhelm Theile: „Das Mikroskop – Theorie,

Gebrauch, Geschichte und gegenwärtiger Zustand desselben “, III. Band, S. 99,

Braunschweig 1866; desgleichen Cecil, D. C. H.: „Metallographie.“, London 1910,

Einleitung, S. 2, nennen das Jahr 1665.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Mit dem Mikroskop geprüfte, zeichnerisch festgehaltene Nadelspitze

nach Robert Hooke (1665) [1] in [22].

Die Abbildung ist eine verkleinerte Wiedergabe der in [1] enthaltenen, in 100facher Vergrößerung von Robert Hooke zeichnerisch festgehaltenen polierten Spitze einer feinen Nadel aus [22].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Polierte Rasiermesserklinge nach Hooke [1] in [22].

Die Abbildung ist eine verkleinerte Wiedergabe der in [1] enthaltenen, in 100facher Vergrößerung von Robert Hooke zeichnerisch festgehaltenen polierten Rasiermesserklinge aus [22].

[1] Hooke, R.: “Micrographia: or some physiological descriptions of minute bodies

made by Magnifying Glasses. Whit Observation and Inquires thereupon.”, London:

Martyn, Allestry 1665 (1667).

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 29, vom 19. Juli 1917, S. 667.

Für Réaumur, den Hüttenmann und Gelehrten, insbesondere aber zum Metallographen des 18. Jahrhunderts ist in der Literatur, namentlich bei Vogel [22] festgehalten:

„In seinem Hauptwerk ´L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le fer fondu“ [2, Seite 156] behandelt er in seiner gewohnten eingehenden Weise das Gefüge des Eisens. ´Ce que j`appele la structure des fers, c`est la figure, la grosseur, et l´arrangement de leurs molecules; et c´est par leur cassure, par la surface des endroits ou ils ont été cases, qu`on peut juger de ce que ces molecules ont de different.´

Zerbricht man Stäbe von verschiedenen Eisenarten, sagt er, so besitzen ihre Bruchflächen ein sehr ungleichmäßiges Aussehen, ja sie zeigen unter sich oft mehr Abweichungen wie ganz verschiedene Metalle, z. B. Blei, Zinn und Silber. Man bemerkt aber nicht nur Unterschiede in der Farbe, sondern man findet auch große Verschiedenheiten in der Gestalt und Anordnung der einzelnen Teilchen.

Réaumur unterscheidet zwei Hauptklassen von Eisen: Eisen mit körnigem oder blätterigem Bruch und solche mit sehnigem Bruch. Der Bruch der ersteren ähnelt dem der Steine oder dem des Wismuts, der Bruch der letzteren aber dem des Holzes. Diese Einteilung genügte ihm indessen nicht; er geht daher noch weiter und stellt sieben Gruppen auf, die alle ein verschiedenes Bruchaussehen aufweisen. In die erste Gruppe stellt er das schlechte Eisen mit großblätterigem stark glänzendem Bruch, der eine gewisse Aehnlichkeit mit dem Bruch des Wismuts zeigt, Figur 1 im folgenden Bild. Réaumur hat die Größe der einzelnen spiegelnden Flächen sogar gemessen und gefunden, daß sie häufig zwei Linien (1 Pariser Linie = 2,1165 mm) im Durchmesser besitzen. Die einzelnen Blättchen lassen Zwischenräume unter sich, die von vielen kleineren, Körnern ähnlichen Teilchen eingenommen werden. Figur 2 stellt einen Teil des in Figur 1 abgebildeten Bruches, aber unter der Lupe vergrößert, dar. Man erkennt

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bruchgefüge des Eisens und Vergrößerung desselben nach Réaumur 1722 [2] aus [22].

[2] Réaumur, R. A. F. de: “L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le

fer fondu.“, Paris : Brunet 1722.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 29, vom 19. Juli 1917, S. 667/669

und Nr. 31, 2. August 1917, S. 710/712.

hierbei besser die Unregelmäßigkeit der Anordnung der Blättchen und zwar besonders dann, wenn man sie unter verschiedener Neigung betrachtet. Figur 3 zeigt den Bruch eines Eisens aus der zweiten Gruppe. Man erkennt auch hier wieder das glänzende, jedoch kleinblätterige Gefüge. Dieser Umstand tritt besonders stark bei der Vergrößerung unter der Lupe, Figur 4 der Abbildung auf Seite 28, in die Erscheinung.

Réaumur hat außer den hier wiedergegebenen noch eine ganze Anzahl von Bruchgefügen z. T. mit ihren mikroskopischen Vergrößerungen auf mehreren schönen Kupfertafeln abgebildet, doch wollen wir uns der Kürze halber auf die Widergabe dieser wenigen Beispiele beschränken.

An einer anderen Stelle seines Hauptwerkes [2, Seiten 330/334] behandelt er das Gefüge des Stahls vor und nach dem Härten, wobei er ebenfalls das Mikroskop zur Hilfe nimmt.

Die Figur 5 in der folgenden Abbildung, Seite 30, zeigt ein Korn von nicht gehärtetem Stahl in außerordentlich starker Vergrößerung. Die natürliche Größe des betreffenden Korns wird durch den Punkt bei G angedeutet. Die schraffiert gezeichneten Teile M M bilden die ´Moleküle´ dieses Korns, ihre Zahl ist natürlich viel größer als dargestellt. Die weißen Stellen V V sind die Zwischenräume zwischen den einzelnen Molekülen. Letztere selbst sind wieder aus anderen Teilchen zusammengesetzt, die Réaumur als ´parties élementaires´ des Eisens und des Stahls bezeichnet.

Und die Figur 6 in dieser Abbildung, Seite 30, zeigt ein solches aus einzelnen ´Elementen´ pp aufgebautes Kornmolekül. Erhitzt man nun ein solches Stahlkorn, so schmilzt das ´Schweflige´ in diesen Molekülen und füllt z. T. die Zwischenräume zwischen ihnen aus. Bei gehärtetem Stahl ist das Korn viel größer als bei nicht gehärtetem.

In den Figuren 7 und 8 der folgenden Abbildung auf Seite 30 wird dies an zwei Reihen von Körnern veranschaulicht, die hier in schematischer Weise als Kugeln dargestellt sind; die großen Kugeln R berühren sich, wie man sieht, nicht überall, die Berührung der kleinen Kugeln S ist hingegen eine allseitige. Der aus den kleineren Körnern bestehende gehärtete Stahl wird sich nach Réaumurs Ansicht viel schwerer zerreißen lassen als der aus den größeren Körnern R bestehende ungehärtete Stahl.“ …

„Réaumur war ohne Zweifel der erste, der auch die Eisengießerei vom wissenschaftlichen Standpunkt aus behandelt und eine genaue Beschreibung der verschiedenen Roheisensorten geliefert hat. Er unterschied nicht nur die Hauptgruppen: weißes, graues und halbiertes Roheisen, sondern bei diesen wieder zahlreiche Untergruppen, wie weißstrahlig, dichtweiß, luckigweiß, feinkörnig grau, grobkörnig grau und blätterig schwarz [81].

Wie bei dem Schmiedeisen und Stahl, so hat Réaumur auch bei der Untersuchung des

[2] Réaumur, R. A. F. de: “L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le

fer fondu.“, Paris : Brunet 1722.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 29, vom 19. Juli 1917, S. 668/669.

[81] Beck, L.: Geschichte des Eisens, III. Band, S. 167. Braunschweig : Viehweg 1897.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Gefüge des ungehärteten Stahls nach Réaumur (1722) [2] aus [22]

Roheisens sich des Mikroskops bedient. Er kam dabei zu folgenden Ergebnissen [2, 22]:

´Wenn man verschiedene Roheisen unter dem Mikroskop betrachtet, so zeigen die weißen Sorten stets ein dichtes Gefüge und man wird einige flache Blätter bemerken können, die aber viel kleiner sind als diejenigen des Stahls. Die grauen Sorten hingegen zeigen unter dem Mikroskop ein schwammiges Gefüge, ähnlich einem Haufwerk von Kristallformen, oder wenn man will, wie ineinander verflochtenes Geäst.´ Zu sehen ist dies in der Figur 8e in der folgenden Abbildung auf der Seite 31.

Und dabei wird der aufmerksame Betrachter feststellen, daß ´doch jeder Ast wieder zusammengesetzt aus übereinander angeordneten kleinen Blättchen ist.´ Die Figur 9e in der nachfolgenden Abbildung „Detail vom zuvor oben gezeigten Gefüge des grauen Roheisens nach Réaumur (1722)“ auf Seite 31 vermittelt dies.

Hingewiesen sei des Weiteren für Interessenten, daß auf der XI. Tafel seines Hauptwerkes [2] Réaumur eine ganze Reihe von charakteristischen Bruchflächen von weißem, grauem und halbiertem Roheisen abgebildet hat.

[2] Réaumur, R. A. F. de: “L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le

fer fondu.“, Paris : Brunet 1722.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 29, vom 19. Juli 1917, S. 668/669.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Gefüge des grauen Roheisens nach Réaumur (1722) [2] aus [22]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Detail vom zuvor oben gezeigten Gefüge des grauen Roheisens nach Réaumur (1722)

[2] aus [22]

[2] Réaumur, R. A. F. de: “L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le

fer fondu.“, Paris : Brunet 1722.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 29, vom 19. Juli 1917, S. 668/669.

Daran schließ sich folgendes weiteres Ergebnis an: ´Bringt man in den Brennpunkt des Mikroskops Körner des einen oder anderen Roheisens, und seien sie so klein wie ein ganz kleines Sandkörnchen [22 (*)], so erscheinen sie durchsichtiger als der kristallhellste Sand, ihre Durchsichtigkeit und besonders die Lebhaftigkeit ihrer Farben nähern sich der Durchsichtigkeit und dem Glanz des Diamanten. Aber trotz der Lebhaftigkeit der Farbe der Körner bei verschiedenen Roheisensorten unterscheidet man doch die Farbe der grauen von denen der weißen; die grauen ähneln mehr dem polierten Stahl, die weißen aber dem polierten Silber.´

Réaumur hat sich, wie wir wissen, sehr große Verdienste um die Durchführung und Ausgestaltung des Tempergußverfahrens erworben [22, Seiten 710/712]; er hat dabei vor allem auch die Veränderungen gründlich studiert, welche die Gußstücke durch den Glühprozeß erleiden [2, Seite 496 ff.].

Sie machen sich schon an der Oberfläche der Stücke bemerkbar: Die bräunliche Farbe der rohen Gußstücke geht bei fortgesetztem Glühen allmählich in eine kaffeebraune bis schwärzliche über, und das ursprünglich harte Stück läßt sich nach Eintritt des Farbenwechsels gut feilen. Auch in dem Bruchaussehen der mit eingesetzten Probestäbe zeigen sich mit dem Fortschreiten des Glühfrischens auffallende Veränderungen. Zunächst wieder in der Farbe: War der Bruch des Gußstückes ursprünglich weiß, so wird er weniger weiß; war er grau, so wird er braun und fast schwarz; war er schwarz, so wird er tiefschwarz.

Weit wichtiger aber als die Farbenänderung ist die Veränderung des Gefüges. Der weiße Guß, der so dicht war, daß man keine Körner oder selbst mit dem Mikroskop kaum einige Blättchen unterscheiden konnte, Figur D in der folgenden Abbildung, Seite 33, wird lockerer; rings um die Oberfläche bemerkt man einen Kranz, der aus Körnern zusammengesetzt ist, vgl. die folgende Abbildung - Figur E, Seite 33. Allmählich dehnen sich diese Körner aus und erstrecken sich bis in die Mitte, vgl. Figur F der folgenden Abbildung, Seite 33.

Wenn das ganze Innere bis zum Mittelpunkt körnig geworden ist, dann ist das Gußstück weich geworden und läßt sich überall dort feilen, wo es körnig geworden ist. Anfangs sind die Körner an den Stellen, die anfangen weich zu werden, nur zerstreut, sie sind voneinander getrennt; in dem Maße aber, wie das Glühfrischen voranschreitet, vermehrt sich die Menge der Körner an allen Stellen und sie drängen sich mehr gegeneinander, vgl. Figur G, Seite 33.

Die Farbe des so getemperten Gusses ist dunkler als die des gewöhnlichen Stahls, auch erblickt man darin vereinzelte tief schwarze Körner, die sich unter dem Mikroskop als

[2] Réaumur, R. A. F. de: “L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le

fer fondu“, Paris : Brunet 1722.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 29, 19. Juli 1917, S. 669.

(*) Die alten Naturforscher benutzten bei ihren mikroskopischen Untersuchungen

mit Vorliebe das Sandkorn als Maßeinheit.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 29, 2. August 1917, S. 710/712.

größere Hohlräume erwiesen. Fährt man mit dem Glühprozeß fort, so tritt eine neue Erscheinung auf: ringsum erscheint ein heller, glänzender Streifen, ganz wie blätteriges Schmiedeisen, und in der Tat ist er nichts anderes. Der glänzende helle Ring wird breiter, bis er zuletzt die ganze Fläche einnimmt, vgl. Figur H und I, auf dieser Seite 33.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Veränderung des Gefüges beim Glühfrischen nach Réaumur [2] aus [22].

Mit der Farbe ändert sich das Gefüge, es wird blätterig, ganz wie gewisse Schmiedeisensorten. Mit der Farbe und dem Gefüge ändern sich aber auch entsprechend die Eigenschaften des Gußeisens. Hat es durch den Glühprozeß das dunkle körnige Gefüge des gewöhnlichen Stahls erlangt, dann zeigt es auch dessen Natur: erhitzt und rasch abgekühlt, nimmt es Stahlhärte an. Tritt das blätterige Gefüge ein, so zeigt das so veränderte Metall die Eigenschaften von Schmiedeisen. War das Stück dick, so können die drei Zustände nebeneinander beobachtet werden: außen weiches Eisen, innen noch unverändertes Gußeisen, dazwischen Stahl usw.

[2] Réaumur, R. A. F. de: “L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le

fer fondu“, Paris : Brunet 1722.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 29, 2. August 1917, S. 710.

Einige Jahre nach Réaumurs Tode erschien unter dem Titel: ´Nouvel art d´adoucir le fer fondu el le faire des ouvrages de fer fondu aussi finis que de fer forgé Par M. de Réaumur, Paris 1762, eine Neubearbeitung seines Hauptwerkes [2].

Es wird dort gesagt: ´Wir haben als Eigentümlichkeit nebenbei erwähnt, daß der Bruch an manchen Stellen wie mit tief schwarzen Körnern besät ist, so daß uns das übrige braun erscheint. Ich habe die Stücke unter dem Mikroskop betrachtet und dabei keine Körner mehr an diesen Stellen bemerkt; ich habe vielmehr gefunden, daß das, was ich als schwarze Körner ansah, größere Höhlungen waren; die kleineren und enger beisammen stehenden Höhlungen verleihen unserem Gußeisen nur eine braune oder matte Färbung.´

Die folgende Abbildung zeigt die Bruchfläche eines derartigen Gussstückes. In der Farbe gleicht sie derjenigen mancher Schmiedeisen; die Mitte ist körnig und stahlartig. L L sind die erwähnten schwarzen Stellen in dem helleren Grunde, die mit bloßem Auge betrachtet als Körner erscheinen, sich unter dem Mikroskop aber, wie erwähnt, als Hohlräume erweisen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bruchfläche mit schwarzen Stellen nach Réaumur [2] aus [22].

Auch den Veränderungen, welche das Gefüge des weichen Eisens durch das Zementieren erfährt, hat Réaumur seine volle Beachtung geschenkt“, [2] … Vogel vermittelt anschließend das auf der nächsten Seite gezeigte Gefügebild eines gehärteten Stahlstückes, wie es Réaumur bei der Vergrößerung unter der Lupe erschien.

Im Weiteren zitiert der Autor in [22]: „Er (gemeint ist Réaumur – d. A.), bemerkt dazu: in der Zone U-1 ist das Gefüge ähnlich dem mancher Eisensorten, woraus man erkennt, daß der Stahl sich von diesem weniger durch die Form als durch die Kleinheit seiner Teilchen unterscheidet. In der Zone 2-3 sind keine Körner zu bemerken, woraus man aber keineswegs schließen darf, daß die Teilchen hier nicht ebenfalls die Gestalt von

[2] Réaumur, R. A. F. de: “L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le

fer fondu.“, Paris : Brunet 1722, S. 205, 206, 215 und ff.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 29, 2. August 1917, S. 711.

Blättern haben; man würde dieselben erst unter einem viel stärkeren Mikroskop sehen. Der Teil 3-4-T hat die Härtung nicht angenommen.“ …

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Gefügebild eines gehärteten Stahlstückes nach Réaumur [2] aus [22].

[2] Réaumur, R. A. F. de: “L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le

fer fondu.“, Paris : Brunet 1722, S. 205, 206, 215 und ff.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 31, vom 2. August 1917, S. 711.

Des Weiteren gibt Vogel in [22] kund: „Réaumur [2]“, …, „hatte mit seinen Lehren Schule gemacht. Völlig unter seinem Einfluß stand der berühmte schwedische Gelehrte Emanuel Swedenborg (1688-1722),“ … „Als Eisenhüttenmann hat ihn Professor Dr. Ludwig Beck in seiner Geschichte des Eisens [81] eingehend gewürdigt.“

Vom Autor ist weiter zu erfahren, daß Swedenborg ein großes dreibändiges Werk, die „Opera philosophica er mineralia.“ [79] in Folio, drucken ließ, wovon der zweite Band vom Eisen handelt, der der „Niederschlag der praktischen Erfahrungen Swedenborgs im Eisenhüttenwesen und damit gleichzeitig das erste brauchbare Handbuch der Eisenhüttenkunde“ ist.

Und „Das 1734 unter dem Titel ´subterraneum sive minerale de Ferro´ erschienene Werk, das in sehr eingehender Weise die Herstellung des Schmiedeisens und Stahls behandelt, wurde von dem korrespondierenden Mitgliede der Königlichen Akademie der Wissenschaften in Paris, Bouchu, aus dem Lateinischen ins Französische übersetzt und so als IV. Abteilung der ´Art des Forges et Fourneaux à fer´ vom Marquis de Courtivron in Gemeinschaft mit Bouchu 1762 in Paris als besondere Unterabteilung der von der Pariser Akademie herausgegebenen ´Déscriptions des Arts et Métiers´ veröffentlicht.“ …

„Ein weiterer treuer Schüler Réaumurs war sein Landsmann Gabriel Jars [80], …“, dessen Studienergebnisse erst nach seinem Tode von seinem Bruder unter dem Titel ´G. Jars: Voyages métallurgiques, Lyon 1774´, herausgegeben wurden. Gewissermaßen als Einleitung“, so Vogel in [22], „hat Jars seinem Werk, eine ´Dissertation über das Eisen und den Stahl´, aus dem Jahre 1769 stammend, vorangestellt.“ …

„Jars [80] kommt in seiner ´Dissertation´ immer wieder auf die Réaumurschen Untersuchungen zu sprechen. So sagt er in [80]: ´Die vortrefflichen Beobachtungen, die der Herr von Réaumur in seiner Kunst, das Gußeisen weich zu machen, Seiten 498, 499, 500, gemacht hat, beweisen die durch die bloße Cementation stufenweise erfolgte Veränderung im Gewebe des Gußeisens …´ und an anderer Stelle: ´Der Herr von Réaumur sagt Seite 503: ´Wir haben im Vorbeigehen als etwas Besonderes angeführt, daß das Roheisen an gewissen Stellen mit sehr schwarzen Körnern besät zu sein scheint usw.´ Seite 33 (der Übersetzung [83] – d. A.) heißt es: ´Der unterschiedliche Charakter eines Metalls besteht in der Geschmeidigkeit; so oft es sich von dieser wesentlichen Eigenschaft entfernt, so ist es entweder unrein, oder seine zu ihm gehörigen Teile haben nicht die Gestalt, die sie haben sollen. Das, was ich behaupte, ist durch die Versuche des

[2] Réaumur, R. A. F. de: “L`art de convertir le fer forgé en acier et l`art d`adoucir le

fer fondu.“, Paris : Brunet 1722, insbesondere: S. 205, 206, 215 und ff.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 31, 2. August 1917, S. 711, 712.

[81] Beck, L.: Geschichte des Eisens, III. Band, S. 167. Braunschweig : Verlag Viehweg

und Sohn 1897.

[79] Swedenborg, E.: „Opera philosophica er mineralia“; Dresden und Leipzig 1734.

[80] Jars, G.: “G. Jars: Voyages métallurgiques, Lyon 1774”.

[83] Gerhard, D. C. A.: „G. Jars: Voyages métallurgiques, Lyon 1774“; deutsche

Übersetzung, Berlin 1777.

Herrn Réaumur bewiesen, welche ihm bei der mehreren oder wenigern Cementierung des Roheisens und des Schmiedeisens die sehr verschiedenen Abänderungen des Gewebes gezeigt haben.´

Oberbergrat Gerhard“, … „gesteht in einer seiner Anmerkungen [83]: ´Das Eisen gehört, so wie alle übrigen Metalle, unter diejenigen Körper, welche sowohl nach ihren Bestandteilen, als auch nach dem Gewebe und nach der Zusammensetzung ihrer kleinen Teile, noch sehr unbekannt sind´. Und an anderer Stelle (Seite 614 der Übersetzung [83] – d. A.) sagt er: Was die eigentliche Figur der Teile des Eisens anbetrifft, so ist es mir sehr wahrscheinlich, daß dieses Metall eine blätterige Textur habe.´ Und er fährt dann wörtlich fort:

´Es ist bekannt, daß ein faseriges Gewebe des Stabeisens, durchgehend als ein Kennzeichen eines sehr guten Eisens angesehen werde; besonders wenn die Fasern einen völlig metallisch weißen Glanz haben, und nicht etwa ins graue oder schwarze fallen. Betrachtet man eben die Fasern, besonders beim schwedischen Eisen genauer, so wird man finden, daß es mehr oder weniger breite Streifen sind, die aus lauter Blättern bestehen. Ueberdem ist bekannt, daß man sehr häufig Stabeisen findet, welches aus dünnen und feinen Blättern besteht, und nicht allein kalt und warm sehr geschmeidig ist, sondern auch, wenn es nochmals geschmiedet wird, die gewöhnlichen breiten Streifen erhält.

Endlich habe ich noch einen Versuch gemacht, der mich hierin völlig überzeugt hat. Ich nahm acht 8 Lot Roheisen und ersuchte die Königl. Porcellaindirektion, dieselben in einen porcellainen Tiegel, einen ganzen Brand hindurch in den Brennofen zu stellen, und darin erkalten zu lassen. Nachdem dies geschehen, so fand sich, daß das Roheisen mit einer sehr dünnen, dabei schwarzen, sehr vollkommenen glasigen Schlacke bedeckt war, unter welcher das Korn saß, das nur noch 4 Lot 85 Gran wog. Dieses Korn ließ sich feilen und hauen wie Stabeisen, und bestand aus lauter, ohne Vergrößerungsglas sichtbaren Blättern; so daß es die größte Aehnlichkeit mit dem Wismut hatte.

Aus diesen Beobachtungen und Versuchen mache ich daher den Schluß, daß die blätterige Textur dem Eisen eigen sei, und daß es dann den höchsten Grad seiner bisher bekannten Vollkommenheit habe, wenn die kleinen Blätter nicht einzeln liegen, sondern sich so nahe berühren, daß sie fadenartige Streifen ausmachen.

Dieser Gedanke wird um so wahrscheinlicher, wenn ich erwäge, daß ein Stabeisen, welches aus kleinen und dünnen Blättern besteht, doch seiner Güte ohngeachtet, noch haltbarer wird, wenn man dasselbe bloß einer Schweißhitze aussetzt, und ihm dadurch ein faden- oder vielmehr streifenartiges Gewebe verschafft´ [22].“

„Im Jahre 1774“ (so vermittelt Vogel in [22, Seite 712] weiterhin) „erschien in den ´Oekonomischen Nachrichten der patriotischen Gesellschaft in Schlesien´ (XI. Band, Seite 407.) ein Aufsatz, betitelt:

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 31, 2. August 1917, S. 712.

[83] Gerhard, D. C. A.: „G. Jars: Voyages métallurgiques, Lyon 1774“; deutsche

Übersetzung, Berlin 1777.

´Von den äußerlichen Kennzeichen des guten und schlechten Eisens´.“ Eine Einschätzung zu diesem Artikel gibt Vogel [22] nicht, aber er schreibt weiter: … „ dagegen stammt aus dem besagten Jahre 1774 eine sehr beachtenswerte Arbeit des bedeutendsten schwedischen Eisenhüttenmannes jener Zeit, Swen Rinman: ´Vom Aetzen auf Eisen und Stahl´. Sie wurde in den Verhandlungen der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften veröffentlicht und von dem Göttinger Professor Abraham Gotthelf Kästner ins Deutsche übertragen. Die Übersetzung erschien im 36. Band der ´Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften, Abhandlungen aus der Naturlehre, Haushaltskunst und Mechanik auf das Jahr 1774´. Aus dem Schwedischen übersetzt von Abraham Gotthelf Kästner, Leipzig 1781, Seiten 3 bis 14“ [22].

„Rinman, der im Gegensatz zu Réaumur und Swedenborg als hervorragendster Praktiker seiner Zeit galt, sagt darin: ‚Bei genauen Untersuchungen von Eisen und Stahl habe ich (also Vogel – d. A.) auch Gelegenheit gehabt, nachfolgende Umstände auszumachen:

1. Welche Eisen- und Stahlarten am stärksten von Säuren angegriffen und

aufgelöst werden.

2. Was sich dabei für Aenderungen in Textur und Farbe an unterschiedenen

Arten wahrnehmen lassen.

3. Was für Arten angreifender Mittel am dienlichsten zu allerlei Aetzungen auf

Eisen und Stahl gefunden werden.

Zur Untersuchung gelangten: Osemundeisen, Oesterbyeisen, gewöhnlicher Stahl, englischer Gußstahl und ein kaltbrüchiges Eisen mit feinen schwarzen Rissen. Außerdem eine damaszierte Stange, zusammengeschweißt aus: gutem Norbergeisen, Brennstahl aus Dannemoraeisen, reinem Dannemoraeisen aus Oesterby, Rohstahl und weichem, zähem Osemundeisen.

Diese Stange wurde auf einer Seite poliert und mit einem Ende in starkes Scheidewasser gestellt, das mit zwei Teilen gemeinen Wasser verdünnt war. Nachdem das Scheidewasser nach Ablauf einer Stunde seine meiste Wirkung getan hatte, und die Stange reingewaschen war, wurde die Wirkung dieses Aetzmittels festgestellt. Ferner wurde von Rinman untersucht, ´was für Unterschiede stattfinden, wenn damasziertes Eisen mit allerlei Aetzwasser geätzt wurde.´

Da es sich im vorliegenden Falle um die ältesten mir bisher bekannten planmäßig durchgeführten Aetzproben handelt, will ich das Ergebnis der Untersuchungen hier ihrem Wortlaut nach folgen lassen:

a) Starkes Scheidewasser allein ward nur auf die eine polirte Seite vorerwähnter damascirten Stange gestrichen. Es fing stark aufzuwallen an, und tat innerhalb ein paar Minuten die Wirkung, daß, nachdem die Stange rein abgewaschen war, die Damascirung sich ganz deutlich mit ihren feinen, dunkelgrauen, grauen und lichtern,

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 31, 2. August 1917, S. 712.

auch weißen Adern zeigte, welche gleichwohl ziemlich scharfe Kanten hatten, und nicht, und nicht, wie mehrenteils geschieht, sich gelind in einander verlieren. Als das Scheidewasser zu arbeiten anfing, merkte man, daß die Blasen zuerst aus den Stahlstreifen aufstiegen, und daß diese zuerst angegriffen wurden, besonders der vom Brennstahle.

b) Ein Theil von vorerwähntem Scheidewasser, mit zwei Teilen Wasser verdünnt, machte eine behaglichere Aetzung, und zeigte das dunklere und lichtere besser in einander verlaufend. Ein Theil dieses Aetzwassers war auf der Stange vertrocknet, das Damascirte bekam davon eine Einmischung von braunen Adern, welches keine schlimme Wirkung that.

c) Ein Wasser besteht aus

Rein Wasser 1 ½ Pfund,

Kupfervitriol ½ Lot,

Alaun 2 Lot,

Kochsalz 1 Lot.

Dieses ward ebenfalls auf diese Stange gestrichen, aber es entdeckte das Damascirte nicht deutlich genug, und kann nicht zugängliche Wirkung thun, wofern nicht diese damascirte Arbeit gänzlich in diese Aetzwasser gesenkt wird, und 6-8 Stunden darinnen in einer gelinden Digestionswärme erhalten wird, aber da scheint die Damascirung desto besser zu werden.

d) Noch besser schien sie zu werden, wenn man zu vorerwähntem zusammengesetzten Aetzwasser ¼ Theil Scheidewasser that. Hiermit wurden die Adern so entdeckt, daß sie sich angenehm ineinander verliefen, so daß dieses Aetzwasser mit Grunde vorhergehendem vorzuziehen schien.

e) Aetzwasser von eben den Salzarten, aber in Essig aufgelöst, hat zu langsame Wirkung, und zeigte nur die Merkwürdigkeit, daß das gefällte Kupfer sich hiervon mehr als gewöhnlich fest, besonders an die Stahlstreifen legte, welches für gewisse Künstler in anderer Absicht ein lehrreicher Unterricht sein kann.

Unterschiedene andere ätzende Materien, als Vitriolgeist, Salzgeist, und manche unter den schicklichsten Zusammensetzungen, die man in Kunstbüchern findet, sind versucht worden, alle mit schlechterer Wirkung als vorbeschriebene.´

Aus erzählten wenigen, aber mit aller möglichen Aufmerksamkeit angestellten Versuchen, meint Rinman, lassen sich folgende Schlüsse ziehen:

´Ob man gleich findet, daß Stahl meistens etwas heftiger von Scheidewasser angegriffen wird, als Eisen, so bemerkt man doch, daß es seine Kraft auf den Stahl gleichsam schneller verliert, und danach ein Sediment absetzt, wodurch der Stahl bedeckt und des Absetzwassers Heftigkeit gelinder wird, auch gibt es dem Stahle eine mehr oder weniger schwarze Oberfläche, nachdem er mehr oder weniger hart ist, so daß man einigermaßen im Stande ist, die Härte des Stahls vergleichungsweise nach den Graden der lichtern oder dunklern grauen Farbe zu beurtheilen, die er beym Aetzen angenommen hat. Dagegen legt sich dieses Sediment nicht ans Eisen, und so hat das Aetzwasser mehr

Freiheit, gleich darauf zu wirken, und daher scheint es zu rühren, daß Eisen so viel stärker angegriffen, und schneller aufgelöst wird, als Stahl, sowohl vom Scheidewasser, als von allen Säuren, zumal wenn sie etwas lange darauf zu wirken Zeit haben. Daher scheint es auch zu kommen, daß Eisen mehr rostet als Stahl, und daß man oft findet, daß das Uebergebliebene von verrostetem Eisen mehrenteils das Stahlartige ist, welches der Verwandlung später unterwürfig wird. Ebenso kann man vom Eisen urtheilen, je weniger es angegriffen wird, und je mehr es sich zur grauen Farbe neigt, desto härter ist es, gegentheils aber, je schneller es aufgelöst wird, je mehr es weich und blank ist, desto weicher ist es auch. Gleichfalls je mehr gleichförmige Weiße die Oberfläche bekömmt, und je weniger sich darauf vertiefte Furchen oder erhobene dunklere Streifen zeigen, desto dichter und gleichförmig hart ist auch dieses Eisen. Das bezeugen alle diese Versuche, und so sehe ich, daß ich nicht fehlen kann, wenn ich bey einer damascirten und neulich geätzten Arbeit alle Wellen und Adern, die sich etwas erhöht zeigen, und aschgraue oder dunkle Farbe haben, für stahlartig erkläre, die weißern, etwas vertieften für reines Eisen halte, wie die übersandten kleinen damascirten Stückchen zugänglich bezeugen. Gleichwohl scheinen einige Unterschiede hierinnen merklich, nachdem die Stahl und Eisensorten von guter, rot- oder kaltbrüchiger Art sind, und das Aetzen in Wärme oder Kälte geschieht´ usw.

Rinman schließt seine Betrachtung mit dem denkwürdigen Satz: ´Die Aetzung giebt ein leichtes Mittel, ungleiche Eisen- und Stahlarten zu unterscheiden, was ihre Härte, Dichte, und gleiche oder ungleiche innere Eigenschaften betrifft; man kann auch dadurch die Materien kennen lernen, die zum Damasciren ausgesucht werden müssen, und daraus schließen, in welcher Ordnung sie aneinander zu legen sind´ [22].“

Die Ausführungen setzt Professor Otto Vogel wie folgt in [22] fort:

„In den siebziger Jahren des 18. Jahrhunderts wurde von französischen Gelehrten die Kristallgestalt des Eisens schon eingehend erörtert. So veröffentlichte Guyton de Morveau in den ´Observations sur Physique, sur l`Histoire Naturelle et sur les Arts´ [84] im Novemberheft des Jahres 1776 einen längeren Aufsatz über die Kristallisation des Eisens.

Er weist darin zunächst auf die Untersuchungen von Maquer und Baumé über die Kristallisation des Silbers und Kupfers hin [84] und führt dann fort: ´Aber als ich die vorliegende Arbeit unternahm, kannte ich keinen Autor, der über diejenige des Eisens geschrieben hätte. Ich habe seither nur zwei Stellen gefunden, wo ihrer Erwähnung getan wird; die erste, von Swedenborg [79] erwähnt, weist nur auf die Bemerkung von Zanichellus hin, daß das geschmolzene und erkaltete Eisen kleine vierseitige pyramidale Partikelchen zeigt.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 31, 2. August 1917, S. 712, 713.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens - Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 33, 16. August 1917, S. 752/758.

[84] Morveau, G. de: „Kristallisation des Eisens, Observations sur Physique, sur

l`Histoire Naturelle et sur les Arts”, 1776, 8. Bd., S. 348/353.

[80] Jars, G.: “G. Jars: Voyages métallurgiques, Lyon 1774”.

[79] Swedenborg, E.: “Observation sur le fer”, S. 182 Verweis auf Zanichellus.

Der Verfasser der zweiten Stelle ist Abbé Monnet, der in einer Abhandlung über die Vulkane der Auvergne das Eisen unter die Metalle rechnet, die, wie Silber und Antimon, beim Erkalten eine besondere Gestalt annehmen (Monnet [85]). De Morveau hat bei seinen Schmelzversuchen mehrfach Eisen in Kristallform erhalten und solches auch in zwei Abbildungen dargestellt, und zwar sowohl in natürlichem Zustand als auch bei Vergrößerung unter der Lupe.

Daraufhin erschien im folgenden Märzheft des ´Journal de Physique´ [86] eine geharnischte Entgegnung aus der Feder Grignons *), von Cadet eingesandt, in welcher darauf hingewiesen wird, daß Grignon mindestens 15 Jahre früher als de Morveau der Akademie der Wissenschaften vier Tafeln mit Abbildungen von Eisenkristallen vorgelegt hatte, die sowohl aus weißem als auch aus grauem Roheisen stammten. Drei dieser Tafeln waren einer Abhandlung von (dem Hüttenbesitzer Pierre-Clément - d. A.) Grignon, betitelt ´Métamorphoses du fer et les crystallisation métalliques dans le feu´ [87] beigegeben. Die vierte Tafel bildet die Tafel XIII einer Arbeit des genannten Forschers: ´Mémoire sur les crystallisation métalliques, pyriteuses et vitreuses artficielles, formées par le moyen du feu´([88], Seite 476), desselben Bandes, den Grignon der Ácadémie de Dijon´ am 27. März des Jahres 1776 vorgelegt hatte.

Cadet weist ferner auf den wesentlichen Unterschied hin, der in den Abbildungen von Morveau und Grignon liegt: während die ersteren nur kleine, ungestaltete Zeichnungen, nur unvollkommene Andeutungen bilden, hat Grignon seine Bilder nach den in seiner Sammlung aufbewahrten Originalstücken angefertigt, und auf den Tafeln I, II, III und XIII seiner ´Mémoires de Physique sur l`art de fabriquer le fer´, die mit Einwilligung der Akademie der Wissenschaften im Jahre 1775 bei Delalain gedruckt wurden, wiedergegeben. Seine Kristallgestalten von weißem und grauem Roheisen, von einem Eisenregulus, ja selbst von Kupfer, stellen vollkommene, isolierte und in Gruppen vereinigte Kristalle dar, ´die einen Gegenstand der Bewunderung der Gelehrten seiner Zeit bildeten´.

Grignon hat der ´Académie des Sciences´ seine erste Arbeit über die ´Crystallisation métalliques´bereits im Jahre 1761 vorgelegt und somit lange vor de Morveau. - Gleich im folgenden Monat antwortete Grignon auf die erwähnten Angriffe in einer längeren Zuschrift an den Herausgeber des ´Journal de Physique [89], in welcher er auf die grundsätzlichen Unterschiede in der Natur der von ihm und von Morveau abgebildeten Kristallbildungen hinwies. – Da ich schon bei einer anderen Gelegenheit die erwähnten

[85] Monnet, A.: „Abhandlung über die Vulkane der Auvergne.“, Journal de Physique,

Juli 1774.

[86] Grignon, P.-C.: „Abhandlung über Eisenkristalle.“, Entgegnung zu Monnet [85],

Journal de Physique, März 1777, S. 224/226.

[87] Grignon, P.-C.: „Métamorphoses du fer et les crystallisation métalliques dans le

feu“, Abhandlung für die Akademie der Wissenschaften, 1761

[88] Grignon, P.-C.: „Mémoire sur les crystallisation métalliques, pyriteuses et vitreuses

artficielles, formées par le moyen du feu.“, Abhandlung für die Akademie der

Wissenschaften (Académi de Dijon), S. 476.

[89] Grignon, P.-C.: „Zuschrift an den Herausgeber des Journal de Physique.“, Journal

de Physique, Bd. IX. April 1777, S. 303/305.

*) Pierre-Clément Grignon war ein Hüttenbesitzer aus Bayard in der Champagne.

Kristallgestalten in unserer Zeitschrift kurz besprochen habe [76], kann ich mich darauf beschränken, der Vollständigkeit halber das betreffende Bild hier nochmals zum Abdruck zu bringen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Eisenkristalle nach Pierre-Clément Grignon (1775) [90] aus [76] bzw. [22].

Im Jahre 1782 erschien in Stockholm unter dem anspruchslosen Titel: ´Försök till Järnets Historia med Tillämpning för Slögder och Handtwerk´ [35] ein zweibändiges Werk von Sven Rinman, von dem schon bald darauf (1785) Johann Gottlieb Georgi aus St. Petersburg eine, allerdings nicht gerade mustergültige, deutsche Übersetzung in Berlin herausgab. Eine weit bessere Verdeutschung erschien später (1814/1815) in Liegnitz unter dem Titel: ´Swen Rinman, die Geschichte des Eisens mit Anwendung für Künstler und Handwerker´. Sie entstammte der gewandten Feder Dr. C. J. B. Karstens [22].“ …

„Rinman“ … „wendet natürlicherweise auch in diesem Werke der Prüfung des Eisens seine besondere Aufmerksamkeit zu.“ – so Vogel in [22]. Der Autor geht darauf auch in seiner Abhandlung [22, Seite 754] ein, wovon sich jeder Leser nachfolgend überzeugen kann.

´Wenn man die Oberfläche des Eisens mit einer scharfen Feile durch parallele gleichförmige Striche reinigt, so zeigt es sich bald, ob lichtere oder dunklere, blanke oder matte Ränder und Flecken sichtbar werden. Ist dies der Fall, so ist das Eisen von ungleichem Korn und aus weicherem und härterem Metall zusammengesetzt. Nach der Oberflächenhärtung und nach dem Feinpolieren mit Polierpulvern werden dann mehrere feine schwarze Ritzen, Punkte oder Ränder zum Vorschein kommen, woraus man sehen kann, ob das Eisen mehr oder weniger dicht war´ [35] in [22, Seiten 753 und 754].

[76] Vogel, O.: „Eisenkristalle“, Stahl und Eisen 29 (1909) Nr. 47, 24. November 1909,

S. 1873/1874.

[90] Grignon, P.-C.: „Mémoires de Physique sur l'art de fabriquer le fer.“, Paris 1775.

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens – Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 33, 16. August 1917, S. 753, 754.

[35] Rinman, S.: „Försök till Järnets Historia med Tillämpning för Slögder och

Handtwerk.“, Stockholm 1782, Übersetzung von Karstens, C. J. B.: „Swen Rinman,

die Geschichte des Eisens mit Anwendung für Künstler und Handwerker.“, Liegnitz

1814/1815; (Rinman-Karsten, Bd. I, S. 488.)

Und Vogel [22] setzt fort: “Ferner schreibt Rinman:

´Auch durch saure, scharfe und ätzende Wasser man das reine Eisen sehr deutlich erkennen. Je weicher das Eisen ist, desto silberfarbener oder weißer, und umgekehrt, je härter es ist, desto dunkelgrauer und schwärzer wird seine Oberfläche durch das Aetzen und Beizen zum Vorschein kommen. Ist die weiße Farbe gleichförmig und hat sie keine schwarzen Stellen, so ist das Eisen von einer gleichförmig guten Beschaffenheit; leuchten aber dunklere Ränder, Punkte oder Flecken hervor, so kann man sicher schließen, daß diese Stellen aus härterem Eisen bestehen. Zeigt sich das Eisen auf dem Bruch als glänzende, gleichsam schattierte Körner, so pflegt es gewöhnlich kaltbrüchig oder roh zu sein, wenigstens an den Stellen, wo solche glänzende Ränder und Flecken zum Vorschein kommen. Die inneren Fehler und Eigenschaften des Eisens lassen sich daher durch das bloße Aetzen mit schwachem Scheidewasser auf seiner Oberfläche auffinden.

Am besten bedient man sich hierzu des weiter unter zu beschreibenden Aetzwassers, in welches das zu probierende Eisen, entweder ganz und gar, oder nur mit einem Ende, eine oder zwei Stunden lang bei einer gelinden Digerierwärme hineingestellt wird, bis sich das im Aetzwasser befindliche Kupfer stark auf dem Eisen niedergeschlagen hat, worauf man es, wenn es nicht von selbst abfällt, mit reinem Wasser abspült oder abbürstet. Die Oberfläche wird dadurch überall rein und blank, und man kann dann aus den angezeigten Unterschieden der Farben auf die mehrere oder mindere Gleichförmigkeit des Eisens schließen´ [35].“

Und der Autor schreibt weiter: „An einer anderen Stelle [35] heißt es:

´Dies Beizen mit verdünntem Scheidewasser oder Königswasser trägt nicht allein zur größeren Vervollkommnung der damascierten Schmiedearbeiten bei, sondern gewährt auch noch den Nutzen, daß man dadurch die innere Beschaffenheit aller Eisen- und Stahlarbeiten genauer kennen lernen kann, indem das weichste Eisen bekanntlich am stärksten angegriffen wird, und beim Aetzen die weißeste silberblanke Farbe erhält. Mit dem zunehmenden Grad der Härte und Festigkeit wird die Farbe immer dunkler und geht von der weißesten blanken Farbe in ein mattes Silbergrau, Lichtgrau, Dunkelgrau und Schwarzgrau über, bis die Farbe beim härtesten Stahl endlich schwarz wird.

Ganz gleichartiges Eisen oder Stahl haben eine völlig gleiche Farbe; ungleichartiges Eisen und Stahl geben hellere und dunklere und mehr oder weniger tief eingeätzte Ränder. Erhöhte Punkte lassen sogenannte Kieselkörner befürchten, und eine sehr glänzende blanke Farbe deutet auf kalkbrüchiges oder auf rohes Eisen. Der Länge nach fortlaufende feine scharfe Streifen sind ein Beweis von zähem Eisen. Undichte Stellen geben sich durch schwarze Streifen zu erkennen u. s. f. Sorgfältige Eisen- und Stahlarbeiter sollten sich daher von allen Eisen- und Stahlarbeiten, welche sie zu verarbeiten haben, eine Sammlung von gebeizten Probescheiben anschaffen, um daraus die Beschaffenheit ihres Materials beurteilen zu können; nur muß man die sehr bekannte Erfahrung, daß eine und dieselbe Stange Eisen an verschiedenen Stellen von ungleicher Beschaffenheit ist, nicht übersehen.´

[22] Vogel, O.: Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 33, 16. August 1917, S. 753, 754.

[35] Rinman-Karsten, Bd. I, S. 491 und Rinman-Karsten, Bd. II, S. 434.

Professor Otto Vogel setzt in [22] fort: “Eine seinerzeit sehr geschätzte, heute aber schon recht selten gewordene eisenhüttenmännische Schrift des ausgehenden 18. Jahrhunderts ist der ´Versuch über das vorteilhafteste Ausschmelzen des Roheisens´ [36]; ihr Verfasser war der böhmische Industrielle Joachim Graf von Sternberg.“ …

Nach Vogel [22] kommt vornehmlich für den Metallkundler bzw. Metallographen der § 14 in Frage, der von der ´Beschaffenheit des geschmiedeten Eisens´ handelt“ [36]. … Und übernahm folgende Ausführungen:

„Der Graf äußert sich darüber wie folgt:

´Dieser Gegenstand erfordert eine genaue Erforschung, besonders in Rücksicht seiner Dehnbarkeit, seiner spröden Eigenschaft und der so mannigfaltigen Abstufung, die bei dieser Kaufmannsware so oft vorkommt. Hierzu muß vorzüglich auf die innere Form der metallischen Teile gesehen werden.

1. Je gleichförmiger die einzelnen Bestandteile sind, desto zusammenhängender

werden sie sein.

2. Je mehr die einzelnen Teile in eine gerade Richtung gebracht werden können,

desto fester schließen sie sich aneinander.

3. Das Eisen, bevor es zur größten Vollkommenheit gebracht ist, besteht aus

einer meistens ungleichen Cristallisation.

Noch nie kam mir ein Stück geschmiedetes Eisen von einem Zoll im

Durchschnitt vor, wo ich nicht am frischen Bruche durch ein gutes

Vergrößerungsglas, Ungleichheiten in der Cristallisation bemerkt hätte,

welches mir beim Kupfer, Blei und Zinn, viel weniger bei den edlen Metallen

bemerkbar war.

4. Je gröber und verschiedener diese Cristallisation ist, desto geringer ist ihre

Verbindung.

5. Man bemerkt bei allen spröden Eisengattungen, daß die Flächen der

Eisencristalle, durch Zwischenräume, auch durch eine verworrene Lage dieser

Cristallisation unter sich getrennt sind.

6. Man bemerkt bei zähen und dehnbaren Eisen eine ordentliche und kleinere

Cristallisation; die Flächen passen vollkommen aneinander und schließen sich

in allen Winkeln. Diese Gattung Eisen wird, durch das viele Biegen, vielmehr

zerrissen als gebrochen, welches aus den fäserigten und ungleich

hervorstehenden Teilen des Eisens am Bruch zu sehen ist.´

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens – Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 33, 16. August 1917, S. 754.

[36] Sternberg, J. v.: „Versuch über das vorteilhafteste Ausschmelzen des Roheisens.“,

Prag : Calve 1795, S. 17 ff.;

[36] Sternberg, J. v.: „Versuch über das vorteilhafteste Ausschmelzen des Roheisens.“,

Prag 1795. a. a. O., S. 17.

Aus der Veröffentlichung von Vogel in [22] ist weiterhin zu erfahren:

„Im letzten Jahre des 18. Jahrhunderts veröffentlichte J. W. A. Tiemann seine ´Bemerkungen und Versuche über das Eisen´ [38]. Er sagt darin (nach Vogel in [22]): ´Daß die Fasern im Bruche eines geschmeidigen Eisens mechanische Wirkungen des Hammers oder des Drahtzuges sind, erhellt daraus:

1. so oft man fadiges Eisen heiß macht und soweit erweicht, daß seine Teilchen

der Wirkung nachzugeben scheinen, durch welche sie gewissermaßen

Krystallgestalt annehmen, so verlieren sich die Fasern, ohne daß das Eisen von

seinen übrigen Eigenschaften etwas verliert;

2. dehnt man es nun durch die gleichen Mittel wieder, so zeigt es wieder Fasern

im Bruche; sie gehören also nicht zu seinem Wesen.´

Tiemann“, so Vogel in [22], „gedenkt auf Seite 42 auch der Zementationsversuche von Berthollet und Monge [91], die gefunden haben, ´daß die Veränderungen, welche das Stabeisen erleidet, wenn es zu Stahl wird, allein der Wirkung der Kohle und von keinem luftartigen Wesen, welches die Hitze daraus treibt, kommen´, und ´daß das Wesen der Kohle selbst, indem es sich mit dem Metalle verbindet, sein Gewicht vermehrt, seine Farbe in frischem Bruche ändert, den schwarzen Flecken, den die Säuren auf seiner Oberfläche machen, verursacht, es schmelzbarer und an freier Luft verbrennlicher macht´.

Zwei Jahre nach den ´Bemerkungen und Versuchen über das Eisen´ [38 - d. A.] gab J. W. A. Tiemann seine ´Systematische Eisenhüttenkunde mit Anwendung der neuen chemischen Theorie´ [37] heraus“. … „Im § 356 [37, Seite 407] behandelt der Verfasser die ´Nähere Bestimmung des Bruches´.

Er sagt: ´Man hat auch geschmeidig Eisen, welches entweder ganz körnig, oder faserigt und körnig zugleich, oder blätterigt ist. Das bloß körnige kann entweder grob- oder großkörnig sein. Das meiste Eisen ist indes nur scheinbar körnigt; betrachtet man es durch ein Vergrößerungsglas, so zeigt es sich meistens in einem blätterichten Gewebe, wo die Blätter sehr verwirrt durcheinander liegen. So bald das Eisen nicht faserigt oder fadenhaft ist, so machen es die Menge spiegelnder Flächen, und der starke Glanz, außerordentlich schwierig, die Art des eigentlichen Gewebes bestimmt anzugeben.´

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens – Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 33, 16. August 1917, S. 755.

[38] Tiemann, J. W. A.: „Bemerkungen und Versuche über das Eisen.“, Braunschweig

1799.

[38] Tiemann, J. W. A.: „Bemerkungen und Versuche über das Eisen.“, Braunschweig

1799, S. 54.

[91] Berthollet, Monge: „Ueber das Eisen in seinen verschiedenen metallischen

Zuständen.“, Acad. des Sciences 1786, S. 204; Crells Chemische Annalen 1794, I.

[37] Tiemann, J. W. A.: “Systematische Eisenhüttenkunde mit Anwendung der neuen

chemischen Theorie“, Nürnberg 1801.

Tiemann kennt also sowohl die Anwendung des Vergrößerungsglases zur Gefügeuntersuchung als auch das Aetzen mit Säuren, das er an mehreren Stellen in seiner Eisenhüttenkunde [37 – d. A.] erwähnt, so [37, Seite 409] bei den ´Kennzeichen des besten geschmeidigen Eisens´ - es muß ´durch Aetzen in Säuren eine silberweiße Farbe bekommen´; ferner [37, Seite 411]: ´Die Säuren lassen auf dem Roheisen einen schwarzen Fleck zurück´ und [37, Seite 413]: ´Salzsäure läßt auf poliertem kaltbrüchigen Eisen einen schwarzen Fleck zurück´, endlich [37, Seite 417]: ´In Säuren ist der Stahl schwerer auflösbar als Eisen. Schwefel- und Salpetersäure lassen einen schwärzlichen Fleck darauf zurück.´

Daß die Stahlprobe mit Salpetersäure in jener Zeit sehr beliebt war, geht auch aus folgender Stelle, die den ´Annalen der Physik´ [92] entnommen ist, hervor. Sie entstammt einem damals vielbesprochenen Aufsatz“ … „Guyton des Morveau über: ´Versuche mittels des Diamanten das geschmeidige Eisen in Gußstahl zu verwandeln´ [93]. Es heißt dort:

´Daß übrigens das Eisen sich wirklich in Stahl verwandelt hatte, daran läßt sich nicht zweifeln. Denn als man die geschmolzene Masse an einer Stelle auf einer Steinschleifmühle schliff, und einen Tropfen schwacher Salpetersäure darauf brachte, entstand auf der Stelle ein dunkelgrauer Fleck, vollkommen dem ähnlich, der sich auf dem englischen Gußstahle, und dem Gußstahle nach Clouet`s Methode [94] verfertigt, zeigt. Bei dieser, schon längst von Rinman angegebenen Probe wird der Fleck im Gußstahle, ob er gleich sehr merkbar ist, doch minder dunkel als in cementiertem Stahl. Vielleicht, daß dieses von dem verschiedenen Grade der Oxydierung des in ihnen befindlichen Kohlenstoffs herrührt´ [22].“ …

Und Vogel setzt fort: „Aehnliche Angaben finden sich auch sonst noch mehrfach in der Fachliteratur aus der damaligen Zeit, …“ auf die in dieser Arbeit verzichtete wird. Schließlich und endlich soll aber noch auf einen vom Verfasser aufmerksam gemachten Fall aus Gilberts Annalen der Physik [95] hingewiesen werden, … „wo nach dem Journal de Physique [96] über ein von Mossier in der Auvergne gefundenes, im Zustande des Stahles befindliches gediegenes Eisen berichtet wird. Der Verfasser des betreffenden Aufsatzes, Godon-Saint-Memin, schreibt: ´Das Eisen übertrifft den gehärteten Stahl an Härte, da die besten Feilen es kaum anzugreifen vermögen. Der Bruch ist derselbe, wie der des künstlichen Stahls. Es scheint minder oxydierbar durch Luft und Wasser, als der künstliche Stahl zu sein. An einer Steinschleifmaschine nimmt es eine sehr lebhafte Politur an, und es zeigt eine ausnehmende Dichtigkeit. Ein Tropfen Salpetersäure erzeugt auf der Oberfläche desselben einen schwarzen Fleck´ [22].“

[37] Tiemann, J. W. A.: “Systematische Eisenhüttenkunde mit Anwendung der neuen

chemischen Theorie.“, Nürnberg 1801, Seiten 409, 411, 413, 417.

[92] Annalen der Physik von Ludwig Wilhelm Gilbert, III. Bd., Halle 1800, S. 70.

[93] Crells Chemische Annalen 1800, I. Bd., S.433/436.

[94] Clouet: „Ueber die Versuche von Clouet zur Gussstahlbereitung.“; vgl. [81] Beck,

L.: „Geschichte des Eisens, IV. Bd., S. 21/23;

[22] Vogel, O.: „Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens. – Die Anfänge der

Metallographie.“; Stahl und Eisen 37 (1917) Nr. 33, 16. August 1917, S. 755, 756.

[95] Gilberts Annalen der Physik, Halle 1806, Bd. 24, S. 301/309.

[96] Journal de Physique, 1805, Mai, S. 340 ff.

Und Otto Vogel schätzt in [22] an dieser Stelle seines Artikels „Die Anfänge der Metallographie“ ein:

„Dies war der Stand der ´Metallographie´ an der Wende des 18. Jahrhunderts! Man war in der Lage, mit Hilfe des Mikroskops einen näheren Einblick in das Bruchgefüge der Metalle zu erlangen, und hatte auch schon gelernt, durch Verwendung geeigneter Aetzmittel gewisse Unterschiede in der Zusammensetzung und Beschaffenheit des Eisens nachzuweisen, allein es fehlte noch einer passenden Grundlage für systematische Untersuchungen. Der Anstoß zu diesen sollte sich indessen bald finden; der Himmel selbst bot den Anlaß dazu!“

Genau genommen lieferte der kosmische Steinregen von Stannern bei Iglau in Mähren den Auslöser für die moderne Metallbetrachtung und –beschreibung. Es waren Dr. Carl von Schreibers, Direktor des Wiener Hof-Mineralienkabinetts, und Alois von Widmannstätten, Direktor des damaligen k. k. Fabriks-Produkten-Kabinets, die beide als kaiserliche Kommissäre das Meteoriteneisen in ihrer Beschaffenheit untersuchten.

Und nach Ferdinand Siegmund [70], so in [22], ist „die Begründung der berühmten Wiener Meteoriten-Sammlung durch C. v. Schreibers, sowie die Entdeckung der eigentümlichen Zeichnungen auf polierten und geätzten Flächen des Meteoreisens durch A. v. Widmannstätten gelegentlich beim Polieren einiger Meteorsteinmassen zu verdanken.“

Dementsprechend konstatiert Otto Vogel in [22]: „die Entdeckung der sogenannten ´Widmannstättenschen Figuren´ bildet ohne Zweifel einen Markstein allerersten Ranges in dem Entwicklungsgange der Metallographie, was auch von allen Forschern gern und willig anerkannt wird.

So schreibt Dr. Cecil H. Desch in der Einleitung zu seiner schon erwähnten ´Metallographie´ [78]: ´The microscopical examination of fractured surfaces is of very limited application, and is unsuitable for systematic study. The way towards a better method was opened by the discovery of Widmanstätten in 1808 that certain meteorites when cut and polished develop a distinct and characteristic structure on being etched with acids or oxidized by heating in air. Widmanstätten´s figures being visible without magnification, the process was not extended to metals having a more minute structure, and metallography made no further progress for many years.´

[...]