Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem (xesamtgetoete der laturwissenscliafteii. 



XXL Jahrg. 



8. November 1906. 



Nr. 45. 



J. A. Ewing: Die molekulare Struktur der Me- 

 talle. (Aus der Rede zur Eröffnung der Sektion G [Tech- 

 nologie] der British Association zu York 1906. Philosophical 

 Magazine 1906, ser. 6, vol. 12, p. 254—267.) 



Zur Erklärung der für den Techniker ungemein 

 wichtigen mechanischen Eigenschaften der Metalle 

 und ihres Verhaltens gegen Spannung entwickelt Herr 

 Ewing in seiner Rede eine Hypothese, die, auf be- 

 kannte Tatsachen gestützt, eine interessante Analogie 

 mit seiner Hypothese über die innere Struktur der 

 Magnete (vgl. Rdsch. 1890, V, 597) aufweist. Er 

 geht von der Erfahrung aus, daß nach den neuesten 

 mikroskopischen Untersuchungen die Metalle, wie 

 man an polierten und leicht geätzten Stücken er- 

 kennen kann, aus einer Anhäufung von Körnern be- 

 stehen, welche die Eigenschaften von Kristallen be- 

 sitzen. Wenn man ein Stück Metall über seine 

 Elastizitätsgrenze anspannt, so daß eine bleibende 

 Verschiebung eingetreten, dann erfolgt das Nachgeben 

 durch Gleiten zwischen den Teilen eines jeden Kristall- 

 kornes, indem ein Teil eines jeden Kristalls über 

 einen anderen Teil desselben Kristalls fortgleitet. 

 Mit anderen Worten die Plastizität eines Metalls 

 rührt her von der Möglichkeit des Scherens längs 

 bestimmter Ebenen im Kristall, an den sogenannten 

 „Spaltungs"- oder „Gleit"-Flächen, die im einzelnen 

 Kristall in drei oder mehr Richtungen vorkommen 

 können. Untersucht man die polierte Oberfläche eines 

 stark gespannten Metallstückes, so zeigt sich dieses 

 Scheren oder Gleiten an dem Auftreten kleiner Stufen, 

 die sich als Linien oder schmale Bänder markieren 

 uud Gleitbänder genannt werden. Aber trotz dieser 

 Verschiebungen in dem einzelnen Korn behalten die 

 Metalle ihre Kristallnatur bei. 



„Ferner haben wir bei dem Prozeß des Spannens 

 zuerst ein elastisches Stadium, das sich über sehr 

 kleine Bewegungen erstreckt, in denen keine Zer- 

 streuung von Energie und keine bleibende Anordnung 

 stattfindet. Wenn dieses Stadium überschritten wird, 

 tritt das Gleiten plötzlich ein. Die beim Anspannen 

 geleistete Arbeit wird nun zerstreut; wenn die Zug- 

 kraft entfernt wird, bleibt eine Spannung zurück und 

 bildet eine bleibende Anordnung; wenn sie weiter ein- 

 wirkt, so erzeugt sie weiter (innerhalb gewisser 

 Grenzen) erhöhte Spannung. Gewöhnlich kann ein 

 hoher Grad von Spannung erreicht werden, ohne daß 

 die Kohäsion zwischen den Gleitflächen zerstört wird. 

 Unmittelbar nachdem die Spannung eingetreten, ist 



eine deutliche Ermüdung, die sich in dem Verlust an 

 vollkommener Elastizität zeigt, vorhanden; diese wird 

 aber im Laufe der Zeit verschwinden, und das Stück 

 wird dann härter sein als vorher. Wenn aber anderer- 

 seits ein Vorgang abwechselnden Spannens nach rück- 

 wärts und nach vorwärts viele Male wiederholt wird, 

 bricht das Stück." 



Diese jetzt allgemein bekannten Tatsachen will 

 Herr Ewing zu erklären versuchen mittels einer Hy- 

 pothese, welche mit der vom Redner 1890 entwickelten 

 Molekulartheorie des Magnetismus viel Analogien 

 besitzt und wie dort von der Vorstellung ausgeht 

 daß die Festigkeit der Struktur von den gegenseitig 

 auf einander wirkenden Kräften der Elementarteilchen 

 der Mokelen bedingt ist. 



Das Eisen und die meisten der technisch verwerteten 

 Metalle kristallisieren im kubischen System, und die 

 folgenden Ausführungen beschränken sich auf diesen 

 einfachsten Fall. Denken wir uns ein Molekül, das 

 gleichmäßige Polarität in drei Richtungen besitzt, die 

 durch rechtwinkelige Achsen bestimmt sind. Das 

 Molekül hat dann sechs Pole, drei positive und drei 

 negative, und es sei ferner angenommen, daß die 

 gleichen Pole sich abstoßen, die ungleichen sich an- 

 ziehen. Weiter werde angenommen, daß das Molekül 

 eine kugelförmige Hülle besitzt, welche die Hüllen 

 der NachbarAokelen berührt, und daß sie sich reibungs- 

 los an einander drehen können. Aus drei Magnet- 

 stäben, die in ihren Mitten rechtwinkelig an einander 

 befestigt sind, kann man ein Modell derartiger Mo- 

 leküle herstellen. 



„Denken wir uns nun den Prozeß der Kristall- 

 bildung mit einem Vorrat von solchen sphärischen 

 Molekeln als Bausteinen, und gehen wir von einem 

 Molekül aus, zu dem wir ein zweites herantreten lassen, 

 das seine Stelle unter der Wirkung der Polarkräfte 

 einnehmen kann. Es wird eine stabile Stellung haben, 

 wenn ein positiver Pol des Moleküls A einen nega- 

 tiven Pol des Moleküls B berührt, die entsprechenden 

 Achsen in einer Linie liegen, und wenn der weiteren 

 Bedingung genügt ist, daß 

 die Achsen im Molekül B, 

 deren Pole von A nicht 

 berührt werden, in bezug 

 auf das von den Polen des 

 Moleküls A erzeugte Kraft- 

 feld stabil gelagert sind. Mit anderen Worten wir 

 haben nebenstehendes Gebilde : Des bequemeren Dar- 



