7 74

6. Ueber den permanenten Magnetismus ehigtw StahlspedaMt&ten (Manganstahl, Chrom-

stahl, Nickektahl, Wolframstahl etc.); vo!n Amton Abt.

(Vorgetragen am 22. Februar 1901 in der naturw. Fachsitzung des Siebenburger Museum-Vereins.)

Die Montan - Oberverwaltung der priv. 0est.-Ung. Eisen- bahngesellschaft zu Resitza im Krass6 - Szorhyer Comitat hat mir zu meinen magnetischen Untersuchungen auf mein An- suchen in splendider Weise eine Sammlung von 44 Stahlstaben aus verschiedenen Stahlsorten in ihren gross angelegten Stahl- fabriken zu Resitza anfertigen lassen. Fiir diese im Interesse der Wissenschaft bereits zu wiederholten Malen bekundete Munificenz meinen Dank auch hier auszudrucken, erachte ich fir eine angenehme Pflicht.

Samtliche Stahlstabe haben die Form von vierseitigen Prismen mit quadratischem Querschnitt , dessen Seitenlange 1,4 cm, dessen Flache 1,4 x 1,4 = 1,96 oma betragt. Von jeder Stahlsorte waren kurzere und langere Stabe, die kiirzeren sind 10 cm, die langeren 14,6 cm lang. Das Volumen der kurzeren Stabe betragt somit 19,6 cms, das der langeren Stiibe 28,616 cm3 im Durchschnitt.

Diese wertvolle Stahlsammlung enthalt sieben verschiedene Stahlsorten, und zwar: zehn verschiedene Kohlenstahle (T', T, etc.), von jeder Sorte ein kurzes und ein langes Prisma, im ganzen 20 Stabe aus Kohlenstahl; zwei Manganstahle (B); sechs Stuck hochprocentige Manganstahle (MM, , M M, etc.) , drei kurze und drei lange Stabe; sechs Stuck Chromstahle (C?, C, etc.); sechs Stabe aus Wolframstahl ( W l , TZ etc.); zwei aus Nickelchromstahl (C,) und zwei Stabe aus Nickelstahl ( N ) l). - - .~

1) Ueber die cbemische Zusammensetzung und huttenm$innische Darstellung dieser Stahlsorten werde ich erst in einer sptiteren auf den ganzen inducirten Magnetismus dieser Stahlsorten sich erstreckenden Ab- handlung berichten kiinnen, wenn mir die dam erforderlichen Daten aus der Hand des betreffenden Hutteningenieurs zur Verfiigung stehen werden.

Permanenter Magnetismus einiger Stahlspecialitaten. 7 75

Aus dieser wertvollen Stahlsammlung habe ich zu einer vergleichenden Voruntersuchung von jeder Sorte zwei Stabe, einen kiirzeren und einen ltngeren ausgewahlt und deren per- manenten Magnetismus bestimmt.

Vor dieser Bestimmung wurden samtliche StZibe in warmem Wasser (uber 200) mit Vorsicht gehartet, was namentlich bei den Exemplaren T,,, q,, Tla, C,, C,, C,', W,, W,, Wa wegen der grossen Harte dieser Stahle notwendig war. Trotz aller Vorsicht konnte ein teilweises Anreissen bei einigen Exem- plaren nicht vermieden werden.

Zur Magnetisirung der Stahlstabe wurde eine aus 3,5 mm dickem Kupferdraht angefertigte, aus 671 Windungen be- stehende, 27,25 cm lange Spirale versvendet, deren Constante 2 n m = 309,4224 ist, wenn n die Windungszshl fiir die Langen- einheit von lcm bedeutet. Nachdem der zu magnetisirende Stahlstab mit einer geeigneten Vorrichtung in die Mitte der Spirale eingefihrt war, wurde der Stromkreis geschlossen und der Strom einer Accumulatorenbatterie aus 60 Zellen 5 bis 6 Sec. lang durch die Spirale geleitet. Dann wurde der Stab aus der Spirale entfernt und mittels eines aus Edelmann's Werkstiitte bezogenen empfindlichen Spiegelmagnetometers auf seinen permanenten Magnetismus untersucht. Dabei wurde der zu untersuchende Stab in die ostwestliche Lage gebracht, sodass seine Mittellinie durch den Mittelpunkt der Magneto- meternadel ging und normal xum magnetischen Meridian war. Die Entfernung seines Mittelpunktes von dem der Magneto- meternadel betrug 100 cm, die Entfernung der Scala vom Spiegel 257,7 cm.

Die relativen permanenten magnetischen Momente sind hier den beobachteten in Scalenteilen ausgedriickten Aus- schlagen der Magnetometernadel proportional.

Bei diesen Versuchen wurde die Intensitat des jeweiligen magnetisirenden Stromes mittels eines Regulators von Siemens & Halske gemessen und konnte dieselbe von 1,3 Amp. bis zu 24 Amp. gesteigert werden. Bei jeder Stromintensitiit wurde der Ausschlag der Magnetometernadel beobachtet. Die erhaltenen Resultate sind in folgenden zwei Tabellen zu- sammengestellt, in welchen P das Gewicht der Stgbe .in

51 *

7 76 8. 86t.

a) S tah ls tgbe , 14,6 cm lang. 1. Nickelchromstahl, C, . . . 2. Chromstshl, C, . . . . . 3. Nickelstahl, N . . . . . 4. Chromstahl, C, . . . . . 5. Kohlenstahl, Tlo . . . .

14,5 15,l

1 16,O 17,l 18,O

6. Wolframstahl, W, . . . . 7. Kohlenstahl, TI . . . . . i

Manganstahl, hochprocentig 8. Mangan, MA!!* . . . . . 1 9. Mangan, MM, . . . . . I

10,9[ 710

2,5, 0

J=2,5 Amp.

i

__ L4.I

44,O

45,O 43,O 36,5 17,O 12,s

44,9!:

676 0

15,1! 16,2 15,O 12,5 15,O 14,O 12,5 6,1

11,154 11,615 12,307 13,153 13,846 8,423 5,384

1,923 -

1,281 -

~

M / J

7,600 7,620

7,200 4,600 6,800 5,120

2,640

8,000

-

6,060 6,480 6,000 5,000 6,000 5,600 5,000 2,440

1,360( -

b) Stahlstt ibe, 1Ocm lang. 1. Nickelchromstahl, C8 . . . 2. Kohlenstahl, T,, . . . .

T= 5,O Amp.

5,OO 3,846 4,50 3,461

~

M

23,O

08,5

58,l 30,5 17,5

12,o

94,9

9,3! -

38,4

38,O 31,O 33,5 36,l 14,4

43,5

9,9

496 -

3. Chromstahl, C, . . . . . 4. Nickelstahl, N . . . . . ~

~

M!J ~~

~

14,600 12,400 11,700

.1,620 6,100 3,500

.8,980

1,870 -

7,680 8,700 7,600 6,200 6,700 7,220 2,880 1,980

0,920

5,40 4,153 4,85 3,730i

T= 8,O-Amp.

7,500'

6,187 6,812

5,937

~

M ~~

~~

89,O 62,5 27,O 30,O 76,l 35,5 20,o

10,25 -

65,O 69,O 60,O 47,5 49,5 54,5 17,O 12,5

Manganstahl, hochprocentig 9. Mangan, M M 2 . . . . . 10. Mangan, M M , . . . . . ~

1,25 0,961 1 3,41 0 - 0

5 , l 1 0,637i

Grammen, 7 deren Volumen in cm3, J die Stromintensitat in AmpBres, it2 das in Scalenteilen ausgedriickte permanente magnetische Moment, MI J das auf die Stromeinheit reducirte magnetische Moment, BIT das auf 1 cm8 reducirte magne- tische Moment, oder die Magnetisirungsintensitit und schliess- lich MIP das auf 1 g reducirte magnetische Moment, oder den specifischen Magnetismus bedeutet.

Die unter a) angefiihrten Resultate beziehen sich auf die 14,6 cm langen, die unter b) angefiihrten anf die 10 cm langen Stahlstabe. I n beiden Tabellen sind die Stabe nach den Maximalwerten ihrer permanenten magnetischen Momente ge- ordnet.

Permanenter Magnetismus einiger Stahlspecialitaten. 7 7 7

1 _ _ _ ~

V= 10,O Amp.! J= 12,O Amp~~J=16,0Amp./~J=20,0Amp./~ J = 24,O Amp. II ~-

5,218 2,406 1,593 9,531 5,600 3,187 1,656

0,687 -

6,225 5,937 5,468 4,534 4,218 4,387 1,368 1,250

-. _-

219,o 81,5 67,6 42,l 84,5

24,6

10,5

45,7

-

79,5 80,6 71,O 57,O

61,5 57,5

~~

~

247,O 204,5 189,6 156,5 91,0

~ 53,6 ~ -

~ -

I -

I i 104,O , ' 98,O ' 91,8 1 76,5 I 70,5 I 72,5 1 23,O

~ 23,O

I

I / 2,350 0,225 9,480 7,825 4,550

248,l 10,337 8,67004 1,158 21494 1204,5 8,5208 7,845 1,0091 202,64 189,6 7,900 6,625 0,812 233,46 1156,5 6,5208 5,469 0,767 203,83 ~ 91,0 3,791 3,18004 0,477 190,50

18,95 1,895 i l 20,5 14,6 ~ 1,460 17,6

::::; 4,750 2,625 7,191 4,166 2,208

6,O , 0,600' 6,0 _ - -

1;:::: 185,5 152,5 89,6 51,O 26,5

1,900 8,150 6,760

234,5 193,O

, 177,O

5,200 105,5 4,391 4,900 1100,l 4,1708 4,590 92,9 3,8708 3,825, 77,5 3,229 3,525 73,O 3,041 3,625 I 73,O 3,041 1,150 23,5 0,979 1,150 23,O 0,958

5,382 5,107 4,739 3,954 3,724

1,198 1,173

3,724

I

I 0,743 0,656 0,642 0,482 0,477 10,523 '0,163 10,145 I '

0,375' - -

I

141,86 152,37 142,98 160,72 152,89 139,60 143,52 157,97

Aus diesen Resultaten ist ersichtlich : 1. dass das Verhaltnis MI J bis zu einer gewissen Strom-

stiirke zunimmt, uber diese hinaus aber fortwikhrend abnimmt, dass also das magnetische Moment bei ansteigendem Strome sich einem Grenzwerte nahert, welcher bei den meisten dieser Stahlstabe bei einer Stromstkke von 20Amp. volhg oder aehr nahe erreicht war. Die Stiibe aus hochprocentigem Magan- stahl erreichten schon bei 10 Amp. das Maximum ihres magne- tischen Momentes.

2. Unter diesen Stahlsorten hatte der Nickelchromstahl das griisste, der hochprocentige Manganstahl das kleinste per- manente magnetische Moment angenommen. Nach dem Nickel-

7,591 7,500 6,758 5,466 5,375 5,575 1,708

I 99,6 1 95,O 87,5 72,5t

1.67,5 ~ 70,2 21,9

5,700 5,750

65,6 64,5

778 A. Abt.

chromstahl folgte der Chromstahl C, , dann der Nickelstahl und der Chromstahl Cl , jeder mit einem grossen magnetischen Moment. Dann folgte der Kohlenstahl q,,, der Wolframstahl ?V3, der Kohlenstahl TI und zuletzt der hochprocentige Mangan- stahl MM,. Das Verhaltnis vom grossten und kleinsten magne- tischen Moment des Nickelchromstahles und des hochprocentigen Manganstahles betrug bei den langeren Staben 22,5, bei den kiirzeren 17,6.

Ein Manganstahl von geringerem Mangangehalt unter den kiirzeren Staben erreichte ein ebenso grosses magnetisches Moment von 73, wie der Stab C, aus Chromstahl, wahrend das grosste Moment des hochprocentigen Manganstahles nur 6 betrug.

Ein anderer mit MM, bezeichneter hochprocentiger Mangan- stahl wurde im ungeharteten Zustande der Magnetisirung unter- worfen. Dieser hatte selbst bei den starksten in Anwendung gebrachten magnetisirenden Kraften keinen merklichen perma- nenten Magnetismus angenommen.

3. Die Magnetisirungsintensitat und der specifische Magne- tismus der langeren Stabe ist grosser als die der kiirzeren Stabe. Es nehmen also beide mit der Lange der Stabe zu, wie dies auch bei anderen Stahlsorten und magnetischen Kor- pern beobachtet wurde, und wie ich dies auch bei Magnetit und Hamatit beobachtete. l)

Bei dem 14,6 cm langen Stabe aus Nickelchromstahl be- trug die Magnetisirungsintensitat 8,67, bei dem 10 cm langen nur 5,38, das Verhaltnis beider 1,61 und das Verhaltnis ihrer specifischen Magnetismen 1,55.

Die Magnetisirung dieser Stahlstabe und die Bestimmung der magnetischen Momente derselben wurde im Jahre 1900 in der zweiten Halfte des Monates Mhrz ausgefiihrt. Bei den im Monat Juli 1901 vorgenommenen Messungen zeigten samt- liche Stahlstabe eine bedeutende Abnahme ihres permanenten magnetischen Momentes, wie dies aus folgender Tabelle ersicht- lich ist, in welcher M wieder die in Scalenteilen ausgedriickten relativen magnetischen Momente bedeutet. ~ _ _ -

1) A. Abt, Naturw. Ber. d. Siebenbiirg. Muse-Ver. 11. naturw. Abt. 15. p. 134. 1893; 1. c. 20. p. 134. 1898; Wied. Ann. 68. p. 658. 1899.

Permanenter Maynetismus einiger Stahlspecialitaten. 779

Stabllinge 14,6 cm Y

Nickelchromsbhl, C8 . . . 200 (‘248) Chromstahl, Cs . . . . . 149,5 (204,5) Nickeletahl, N . . . . 119,s (189,6) Kohlenstahl, T,, . . . . . 68,5 (91,O) Wolframstahl, W, . . . . 1,0 (53,6) Hochproc. Manganstahl, MM, 6,O (11,O)

Stablhge 10 cm Y

73,5 (105,l) 64,O (92,9) 46,7 (77,5) 77,5 (100,l) 6,5 (23,O) 2,o (6,O)

Die eingeklammerten Zahlen sind die bei der ersten Messung erhaltenen, bereits in der ersten Tabelle angefiihrten Qrenzwerte der permanenten msgnetischen Momente dieser Stahlstiibe.

Die Ursache dieser bedeutenden Abnahme an Magnetismus liegt wohl hauptsijlchlich darin, dass ich diese Stahlstibe mit meiner reichhaltigen Sammlung von Stahlmagneten und von natiirlichen und kiinstlich erzeugten Eisenerzmagneten 1900 zur Pariser Ausstellung schickte. Infolge der starken Erschiitte- rungen wahrend des Transportes und der ungleichen Beriihrung mit anderen Magneten hatten die Magnete eine sehr verschie- dene und recht ‘bedeutende Schwachung an magnetischer Kraft erli tten .

Um auch beim Entmagnetisiren das Verhalten dieser Stahlstiibe kennen zu lernen, habe ich die Stromrichtung um- gekehrt und die Entmagnetisirung von 6 Stlick der lhgeren Stahlstabe in derselben Spirale und bei denselben Strom- intensitaten vorgenommen und die relativen permanenten mag- netischen Momente in gleicher Weise und mit demselben Magnetometer bestimmt , wie beim Magnetisiren der Stabe. Auch war bei diesen Yessungen die Entfernung der Mittel- punkte der Stahlstiibe vom Mittelpunkte der Magnetometer- nadel wieder 100 cm, nur die Entfernung der Ablesescala vom Spiegel war etwas kleiner, dieselbe betrug 251 cm.

Die erhaltenen Resultate sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt, in welcher J und M wieder dieselbe Be- deutung haben, wie friiher. Das negative Zeichen von Jf bedeutet die Umkehrung der magnetischen Polaritit.

Sowohl das Ansteigen des permanenten magnetischen Momentes mit der magnetisirenden Kraft, als auch die Ab- nshme desselben beim Entmagnetisiren ist am besten aus den

780 A . Abt.

I I I I I I I I

I l l I I I I

entsprechenden magnetischen Cur- ven (vgl. die Figur) ersichtlich, bei deren Construction die Einheit (1 Amp.) der als Abscissen auf- getragenen Stromintensitaten durch vier Langeneinheiten (1 mm) und die Einheit der als Ordinaten auf- getragenen relativen magnetischen Momente (Scalenausschlag) durch 0,3 mm dargestellt ist. Die den einzelnen Stahlstaben entsprechen- den magnetischen Curven sind mit den bereits angegebenen Fabriks- marken C, , C,, N etc. bezeichnet.

Man ersieht: 1. dnss die Cur- ven beider Systeme der Magne- tisirung und der Entmagnetisirung, einen ganz regelmassigen Verlauf nehmeii und einen einzigen Wende- punkt haben. Bis zu diesem ist das Ansteigen des permanenten magnetischen Momentes ein star- keres, als die Zunahme der magne- tisirenden Kraft, wahrend von die- sem Punkte angefangen das Umge- kehrte stattfindet und das Moment cinem Maximalwerte sich nahert. Diesen erreichten die starkeren Stahlmagnete C,, Cs und N in der Nahe von 18 Amp., die schwacheren qol W, etwas friiher und MM, schon bei einer Stromintensitat von 10 Amp.

2. Den starksten permanenten Magnetismus hatten C,, C3 und N angenommen , den allerstarksten der Stab C8 aus Nickelchromstahl, dessen Magnetismus nuch den von C3 und N bedeutend iiberragt. Die

Perrnanenter Magnetismus einiger Stahlspecialitaten. 78 1

Curven dieser drei Stahlstabe deckeu sich beinahe ganz bis etwas iiber ihre Wendepunkte hinaus.

3. Die zur Vernichtung der magnetischen Polaritaten nijtigen entmagnetisirenden Kriifte waren bei samtlichen Stahl- stiiben bkdeutend kleiner , als die zur vollsthdigen Magneti- sirung nijtigen. So fand der Wechsel der Polaritlit des Nickel-

chromstahles C, bei - 3,75 Amp., der vom Nickelstahl bei - 3,5 Amp., der vom Kohlenstahl I,, bei - 2,5 Amp., und der vom Wolframstahl W, schon unter - 1 Amp. statt. Bei fort- gesetzter Magnetisirung im entgegengesetzten Sirme erreiohten slmtliche Stahlstabe nahezu die friiheren Grenzwerte. So erreichte x. B. C, bei demselben Scalenabstand 257,7 cm, wie beim Magnetisiren, den Yaximalwert von 242,2 Sct.; C, dae Maximum von 197,i' Sct.

782 A. Abt.

Vergleichung der R emy’schen Wolframstahlmagnete mit diesen Stahlmegneten.

Bei dem Vergleiche der permanenten magnetischen Mo- mente des mit W, bezeichneten langeren Stabes aus Wolfram- stahl mit dem Momente eines aus R e my’s Tiegelgussstahl- Fabrik bezogenen, gut geharteten Wolframstahles von der- selben Form und nahezu denselben Dimensionen ergab sich unter gleichen Verhiiltnissen als Maximctlwert fur W, ein Scalen- ausschlag von 54,6 Sct., fur Remp’s Stahl hingegen ein Scalen- ausschlag von 213,5 Sct. Das Gewicht von W, war 205,8 g, das vom Remy’schen Wolframstahl 212,l g. Es ist also das auf 1 g reducirte permanente magnetische Moment des Remy’- schen Wolframstahles 4mal grosser, als das von W, aus der Resitzaer Stahlfabrik.

Ein anderer Stab aus Remy’schem Wolframstahl von den- selben Dimensionen gab nach der Magnetisirung bis zum Grenzwerte einen Nadelausschlag von 321 Sct. Dieser iiber- ragte daher den Wolframstahl W, noch mehr, j a selbst den Nickelchromstahl C, an specifischem Magnetiamus.

Magnetisches Verhelten des Limonits.

Aus einem grossen Limonitstuck von sehr porijser Struc- tur aus Rima-Murhy in Oberungarn liess ich zwei vierseitige Stabe von quadratischem Querschnitt mit 1,4 cm Seitenlange schneiden, um dieselben auf ihr magnetisches Verhalten zu untersuchen. Der eine war 10cm, der andere 14,6cm lang.

”Zu diesem Zwecke wurden die Stabe in einer aus 3,5 mm dickem Kupferdraht angefertigten Spirale mit 67 1 Windungen und einer Lange von 27’25 cm der magnetisirenden Wirkung des elektrischen Stromes unterworfen und dann das perma- nente magnetische Moment derselben mittels eines empfind- lichen Spiegelgalvanometers bestimmt.

Bei diesen Versuchen wurde die Stromstarke von 1 Amp. bis 24 Amp. gesteigert und bei jeder Stromintensitat der Strom 5-6 Sec. lang geschlossen. Nach Oeffnung des Stromes wurden die Stlibe aus der Spirale entfernt, in ost-westliche Lage, 50 cm vom Magnetometer entfernt, gebracht und der Ausschlag der Magnetnadel mit Fernrohr und Scala beobachtet. Das

Permanenter Magnetismus einiger Stahlspecialitaten. 783

magnetische Moment ist dem in Scalenteilen ausgedruckten Nadelausschlag proportional.

Der kurzere Limonitstab hatte selbst bei Anwendung eines Stromes von 24 Amp., also in einem Magnetfelde von bedeu- tender Stiirke keinen nachweisbaren permanenten Magnetismus angenommen. Der liingere Stab gab bei 16Amp. einen Aus- schlag von nur 0,4 und bei 24 Amp. von nur 0,5 Sct. Es hatten also diese Limonitstabe in einem solchen Magnetfelde, in welchem andere Eisenerze, wie Magnetit, Hiimatit und Pyrrhotit ein ganz bedeutendes permanentes magnetisches Mo- ment annehmen und ihren Maximalwert erreichen, kaum merk- lichen permanenten Magnetismus angenommen.

Dass jedoch der gesamte inducirte Magnetismus dieser Eisenerzstilbe selbst in nicht sehr starken magnetischen Feldern ein bedeutender ist, ergab sich daraus, dass der kurzere Limonitstab, nachdem er nach F a r a d a y ' s Methode mittels Coconfaden zwischen den Polen eines Elektromagneten auf- gehlogt wurde, unter der Wirkung des Elektromagneten nach einigen Schwingungen sich in die axiale Richtung einstellte. Schon bei einer Stromstiirkc von 1 Amp. wurde durch den Elektromagnet in dem Limonitstab so vie1 Magnetismus indu- cirt, dass der Stab sogleich sich axial einstellte und um diese Lage herum schnelle Schwingungen vollbrachte mit einer Schwingungsdauer von 2,65 Sec.

Der Limonit, dessen chemische Zusammensetzung H,Fe,O, = 2Fc,O, + 3 H a 0 ,

entsteht aus dem Hamatit durch Aufnahme von Wasser. Ich fand, dass j e mehr dieser Umwandlungsprocess des Hamatits fortgeschritten war, um so geringer war auch der permanente Magnetismus, wahrend reiner Hlmatit ein ganz betfachtliches permanentes magnetisches Moment annimmt. l) - ~~

1) A. A b t , Medaaturw. Berichte (hrtesitb) des Siebenburg. Mus.- Ver. 11. naturw. Abt. 20. p. 80. 1898; Wied. Ann. 68. p. 658. 1899.

(Eingegangen 11. October 1901.)