Stahl, m., frz. acier, engl. steel, lat. asarum, stalum. I. Allgemeines. Der S. ist eine Verbindung des Eisens mit Kohlenstoff, welche weniger Kohlenstoff als das Roheisen u. mehr als das Stabeisen enthält. Hat feinkörnigen Bruch ohne schimmernden Glanz, rostet nicht so leicht, ist härter, elastischer, weniger zähe und klingt stärker als das Eisen, ist dichter und wird nicht so leicht magnetisch, hält aber die magnetische Kraft länger, glüht im Feuer eher und läuft mit höheren Farben an; s. d. Art. Anlaufen. Polirt spielt der S. ins Graue. Spez. Gew. 7,—7,. Alle Stahlsorten enthalten Silicium, Phosphor, Mangan und eine kohlen⸗ und stickstoffhaltige, in Kali zum Theil lösliche Substanz, welche durch ihre Zusammensetzung u. Eigenschaften vom Kohlenstoff verschieden ist. Es ist unmöglich, dem Eisen die stahlbildenden Elemente, die es enthält und die durch Hinzukommen von Kohlenstoff bei der Cementation Stahlbildung bewirken, zu entziehen. Der S. bildet sich unter dem doppelten Einfluß von Kohlenstoff und Stickstoff; ersterer kann durch Silicium oder Borax, letzterer durch Phosphor ersetzt sein. Die Eigenschaften eines guten, fehlerfreien S.es müssen sein: gleichförmige Härte, Elastizität u. Geschmeidigkeit, gleichmäßiges, feinkörniges Gefüge, reine und blanke Oberfläche. Schwefel, Phosphor und Kupfer beeinträchtigen die Eigenschaften eines guten S.8. So erzeugt Phosphorgehalt Kalkbruch, Schwefel⸗ oder Kupfergehalt Rothbruch etc. II. Gewinnungsarten. 1. Aus Roheisen gewinnt man S., indem man dem Roheisen Kohlenstoff entzieht; dies geschieht auf verschiedene Weise: a) Stahlfrischen. Die Gewinnung des Rohstahls, Frischstahls, auch Schmelzstahls, Mock, genannt, stimmt im Prinzip mit der Herstellung des Stabeisens überein. Die Verbrennung des im Roheisen enthaltenen Kohlenstoffs durch den Sauerstoff der Atmosphäre od. durch eisenoxydulreiche Schlacken wird jedoch früher unterbrochen als bei der Stabeisenerzeugung. Das Frischen des S.s weicht von dem Stabeisenfrischen auch dadurch ab, daß man das Garwerden unterhalb des Gebläsestromes zu bewirken sucht, um die Entkohlung in jedem Augenblick unterbrechen zu können. Man verwendet am liebsten weißes Roheisen, besonders Spiegeleisen. Die fertig gefrischte Luppe, der Stahlschrei oder Euppenstahl, frz. massé oder masset d'acier, balle, engl. Iump of fined steel, wird unter dem Hammer gezängt, in mehrere Stücken, Schirbel, geschlagen u. diese werden zu Stäben gestreckt. Der S. heißt dann gegerbter Rohstahl, frz. acier oru corroyé, engl. welded rawesteel; manganreiche Eisenerze, zumal Eisenspat, geben den besten. Die spröden Stücke heißen Edelstahl, franz. acier raffiné, engl. reßned steel; Schmelzstahl, frz. scier de fonte, de forge, d'AlIlemagne, engl. natural steel, furnace-steel, german steel, ist Frischstahl, der mit Ausschluß der Luft durch eine Decke von Glaspulver u. Kohle bei hinreichend hoher Temperatur umgeschmolzen u. dann ⸗„in Formen gegossen ist. d) Stahlpuddeln. Diese neuere Methode ähnelt sehr dem Eisenpuddeln; auch hierzu eignet sich am besten weißes Roheisen u. Spiegeleisen. Die Herd⸗ „sohlen der übrigens dem Eisenpuddelofen sehr ähnlichen Stahlpuddelöfen werden durch Wassereirkulation kühl gehalten. Man setzt dem Eisen garende Mittel, bes. Rohschlacke, Braunstein u. Kochsalz, zu. Das ganze Verfahren „erfordert große Vorsicht. Der im Puddelofen gebildete rRohstahl, frz. acier puddlé, engl. puddled steel, wird in Luppen formirt, die man unter dem Hammer zängt, dann in Schweißöfen unter Abhaltung der Luft durch Bedeckung „mit Kohllösche in Schweißhitze bringt u. hierauf zu Stä⸗ „ben ausschmiedet, die in kaltem Wasser gehärtet werden. 0) Stahlglühen. Man umstellt dünne Stäbe und Platten von Roheisen so mit pulverisirtem Zinkoxyd, Braunstein, Hammerschlag re., daß dieselben sich nicht berühren, und glüht sie. Der Sauerstoff dieser Oxyde verbrennt sehr langsam den Kohlenstoff des Eisens, u. es bildet sich der sogen. Glühstahl. d) Stahlbereitung nach Bessemer, bei welcher bdas Roheisen unmittelbar durch wohl abgemessene Entkohlung in Gußstahl verwandelt wird. Dies ist nur bei so hoher Temperatur ausführbar, daß das entkohlte Eisen tganz dünnflüssig ist; am besten kann man dies erreichen, wenn man das Roheisen direkt vom Hochofen in den Stahltofen fließen läßt; wo dies nicht geht, muß die Gießkelle, welche das Roheisen aufnehmen soll, vorher möglichst erhitzt und dann in kürzester Zeit in den Stahlofen entleert werden. Da die Entkohlung dadurch geschieht, daß die Gebläseluft Sauerstoff im Eisen verbreitet, so darf die eingeblasene Luft keine Abkühlung herbeiführen. Das Roheisen muß möglichst gleichmäßig und manganreich sein. Moöglichste Gleichmäßigkeit in Gestalt, Trockenheit, Wärme des Stahlofens, Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt der Luft sind nothwendig. Die Luft muß mit so hohem Druck eingeblasen werden, daß er den Druck der Eisensäule übersteigt und die Luft schnell durch das Eisen strömt. Der Ofen muß sehr hoch und nicht sehr weit sein, damit der Sauerstoff von der durchströmenden Luft vollständig verbraucht wird. Sobald das Blasen aufhören soll, werden durch die Gebläseluft selbst Thonpfropfen in der Düse vorgestoßen und so das schmelzende Eisen verhindert, in die Formen einzudringen, die in nur einer Reihe am Boden des Ofens stehen und excentrisch gerichtet sein müssen, so daß das schmelzende Eisen in rotirende Bewegung kommt. Die Gebläseluft darf nicht erhitzt werden, aber auch nicht feucht sein. Durch zu weit geführte Entkohlung wird statt des S.es ein Mittelding zwischen S. und erweichtem Eisen gewonnen, welches großblätterig, krystallinisch im Bruch, kurz Stickstoffeisen ist, welches sich zu Leitungsdrähten, für galvanoplastische Zwecke etc., sonst fast zu nichts gebrauchen läßt. Bleibt zu viel Kohlenstoff im Eisen zurück, so erhält man ein Mittelding zwischen S. u. Roheisen, welches sehr hart, aber nicht geschmeidig u. schweißbar ist. Das Verfahren, welches Bessemer selbst anwendet, besteht in Folgendem: Gutes schwedisches Roheisen wird in einem Flammofen niedergeschmolzen, in einem Grapen abgestochen und in ein birnförmiges Gefäß von Gußeisen entleert. In dieses Gefäß ist ein zweiter Boden von mit Höchern versehenen Chamottesteinen eingesetzt und der Raum zwischen beiden Böden durch Seitenkanäle mit den hohlen Zapfen in Verbindung gebracht, die zur Unterstützung des Gefäßes mit seinem Inhalt dienen und um welche dasselbe gewendet werden kann. Die Eingußmündung des Gefäßes ist zur Seite abgebogen, so daß das flüssige Metall den Chamotteboden erst dann bedeckt, wenn das Gefäß gekippt wird. Durch das Gefüß wird nun gepreßte Luft getrieben, welche den Kohlenstoff verbrennt; nach 25 Minuten schon kann man den erhaltenen Gußstahl in Formen gießen. — 2. Darstellung des S. 3 aus Schmiedeeisen. Diese besteht darin, daß man dem Stabeisen Kohlenstoff zuführt. a) Cementiren. Durch Glühen von Schmiedeeisen mit Kohlenpulver unter Abschluß der Luft erhält man Cementstahl od. Sreunstahl, frz. acier cementé, acier poule, engl. cementation-steel, converteéd steel, blister-steel. Man schichtet Schienen von möglichst reinem Schmiedeeisen, das aus mit Holzkohlen erblasenem Roheisen dargestellt ist, vollständig umgeben mit Cementirpulver, in wohl zu verschließenden Kapseln (sogen. Cementirkästen, Stahltzisten, frz. Caisses de cementation coreusets, engl. cementing-chests oder -trough's) aus feuerfestem Thon od. Stein, auf, bedeckt sie mit Sand u. unterwirft sie nach langsamer Erwärmung mehrere Tage lang der Weißglühhitze. Das Cementirpulver besteht aus Holzkohlenklein, Holzasche, Hornabfällen, Blutlaugensalz, Kochsalz, Potasche, Thierkohle, Kalk, Zinkfeilspänen etc. Gewöhnlich ist der Cementstahl auf der Oberfläche blasig und heißt deshalb Blasenstahl; man stellt ihn auch dar durch Erhitzen von Eisen in einem Strom von Leuchtgas. Jedenfalls muß er durch Gerben oder Umschmelzen verbessert werden. b) Einsetzen. Eine oberflächliche Cementirung des Eisens, also eine Stahlhaut, Verstählung fertiger Gegenstände, erlangt man, wenn man diese Gegenstände in Büchsen von Eisenblech bringt, mit Thierasche, Kohle oder kohlenstoffhaltigen Körpern umgiebt, die Büchse mit Lehm verstreicht und einige Zeit glüht, darauf aber in Wasser ausschüttet. o) Gberflächliche Verstählung von Eisen: Man macht das Eisen rothwarm, überstreicht es mit nachstehender Masse gleichmäßig, läßt diese im Feuer abbrennen und kühlt durch Eintauchen in Wasser (5 Gewichtstheile feine Hornspäne, 5 Th. Chinarinde 2½ Th. Kochsalz, 2½¼ Th. gelöstes Blutlaugensalz Kaliumeisencyanürl, 1½ Th. Kalisalpeter, 10 Th. schwarze Seife werden zu einem Teig gemengt und in Stangen geformt), d) Ostindische Slahlbereitung. Die Herstellung des ostindischen oder Wootzstahls, frz. acier des Indes, acier woota, engl. indian steel, woota, der zu den echten Damascenerklingen verwendet wird, wird zwar verschieden angegeben, läuft aber im ganzen auf eine Cementirung kleiner Stabeisenstücke unter Umhüllung mit Holzspänen u. frischen Blättern hinaus — 3. Darstellung des S.s durch Zusammenschmelzen von Roheisen und Schmiedeeisen mit sauerstoffreichen Substanzen. Roheisen mit vollkommener Spiegelfläche von cirea 5% Kohlenstoffgehalt und Stabeisen von höchstens /% % Kohlenstoffgehalt werden mit Spateisenstein und Braunstein in Graphittiegeln unter Abschluß der Luft eingeschmolzen. Der so gebildete Gußslahl, frz. acier fondu, engl. cast steel, wird noch im Ofen durch Abschöpfen der Schlacke gereinigt, rasch in gußeiserne Formen gegossen u. erkaltet, dann gleichmäßig in Flammöfen angewärmt und ausgeschmiedet oder gewalzt. III. Verfeinern des Stahls, frz. raffinerie à Pacier, engl. stsel-Hinery. Der S. besitßt häufig unganze Stellen, hat auch nicht ganz gleichmäßigen Kohlenstoffgehalt. Zu Beseitigung dieser Uebelstände dient das Verfeinern, Raffiniren. Dies geschieht auf zweierlei Weise: 1. Gerhen. a) Der Roh⸗ od. Cementstahl wird zu 50—60 em. langen, 2—3 mm dicken und 2½—4 em breiten Stäben ausgeschmiedet. Mehrere solcher Stäbe werden zusammengeschweißt u. zu einem Stabe gestreckt. b) Die Schienen werden in einem Flammofen, Skahlgerbfeuer, Stahlraffinirfener, frz. foyer de raffinerie à Lacier, engl. forge-hearth for hning steel, mit einem Bad geschmolzener Eisenschlacke bedeckt u einige Stunden liegen gelassen. — 2. Umschmelzen. Der S., bes. der Cementstahl, wird in kleine Stücke zertheilt, nach dem Aussehen der Bruchflächen sortirt u. in feuerfesten Thontiegeln in stark erhitztem Windofen 3—5 Stunden lang geschmolzen u dann wie anderer Gußstahl behandelt. IV. Verhalten des Stahls, Verschiedenes. 1. Der S. läßt sich gleich dem Schmiedeeisen schmieden, hämmern, schweißen und strecken; mit dem Roheisen theilt er die Schmelzbarkeit u. das Feinkörnige od. Dichte. Die Härte übertrifft die des Schmiedeeisens. Es ist möglich, dem S. ieden beliebigen Härtegrad zu ertheilen. Wird nämlich „glühender S. plötzlich abgekühlt, so wird er glashart u. so spröde, daß er sich nicht weiter verarbeiten läßt. Erhitzt man ihn nicht bis zur Glühhitze, so wird er durch das Ablöschen weicher als vorher. Wird gehärteter S. geglüht u. allmählich abgekühlt (nachgelassen), so nimmt seine Härte ab. Bei Ueberhitzung verbrennt der Kohlenstoff; s. d. Art. Anlassen u. Anlaufen. — 2. Durch das Härten ändern sich das spez. Gew., die Elastizität und Festigkeit des S.8. Die Dichtigkeit wechselt von 7, — 7,3. Der ungehärtete S. übertrifft die Festigkeit des Schmiedeeisens; die Elastizität läßt sich durchHärten zum höchsten Grad der Federhärte steigern. Die Farbe des Ses ist gewöhnlich ein lichtes Grauweiß; durch Schmelzen u. schnelles Abkühlen wird die Farbe der des weißen Roheisens ähnlich. Zur Politur ist der S. mehr geeignetalsEisen. Die Ausdehnung durch die Wärme ist für verschiedene Stahlarten verschieden und beträgt 0,517 —0,60r8es für 0e bis 100° C. Der Schmelzpunkt des S.s liegt zwischen 1300 — 1400e C. Er schmilzt also schwerer als Roheisen, leichter als Schmiedeeisen. Er ist schweißbar, aber bei sehr kohlenstoffreichem S. liegt die Schweißhitze dem Schmelzpunkt so nahe, daß die Schweißung nur unvollkommen gelingt; die meisten Sorten lassen sich mit Schmiedeeisen verschweißen. — 3. S. erhält durch langes Hitzen in Wasserstoffgas die Eigenschaft, seine Dehnbarkeit nach dem Härten beizubehalten. Er läßt sich auch hämmern, schmieden und strecken, um so leichter, je kohlenstoffreicher er ist. —4. Wird S. bis zum Weißglühen wiederholt erhitzt, so verschwindet die feinkörnige Struktur, er wird grobkörnig, brüchig und mürbe. Das ist überhitzter, nicht verbrannter S. Um ihn wieder herzustellen, wird er bis zum Rothglühen erwärmt u. dreimal in kochendes Wasser oder besser noch in eine Masse aus 5kg. Harz, 2½kg. Thran, 1½ kg. Asa foetids getaucht, oder mit einem Pulver aus 54 g. doppeltchromsaurem Kali, 32 g. Salpeter, 1 g. Gummi arabicum und 1g. Alaun bestreut, oder man kaucht ihn in warmes Wasser. 5. Damaseirter S.zeigt, wegen beigemengter Eisentheilchen, wenn er auf der Oberfläche mit Säuren geätzt wird, verschiedenartig gefürbte Adern u. verliert auch durch Umschmelzen diese Eigenschaft nicht. — 6. Das Verstählen des Eisens findet namentlich bei Anfertigung von Schneidwerkzeugen Anwendung, die nur eine stählerne Schneide bekommen sollen. Man erhitzt die im Feuer liegenden Eisenstücke möglichst schnell und bestreut sie mit einem sogen. Schweißyutver, bestehend aus ½/ Th. Borax, 2 Th. Salmiat u. 2 Th. Blutlaugensalz. — 7. Legirter S. Durch Zusammenschmelzen von S. mit kleinen Quantitäten anderer Metalle, wie Silber, Rhodium, Chrom, Nickel etc., werden Legirungen erhalten, die den reinen S. in vielen Beziehungen übertreffen und eine vorzügliche Damascirung annehmen. Dahin gehört z. B. der Wolframflahl. Durch Zusatz von Wolfram zum Gußstahl wird Dichtigkeit und Härte des letzteren bedeutend erhöht; mit 5% Wolframgehaltzeigt der S.einen gleichmäßigen, hellblauen Bruch und läßt sich sehr leicht schweißen. Näheres s. in d. Illustr. Gewerbezeitung 1861, S. 8 ff. — 8. Der deutsche S. ist etwas weicher als der englische; Werkzeuge aus deutschem S. werden leichter stumpf als die aus englischem S. gefertigten, letztere aber springen leichter aus u. vertragen ein Wuchten nicht gut. Zu Hobeleisen ist daher der englische, zu Stemmzeug der deutsche S. vorzuziehen. — 9. Weiteres über Stahlbereitung etc. s. in d. Art. Eisen, Brescianstahl, Gußstahl, Hochofen III., Faschenstahl, Flottstahl. Ueber das Blauanlaufen des S.s vgl. d. Art. Anlassen, Anlaufen und Eisen.