31. Chikaschige und D. Uno. Beziehungen zwischen der Farbe usw. 303

Die Beziehungen zwischen der Farbe und dem Feingefiige der Legierungen

IV. Eisen-Kohlenstoff-Legierungen

Von MASUMI CHIKASCHIGE und DENZO UNO Mit 13 Figuren im Text

Es wurde schon oftmals durch den einen Verfasserl) sowie seine Xitarbeiter festgestellt, da13 die Farbe der Legierungen auf dem Ge- fuge derselben beruht.

Seit 40 Jahren haben sehr viele Forscher uber die Besiehungen zwischen dem Gefuge und dem Kohlenstoffgehalt der Eisenkohlenstoff- legierungen sowie fiber deren Warmebehandlung auf den verschie- densten Wegen Untersuchungen angestellt.

Nur die Frage, wie bezieht sich die Farbe der Legierung Eisen- kohlenstoff auf ihr Gefuge, bleibt immer noch ungeklart.

Festlegung des Reflexionsvermogens

Das Reflexionsvermogen der Legierung wird durch die folgende

v = i s a h , s Gleichung dargestellt :

worin V = das Reflexionsvermogen, i = die Intensitkt des reflektierten Lichtes, 2 = die Wellenknge des Lichtes

bedeuten. Nach der SGHWARZsCHILD’SChen2) Regel kann man folgende Glei-

chung fur die Verhaltnisse swischen der Intensitat des Lichtes und der Beleuchtungsdauer bei der gleichen photographischen Wirkung deduzieren. P

l) CHIEASCHIGE, Z . anorg. u. allg. Chem. 124 (1922), 335; CHIKASCHIGE, NOSE, CHO, KAO, TAKEUCHI, KURIYAMA u. MIYOSCHI, Z. anorg. u. allg.Chem.; TAM- MANN’S Pestschr. 154 (1926), 333; ANDO, Mem. coll. sci. Kyoto Imp. Univ. A l l (1928), 43.

2, SCHWARZSCHILD, Jahrb. f. Photog. (1900), 161.

304 RI. Chikaschige und D. Uno

worin I = die Intensitat der Lichtquelle, T = die Beleuchtungsdauer derselben, t = diejenige des reflektierten Lichtes,

p = die Konstante entsprechend der Art der photographischen

Weil bei vorliegender Untersuchung immer dieselbe photogra- phische Platte gebraucht wurde, kann man folgende Schlusse bezug- lich der Verhaltnisse zwischen dem Schwarzungsgrad der Platte und der Intensitat des beleuchtenden Lichtes ziehen:

Platte bedeuten.

i = k * s , 1 = k * S , (3) worm

s, X =I der Schwiirzungsgrad der Platte, k =- die Konstante entsprechend der Art der Platte bedeuten.

Aus den Gleichungen (I), (2) und (3) wird die folgende Beziehung fur das Reflexionsvermogen abgeleitet :

Weil in diesem Versuch der Schwarzungsgrad der Lichtquelle und die Belichtungszeit bei der Legierung immer konstant genommen murde, wird die Gleichung (4) wie folgende

v=r< S T P a h . (5 )

v= r i $ T P a a . (6)

Hierbei wurde nur das Reflexionsvermogen zwischen C und H von der FRAUNHOFER’SChen Linie berechnet ; so ergab sich die Gleichung (5) wie folgt: a = 3969

I = 6563

Der Wert TP wurde auf folgende Weise ermittelt: Das Spektrum der Lichtquelle wurde zweimal photographisch

aufgenommen, einmal (Platte 1) mit Belichtungszeiten von 20, 40, 80 und 120 Sek. zwischen der F- uncl H-Linie, ferner (Platte 2) mit Zeiten von 5, 10, 20 und 40 Sek. zwischen der G- und F-Linie.

Mit denselben Platten wurden die Spektren der Legieruiigen aufgenommen :

Platte 1, Spektra zwischen F- und H-Linie, Belichtungszeit 180 Sek.,

Beziehungen zwischen der Barbe und dem Feingrfuge der Legierungen 305

Platte 2, Spektra xwisehen C- und F-Link, Belichtungszeit 60 8ek.

I n Fig. 1 wurden die Logarithmen der Belichtungszeiten fur Lichtquelle 20, 40, 80 und 120 Bek. als Abscisse untl der entspreckende Schwarzungsgrad der E - l h i e 3 2 . 5 , 39 .3 , 46.7 und 50.2 als -g 50

Ordinate Die Kurve eingetragen. verlauft fast gerad- ?? E +// linig. hus dieser Kurve findet man z. B. 42 als den Wrrt Tp, der dem Schwarzungsgrad 40 f Z3 (5 (? {9 47

entspricht. Fig 1

wurden dreimal ausgefuhrt und der jeweilige Rlittelwert an- genoinmen.

Man kann nun das Rrflexionsvermogen bzw. die Intensitat der Farbr durch die (fleichung (6) ausrrchnen.

TJ rn die Unterschirde in der Farbe der einzelnen Legierungen zu kennen, xwrde weiterhin nach der LIsTmo'schen Farbenskala das Reflexionsvermugen derselben in einzelne Spektralfarben unterteilt.

uber das perlitische Gefuge

2 30

der IGLinie bei einer Legierung 3 Log T

Kurve des Schwarzungsgrades Die vorliegenden Versuche

41s husgangsmaterial murclen Legierungen folgender Zuwmrnen- setzung (wir Tabrlle 1) gebraucht :

Tabelle 3 _--__

Probe- Nummer

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14 15 16 17

- ~ ~~ -~ ~

a/o I O,'" Mn 1 O i , Si ~ ~- ~~-

0,00 0.03 0,10 0,13 0,19 0,32 0,40 0,50 0,56 O,BO 0,67 0,76 0,84 0.90 0,99 1,12 1,28

_-- ___ 0,00 0,50 0,39 0,40 0,27 0,19 0,26 0,77 0,46 0,35 0,40 0,91 0,42 0,17 0,33 0,27 0,36

-~ -~

0,co 0 , I l 0,10 0,05 0,10 0,16 0,14 0.11 0.16 0,09 0,11 0,20 0,18 0,10 0,16 0,10 0,08

0'" P

O,oo 0,03 0,03 0,03 0,02 0,02 0,06 0,04 0,02 0,05 0,04 0,04 0.02 0,02 0,04 0,03 0,03

Z . anorg. u. all& Chem. lid. 290. 20

:-m M. Chik<mchige und D. IJno

Nach dtxr Normalisierung bei 1000° t' wurde die Probe f i n 3 Sturi-

Die Kurve des Rrfle;Yionsverm0gens in bezug auf den Kohlrn- clen hei 700° c' angelassen.

htoffgehalt wurde in Fig. 2 gezeigt.

770. i; %

--t Kohlenstoffgehslt "/, Fig. 2. Kurve des Reflexiorisvermogens

'I>abei wurdr ziirri Vergleich (Ins Hefl~xiunsverniogen aller ProI)en in Prosent derjenigen von Yerrit urngerrchnrt.

JTie man in Fig. 2 sieht, ist der Kurvenverlauf sehr unrrgelnikflig, und man l imn aus einrr solchen Kurve eine allgerneingiiltige A\u+ wertung haum entnehmen.

h twr viclleicht laflt sich folgentle Zasammcnfassung erzielcn: I)as Ki.flcl;ionsvermo,arrl des Perrit s nimnit rnit dem menge.n-

iniifligen huftreten von Perlit ab und nimint dann nochmals mlt derrr Auftreten des Zrrrientits xu.

Fig. 3 zrigt Reflexionsvcrnioge~i rinerlner 8pektralfarl)en.

I)ir Kurvpn laufrri alle der horizontalen hchse fast pardlt.1. Dies i h t Pin Xeichen dafiir, daB (lip Farbr der Proben voni Kohlenhtoff- gehalt unahhtingig ist,.

Beziehungen zwischen der Farbe und dem Peingefuge der Legierungen 307

Fig. 4 zeigt eine TVietlergabe tlw Reflexionsspektren drr Yroben.

+ Spektral-Linien von H und Na

c Lichtquelle beleuchtet 120 Sek.

f > > ,, 80 ,,

+ i, ,, 40 .. + 9 , 3 , 20 ",

I + Probe Kr. 1 +- Nr. 2

c Kr. 3

c Nr. 4

c Nr. 5 c Nr. 6

c Nr. 7 4- Nr. 8

I I I I I I I

Nr' ' Jbeleuchtet 180 Sek. c Nr. 10 c Nr. 11 + Nr. 12

c Nr. 13

c Pu'r. 14

c Nr. 15

c Nr. 16

+ Nr. 17 J +.- Spektral-Linien von H

Fig. 4. Die Spektrogramme perlitischer Proben

Uber das Martensitische Gefiige

Die Versuchsproben hatten dieselbe Zusammensetzixng \vie vorher. Alle Proben murden bei 10000 C noriiialisiert und dann von

800n-9.200 C j e nacli deiii Kohlenstoffgelialt in Wassw ab- geschreck t .

Pig. 5 zeigt die Inderung des Reflexionsverrnogens bri martensi- tiscber Struktur in Abhangiglirit vom Kohlenstoffgehalt.

20"

308 M. Chikaschigc und D. Vno

M*egeri ilires unregelinblJigen T'erlaufes kanri cliese Kurve lieine Kliirung bringen.

0 42 44 46 48 (0 l2 - + Kohlenstoffgehalt ol0

Fig. 6. Kurve des Reflexionsvermogem

Fig. G iirht, sintl allr Xurven tler h1)scibw parallel. Daher besitzen die Probm beinen Earbenunterschietl.

Eine IYiedergabe iliver Kpelitrogreinnir ist in Fig. 7 gegeben.

uber das Ledeburitische Gefiige

Tubclle 2 gibt AufscliluB iihrr die oheniische Zusarnmrnsetzung der Vrrsuchsproben.

'I'abelle 2

Beziehungen zwischen der Farbe und dem Feingcfuge dcr Legierungen 309

Spelrtral-Linien von H

+ Lichtyuelle beleuchtet 120 Sek.

f ,. ,, 80 9 ,

c 3, ,, 40 ,,

I f ?, 2, 20 $3

+ Probe Nr. 3 +- Kr. 5 +- Nr. 6

+ Nr. 7 I c Nr. 8 I + Nr. 10 c Nr. 12

4 Nr. 14 c Nr. 15 1 t- Nr. 16 + Nr. 17

IbeIeuchtet 180 Sek. I

i c Spektral-Linien von H

Fig. 7. Die Spektrogramme martensitischer Proben

Fig. 8 zeigt die Kurve des Heflexionsvermijgens. l k r Iiedeburit besitzt das maximale Reflexionsvermogen, das mit

den1 Auftreten von Austenit oder Zernentit abnimmt.

Dies kann man damit gut erklken, daB der Ledeburit das

--f Kohlenstoffgehalt O/,

Fig. 8 Kurve des Reflexionsvermogens

Fig. 9 Kurve der Spektralfarbenstarke

gleichmaBigste und feinste Gefiige hat und dadurch leicht polierbar ist. Fig. 9 zeigt das Reflexionsvermogen der einzelnen Spektralfarben.

310 M. Chiknsrhige und n. Uno

Man harm ails Fig. 9 keinr Farbennnterschiede crkennrn. Fig. 10 ist eine 1Yieclergal)e tler Spelitral:iufnal-iiiien.

f Spektral-Linien von H und Nn + Lirhtyuclle beleuchtet 120 Sek.

<- 80 ,,

;, ., 40 ,,

4- ,, ,. 90 . f

Sp(ktral-Linicn von H

1 beleuchtet 180 Sck.

+ ProbeNr.21 + Nr. 20

+ Tu’r. 19

+- Nr. 18 I Fig. 10. Dir Bpektrogramme ledebnritischer Proben

Anderung des Reflexionsvermogens mit der Warmebehandlung

I)ir Arialyscb uritl die ~ ~ i i r i i i r l ~ e l r n r i t l l ~ ~ n ~ tier Ansgangsiiiat erialien wvurden in ‘I‘ul)elle 3 zusauiiiirngestt.llt,.

rl’:~lPlle 3

Struktur

Legiernng Warmebehandlung ’, C L Martensit bei 800’ C in

Oi(, si

0.10

Bexiehungen zwischen der Farbe und d e ~ n Feingefuge der Legierungen 31 1

Es treten lieine Farbenunterschiedc (lurch Anlassen auf, wie

Fig. 13 ist eine Wider- "1 Q 3 + orange Fig. 12 zeigt.

gahe c\er Spelitrogramine dirser 9 70 :g "1 Q 2 0 4 + peib

Prohen. E D k "1 +- + Gr"n % 25

.g e- t Blau

w' zq e 3 w t Indigo 2 70

f 2 7 7 7 + Violett

70 zu 35D5501700 --f AnlaDtemperatur " C -+ AnlaDtemperatur O C

Kurve der Spektralfarbenstarke Fig. 11 Fig. 12

Kurve dcs Reflcsionsvermogens

c Spektral-Linien von H und Na + Lichtquelle beleuchtct 120 Sek.

f 80 ,. t .. 40 ., f , 3 20 ,,

I beleuchtet 180 Srk.

+ Sorbit,

-+ Troostit + Perlit

t Martensit

c Spektral-Linien von H I

Fig. 13. Die Spektrogramme verschiedener Struktui

Uber die Klingenmuster japanischer Schwerter Die jnpnnischen Schwerter trsgen auf Klingeii verschietlrne he-

liebte Muiter, die durch passentles Polieren entwiclielt mcrden. Diese Mustrrbilclung erlilart K. ' C A W A R A ~ ) folgentlermalSm: Die Klingenoberflkche weist verschiedene Gefiige auf ; beini

Polierrri der Klinge treten irifolge des abweiclienden Hdrt egrittles tlw Gef~gearten Unebenheiten auf, die zu Ref1exioiir;erscheinungen n cich- selnder Starlie AnlalS geben.

l ) K. TAWARA, Tetsu To Koo 5 (1919), 400, 531, 622; 6 (192U), 271; i (1921), 201.

31 2 11. Chikaschige und D. Uno. Beziehungen zwischen der Farbe i i b w .

Hirrdurch wird die Jlustrrbildung hrrvorgerufen. S a c h drr hnsiclit der Verfasser ist das Muster ein Kombinations-

~ r g ~ b n i s folgender Tatsachen :

nach folgrnder Reihenfolge angrgriffen : 1. Ihirdi das Polierrn werden die (;efiigrl)estant~t~~ilr des Stahleu

Ferrit, Perlit, Sorbit, ‘L’roostit, Martensit. I k r am wenigsteri angrgriffrne Martensit reflektirrt starker als

2 . Bei ungcniigendrm Polieren reflelitiert dcr harteste Martensit

3. Iki vollkoniinener Politur zeigt jetle Komponente das ihr

Das Rcflexionsverniogen tler rinzrlnen Gefiigelcorriporirnten

Martensit, Troostit, Sorbit, $’errit, Perlit. 4. Je nach dern verwandten Yolierrnittel sowie der Rehandlung

nach dem Polieren korrodirren die einzelnen Strulrturelemente ver- se hiedenar t ig .

tlir anderm Komponenten.

schm8cher als weicliere Restandteile.

pigene Reflexionsverrnogen.

niiiiint in folgender Reihenfolge ab :

r)cr Korrosionsgratl zeigt ungefahr folgendt. Reihenfolge : Troostit, Perlit, Sorbit, F’errit, Martensit.

Zusammenfassung

1. Bri den Eisenkohlenstofflrgierungen ist die Farbe unabhiingig

Sur die Intensitat der Farbe ist verschieden. 2. Das Klingenmuster der j apanischen Schwerter murde durch

die Ilnterschiede irn Reflexionsvermiigen der Gefiigrbestandteile gut erklart .

Es wirtl festgestellt, dalS die Musterbildung auf den Klingen drr japanischen Schwerter auf Kombinationswirliung von

a) Unterschieden im Reflexionsvermcigen, b) Politnrgrad, c) Korrosionsfahigkeit der Gefugebestendteile beruht.

Herrn Geh. Prof. Dr. G. TAMMANN sind wir fur seine freund-

vom Kohlmstoffgehalt sowie der Warmebehandlung.

liche Durchsicht xu Dank verbunden.

Kioto (Japan) , Institut fur iV&dlographie, Abteiluny fur all- gemeine Wissenschaft, Gniversitat.

Be; der Redaktion eingegangen am 6. Februar 1930.