Stahlbronze

mini|Franz Freiherr von Uchatius(1811–1881) Die sogenannte Stahlbronze oder Uchatiusbronze ist ein von Franz von Uchatius entwickeltes Verfahren zur Erzeugung von Hartbronze, die insbesondere in der Österreichisch-Ungarischen Artillerie verwendet wurde. Mit dieser Geschützbronze konnte Uchatius Geschütze herstellen, die ähnlich leistungsfähig, aber erheblich preiswerter waren als vergleichbare Geschütze aus Stahl. Auch machte diese Entwicklung Österreich bei der Geschützerzeugung vom Ausland unabhängig.Das Militär und der Aufbruch 1860–1890. S. 236; books.google.at

Das erste Geschütz aus Uchatius-Bronze wurde 1874 gegossen. Bald war die gesamte Österreichisch-Ungarische Feldartillerie mit Geschützen aus diesem Material ausgestattet.Manfred Reinschedl: Die Aufrüstung der Habsburgermonarchie von 1880 bis 1914 im internationalen Vergleich, Verlag P. Lang, 2001, ISBN 978-3-631-36924-1, S. 116, 121 Die Stahlbronze galt zum Zeitpunkt seiner Entstehung als äußerst fortschrittliches Material und Geschützrohre aus Stahlbronze waren den klassischen Geschützrohren aus Bronze deutlich überlegen. Im Ersten Weltkrieg war die Stahlbronze als Werkstoff für Geschützrohre technisch überholt.

Von der Stahlbronze ist das sogenannte Uchatius-Verfahren zu unterscheiden. Beim Uchatius-Verfahren geht es um die Herstellung von Stahl, während Stahlbronze hingegen Bronze ist, die stahlähnliche Eigenschaften aufweist.

Ebenfalls als Stahlbronze wird ein Werkstoff aus Sondermessing bezeichnet. Die Sondermessinge werden bisweilen fälschlicherweise als Bronzen bezeichnet. Diese Legierungen haben einen Kupferanteil von durchaus unter 60 %, Bronze hat per Definition mindestens 60 % Kupferanteil. Der Werkstoff mit der Werkstoffnummer 2.0596.01 wurde Stahlbronze wegen seiner hohen Festigkeit genannt. Der Kupferanteil beträgt aber 55–66 %.Otto Mies: Metallographie: Grundlagen und Anwendungen. Ausgabe 3., Springer-Verlag, 1949; Reproduktion: ISBN 978-3-662-30719-9, S. 51 books.google.deH. Keller, K. Eickhoff: Kupfer und Kupferlegierungen. Ausgabe 3. Springer-Verlag, 1955; Reproduktion: ISBN 978-3-642-87249-5, S. 37; books.google.deHorst Hentze: Gestaltung von Gußstücken, Springer-Verlag, 1969, ISBN 978-3-662-11868-9, S. 52–53 books.google.de

Geschichte mini|Stahldorn wird in die Laufseele getrieben um diese auf das gewünschte Kaliber zu weiten Uchatius behauptete, seine Stahlbronze sei eine Weiterentwicklung. Er nennt in seinem Vortrag hierzu die Gusstechniken des Franzosen Laveissière und die Arbeiten des russischen Oberst Lawrow.Anton Dolleczek: Geschichte der österreichischen Artillerie von de frühesten Zeiten bis zur Gegenwart. 1887, S. 517. Der Ausgangspunkt für die Stahlbronze war das Jahr 1872, als Erzherzog Wilhelm Uchatius ein Stück russischer Bronze, welche im flüssigen Zustand gepresst wurde, verschafft hatte. Uchatius stellte fest, dass ihre Eigenschaften der herkömmlich hergestellten Bronze überlegen war.Österreichische militärische Zeitschrift, 1875, Ausgabe 72, S. 2.Franz Freiherr von Uchatius: Stahlbronze: Vortrag gehalten am 10. April 1874 im k. k. Artillerie-Arsenale. 1874; books.google.de Dieses Verfahren wurde schon 1865 von Joseph Whitworth patentiert.Paul Reinglass: Chemische Technologie der Legierungen: Mit Ausnahme der Eisen-Kohlenstoff-Legierungen. Ausgabe 2. Springer-Verlag, 1926. Reproduktion: ISBN 978-3-662-29261-7, S. 266; books.google.de

Auf der Wiener Weltausstellung 1873 besuchte Uchatius den Stand der Pariser Firma Société J. Laveissière et Cie und lernte den modernen französischen Kokillen-Guss kennen. Uchatius machte Versuche mit dem modernen Kokillen-Guss und stellte fest, dass Kühlung entscheidend für die Güte des Materials ist, denn die Außenseite der Kokillenbronze, nach dem sie kaltgewalzt wurde, war der gepressten Bronze ebenbürtig. Das war entscheidend, denn Kokillenbronze war viel einfacher herzustellen als gepresste Bronze.

Um auch die Innenseite zu kühlen, wandte Uchatius zunächst den von Thomas Jackson Rodman 1862 entwickelten Hohlguss mit einem wassergekühlten Rohr an. Da die Ergebnisse nicht zufriedenstellend waren, experimentierte er weiter und fand heraus, dass eine massive Kupferstange die Innenseite am besten kühlt. Nachdem der Geschützrohling erkaltet war, wurde der Lauf samt Kupferstange herausgebohrt, aber nicht wie sonst üblich auf das notwendige Kaliber, sondern schmäler. Die innere Bohrung wurde dann nacheinander durch immer dicker werdende, kegelförmige Stahlzylinder auf das notwendige Kaliber mittels einer starken Presse aufgedehnt. Diese mechanische Bearbeitung steigerte die Härte und Festigkeit der Innenwand.

Doch schon im Jahre 1869 erlangte Samuel B. Dean für die Firma South Boston Iron Company ein Patent für ein Verfahren zur Bronzeverarbeitung. Auch hier wurden nacheinander größer werdende Stahldorne in den Gussrohling getrieben, um die Innenwand zu stärken.Van Slyck, New England Manufacturers and Manufactories: Three Hundred and Fifty … Band 2. 1879, S. 591; books.google.de Es ist im Nachhinein nicht klar, ob Uchatius dieses amerikanische Patent bekannt war, wurde es doch auf dem europäischen Kontinent nicht verwendet.

Der Erfinder der Phosphorbronze Carl Künzel behauptet hingegen, Uchatius hätte seine Forschungsergebnisse übernommen. Hierzu veröffentlichte er einen Briefwechsel, den er mit Uchatius hatte. Künzel wollte damit beweisen, dass Uchatius auf Grundlage seiner Forschungsergebnisse die Stahlbronze entwickelt hätte.Künzel, Die Bronzelegierungen und ihre Verwendung für Geschützrohre u. technische Zwecke (Dresd. 1875) books.google.deMilitär-Literatur-Zeitung, 1875, Band 56, S. 512; google.de/books Uchatius stritt dies ab, da bei seiner Erfindung gar kein Phosphor verwendet wurde und das Verfahren anders ist.

Bei dem Verfahren von Künzel hämmert man den erwärmten Rohling über einen hingestreckten eisernen Dorn.Jahres-Bericht über die Leistungen der chemischen Technologie, mit besonderer Berücksichtigung der Gewerbestatistik, 1876, Band 21, S. 215; google.de/books Aus Italien kamen Stimmen, wonach Uchatius lediglich die in dem Buch „Esperienze mechaniche sulla resistenza dei principali metalli da bocce di fuoco“ von Oberst Rosset aus dem Jahr 1874 geschilderte Vorgangsweise kopiert hätte. Uchatius konnte nachweisen, dass seine Versuche mit dem Material schon vor dem Erscheinen des Buchs begonnen worden waren, und dass sein Verfahren deutlich ausgereifter war als das von Rosset.Der Kamerad, 1881, Nr. 59, S. 1; google.de/books

Der Nachfolger von Uchatius, Friedrich Thiele, versuchte, die Geschützherstellung weiter zu verbessern. Er entwickelte die Schmiedebronze, welche eine verbesserte Form der Stahlbronze ist. Im Unterschied zur Stahlbronze enthält sie einen Anteil Phosphor und wurde kalt geschmiedet. Erstmals wurde die Schmiedebronze bei dem Geschütz 9 cm Feldkanone M.75/96 verwendet.Helmut Neuhaus: Konkurrenz für Krupp – das Leben des Franz Freiherrn von Uchatius. ISBN 978-3-209-04522-5, S. 341.

Verfahren Die Stahlbronze bestehend aus 92 % Kupfer und 8 % Zinn wurde in Kokillen gegossen. Mit eingegossen wurde eine massive Kupferstange, um die Wärme gleichmäßig abzuführen, was zu einer gleichmäßigen Beschaffenheit der Bronze führte. Die Kupferstange wurde nach dem Erkalten herausgebohrt. Die Legierung für die Stahlbronze war die gleiche Geschützbronze, aus der schon früher Geschützrohre gegossen wurden. Durch Kaltwalzen erlangte sie jedoch die mit Stahl vergleichbare Festigkeit, Elastizität und Härte. Für die Herstellung von Geschützrohren wurde die Seele durch immer dicker werdende Stahldorne auf das erforderliche Kaliber kaltgewalztAdolf Ledebur: Die Verarbeitung der Metalle auf mechanischem Wege. 1877 S. 206 books.google.de (siehe hierzu auch Autofrettage).

Stahlbronze in der Geschützherstellung

Österreich-Ungarn mini|7-cm-Gebirgskanone M. 75, eins der ersten Geschützmodelle mit Stahlbronzerohr mini|12-cm-Kanone M. 80, eins der größten Geschützmodelle mit Stahlbronzerohr mini|Die 8-cm-Feldkanone M. 05 gilt als das letzte Geschütz, das mit Stahlbronzerohr gebaut wurde. Die Gemeinsame Armee war sehr an einer Modernisierung ihrer Artillerie interessiert, hatte doch der Deutsch-Französische Krieg in den Jahren 1870 und 1871 gezeigt, dass französische Geschütze aus Geschützbronze den deutschen Geschützen aus Stahl deutlich unterlegen waren. Da die Industrie in Österreich-Ungarn nicht in der Lage war, Stahlrohrkanonen herzustellen, lud man 1873 die Firma Krupp ein und ließ sich die modernsten Geschütze des Typs Feldartillerie-Material C/73 zeigen. Eine Anschaffung von Krupp-Geschützen wurde diskutiert.Die österreichisch-ungarische Artillerie von 1867 bis 1918. Technik, Organisation und Kampfverfahren. Verlag Militaria, Wien 2007, ISBN 978-3-902526-12-0, S. 75. Artur Maximilian von Bylandt-Rheidt empfahl die Anschaffung der Krupp-Kanonen.GM Artur Maximilian Graf Bylandt-Rheidt: No. 5 Memoire uber den Stand der Bewaffnungsfrage, 22. XI. 1873, KA MKSM Sonderreihe, Karton Nr. 64, Studien. Daniel von Salis-Soglio berichtet, dass die Mehrheit im Entscheidungskomitee sich für die Krupp-Kanonen entschieden hätte.Salis-Soglio: Mein Leben und was ich davon erzählen will, kann und darf. Band II. S. 69–70.

Stattdessen entschied man sich für die Stahlbronze von Uchatius. Kriegsminister Alexander von Koller hatte sich für die Stahlbronze eingesetzt.Extra-Felleisen, belletristische Beilage zum Würzburger Stadt- und Landboten, 1881, S. 288; google.de/books Für die Führung war entscheidend, dass die Armee unabhängig von ausländischen Produzenten war.John A. Dredger: Tactics and Procurement in the Habsburg Military, 1866–1918. ISBN 978-3-319-57677-0; S. 110 Uchatius konnte anhand von Tests zeigen, dass seine Rohre aus Stahlbronze den Stahlrohren gegenüber ebenbürtig waren. Im Vergleich zu früheren Bronzerohren war dies eine deutliche Verbesserung.Otto Maresch: Waffenlehre für Officiere aller Waffen. 1879, S. 170.Rigasche Industrie-Zeitung, 1878, Band 3, S. 7; google.de/books

Gleichzeitig habe die Verwendung von Stahlbronze einen erheblichen Kostenvorteil gehabt, so hätten die Kosten nur rund 30 % eines Krupp-Stahlrohrs betragen. Dennoch gab es Nachteile, so kritisierte man damals an den Kanonen von Uchatius das hohe Gewicht. Der Historiker Christian Ortner folgte hieraus, dass die Stahlbronze-Geschütze in den 1870er und 1880er Jahren Stand der Technik gewesen waren.Christian Ortner: Die österreichisch-ungarische Artillerie von 1867 bis 1918: Technik, Organisation und Kampfverfahren. Verlag Militaria, Wien 2007, ISBN 978-3-902526-12-0, S. 73 ff. Die Stahlbronze wurde als Endpunkt in der Entwicklung der Bronzerohre angesehen, während einschränkend angemerkt wurde, dass die konkurrierende Stahlrohrentwicklung erst am Anfang stehen würde.Jahresbericht über die Fortschritte der Chemie und verwandter Teile anderer Wissenschaften 1875, 1877, S. 1041; google.de/books

Uchatius’ Erfindung galt als großer Wurf. Die Aussicht, eine vom Ausland unabhängige Produktion von Geschützen zu haben, die auch deutlich günstiger waren, faszinierte und wurde in den Zeitungen sehr beworben. In einigen Artikeln wurde die Stahlbronze sogar als Stahl überlegen dargestellt. In die Verbesserung und Verfeinerung des Verfahrens wurden große Summen investiert. Es wurde u.a. damit geworben, dass Bronze deutlich weniger wetteranfällig sei als Stahl. So könnten Stahlbronze-Kanonen das ganze Jahr draußen stehen, im Gegensatz zu Stahlrohr-Kanonen, die rosten würden. Es wurde darauf verwiesen, dass alte Bronzerohre im Gegensatz zu Stahlrohren einfach umgeschmolzen und wiederverwertet werden können.