Støbejerns metallurgi og lidt om kinesisk støbejern

To forelæsninger holdt i Jern: Fremstilling, nedbrydning of bevaring (Nordisk videreuddannelse af konservatorer), København, 17-28 august 1987.

Donald B. Wagner

Man har bedt mig holde to forelæsninger, den ene om støbejernsmetallurgi og den anden om kinesisk støbejern. Dette preprint handler mest om det første, men fortæller hist og her noget om Kina. Der er helt klart for meget materiale her til en almindelig forelæsningsgennemgang; i forelæsningerne vil jeg prøve at give en almen indledning til de to emner. De tilhørere, der evt. bliver interesseret i disse emner, kan studere preprintet nærmere og derefter gå videre til nogle afde værker, som er medtaget i litteraturlisten.

1. Omsmeltning af jern

Andre forelæsere i denne serie har sikkert allerede præsenteret jer for jern–kulstof diagrammet, figur 1. De stiplede linier (som viser det stabile jern-grafit system) vender vi snart tilbage til, lige nu skal vi sepå liquidus-linien AC. Hvis man vil støbe jern skal man noget højere op end den temperatur, som liquidus-linien angiver for den pågældende legering. Skal man støbe rent jern eller stål må man arbejde med temperaturer omkring 1600˚ eller endnu højere. Det er temmelig svært at lave ovne, digler, og støbeforme, som kan klare en såhøj temperatur, og før forholdsvis moderne tider har man meget sjældent støbt stål. (Et par undtagelser kan ses f.eks.i Bronson 1986 og Thomsen 1975: 11, 31–33. Om støbestål i det 19. årh. seBarraclough 1976: 36–52, somhar nogle fremragende billeder.)

Hvis man vil støbe jern skal man derfor bruge en legering med betydeligt merekulstof, end man bryder sig om. Ved 4,3% C er liquidus-temperaturen 1147˚, og en praktisk støbetemperatur vil ligge omkring 1200–1250˚. Det er noget højere end nødvendigt i bronzestøbning, men man kan bruge den samme teknik.

I middelalderen i Europa blev bronze omsmeltet enten i en digelovn eller i en kupolovn (Kupolofen, cupola furnace). En bronzekupolovn fra begyndelsen af 1300-tallet er vist i figur 5. Til jernstøbning har man en gang imellem brugt digelovn, men fra begyndelsen og langt op i det 20. århundrede har kupolovnen væretden normale indretning til omsmeltning af jern. Flammeovnen (Flammofen, air furnace) er den mest brugte i dag, men brugen af den i jernstøbning var vistnok en sjældenhed før begyndelsen af dette århundrede.

Appendix 1 giver en beskrivelse af arbejdet ved et dansk jernstøberi i 1953. Princippet for kupolovnen er vist i figur 2 og forklaret i billedteksten. Tegningen i figur 3 giver et mere umiddelbart indtryk af, hvordan arbejdet foregik. En vigtig detalje er manden med det lange spyd, der åbner og lukker taphullet. Der stilles store krav til taphullet og dets lukkeindretning. Det bliver udsat for en meget høj temperatur og et enormt tryk fra flere hundrede kg flydende jern, men driftsikkerheden skal være meget høj. Det skal kunne åbnes og lukkes hurtigt og uden komplikationer.

Det er sikkert derfor, at man i nogle små jernstøberier i ældre tid har brugt en lidt anderledes ovn, en kupolovn uden taphul. Figur 4, som er taget fra Réaumurs værk fra 1722, viser en sådan ovn. Réaumur skriver, at den bruges af omvandrende jernstøbere (Sisco & Smith 1956: 276), og Otto Johannsen (1919: 1460) mener, at Réaumur her mener zigøjnere. I appendix 2 har jeg reproduceret en beskrivelse af jernstøbning hos de skotske zigøjnere ca. 1865, og det fremgår, at der må have været en vis lighed mellem ovnene. En lignende ovn er også blevet brugt i Kina (se beskrivelsen i appendix 3), og muligvis også i Centralasien (se den meget korte notits om jernstøbning i nærheden af Tasjkent, Schwartz 1900: 396–397). En transmission af teknikken fra Kina over Centralasien og zigøjnerne til Europa er ikke en urimelig tanke, men dog ikke en nødvendighed – påstanden ville også være meget svær at bevise.

En anden særlig form for kupolovn, brugt i Afghanistan, er beskrevet af Henrik Bjerresø (1971). Så vidt jeg ved er denne type ikke behandlet andre steder i litteraturen. Ovnen er interessant (for ikke at sige besynderlig) på flere punkter, bl.a. stikker blæstrøret ned gennem ovnens skakt i stedet for ind gennem et hul i siden. Ovnen fortjener et nærmere studium, men det må vente til en anden gang.

Det jern, som man omsmelter i kupolovnen, kan være råjern (Roheisen, pig iron, tackjärn) fra en højovn (Hochofen, blast furnace, masugn), som normalt indeholder omkring 4% kulstof. Det kan også være almindeligt smedejern eller stål, som indeholder langt mindre kulstof: i dette tilfælde sker det, at jernet i ovnen optager kulstof fra brændslet indtil kulindholdet når så højt op, at smeltepunktet kommer ned under ovnens temperatur. Det gør man i dag, og det har men gjort så langt tilbage som den tidligste overleverede beskrivelse af jernstøbning i Europa, et tysk håndskrift fra 1454 (Johannsen 1910). (Samme håndskrift beskriver også omsmeltning i digelovn og støbning direkte fra en lille højovn.)


I Europa har man siden oldtiden haft både bronzestøberier og jernsmedjer. Det har således altid været muligt – rent teknisk – at støbe jern, og teknikken synes også at have været anvendt en gang imellem, også i meget gammel tid. (Et par eksempler blandt flere kan ses i Hanemann 1913: 254–255; Brown 1950: 8–9; Olshausen 1915; Johannsen 1916.) Når man er opmærksom på sagen lægger man en gang imellem mærke til meget gamle jerngenstande i forskellige museer, som godt kunne være støbegods; f.eks. en lille etruskisk jernring i Thorvaldsens Museum i København. —Men man kan aldrig helt sikkert skelne støbejern fra smedejern uden en metallografisk undersøgelse.

Det var dog først fra omkring år 1400 e.v.t., og da meget pludseligt, at støbejern fandt en vigtig plads i Europas industri. Det hænger uden tvivl sammen med to nye (vistnok kinesiske) opfindelser, krudtet og højovnen. De vigtigste støbejernsgenstande fra middelalderen er kanonkugler og kanoner. Kanoner blev oftest støbt direkte fra højovne i stedet for, at råjernet fra højovnen blev omsmeltet i en kupolovn.

Støbejernets tidligste historie i Europa er indviklet og fascinerende. Jeg tør ikke sige mere om det her, men kan henvise til de mange arbejder om dette emne, som er nævnt i litteraturlisten, specielt Otto Johannsens arbejder.

I Kina var jernets historie meget anderledes. Det var ret sent, ca. 500 f.v.t., at jern først blev taget i brug, men derefter skete udviklingen meget hurtigt. Blandt de tidlige støbejernsgenstande finder man både smedejern og støbejern. Senest ca. 300 f.v.t. havde jern erstattet bronze som det vigtigste metal til redskaber og våben. Næsten alle våben var af smedejern, mens næsten alle redskaber var af støbejern (Wagner 1987a). Figur 17 viser et par eksempler på gamle kinesiske redskaber af støbejern.

2. Støbeforme

Det flydende jern fra kupolovnen eller højovnen skal selvfølgelig hældes i en form og størkne som det ønskede emne. Hvis man ser på støbepraksis verden over vil man se mange meget forskellige typer støbeform. I Europa er der specielt én type, som har været i brug siden middelalderen, og som stadig er den mest brugte: sandformen.

Kun det generelle princip kan beskrives her. Sandet blandes med et bindemiddel, som typisk er ler. (Man har også brugt komøg, men det afgiver giftige gasarter når det bliver opvarmet til det flydende jerns temperatur.) En model af det ønskede emne presses i sandet. Hvis emnet er en simpel flad plade, f.eks. en gravsten eller en fireback (bagstykket til en åben kamin, se f.eks. Gardner 1898; Madsen 1938; Browne 1967; McCombe 1977), kan man bruge en åben form: modellen presses i et lag sand på gulvet, og jernet hældes i aftrykket. Normalt skal støbeformen dog have to, tre, eller flere dele. Man skal have modeller for begge sider af emnet. Disse presses i sand i to kasser, én eller flere kerner indsættes for at give eventuelle hulrum i emnet, kasserne sættes sammen, og jernet hældes ind gennem en indgang.

Formerens håndværk er meget mere kompliceret og interessant, end der er skitseret her. Den, der er interesseret i emnet, bør nok starte med et besøg i et jernstøberi. Hvis man så vil læse noget, kan Støberibogen (Hoff 1956) anbefales, og en meget god og grundig kilde for noget ældre støberipraksis er den anonyme artikelserie “Iron-founding” (1843–44 ). Jeg har også medtaget i litteraturlisten en hel del andre ældre tekniske afhandlinger om emnet.

Kanonstøbning var en særlig gren af jernstøberiarbejdet. Om dette emne er der skrevet fantastisk meget, men jeg anbefaler først og fremmest Crossley 1975 og Rostoker 1986. Jeg har medtaget nogle flere værker i bibliografien, og de to forfattere citerer mange flere. Se også figur 15–16.

3. Gråt og hvidt støbejern

Når man har omsmeltet jern og støbt det i en form, så størkner det som enten hvidt eller gråt støbejern. Betegnelserne kommer fra bruddets farve, og farverne er forskellige fordi mikrostrukturerne er forskellige. Allerede i 1722 skrev Réaumur meget kompetent om de to former for støbejern og deres egenskaber (Sisco & Smith 1956: 257–270; se også det lange citat herfra i appendix 4): Hvidt støbejern er nemt at støbe, meget hårdt, og kan hverken mejsles eller files. Da et støbt emne næsten altid skal bearbejdes yderligere efter støbningen kan hvidt støbejern næsten ikke bruges til noget. Gråt støbejern er blødt, og kan files og mejsles, men man kan ikke styre processen, og man vil stort set altid komme til at fjerne for meget. Derfor kan det kun bruges til grove emner såsom gryder og kanoner. Både hvidt og gråt støbejern er skørt, og kan springe, hvis man f.eks. slår på det med en hammer.

Forklaringen på ovennævnte vanskeligheder kom senere, med bedre mikroskoper og en ny forståelse for kulstoffets betydning i jern. I hvidt støbejern findes jernets kulstofindhold i kemisk forbindelse med jern i jernkarbid, Fe3C, som man i metallurgisk forbindelse også kalder cementit. Man kan hurtigt regne ud, at et hvidt jern med 4 vægt-procent kulstof vil indeholde 60 volumen-procent jernkarbid. Jernkarbid er ekstremt hårdt, hårdere end kvarts, og det er grunden til, at hvidt støbejern er så hårdt. Det er også meget skørt, da jernkarbid ikke kan deformeres uden brud.

I gråt støbejern findes jernets kulstof indhold i form af mikroskopiske grafitflager. Grafit er meget let (2,22 g/cm3 sammenlignet med 7,87 g/cm3 for jern), og et gråt støbejern med 4 vægt-procent kulstof indeholder op til 13 volumen-procent grafit. Grafit er omtrent det blødeste mineral, man kender, og derfor virker de mikroskopiske grafitflager som tomrum, interne revner i jernet. Det er disse revner, der gør gråt støbejern skørt, og de bevirker også, at filen og mejslen tager for store stykker fra.

Vi skal snart se på mikrostrukturerne i hvidt og gråt støbejern (figur 6–14). Først skal vi dog se på, hvorfor støbejern kan have disse to så forskellige former. Réaumur troede, at det var jernets indhold af “jord” (“earthy matter” i Sisco & Smiths oversættelse – jeg har desværre ikke set den franske originaltekst), der bestemte, om det størknede hvidt eller gråt; men det forvirrede begreberne, at godstykkelsen også spillede en rolle. Som han selv nævner, har tyndt gods en større tendens til at størkne hvidt.

Det har vist sig, at det er samspillet mellem (1) størkningshastighed og (2) jernets kemiske analyse, der bestemmer, om jernet størkner hvidt eller gråt.

Lad os nu vende tilbage til figur 1, jern-kulstof diagrammet. En af de komplikationer, der gør støbejernsmetallurgi så morsom, er, at der findes både et stabilt og et metastabilt system. De ubrudte linjer viser det metastabile jern-cementit system, og de stiplede linjer viser det stabile jern-grafit system. Ved lavt kulstofindhold er det metastabile system meget stabilt, og det er uhyre sjældent, at man ser grafit i stål. I støbejern er begge systemer vigtige: hvis jernet størkner efter det metastabile system bliver det hvidt, hvis det sker efter det stabile system bliver det gråt.

Hvis jernet størkner langsomt er der større chancer for, at det følger det stabile system. Det er derfor, at tykt gods er mere tilbøjeligt til at størkne gråt end tyndt gods.

Desuden har jernets indhold af forskellige legeringselementer en hel del at sige. Støbejern er aldrig en simpel legering af jern og kulstof. Der er altid andre legeringselementer med, og de spiller en stor rolle med hensyn til, hvordan jernet opfører sig. De vigtigste af disse elementer er silicium, svovl, og mangan (Si, S, Mn). Silicium gør, at jernet har en større tendens til at størkne gråt, mens svovl tværtimod giver en større tendens til at størkne hvidt. Mangan neutraliserer svovlens virkning ved at gå i forbindelse med den som MnS.

Når man læser den moderne litteratur om støbejern kan man blive forvirret af, at man stadigvæk, ligesom i Réaumurs tid, taler om hvide og grå legeringer. Dette på trods af, at man nu ved, at stort set enhver støbejernslegering kan størkne enten hvidt eller gråt, alt efter afkølingshastigheden. Når man kalder en legering for hvid eller grå mener man, at den størkner hvidt eller gråt i normal støbepraksis, dvs, ved støbning i sandform eller lignende.

Figurerne 6–13 viser nogle typiske mikrostrukturer for hvidt og gråt støbejern. Figur 11 viser, hvordan grafitten i gråt støbejern ser ud i tre dimensioner. I 1953 var det en stor bedrift at udlede denne 3-dimensionelle form udelukkende fra en serie 2-dimensionelle snit (se også Roll 1928). I dag burde det nærmest være trivielt at dybætse et stykke gråt støbejern og fotografere grafitten direkte med SEM (scanning elektronmikroskop); men så vidt jeg ved er det ikke blevet forsøgt.

Appendix 5, en notits fra ca. 1829, giver et eksempel på, hvor forvirrende gråt støbejern kunne være i tidlig moderne tid.


En mellemting mellem hvidt og gråt støbejern kaldes meleret støbejern (Mottled cast iron). Her ligger noget af kulstoffet som grafit og noget af det i kombination med jern i jernkarbid. Det er ikke en struktur, som man normalt ønsker.


Gråt støbejern er et udmærket materiale, som bruges til utallige formål. Langt den største del af alt det støbejern, der produceres i verden, er gråt. Hvidt støbejern bruges i nogle sammenhænge, hvor hårdhed og slidstyrke er vigtige; og desuden til støbeemner, som bagefter skal varmebehandles og blive til tempergods (se afsnit 4).

(Det skal også lige noteres som et kuriosum, at hvidt støbejern med meget lavt silicium- og fosfor-indhold blev kaldt, i England i lidt ældre tid, "tough pig". Ifølge Morton & Wingrove (1970: 25), "these irons were sufficiently tough in the cast condition to permit their use for such items as hammers and anvils, hence the name . . ." Andre metallurger har overfor mig affejet denne forklaring med, at hvidt støbejern ikke kan være sejt; navnet kommer ifølge disse fra, at man kan lave et sejt smedejern ved friskning af sådant råjern. Det ville ikke være særlig svært at afprøve, hvordan Si- og P-indholdet påvirker et hvidt støbejerns slagstyrke, målt efter charpy-metoden.)

3.1. Hvidt støbejern

De læsere, som har studeret bronzens metallurgi, vil vide, hvad dendritter er, og hvad et eutektikum er. For andre kan jeg her kun forklare disse ting meget kort; hvis du ikke forstår det følgende skal du ikke tro, at det er din egen skyld.

Når en metalsmelte størkner, begynder størkningen normalt med en vækst af "træer" (græsk dendros), som kaldes dendritter (se figur 14). I figur 6, som viser mikrostrukturen i et stykke hvidt støbejern, kan man med lidt god vilje se, at perlitten har denne træform; det kræver noget fantasi, da man her kun ser et 2-dimensionelt snit gennem en kompliceret 3-dimensionel struktur. Dendritter dannes, når afkøling af en smelte bringer den ind i et område på fasediagrammet som ACE i figur 1, hvor en fast fase er i ligevægt med en smelte.

(I dette afsnit om hvidt støbejern er vi kun interesseret i det metastabile jern-cementit system, og vi ser helt bort fra de stiplede linier i figur 1.)

Et eutektikum er den mikrostruktur, der dannes ved afkøling af en smelte gennem et punkt som C i figur 1, hvor et område med én smeltefase direkte møder et område med to faste faser; i dette tilfælde austenit og cementit i området FESK. Når en jernsmelte med 4,3% kulstof køles ned gennem den eutektiske temperatur, 1147˚, skal hele smelten på én gang størkne og dele sig op i de to faste faser. Den mikrostruktur af austenit og cementit, som er resultatet af denne process, hedder ledeburit. Den kan ses, igen kun i et 2- dimensionelt snit, imellem dendritterne i figur 6.

(Bemærk nu den videre komplikation, at strukturen ændrer sig igen. Efter størkningen fortsætter jernets afkøling. Ved den eutektoide temperatur, 723˚, omdannes austenitten til perlit, som består af ferrit og cementit i en struktur, som er så finkornet, at den normalt næsten ikke kan skelnes i mikroskopet. I figur 6 er perlitten bare sort, og man skal tænke sig til, at også den har en struktur.)


De læsere, som er vant til at arbejde med fasediagrammer, kan prøve den opgave, at forklare strukturen i figur 6 udfra figur 1. Man starter ved et punkt, der repræsenterer en jernsmelte med 3,8 % kulstof ved en temperatur over 1200˚. Smelten afkøles gennem liquidus-linien ind i området ACE, og ved ca. 1200˚ begynder dendritterne at vokse. Dendritterne har kun ca. 1,8% C, og derfor øges smeltens kulstofindhold. Ved en temperatur lige over 1147˚ har vi 22% austenitdendritter med 2,06% C og 78% smelte med 4,3% C. Nu omdannes smelten til jernets eutektiske struktur, ledeburit, og jernet består nu af austenit og cementit. Austenitten findes både i dendritterne, som er forholdsvis store, og i mindre stykker spredt rundt i ledeburitten.

Hvad der sker under den videre afkøling mellem 1147˚ og 723˚ er afhængig af afkølingshastigheden. I dette tilfælde er emnet en tynd plade, støbt i en kold stålform, og derfor er afkølingen usædvanligt hurtig. Derfor sker der i dette tilfælde meget lidt mellem 1147˚ og 723˚, men med en langsommere afkøling vil man forvente, at austenitten opgiver noget af sit kulstof indhold, under dannelsen af endnu mere cementit, således at ligevægtstilstanden opnås.

I alle tilfælde har vi, ved en temperatur lige over 723˚, en struktur, der består af (a) cementit og (b) austenit med et kulstof indhold mellem 0,80% og 2,06%. Ved 723˚ omdannes denne austenit til perlit.

3.2. Gråt støbejern

Figur 7 viser et ferritisk gråt støbejern med flagegrafit: det vil sige, at grundmassen er rent jern, stort set uden kulstof; at alt kulstoffet ligger i grafitten; og at grafitten har form af flager, som rekonstrueret i figur 11.

Figur 8 viser så et perlitisk gråt støbejern med flagegrafit. Her ligger noget af kulstoffet i grundmassen, som har et kulindhold på ca. 0,8%.

Grundmassen i et gråt støbejern er således et udmærket materiale, rent jern eller stål med kulstofindholdet normalt mellem 0 og 0,8%. Dette materiale svækkes af grafitten, og man finder sig i denne svækkelse fordi det høje kulstof indhold giver en økonomisk lav smeltetemperatur. Hvor alvorlig denne svækkelse bliver, bestemmes af grafittens form. Der findes en matematisk teori for stresskoncentration, der kan forklare, hvor meget en bestemt grafitform svækker jernet; jeg prøver ikke at gøre rede for teorien her, men henviser til J. E. Gordons udmærkede populariseringer (1976; 1978). Det væsentligste resultat er, at afrundede grafitformer svækker jernet mindre end skarpe former.

Figurerne 7–13 viser nogle af de mulige grafitformer. Nogle af dem er gode, nogle dårlige. En stor del af udfordringen i støbejernsmetallurgien er at gøre grafitten så harmløs som mulig ved at sørge for, at den ligger i jernet i en passende form; og at gøre dette på en så billig måde som muligt. Arbejdet er meget mere empirisk, end man er vant til at se i moderne teknisk forskning. Grafittens form påvirkes først og fremmest af legeringens kemiske indhold, men også af sådanne faktorer som støbetemperaturen, tiden i smeltet tilstand inden støbningen, formsandets fugtindhold, og mange flere faktorer – dog ikke månens fase eller støbemesterens familieliv.

Den teoretisk bedste (dvs. mindst skadelige) form for grafit er kugleformen, og englænderen H. Morrogh har (sidst i l940’erne) fundet en jernlegering, som størkner gråt med grafitten i kugleform. Dette jern kaldes SG-jern, efter Sfærulitisk Grafit (på engelsk ser man udtrykkene SG-iron, ductile cast iron, og nodular cast iron). Figur 12 viser mikrostrukturen; kuglerne kan bedre fornemmes i figur 13, et SEM-billede af et brud i SG-jern. Læg specielt mærke til, at kuglerne er ca. lige store. Udfra det 2-dimensionelle snit i figur 12 kunne man forledes til at tro, at størrelsen varierer kraftigt, men det er blot fordi kuglerne skæres i forskellige afstand fra centrum.

SG-jern er næsten så godt som stål. Det er et virkelig godt materiale, hvis største problem er, at det indeholder to dyre legereringselementer, magnesium og cerium (Mg, Ce).

Historien om denne legerings opfindelse fortæller noget om støbejernsmetallurgiens empiriske arbejdsmetode. Morrogh havde observeret enkelte grafitkugler i gråt støbejern, som ellers havde flagegrafit. Ved ren inspiration bestemte han, at dette måtte skyldes et sporelement i jernet. (Elementet måtte formodes at være tilstede i en så lille mængde, at det ikke ville vise sig ved en almindelig kemisk analyse.) Hvis man tilsatte jernet mere af samme element kunne man måske få al grafitten til at ligge i kugleform. Og så begyndte han en empirisk gennemgang af den periodiske tabel. Hvert element blev prøvet. Da han kom til magnesium manglede tilfældigvis dette element i lagerrummet, han hoppede over det, og det var først, da han kom til cerium, at han fik jackpot. Det har vist sig, at både magnesium og cerium kan bruges som tilsætning for at få kuglegrafit, og man bruger normalt begge to i moderne SG-jern legeringer.

(Denne historie har mig bekendt ikke været publiceret før, og det er heller ikke sikkert, at den er helt korrekt. Jeg hørte den i Beijing fra Prof. Ke Jun (T. Ko), som arbejdede sammen med Morrogh i Birmingham i 1950'erne.)


Igen kan de læsere, som er vant til at arbejde med fasediagrammer, prøve at forklare strukturen i et gråt støbejern udfra jern–kulstof diagrammet, figur 1.

Sæt nu, at vi har at gøre med det samme jern, som er vist hvidstøbt i figur 6, og som blev diskuteret i afsnit 3.1. Det har 3,8% kulstof.

Jernet starter som smelte, og under afkølingen møder det liquidus-linien ved ca. 1200˚. Ligesom før vokser austenitdendritter, og smeltens kulstofindhold øges. Ved 1153˚ består jernet af 20% austenit med 2,03% C og 80% smelte med 4,25% C. I forrige eksempel (afsnit 3.1) skete der ikke noget ved denne temperatur men først 6˚ lavere, ved 1147˚, hvor smelten omdannedes til ledeburit (austenit + cementit). Denne gang forestiller vi os, at afkølingen er tilstrækkelig langsom til, at det stabile jern–grafit system kan spille en rolle. Ved 1153˚ omdannes smelten så til en struktur, som består af de to faste faser austenit og grafit. Hvordan denne struktur ser ud, er som nævnt afhængig af et utal af faktorer, som vi ikke kan gå ind i her.

Lige under 1153˚ består jernet af 1,8% grafit og 98,2% austenit med 2,06% C. Afkølingen fortsætter, stadig tilstrækkelig langsomt til, at ligevægt holdes. Austenitten udskiller kulstof og grafitten vokser. Lige over 738˚ består jernet af 3,1% grafit og 96,9% austenit med 0,69% C. Hvis afkølingen stadig er så langsom, at ligevægt holdes, omdannes nu austenitten til ferrit og grafit. (Normalt vil denne omdannelse ikke resultere i en særlig eutektoid struktur, analog med perlit; grafitten lægger sig bare til den grafit, som allerede er til stede.) Efter denne sidste omdannelse består jernet af 3,8% grafit og 96,2% ferrit med ca. 0 kulstof; en typisk struktur kan ses i figur 7.

En anden mulighed ved 738˚ er, at afkølingen nu er så hurtig, at temperaturen når ned til 723˚ før austenitten omdannes til ferrit + grafit. I så fald vil austenitten omdannes til perlit som i eksemplet figur 8.

4. Tempergods

Figur 17 viser et par redskaber, som er blevet fundet i en gammel kinesisk kobbermine. De kan dateres til perioden mellem 1. årh. f.v.t. og 2. årh. e.v.t. De er lavet af træ og støbejern, og man kan se, hvorledes der er blevet hamret på dem. Hvordan har støbejernet kunnet klare det? En metallografisk undersøgelse har vist, at det drejer sig om tempergods (Temperguss, malleable cast iron, aducergods).

Hvis man varmebehandler et hvidstøbt emne ved en høj temperatur i lang tid (f.eks. 900–1000˚ i flere døgn) bliver det blødere, sejere, og stærkere. Et støbejernsemne, som har været igennem denne behandling, kaldes tempergods. I de fleste anvendelser er det et bedre materiale end gråt støbejern, og før de sidste årtiers fremskridt var det den bedste form for støbejern, som man kendte.

Den tekniske forklaring på, hvorfor denne varmebehandling giver støbejern bedre mekaniske egenskaber, skal gives sidst i dette afsnit. Først har jeg en del at sige om processens historie.

I nogle bøger om teknikhistorie kan man læse, at tempergods blev opfundet af Réaumur i 1722, og at det første temperstøberi var The Lucas Works i Dronfield, Derbyshire, som blev etableret i 1804 og nedrevet i 1972. Historien er mere kompliceret. Réaumur gjorde de første systematiske videnskabelige forsøg med temperprocessen, men han skrev meget klart, at han ikke havde opfundet den (Sisco & Smith 1956: 268–270). Processen blev faktisk patenteret i England af Prince Rupert (Rupprecht von der Pfalz, 1619–1682) i 1670 (patent nr. 161 for året 1670, ". . . prepareing and softening all cast or melted iron, soe that it may be filed & wrought as forged iron is . . ."). Specifikationen for dette patent mangler i dag, men en lille bog fra 1682, Närrische Weisheit und Weise Narrheit, af alkymisten Johan Joachim Becher (1635–1682), fortæller om Prince Ruperts patent og giver tilstrækkelig mange detaljer til, at der ikke er tvivl om, at det drejer sig om tempergods (Vogel 1918: 1101–1104).

Processen blev igen patenteret af Samuel Lucas, grundlæggeren af ovennævnte Lucas Works, i 1804 (Schubert 1957: 270–271); men der er god grund til at tro, at den allerede var i brug i England flere årtier før dette. Otto Vogel (1919: 1618–1619) citerer flere kilder, der synes at bevise dette; og der er også noget arkæologisk materiale, der indicerer det samme. Den ene af Vogels kilder, svenskeren Gustaf Brolings rejsebeskrivelse fra 1799, er reproduceret her i appendix 6. Broling er, for at sige det mildt, ikke imponeret af bestik og barberknive af støbejern; og en anden af Vogels kilder omtaler engelske barberknive, som er produceret "to sell, not to shave". Man har åbenbart meget længe set tempergods som noget billigt skidt, og hos John Percy (1864) skinner det igennem, at temperprocessen så langt senere ikke helt har overvundet dette dårlige ry.

Men tempergods var så meget billigere end smedejern og stål at man blev ved med at bruge det. Åbenbart lærte man i løbet af det 19. århundrede at holde bedre kontrol med processen, således at kvaliteten blev højere og mere ensartet. Figur 18 viser nogle produkter fra et temperstøberi i Californien i 1884. De er helt klart billige erstatninger for ting, som ellers blev lavet af smede; det ville være interessant at vide, hvor godt de duede.

Sandsynligvis nåede produktionen af tempergods, målt som procent af al jernproduktion, et højdepunkt sent i det 19. århundrede, hvorefter fremskridtet indenfor stålproduktion, og den senere opfindelse af SG-jern, gradvist har indsnævret tempergodsets anvendelsesområde. Det er dog stadig et vigtigt materiale, og verdensproduktionen er noget i retning af en million tons per år. Man bruger det til et utal af småting, såsom rørfittings, nøgler, forskellige cykeldele, m.m.m.

I Norden var der i 1930 seks temperstøberier, ét i Danmark og fem i Sverige (Schüz & Stotz 1930: 369–370). De var:

M. P. Allerups Efterfølgere, Odense
P. A. Larssons Gjuteri & Aduceringsverk, Eskilstuna
Norrahammars Bruk, Norrahammar
Limhamns Aduceringsverk, Malmö
AB Järnforädling, Helleforsnäs
Överums Bruk, Överum

Allerups Jernstøberi lukkede for nogle år siden. Jeg har ingen informationer om de andre temperstøberier.

Der findes ingen samlet fremstilling af tempergodsets historie i Europa, og jeg har her blot skitseret et par interessante punkter. For den, der kunne tænke sig at gå videre med emnet, vil jeg først og fremmest anbefale Otto Vogels artikelserie, “Lose Blätter aus der Geschichte des Eisens” (1917–1919). George C. Davis (1898) og René Deprez (1930) beskriver lidt af den tekniske udvikling i hhv. USA og Belgien. Der er desværre næsten ikke skrevet noget om tempergodsets udvikling i England, hvor det fik sin egentlige start; Vogel gjorde hvad han kunne, men han skrev i en tid, da det ikke var nemt for en tysker at skrive om England.


Arkæologer og metallurger i Kina har i de sidste 20–30 år opdaget, og grundigt dokumenteret, at tempergods faktisk blev opfundet i Kina for mere end 2000 år siden. Redskaberne i figur 17 er blot et par eksempler ud af hundreder af tempergodsgenstande, der sikkert går tilbage til det 3. årh. f.v.t., muligvis endnu længere tilbage.

De kinesiske arkæologer mener, at man holdt op med at bruge tempergods i Kina omkring det 6. årh. e.v.t. Det kan være, at det især var fordi varmebehandlingen krævede for meget brændsel i det efterhånden træfattige Kina.

I Japan har man længere op i tiden brugt en traditionel temperprocess for at blødgøre tepotter af støbejern, således at de kan indskæres med et mønster. En beskrivelse fra 1886 af den japanske process er reproduceret i appendix 7, og teksten i appendix 8, fra Emanuel Swedenborgs De ferro, viser, at man i Europa har hørt om den japanske process så tidligt som i 1734. Jeg ved ikke, hvad Swedenborgs kilde for denne oplysning har været; det er ikke Rumph, som nævnes i teksten i en anden forbindelse.


Nu skal vi til den tekniske forklaring for temperprocessen. Som nævnt bliver et hvidstøbt emne varmebehandlet ved en høj temperatur i flere døgn, og denne varmebehandling gør jernet blødere, sejere, og stærkere. Hvordan går det til?

Der er to kemiske processer, som kan være involveret, afkulning (dekarburisering) og grafitisering. Hvis det primært drejer sig om afkulning taler man om hvidkernet (eller europæisk) tempergods; hvis det primært drejer sig om grafitisering, er det sortkernet (eller amerikansk) tempergods. (De tilsvarende engelske ord er whiteheart og blackheart.)

Princippet bag sortkernet tempergods er, at den lange varmebehandling gør, at cementitten i det hvide støbejern nedbrydes til jern og grafit (Fe3C 3Fe + C), dvs, jernet går over til det stabile jern–grafit system. Den grafit, der derved udskilles, har form af noduler (eller aggregater), som vist i figur 19. Det er en rundere form end flagerne i gråt støbejern, og derfor er grafitten mindre skadelig for jernets mekaniske egenskaber.

For at hindre, at jernet bliver brændt under den lange varmebehandling, pakker man normalt de støbte emner ind i glødepotter (annealing pots) med et neutralt pakkemiddel, f.eks. sand eller slagger.

Den temperatur, som man bruger i varmebehandlingen af sortkernet tempergods, plejer i moderne praksis at ligge omkring 950˚. I lidt ældre praksis (se f.eks. Schwartz 1922) har man brugt lavere temperaturer, f.eks. 800–850˚. Det gjorde det nødvendigt at varmebehandle i længere tid, men man mente, at det gav grafit med en mere kompakt form og derved et stærkere jern.


Det var så den ene mulighed: at få kulstoffet til at udskille sig som grafit i en bedre form end i gråt støbejern. Man kan også fjerne kulstoffet, og det er princippet bag hvidkernet tempergods.

For at fjerne kulstoffet fra et støbejernsemne skal man varmebehandle det i en lettere oxiderende atmosfære, således at kulstoffet i jernet bliver oxideret ved overfladen, men jernet ikke bliver oxideret. En praktisk måde at gøre dette på er at pakke de støbte emner i glødepotter sammen med jernoxid, enten jernmalm eller glødeskal. Under varmebehandlingen bliver kulstof f et i jernet oxideret og jernoxiden reduceret, bl.a. ved følgende reaktioner:

C + CO2 2CO

Fe2O3 + CO 2FeO +CO2

Afbrændingen af kulstoffet sker kun ved jernets overflade. Kulstof f et længere inde skal diffundere ud til overfladen, og det er en meget langsom process. Diffusionshastigheden stiger eksponentielt med temperaturen, og derfor bruger man meget høje temperaturer, f.eks. 1060˚. Det er oppe i nærheden af jernets smeltepunkt, og der kan være fare for, at emnet ikke holder sin form. Det er også dyrt i brændsel og i slid på ovnen.

Strukturen i hvidkernet tempergods er oftest som i figur 20, med en helt dekarburiseret overflade og en gradvis stigning i jernets kulindhold med dybden.

5. Litteraturliste

I denne liste er medtaget de værker, som citeres i teksten, og derudover en hel del flere værker, som jeg har set og vurderet som relevante for et studium over støbejernets og tempergodsets historie i Europa og Kina. For at undgå misforståelser skal jeg straks og uden mindste skamfølelse indrømme, at jeg ikke har læst hvert ord af hvert eneste af disse mange værker. Der findes også mange andre væsentlige værker, som jeg endnu ikke selv har set og derfor ikke har turdet tage med her.

Akerlind, G. A. 1907
"Manufacture of malleable iron", The foundry, May 1907, 154-158. ("Read before the Scandinavian Technical Society, Chicago.")
Allen, A. R. 1848
"The cast iron plow", Scientific American, 3.22: 171.
Angus, H. T. 1976
Cast iron: Physical and engineering properties. 2nd ed., London: Butterworth.
Balestier, J. 1850
"Chinese mode of repairing cracked or broken vessels of cast iron", pp. 406-409 in Report of the Commissioner of Patents for the year 1850, Part I: Arts and manufactures, Washington, D.C., U.S.A.: Office of Printers to the House of Representatives, 1851.
Banks, George 1861
"Chinese guns", Illustrated London news, 6 April 1861, 38 (no. 1082), p. 325.
Barraclough, K. C. 1976
Sheffield steel (Historic industrial scenes). Buxton, Derbys: Moorland.
[Beauvelt, Jean E.] 1853
"Malleable iron and steel from cast iron", Scientific American, 12 Feb. 1853, 8.22: 174. (Kort omtale af fransk patent).
Beck, Ludwig 1910
"Urkundliches zur Geschichte der Eisengiesseri ", Beiträge zur Geschichte der Technik und Industrie (Berlin), 2: 83-89.
Beck, Ludwig 1925
"Geschichte der Eisen und Stahlgiesserei", S. 8-36 in C. Geiger (hrsg.): Handbuch der Eisen und Stahlgiesserei. Berlin: Springer.
Bernstein, Jeffrey 1954
"Modern production of whiteheart malleable iron", Foundry trade journal, 97: 169-178.
Bjerresø, Henrik 1971
"Jernstøberier i Afghanistan", Jordens folk, 7.4: 167-175.
Blackmore, H. L. 1976
The armouries of the Tower of London. I: Ordnance. London: H.M.S.O.
Blakiston, J. 1970
"Jamaican castings, old and new", Foundry trade journal, 14 May 1970, 128.14: 831-833.
Bornstein, Hyman & Bolton, J. W. 1939
"Cast iron", pp. 617-640 in Metals handbook. Cleveland, Ohio: American Society for Metals.
Broling, Gustaf 1811-1817
Anteckningar under en resa i England åren 1797, 1798, och 1799. 3 bd., Stockholm: på Bruks Societetens anmodan utgifne.
Bronson, Bennet 1986
"The making and selling of Wootz, a crucible steel of India", Archeomaterials, 1.1: 13-51.
Brown, T. Burton 1950
"Ancient mining and metallurgy committee, second report: Iron objects from Azarbaijan", Man, 50: 7-9; correction by H. Frankfort, 50: 100.
Browne, P. J. 1967
"Sussex firebacks: History of an early application of cast iron", Foundry trade journal, 27 July 1967, 123: 109-111.
Burgston, Clyde & Bolton, J. W. 1926
"Dissect properties of Chinese casting", The foundry, May 1, 1926, 355, 358.
"Chinese iron foundries and rice pan casting", by T.I.B., Chemical news, July 25, 1884, 40-41.
Clunas, Craig 1984
Chinese export watercolours. London: Victoria and Albert Museum, Far Eastern series.
Cooper, C. L.; Gordon, R. B.; & Merrick, H. V. 1982
"Archaeological evidence of metallurgical innovation at the Eli Whitney Armory", Journal of the Society for Industrial Archaeology, 8: 1-12.
Crossley, D. W. 1975
"Cannon-manufacture at Pippingford, Sussex: The excavation of two iron furnaces of c. 1717", Post-medieval archaeology, 9: 1-37 + Plates 1-10 + unnumbered fold-out plate.
Davies-Shiel, M. 1969
"Excavation at Stony Hazel, High Furnace, Lake District, 1968-1969; an interim report", Bulletin of the Mistorical Metallurgy Group, 4.1: 28-32.
Davis, George C. 1898
"Malleable cast iron: Its early history in the United States", Journal of the American Foundrymen's Association, 5: 263-281.
Deprez, René 1930
"Contribution à l'histoire de la fonderie de malléable au Pays de Liége", pp. 105-112 dans Congrès Internationale de Fonderie, Liége, 23-28 juin 1930. Hasselt: Association Technique de Fonderie de Belgique.
Dien, Albert E.; Riegel, Jeffrey K.; & Price, Nancy T. 1985
Chinese archaeological abstracts, vol. 2-4 (Monumenta archaeologica, vol. 9-11). 3 vols., Los Angeles: Institute of Archaeology, University of California.
Doat, Robert & Evrard, René 1951
"Three centuries of cast iron metallurgy", American foundryman, Aug. 1951, 58-60.
[Eaton, H. K. ] 1860
"A new process for making malleable iron", Chemical news, 1.26: 311-312. (Omtale af Eatons patent.)
Engel, Niels 1944
Lidt om Staal og Støbejern. København: Danmarks Tekniske Højskole.
Epstein, S. M. 1981
"A coffin nail from the slave cemetery at Catoctin, Maryland", MASCA journal, 1.7: 208-210.
Erbreich, Friedrich 1915
"Der schmiedbare Guss", Stahl und Eisen, 35.21: 549-553 + Tafel 8; 35.25: 652-658; 35.30: 773-781 + Tafel 10.
[Fleury, ] 1865
"Reducing cast iron to steel by carbonic acid", Scientific American, 19 Jan. 1865, N.S. 12.2: 24. (Kort omtale af et foredrag.)
Foster, F. A. 1919
"Chinese iron foundries", American machinist, 51.8: 345-352.
Foster, Frank A. 1926a
"Ancient Chinese excelled in making delicate art castings", The foundry, Feb. 1, 1926, 130-134.
Foster, Frank A. 1926b
"Ancient methods prevail in central China", The foundry, March 15, 1926, 220-224.
Gale, W. K. V. 1956
"Early ironfounding in the Midlands", Transactions of the Newcomen Society (London), 28: 225-231.
Gale, W. K. V. 1977
Iron and steel (Historic industrial scenes). Buxton, Derbys: Moorland.
Gardner, J. Starkie 1898
"Iron casting in the Weald", Achaeologia: Or, Miscellaneous tracts relating to antiquity (London), 2nd ser., 6: 133-164.
Gibson, Susan L. 1976
[Seven articles en the history of foundrywork in the United States], Foundry, 104.1: 34-40; 104.2: 78-82; 104.3: 110-114; 104.4: 203-208; 104.5: 108-115; 104.6: 164-170; 104.7: 84-88.
Gilbert, G. N. J. 1954
"The ductility of whiteheart malleable iron", Research report no. 377, from the Journal of research and development of the British Cast Iron Research Association, Feb. 1954. 13 pp.
"Glüh- und Packmittel für Temperguss" 1938
Giessereipraxis, 59.23/24: 226-229.
Gordon, J. E. 1976
The new science of strong materialas: Or, why you don't fall through the floor. 2nd ed., Penguin Books.
Gordon, J. E. 1978
Structures: Or, why things don't fall down. Penguin Books.
Guédras, M. 1927-1928
"La fonte malléable", Le revue de fonderie moderne, 25 mars 1927, 30-32; 10 avril, 58-61; 25 juin, 185-190; 10 juillet, 210-213; 25 sept., 375-376; 10 nov., 443-447; 10 janv. 1928, 7-14; 25 janv., 27-29.
Guilmartin, John F. 1982
"The cannon of the Batavia and the Sacramento: early modern cannon founding reconsidered", The international journal of nautical archaeology and underwater exploration, 11.2: 133-144.
Guilmartin, John F. 1983
"The guns of the Santissimo Sacramento", Technology and culture (Chicago), 24.4: 559-601.
Hall, A. R. 1952
Ballistics in the seventeenth century: A study in the relations of science and war with reference principally to England. Cambridge: at the University Press.
Hall, Bert 1983
"Cast iron in late medieval Europe: a re-examination", CIM bulletin (Canadian Institute of Mining and Metallurgy), July 1983, 76 (no. 855), 86-91.
Hancock, P.F. 1954
"Annealing of malleable iron: Recent developments in industrial heat-treatment practice", Iron and coal trades review, Aug. 20, 1954, 459-465.
Hanemann, H. 1913
"Metallographische Untersuchung einiger altkeltischer und antiker Eisenfunde", Internationale Zeitschrift für Metallographie, 4: 248-256.
Hanemann, Heinrich & Schrader, Angelica 1936
Atlas metallographicus: Eine Lichtbildsammlung für die technische Metallographie. Band II: Gusseisen. Berlin: Verlag von Gebrüder Borntraeger.
Hanemann, Heinrich & Schrader, Angelica 1939
"Die Gefügeumvandlungen beim Glühen von Gusseisen", Archiv für das Eisenhüttenwesen, 12.12: 603-606.
Hansen, Max 1958
Constitution of binary alloys, 2nd ed., New York/Toronto/London: McGraw-Hill.
Hernandez, Abelardo 1967
"Analysis of survey on heat treatment practices used for annealing ferritic malleable castings", Transactions of the American Foundrymen's Society, 75: 605-610.
Hoff, Ove (red.) 1956
Støberibogen. Bd. 2: Fagbog for jern-, stål- og metalstøbere. 4. udg., København.
Hoover, Herbert Clark & Hoover, Lou Henry (trs.) 1912
Georgius Agricola: De re metalllica. London: The Mining Magazine. Repr. New York: Dover, XXXX
Hommel, Rudolf P. 1937
China at work: An illustrated record of the primitive industries of China's masses, whose life is toil, and thus an account of Chinese civilization. New York: John Day; facs. repr. Cambridge, Mass.: M.I.T. Press.
Hua Jueming 1982
"Han Wei gao qiangdu zhutie de tantao" (Støbejern med høj styrke fra Han og Wei perioderne), Ziran kexue shi yanjiu ("Studies in the history of natural sciences"), 1.1: 1-20 + pl. 1-2.
Huard, P. & Wong, M. 1966
"Les enquêtes françaises sur la science et la technologie chinoises au XVIIIe siècle", Bulletin de l'École Française d'Extrême-Orient, 53.1: 137-226.
Hughes, Ian 1985
"Alloy cast irons: The development from 1900 to 1950", Historical metallurgy: Journal of the Historical Metallurgy Society, 19.1: 90-96.
"Iron-founding" 1843-1844
Journal of the Franklin Institute (Philadelphia), 6.1: 56-62; 6.2: 116-124; 6.3: 191-197; 6.4: 269-275; 7.3: 188-196; 7.4: 246-253. ("From the Glasgow Pract. Mech. & Eng. Mag.")
Illustrated catalogue of malleable iron castings (no. 1) 1884
San Francisco: The California Iron and Steel Co. [Set på Bancroft Library, University of California, Berkeley, California, U.S.A.]
Irresberger, C. 1916
"Chinesische Kochpfannen mit ausserordentlich geringer Wandstärke", Stahl und Eisen, 36.13: 319-320.
James, Charles 1900
"On the annealing of white cast iron", Journal of the Franklin Institute (Philadelphia), l50.3: 227-235.
Jenkins, Rhys 1917
"Links in the history of engineering, 1: The beginnings of iron founding in England", The engineer, 7 Dec. 1917, 493.
Johannsen, Ebbe 1980
Kakkelovn og jernovn: Boligens opvarmning i Danmark gennem tiderne. Kbh.: Nyt Nordisk.
Johannsen, Ebbe 1982
Danske antikviteter af støbejern og andet gammelt støbegods. København: Nyt Nordisk.
Johannsen, Otto 1910
"Eine Anleitung zum Eisenguss vom Jahre 1454 (Eine Beitrag zur Geschichte des Eisens)", Stahl und Eisen, 30.32: 1373-1376.
Johannsen, Otto 1911-1917
"Die Quellen zur Geschichte des Eisengusses im Mittelalter und in der neueren Zeit bis zum Jahre 1530", Archiv für die Geschichte der Naturwissenschaften und der Technik (Leipzig), 1911, 3: 365-394; 1914, 5: 127-141; 1917, 8: 66-81.
Johannsen, Otto 1912
"Der Ursprung des Hochofens und der Eisengiesserei: Zwei schwierige Fragen aus der Geschichte des Eisens", Korrespondenzblatt das Gesamtvereins der Deutschen Geschichts- und Altertumsvereine, 60.3/4 126-129.
Johannsen, Otto 1913
"Die Bedeutung der Bronzekupolöfen für die Geschichte des Eisengusses", Stahl und Eisen, 33.26: 1061-1063.
Johannsen, Otto 1916a
"Einige technische Bemerkungen zu Otto Olshausens Aufsatz über Eisen im Altertum", Praehistorische Zeitschrift, 8: 165-168. [Cf. Olshausen 1915. ]
Johannsen, Otte 1916b
"Chinesische Kochpfannen mit ausserordentlich geringer Wandstärke", Stahl und Eisen, 36: 417.
Johannsen, Otto 1919
"Die Erfindung der Eisengusstechnik", Stahl und Eisen, 39.48: 1457-1466; 39.52: 1625-l629.
Johannsen, Otto 1942
"Alter chinesischer Eisenguss", Stahl und Eisen, 62.37: 783-784.
Johannsen, Otto 1947
"Probleme der älteren Geschichte des Eisens", Forschungen und Fortschritte, 21/23.4/5/6: 40-43.
Johannsen, Otto 1953
Geschichte des Eisens. 3. Aufl. Düsseldorf: Verlag Stahleisen.
Johnson, J. S. 1915
"Recent developments in cast-iron manufacture", Journal of the Franklin Institute (Philadelphia), 179.1: 59-93; 179.2: 171-213.
Jungbluth, H. 1934
"Über Temperguss", Werkstattstechnik, 28.12: 237-240.
Keep, W. J. 1893
"Sulphur in cast iron", Engineering and mining journal, 2 Oct. 1893, 56.17: 424-426.
Kreuzpointer, Paul 1900
"Riddles wrought in iron and steel", Journal of the Franklin Institute (Philadelphia), 149.5: 321-353; discussion 150.5: 329-355; 150.6: 460-472.
Larsen, Vald. 1955
Metaller og metallegeringer. 2: Jern og stål. København: Valdemar Larsens Metalværk. [Historisk fremstilling, en smule forvirret.]
Ledebur, A. 1884
"Ueber Giessereiroheisen", (Glaser's) Annalen für Gewerbe und Bauwesen (Berlin), 15: 41-44.
Ledebur, A. 1885
"Ueber das Cupolofenschmelzen in alter und neuer Zeit", Stahl und Eisen, 5.3: 121-130 + Blatt VII.
Lohse, U. 1910
"Die geschichtliche Entwicklung der Eisengiesserei seit Beginn des 19. Jahrhunderts", Beiträge zur Geschichte der Technik und Industrie (Berlin), 2: 90-147.
Lu Da 1965
"Die uralte Technik der Eisenherstellung in China", kinesisk og tysk tekst, s. 63-72 i Vita pro ferro: Festschrift für Robert Durrer zum 75. Geburtstag am 18. November 1965. Schaffhausen.
Madsen, Th. 1938
"Fra Støberiets Barndom", Støberiet, 15.4: 40-42.
Maréchal, Jean R. 1955
"Evolution de la fabrication de la fonte en Europe et ses relations avec la méthode wallon d'affinage", Techniques et civilisations, 4.4: 129-143.
McCombe, C. 1977
"Cast-iron grave slabs reveal seventeenth-century founders' skllls", Foundry trade journal, 143 (no. 3125): 1125-1129.
McMillan, W. D. 1938
"Production of short cycle malleable iron", Transactions of the American Foundrymen's Society, 46: 697-712.
Merchant, Harish D. 1961
"Solidification, structure, and properties of gray iron", Foundry, Nov. 1961, 80-87.
Metals handbook 1939
Cleveland, Ohio: American Society for Metals.
Moldenke, Richard 1903
"Malleable cast iron", The foundry, Dec. 1903, 163-167.
Morrogh, H. & Oldfield, W. 1959
"Solidification of grey cast iron", Iron & stee1, Sept. 1959, 431-434; Oct. 1959, 479-482.
Morton, G. R. & Wingrove, Joyce 1970
"The charcoal finery and chafery forge", Bulletin of the Historical Metallurgy Group, 5.1: 24-28.
Nechtelberger, Erich 1977
Gusseisenwerkstoffe: Eigenschaften unlegierter und niedriglegierter Gusseisen mit Lamellengraphit / Kugelgraphit / Vermiculargraphit im Temperaturbereich bis 500˚ C. Teil 3: Bildband. Berlin: Schiele & Schön.
Needham, Joseph 1958
The development of iron and steel technology in China (Second Dickinson Memorial Lecture to the Newcomen Society, 1956). London: The Newcomen Society.
Nicholson, O. P. & McDonnell, J. G. 1981
"A study of some l8th century cast iron ammunition", Revue d'archéometrie, Supplément 1981, 203-206.
Olshausen, Otto 1915
"Über Eisen im Altertum", Praehistorische Zeitschrift, 7.l/2: 1-45. [Cf. Johannsen 1916. ]
"Origin of malleable iron and patent leather" 1850
Scientific American, 3 Aug. 1850, 5.46: 368. ("From the Newark Advertiser"; handler om opfinderen Seth Boyden.)
Parry, V. J. 1970
"Materials of war in the Ottoman Empire", pp. 219-229 in M. S. Cook (ed.): Studies in the economic history of the Middle East. London.
Pearson, C. 1972
"Cannon survive 200 years under the sea", Foundry trade journal, 2 March 1972, 307-310.
Percy, John 1861
Metallurgy: The art of extracting metals from their ores, and adapting them to various purposes of manufacture. [Vol. 1:] Fuel: fire-clays; copper; zinc; brass; etc. London: John Murray. Repr. in 2 pts., Eindhoven: De Archaeologische Pers Nederland, n.d. (ca. 1985).
Percy, John 1864
Metallurgy. . . [Vol. 2:] Iron; steel. London: John Murray. Repr. in 3 pts., Eindhoven: De Archaeologische Pers Nederland, n.d. (ca. 1983).
Pinel, Maurice L.; Read, Thomas T.; & Wright, Thomas A. 1938
"Composition and microstructure of ancient iron castings", Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers, 131: 174-194. ("Issued as T.P. 882 in Metals Technology, January, 1938.")
Pisek, Fr. 1951
"Un manuscrit en langue tchèque provenant de la seconde moitié du XVIe siècle sur 1'art de la fonderie", Techniques et civilisations, 2.7: 11-20.
Raven, J. J. 1907
The bells of England. 2nd ed., London: Methuen. (1st cd. 1906).
Rehder, J. E. 1945
"Annealing malleable iron: Principles and practice, special processes, annealing cycles", Canadian metals and metallurgical industries, 8.6: 29-34.
Rein, J. J. 1881-1886
Japan nach Eigener Reisen und Studien: Im Auftrage der Königliche Preussischen Regierung dargestellt. Bd. 1: Natur und Volk des Mikadoreiches, 1881. Bd. 2: Land- und Forstwirtschaft, Industrie und Handel, 1886. Leipzig: Wilhelm Engelmann.
Rein, J. J. 1889
The industries of Japan: Together with an account of its agriculture, forestry, arts, and commerce. London: Hodder and Stoughton.
Rindholt, Svend 1953
Morsø Støbegods i Hundrede Aar. Tegninger af Harald Hansen. Nykøbing Mors: Morsø Jernstøberi.
Roll, Franz 1928
"Die Raumform des Graphits", Giesserei, 15.51: 1270-1274.
Rostoker, William 1986
"Troubles with cast iron cannon", Archeomaterials, 1.1: 69-90.
Rostoker, William 1987
"White cast iron as a weapon and tool material", Archeomaterials, 1.2: 145-148.
Rostoker, William; Bronson, Bennet; & Dvorak, James 1984
"The cast-iron bells of China", Technology and culture (Chicago), 25.4: 750-767.
Rott, Carl 1881
"Die Fabrikation des schmiedbaren und Tempergusses", Der praktische Maschinen-Constructeur: Zeitschrift für Maschinen- und Mühlenbauer, Ingenieure und Fabrikanten, 40.18: 344-346; 40.19: 366-368.
Rydberg, Sven 1951
Svenska studieresor till England under Frihetstiden (Lychnos-bibliotek, 12). With a summary in English. Uppsala: Almqvist & Wiksell. (Kap. 5, "Bergsmän", s. 139-201.)
Samuels, L. E. 1980
"The metallography of cast iron relics from the bark Endeavour", Metallography, 13: 345-355.
Sauveur, Albert 1920
The metallography and heat treatment of iron and steel. 2nd ed. Cambridge, Mass.: Sauveur & Boylston.
Schenck, H. R. 1903
"Analysis of cast iron from Catoctin, Maryland", MASCA journal, 4.2: 107-111.
Schmidt, Hans & Dickmann, Herbert 1958
Bronze- und Eisenguss: Bilder aus dem Werden der Giessentechnik. Ein Bericht über die historische Sonderschau der Internationalen Giessereifachmesse 1956. Düsseldorf.
Schneidewind, Richard 1950
"A summary of the quantitative effects of some factors on the annealing of white cast iron", Transactions of the American Foundrymen's Society, 58: 202-207.
Schubert, H. R. 1957
History of the British iron and steel industry: From c. 450 B.C. to A.D. 1775. London: Routledge & Kegan Paul.
Schüz, E. & Stotz, R. 1930
Der Temperguss: Ein Handbuch für den Praktiker und Studierenden. Berlin: Springer.
Schwartz, Franz 1900
Turkestan, die Wiege der indogermanischen Völker. Nach fünfzehnjährigem Aufenthalt in Turkestan dargestellt. Freiburg im Breisgau: Herdersche Verlagshandlung.
Schwartz, H. A. 1922
American malleable cast iron. Cleveland, Ohio: Penton.
Schwartz, Harry A. 1950
Foundry science: Fundamentals underlying foundry practice. New York.
Simpson, B. L. 1948
Development of the metal castings industry. Chicago.
Simson, Walter 1865
A history of the gipsies: With specimens of the Gipsy language. London: Sampson Low, Son, and Narston.
Sisco, Anneliese Grünhaldt & Smith, Cyril Stanley (trs.) 1956
Réaumur's Memoirs on steel and iron: & translation from the original printed in 1722. Chicago: University of Chicago Press.
Sjögren, Hj. (overs.) 1923
Mineralriket, av Emanuel Swedenborg: Om järnet och de i Europa vanligast vedertagna järnframställningssätten... Stockholm: Wahlström & Widstrand.
Smith, C. S. 1968a
"The early history of casting, molds, and the science of solidification", pp. 3-51 in Metal transformations: Informal proceedings of the 2nd Buhl International Conference on materials. Pittsburgh, Pa., 1966. New York.
Smith, Cyril Stanley (ed.) 1968b
Sources for the history of the science of steel 1532-1786. Cambridge, Mass. & London: Society for the History of Technology & M.I.T. Press.
Smith, Cyril Stanley & Gnudi, Martha Teach (trs.) 1942
The Pirotechnia of Vanoccio Biringuccio. Publ. by American Institute of Mining and Metallurgical Engineers. Repr. Cambridge, Mass.: M.I.T. Press, 1966.
Smith, G. J. 1966
"Folk-art under-foot: Coal-hole covers become part of the annals of l9th. c. popular-art", Foundry trade journal, 12 Dec. 1966, 141: 790-791.
Strickland, (Mr.) 1826
"On softening cast iron", The Franklin journal and American mechanics' magazine, 2.3: 184-185. ("Extract from the reports of Mr. Strickland (just published)". Kilden er ikke angivet.)
Sun, E-tu Zen & Sun, Shiou-chuan (trs.) 1966
T'ien-kung k'ai-wu: Chinese technology in the seventeenth century, by Sung Ying-hsing. University Park, Pennsylvania, & London: Pennsylvania State University Press.
Swedenborg, Emanuel 1734
Regnum subterraneum sive minerale. (Bd. 2:) De ferro, deque modis liquationum ferri per Europam passim in usum receptis . . . Dresdæ et Lipsiæ: sumptibus Friderici Hekelii. [Svensk oversættelse Sjögren 1923; fransk oversættelse Swedenborg 1762.]
Swedenborg, Emanuel 1762
Traité du fer, par M. Swedemborg; trad. du Latin par M. Bouchu. (Description des arts et métiers: Art des forges et fourneaux à fer, par M. le Marquis de Courtivron et par M. Bouchu, 4ème section). [Paris: Guerin et Delatour]. [Réimp. Genève: Slatkine Reprints, 1984].
Symposium on graphitization of white cast iron [1947]
Chicago: American Foundrymen's Association, Technical Development Program.
Terekhova, N. N. 1974
"Cast-iron production technology of the Mongols in the Middle Ages", British Library Lending Division: Translating programme, RTS 9206, issued Sept. 1974. Original: "Tekhnologiya chugunoliteinogo proizvodstva u drevnikh mongolov", Sovetskaya arkheologiya, 1974.1: 69-78.
Terhune, R. H. 1871
"Malleable cast iron", Transactions of the American Institute of Mining Engineers, 1: 233-239.
Thomsen, Robert 1975
Et meget mærkeligt metal: En beretning fra jernets barndom. Varde: Varde Staalværk.
Touceda, Enrique 1922
"Making malleable castings", The foundry, July 15, 1922, 588-593; Aug. 1, 622-626, 631; Aug. 15, 676-680. ("Abstracted from the exchange paper presented at the Birmingham conference of the Institution of British Foundrymen, June, 1922")
Treadwell, D. 1829
"Observations on the use of cast iron, &c.", Journal of the Franklin Institute, 3.2: 107-111. ("From the Boston Journal of Science.")
Tylecote, R. F. 1976
A history of metallurgy. London: The Metals Society.
Tylecote, R. F. 1981
"Comparison between Western and Eastern metallurgical techniques as deduced from traditional Japanese and Chinese illustrations", Bulletin of the Metals Museum (Kinzoku Hakubutsukan kiyo), 6: 1-14. [Publ. by the Metals Museum of the Japan Institute of Metals, Sendai, Japan.]
Vargö, Lars 1979
"Några äldre japanska verktyg", Orientaliska studier (Stockholm), 24/25: 64-73.
Vogel, Otto 1917-1919
"Lose blätter aus der Geschichte des Eisens", Stahl und Eisen, 1917, 37.17: 400-404; 37.22: 521-526; 37.26: 610-615; 37.29: 665-669; 37.31: 710-713; 37.33: 752-758; 37.50: 1136-1142; 37.51: 1162-1167 + Tafel 30; 1918, 38.9: 165-169; 38.13: 262-267; 38.48: 1101-1105; 38.52: 1210-1215; 1919, 39.52: 1617-1620; 1920, 40.26: 869-872. I-III, IX, X: "Zur Geschichte des Giessereiwesens"; IV-VIII: "Die Anfänge der Metallographie"; XI-XIV: "Zur Geschichte der Tempergiesserei".
Vogel, Otto 1930
"Eisenkunstguss im fernen Osten", Die Giesserei (Düsseldorf), 17.23: 553-558.
Wagner, Donald B. 1984a
"Some traditional Chinese iron-production techniques practiced in the 20th century", Journal of the Historical Metallurgy Society, 18.2: 95-104.
Wagner, Donald B. [1984b]
"Toward the reconstruction of ancient Chinese techniques for the production of malleable cast iron", paper submitted to the Third International Conference on the History of Chinese Science, Beijing, 20-25 August 1984. Forthcoming in the conference proceedings.
Wagner, Donald B. 1985
Dabieshan: Traditional Chinese iron-production techniques practised in southern Henan in the twentieth century (Scandinavian institute of Asian Studies monograph series, no. 52). London & Malmö: Curzon Press.
Wagner, Donald B. 1986
"Ancient Chinese copper smelting, sixth century B.C.: Recent excavations and simulation experiments", Journal of the Historical Metallurgy Society, 20.1: 1-16. Extensive errata list forthcoming in 21.1.
Wagner, Donald B. [1987a]
"Swords and ploughshares, ironmasters and officials: Iron in China in the third century B.C.", forthcoming in Leif Littrup, ed., Analecta Hafniensia: Copenhagen studies on East Asia. London & Malmö: Curzon Press.
Wagner, Donald B. [1987b]
"The dating of the Chu graves of Changsha: The earliest iron artifacts in China?", forthcoming in Acta Orientalia (Copenhagen).
Weill, Adrienne R. 1957
"Exemple d'analyses comparées sur des objets en fer de Chine (époque Han) et d'Étrurie", Revue de métallurgie, 14.4: 270-276.
Wertime, Theodore A. 1961
The coming of the age of steel. Leiden: Brill.
Wieser, P. F. (a.o.) 1967
Mechanism of graphite formation in iron-carbon-silicon alloys. Cleveland, Ohio: Malleable Founders Society.
Witt, Torben 1980
Aalborg og fabrikkerne - byvækst i 1890-erne (Aalborg-bogen, 1979-80). Aalborg: Selskabet for Aalborgs Historie, i samarbejde med Aalborgs Historiske Museum.

Figurer

Figur 1. Jern-kulstof systemet (Hansen 1958: 354). De stiplede linier viser det stabile jern-grafit system. (alpha) betyder ferrit, (gamma) betyder austenit.



Figur 2. En moderne kupolovn (Bornstein & Bolton 1939: 617). Man charger brændsel (her koks, i gamle dage trakul), jern (råjern og skrot), og et flusmiddel (kalk) gennem døren øverst, og blæser luft ind gennem blæstrøret nederst til højre. Brændslet brænder og smelter jernet, som tappes ud gennem taphullet nederst til venstre.



Figur 3. Kupolovn ved “De Smithske”s jernstøberi i Aalborg, formentlig i 1890’erne (E. Johannsen 1982: 12, efter Witt 1980: 21).



Figur 4. Lille kupolovn uden taphul beskrevet af Réaumur i 1722 (Sisco & Smith 1956, pl. 13). Ovnen (til venstre) består af en digel nederst og ovenpå denne en aftagelig skakt. Betjeningen er som for en almindelig kupolovn (figur 2 og 3), men i stedet for at tappe det flydende jern gennem et taphul fjerner man skakten og hælder jernet fra diglen (til højre).



Figur 5. Et panel i “Klokkestøbervinduet”, fra det 14. århundrede, i domkirken i York, England (Raven 1907, overfor s. 74). Bronze omsmeltes i kupolovnen (som er tegnet for småt) og løber fra taphullet ud i støbeformen. Jeg følger her Otto Johannsens fortolkning (1919: 1460); R. F. Tylecote (1977:71) giver en anden fortolkning, som ikke synes atkunne holde når man sammenligner dette panel med de to andre paneler i sammevindue (Raven 1907, resp. frontispiece og overfor s. 72).



Figur 6. Hvidt støbejern med 3,8% C og 0,19% Si, støbt i en stålform som en 2,1 mm tyk plade. Ætset med nital. Forstørrelse: venstre 25x, højre 750x. De sorte områder er perlit, de hvide cementit. Transformerede austenitdendritter + ledeburit.



Figur 7. Ferritisk gråt støbejern, ætset (med nital?), x100 (Sauveur 1920: 368). Analysen er ikke oplyst, den er sandsynligvis ca. 4% C, 2% Si. De sorte områder ergrafit, de hvide ferrit.



Figur 8. Perlitisk gråt støbejern, ætset med pikral, x66 (Angus 1976:16). Analysen er ikke oplyst. De sorte områder er grafit, de grå perlit.



Figur 9. Tegninger, der viser forskellige muligheder for grafittens form i gråt støbejern (Angus 1976: 9).



Figur 10. Gråt støbejern med vermikulær (ormeagtig) grafit (Nechtelberger 1977, Bild 4a). Ætset, x260. De sorte områder er grafit, de hvide er ferrit.



Figur 11. Rekonstruktioner af grafittens form i gråt støbejern. Øverst: efter Merchant 1961: 82. Nederst: efter Morrogh & Oldfield 1959: 433. I begge tilfælde stammer billederne oprindeligt fra en russisk artikel af Bunin, Malinochka, og Federova (Liteinoe proizvodstvo, 1953, 4).



Figur 12. Støbejern med sfærulitisk grafit (“SG-jern”), ætset, x ca. 260 (Nechtelberger 1977, Bild 3a). De sorte områder er grafit, de hvide ferrit.


Figur 13. SEM-fotografi af en brudflade i SG-jern (Nechtelberger 1977, Bild 3b). Samme jern som i figur 12. Forstørrelsen er ikke oplyst, den er sandsynligvis ca. x260.



Figur 14. Et stykke støbejern, med dendritiske krystaller. Fra en essay skrevet af Pierre C. Grignon i 1773 eller 1774 (Smith 1968b: 163).


Figur 15. Kinesiske kanoner, taget som krigsbytte af englænderne under Den Anden Opiumskrig, 1860 . (Banks 1861; he1e artiklen er reproduceret her.)


Figur 16. Fire tegninger af den kinesiske kunstner “Yu-qua” i Guangzhou (Canton), ca. 1840 (Bibliothèque Nationale, Paris; se Huard & Wong 1966).


Figur 17. To redskaber fundet i den gamle kinesiske kobbermine ved Tonglüshan i Daye, Hubei (Hua Jueming 1982, pl. 1.2).


Figur 18. En side fra et katalog over tempergodsprodukter fra California Iron and Steel Company, 1884 (Illustrated catalogue 1884: 15).


Figur 19. Sortkernet tempergods, ætset med nital, x66 (Angus 1976: 31). Sort: grafit; hvidt: ferrit.


Figur 20. Hvidkernet tempergods, ætset med pikral, x40 (Angus 1976: 30).

Appendixer

Appendix 1. Beskrivelse af arbejdet ved Morsø Jernstøberi, Rindholt 1953: 22—24.


Appendix 2. Beskrivelse af jernstøbning blandt zigøjnere i Scotland, Simson 1865: 234-235.


Appendix 3. Beskrivelse af arbejdet ved et kinesisk jernstøberi, formentlig på landet udenfor Guangzhou (Canton). The American manufacturer, 3. feb. 1899, s. 125.


Appendix 4. Réaumurs diskussion af hvidt og gråt støbejern, 1722. Oversættelse Sisco & Smith 1956: 262-264.


Appendix 5. Notits fra Journal of the Franklin Institute (Philadelphia), 1829, 3.1: 78, åbenbart citeret fra et engelsk tidsskrift.


Appendix 6. Notits om tempergods i England i 1799. Broling 1817, 3:207-208.


Appendix 7. Beskrivelse af en japansk temperprocess. Tysk orig. Rein 1886: 518-520; oversættelse Rein 1889: 434-435.


Appendix 8. Jernteknik i østen ifølge Emanuel Swedenborg (1734: 194; oversættelse Sjögren 1923: 230).