Eisen

Das chemische Element Fe mit der Ordnungszahl 26 und der Atommasse von 55,84 g ist das am häufigsten vorkommende Metall. Es wird aus unterschiedlichen Erzen gewonnen.

Eisen ist sehr weich und oxidiert an der Luft.


Geschichte

Etwa um 1000 v. Christus begann in Mitteleuropa die Eisenzeit.

Mit Rennfeuern, die mit Holzkohle beschickt wurden, gelang es den Erzschmelzern erstmals, Eisenschlackenreste auszuschmelzen.

Aus den einfachen Rennfeuern entwickelten sich durch die Verwendung von Blasebälgen die Rennöfen und aus diesen um 1200 n. Chr. die größeren Stücköfen.

Mit Beginn des 14. Jahrhunderts wurden erste Hochöfen errichtet, denen die notwendige Verbrennungsluft mit Hilfe von wassergetriebenen Gebläsen zugeführt wurde. Mit diesen Öfen wurde erstmals die Schmelztemperatur des Erzes erreicht und das Eisen fiel nun in flüssiger Form an.


Eisensorten

Gußeisen

Das Gußeisen fiel bei der Verhüttung als sprödes und nicht schmiedbares Abfallprodukt an. Nachdem man erkannte, daß das flüssige Eisen hervorragend zum Formenguß geeignet war, entwickelte sich im 18. Jh. die Herstellung von Gußformen und die Herstellung entsprechender Eisenteile.

Gußeisen ist im erkalteten Zustand äußerst druckfest, aber wenig zug- und biegefest. Auch ist es nicht beständig gegen plötzliche Krafteinwirkungen und Temperaturschwankungen.

Puddeleisen (Schweiß- oder Schmiedeeisen)

Das zunächst als Abfallprodukt angesehene flüssige Eisen läßt sich durch eine spezifische Weiterbearbeitung in schmiedbares Eisen umwandeln. Das sogenannte Frischen bewirkte eine Verminderung des Kohlenstoffgehalts durch Oxydation und machte das Eisen dadurch zäh und schmiedbar.

Das Frischen erfolge ab dem 14. Jh. in sogenannten Frischherden, ab dem 18. Jh. in Tiegeln und gegen Ende des 18. Jh. in Flamm- oder Puddelöfen, bei denen der Verbrennungsherd mit der Kohle vom Arbeitsherd mit dem Roheisen getrennt wurden.

Flußeisen bzw. Flußstahl

Durch das 1855 patentierte Bessemer-Verfahren, das 1856 patentierte Siemens-Martin-Verfahren und das 1878 patentierte Thomas-Verfahren wurde das Schmiedeeisen industriell hergestellt. Zum Fortschritt der Eisenverhüttung trug auch die Verwendung von Koks und Steinkohle anstatt der Holzkohle bei.


Eisenbearbeitung

Das Schmieden mit dem Schmiedehammer war zunächst die einzigste Möglichkeit, das warme oder glühende Eisen von Hand zu formen. Mitte des 18. Jahrhunderts wurde dies durch die Einführung von Dampfhammern erleichtert und man konnte wesentlich höhere Stückzahlen fertigen. Diese Entwicklung wurde durch die Einführung großer hydraulischer Pressen beschleunigt.

Zu Beginn des 19. Jh. gelang es, profilierte Eisenstäbe auszuwalzen, ab der Mitte des gleichen Jahrhunderts war auch das Walzen von Blechen möglich.

Ein Qualitätssprung bei den Eisenbrücken gelang um 1880 vor allem durch die Ablösung des Gusseisens durch die kommerzielle Einführung des Walzeisens. Ein neues Verfahren, in dem geschmolzenes Roheisen auf dem Feuer ständig umgerührt wurde, verbrannte einen großen Teil des für die negativen Materialeigenschaften verantwortlichen Kohlenstoffes im Gusseisen. Das Ergebnis war ein weicher und biegsamer Stahl ohne die Sprödigkeit des gegossenen Materials.