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BLIOTEKA

Associatioff internationale pour l’essai des materiaux.

Congres de Budapest 1901.

Internat. Verband für die Materialprüfungen der Technik.

Kongress in Budapest 1901.

METALLOGRAPHIE ET MECANIQUE

par

F. Osmond et G. Cartaud.

Metallmikroskopie und Mechanik

von

F. Osmond und G. Cartaud.

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Les Materiaux de Construction.

Baumaterialienkunde.

VI ifeme annee. No. 18.

VI. Jahrgang. Heft 18.

STUTTGART 1901.

Redaction: Administration:

H. Giessler, ProU-

Druck:

Expedition:

Stähle <& Friedei.

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Metallographie et mecanique.

Par F. Osmond et G. Cartaud.

solide;

A l’ancien partage de la matiere entre les trois etats solide, liquide et gazeux, tend ä se substituer une Classification nouvelle et qui ne connait plus que deux etats: l’etat amorphe et l’etat cristallise. On parle aujourd’hui de liquides cristallises et de corps, solides en apparence, qui sont des liquides pour les physicochimistes.

En fait, les deux classifications peuvent subsister cöte ä cöte et nous servir tour ä tour. La premiere, plus superficielle, n’invoque que le temoignage de nos sens; l’autre s’appuie sur des proprietes plus cachees et sur une connaissance plus profonde de la structure. Mais comme c’est precisement la struc-ture des corps qui fait le principal sujet de cette communication, c’est aussi la seconde Classification que nous devons mettre au premier plan.

»L’etat amorphe«, dit M. Le Chatelier*), »est celui dans lequel toutes les proprietes sont identiques dans • toutes les directions autour de chaque point. L’etat cristallise, au contraire, est caracterise par ce fait que les proprietes de la matiere comportant une Orientation varient autour de chaque point avec la direction consideree et que cette Variation se fait suivant une loi definie, la meme en tous les points d’une meme masse homogene«; d’oü les formes geometriques exterieures et la clivabilite.

Mais un corps donne est rarement forme d’un cristal unique. Nous, constructeurs ou metallurgistes, nous avons toujours affaire, comme nous l’ont appris les classiques travaux du Prof. Tschernoff, ä des colonies complexes oü les cristaux n’ont pas pu se developper librement et se sont mutuellement limites par des faces grossierement planes en formant des polyedres pseudo-cristallins que l’on peut nommer des grains cristallins ou, pour abreger, des grains.

Ces modes de structure, c’est-ä-dire l’absence de structure pour l’etat amorphe et la structure ä grains cristallins pour l’etat cristallise, sont ceux que la matiere prend spontanement sous l’influence des forces moleculaires et, eventuellement, de la pe-santeur. Et, pour cette raison, on peut les appeler structures spontane es ou congenitales.

Mais l’emploi de materiaux bruts de coulee, sans etre rare, n’est pas le cas le plus frequent. Le plus

*) Annales des Mines, fevrier 1897.

souvent, nous soumettons nos pieces moulees ä un traitement thermique ou ä un traitement mecanique ou aux deux, pour en modifier la qualite ou la forme: nous leur donnons ainsi, par l’action de forces exterieures, une structure artificielle ou deterniinee qui se substitue ou se superpose ä la structure congenitale. Et, dans tous les cas, quand nous mettons en oeuvre dans nos constructions les pieces finies qui sortent de la forge, ce n’est pas pour les laisser se reposer: c’est pour les soumettre ä la loi du travail et de la fatigue qui est aussi celle des etres vivants. Nous leur demandons de resister ä certains efforts que nous tächons, en maitres equitables et surtout pru-dents, de proportionner ä leurs forces. Mais ces efforts, modeleurs de la matiere, comme ils impriment aux mains, au corps des artisans les stigmates pro-fessionnels, tendent ä deformer les metaux et ä leur imposer une derniere structure artificielle dont la limite, que nous atteignons parfois malgre nous, est la desintegration.

Les modes de structure ainsi imposes aux corps par les forces exterieures et leur combinaison avec les modes de structure spontanes, tel est le sujet que nous essayerons, sinon de traiter, du moins d’esquisser dans cette note. Et, pour mettre un peu d’ordre dans une question aussi touffue, nous examine-rons successivement l’action des forces:

1° sur les liquides;

2° pendant le passage de l’etat liquide ä l’etat

3° sur les corps solides amorphes; 4° sur les corps solides cristallises.

I.

Liquides.

Les liquides sont ordinairement le type des corps amorphes. Si cependant une goutte d’un liquide est soustraite ä l’action de la pesanteur, comme dans les experiences de Plateau, par Suspension dans un autre liquide, de meme densite que le premier et non mis-cible ä lui, cette goutte devient spherique, c’est-ä-dire qu’elle prend une forme geometrique bien de-finie. Et si plusieurs gouttes semblables se juxta-posent comme les gouttelettes d’huile dans une sauce mayonnaise ou comme les bulles d’air dans l’eau de savon, elles se polyedrisent mutuellement et l’ensemble prend une stucture cellulaire tres analogue ä celle des corps cristallises consideres comme des amas de grains. Ainsi, des maintenant, la structure cellulaire nous apparait comme la structure naturelle des corps amorphes quand on les empeche de se ras-sembler, les cellules polyedriques etant le resultat de la mutuelle deformation de spheres originelles.

Mais, comme nous l’allons voir, on peut aussi la produire sans l’intervention d’un corps diviseur etranger.

A. Structure deierminee par Taction de la chaleur et de la pesanteur.

Les premieres experiences sur les courants de convection dans les liquides ont ete faites par Tyndall et vonBezold’. on en doit de toutes recentes et de tres originales ä M. Benardd) Nous les decrirons avec quelques details.

Une couche mince horizontale, primitivement amorphe, d’un liquide quelconque est traversee de bas en haut par un flux de chaleur. Quand le re-gime permanent est etabli, cette couche se trouve divisee en un assemblage de prismes hexagonaux reguliers ä axe vertical dont le diametre est du meme ordre de grandeur que l’epaisseur du liquide (Fig 1). C’est la structure cellulaire reguliere. Chaque prisme hexagonal ou cellule est un tourbillon ferme. La fig. 2 est une coupe par un azimut d’un tel tourbillon: eile montre les filets liquides et le sens de la circulation. Le liquide chaud s’eleve dans la partie voisine de Faxe de la cellule, se refroidit dans les portions des trajectoires voisines de la surface libre oü le mouve-ment est centrifuge, redescend le long de la paroi laterale, revient enfin vers le centre par les filets centripetes du fond et ainsi de suite indefiniment. Dans chaque azimut, il y a un point de vitesse line-aire nulle que tous les filets enveloppent, La surface libre n’est pas plane: le centre de chaque hexagone est deprime; les sommets ternaires sont des sommets topographiques; chaque cöte de l’hexa-gone est une ligne de falte dont le milieu est un col.

Mais le regime permanent qui vient d’etre decrit ne s’obtient que dans des conditions experimentales parfaites et, dans tous les cas, il est precede par un regime variable. Dans la periode initiale, les premiers centres d’ascension, produits dans la couche inferieure dilatee, sont dus ä des maximum locaux infiniment petits de force ascensionelle et distribues au hasard. Ges premiers centres donnent naissance ä des tour-billons qui sont d’abord de revolution; mais, tres vite, leur nombre croit; ils se rencontrent deux ä deux, se deforment et se deplacent mutuellement. De chaque rencontre nait une surface plus ou moins

Revue generale des Sciences pures et appliquees, t. XI, pp. 1259 et 1309, 15 et 30 decembre 1900; et these, Gauthier-Villars, Paris 1901.

verticale de part et d’autre de laquelle les rotations sont de sens contraires; resserre entre tous les plans verticaux qui le separent de ses voisins, chaque tourbillon est devenu polygonal. Desormais, l’identite des dimensions et des forces vives sera la loi de l’equilibre stable definitif pour l’ensemble de ces tourbillons: si leur nombre est trop grand, les plus petits sont condamnes ä disparaitre; si leur nombre est trop petit, les plus grands, comprimes dans une direction, deviendront instables et une nouvelle coupure se pro-duira. La fig. 3 represente une des phases de l’etat variable, avec une division cellulaire demi-reguliere: la photographie a ete obtenue en melant au liquide des poussieres lamellaires brillantes qui s’orientent de fa<jon que leur grande surface soit parallele aux courants liquides; les courants horizontaux refle-chissent donc vivement la lumiere tandis que le courant ascendant central donne un cöne d’ombre degrade et les courants descendants le long des cloisons un trait noir etroit. Sur la figure reproduite, les sommets quaternaires sont assez nombreux. Le passage au regime permanent se fait par la dispari-tion de ces sommets quaternaires; chacun d’eux est generalement remplace par deux sommets ternaires, gräce ä l’apparition d’un cöte supplementaire, comme le montre la fig. 4, oü deux photographies successives sont superposees; la premiere, en traits forts, con-tient trois sommets quaternaires dont deux ont disparu sur la seconde, prise deux minutes plus tard et reproduite en traits fins; en meme temps, les angles et les cötes se regularisent.

A epaisseur de liquide egale, le diametre des cellules varie avec la temperature. Si donc on fait varier cette derniere, le nombre des cellules par unite de surface varie egalement: quand ce nombre aug-mente, la multiplication resulte toujours de l’appari-tion instantanee d’une coupure qui, d’une cellule, en fait deux; cette coupure est preparee par l’allongement de la cellule mere dont les longs cötes se courbent jusqu’ä ce que la nouvelle cloison s’etablisse entre eux. Quand le nombre des cellules va en decroissant, une cloison separant deux cellules glisse jusqu’ä ce que l’une de ces deux cellules disparaisse; jamais une cloison ne disparait sur place.

B. Structure determinee par les vibrations.

Si, ä la surface d’un liquide indefini, on fait vibrer deux plans verticaux rectangulaires, on determine deux systemes d’ondes pareillement rectangulaires. L’intersection de deux ondes mobiles, appartenant respectivement ä chacun des deux systemes, decrit une droite ä 45° par rapport aux traces des plans; le long de cette droite, la composition des ondulations cree un maximum de deformation. Si la surface est finie et assez petite, rectangulaire par exemple, les ondes directes interferent avec les ondes reflechies et on obtient un regime d’ondes stationnaires oü les

A.

intersections sont encore ä 45°. Ces phenomenes, bien connus en optique et en acoustique, ont ete etudies experimentalement, dans le cas des liquides, par le physicien anglais Vincent.¹) L’un de nous s’en est aussi occupe en collaboration avec M. Che-neveau. On peut les varier de beaucoup de manieres en modifiant la forme des cuvettes, celle des styles vibrants, la frequence des vibrations etc. et veri-fier ainsi les lois de la reflexion, de la refraction et de la propagation. Nous ne pouvons pas donner ici ä ce sujet tous les developpements qu’il comporte: nous nous bornerons ä un cas particulier sur lequel nous aurons ä nous appuyer plus tard, celui d’un point O et de deux plans paralleles AF, CG (fig. 5) vibrant isochroniquement ä la surface d’un liquide indefini. On demontrerait facilement que, dans ce cas, l’intersection d’une onde circulaire et d’une onde plane decrit une parabole dont Taxe passe par le point 0 et est perpendiculaire aux plans AF, CG. La fig. 5 reunit l’ensemble des paraboles conjuguees decrites par l’ensemble des trois systemes d’ondes: les ondes mobiles generatrices sont figurees en traits discontinus et les intersections fixes en traits pleins. Si l’on suppose successivement que les lignes DE et B H soient un plan materiel fixe, on aura successivement les deux demi-schemas DEFG et BHCG, suivant que les ondes planes seront perpendiculaires ou paralleles au plan fixe. Enfin, dans une cuvette rectan-gulaire vibrante avec un style au milieu de l’un des cötes, les quatre cötes emettront des ondes rectilignes, le style des ondes demi-circulaires et les'choses se passeront comme si les deux demi-schemas DEF'G et BHCG etaient superposes: c’est-ä-dire que la surface de la cuvette sera divisee, abstraction faite des reflexions, par les ondes directes mobiles et par les quatre systemes de paraboles fixes, conjugues deux ä deux, que decrivent les intersections des premieres. La fig. 6, obtenue par l’introduction d’un obstacle dans une cuvette rectangulaire remplie de mercure et animee d’un mouvement vibratoire, montre, in-egalement developpes, deux des systemes de paraboles, sans prejudice des ondes directes et des intersections ä 45° des ondes rectilignes.

Cette division des liquides par les vibrations est toujours accompagnee de mouvements tourbillonnaires que l’on peut montrer en projetant de la poudre de lycopode ä la surface du mercure. La fig. 7 est une de celles que l’on peut obtenir ainsi avec une cuvette circulaire.

II.

Passage de l’etat liquide ä l’etat solide.

Quand un corps passe rapidement de l’etat liquide ä l’etat solide, il semble probable que sa surface

9 Phil. Mag., juin 1897, p. 411; fevrier 1898, p. 191, sep-tembre 1898, p. 290; octobre 1899, p. 338.

pourra enregistrer les denivellations quelconques dont eile etait sillonnee au moment de la solidification. Et cette methode a ete, sinon appliquee, du moins indiquee par Barthelemy des 1874.0

L’application a ete faite par l’un de nous aux metaux facilement fusibles, etain, plomb, cadmium, zinc, bismuth. Mais si on laisse le metal liquide se refroidir lentement, c’est sürtout la cristallisation qui s’inscrit. Pour surprendre, comme par une photo-graphie instantanee, les phenomenes de transition, il faut rendre la solidification rapide. On y reussit en coulant le metal sur une glace inclinee ou en le laissant tomber en gouttes sur une glace horizontale oü il s’ecrase.

La surface inferieure, au contact du verre, en prend generalement le poli, sauf aux endroits oü le metal a ete souleve par des soufflures. La surface libre, au contraire, enregistre:

A.    La structure du liquide.

B.    Les mouvements du liquide au moment de la solidification.

C.    La structure cristalline du solide.

Sauf pour le bismuth qui cristallise avec une facilite extreme et qui n’a jamais donne que les tremies connues, on obtient un reseau cellulaire que nous considerons comme caracteristique de l’etat liquide et qui rappelle beaucoup. le regime variable de Benard (fig. 3). Seulement, les apparences sont interverties: c’est-ä-dire que le centre est en relief et les cloisons en creux, peut etre parce que celles-ci ont ete solidifiees les dernieres et ont Supporte le retrait. Les cellules, analogues aux cellules des tissus epidermiques, ont 4, 5, plus souvent 6 cötes (fig. 8, plomb, 300 diam.); eiles peuvent posseder, surtout dans le zinc, un sorte de noyau en saillie (fig. 9, zinc, 300 diam.). La solidification brusque pennet de saisir les phases de developpement ou de retraction et de prendre sur le fait la scissiparite decrite par Benard: les noyaux eux-memes semblent prendre part ä la division en s’etirant et en s’etranglant pour se couper en deux noyaux quelquefois tangents ä la cloison nouvelle; ailleurs, on peut voir, dans certaines cellules, des amorces de cloisons qui, partant de deux cötes opposes, tendent ä se rejoindre en laissant entre elles un canal plus ou moins etroit (fig. 10, zinc, 400 diam.).

B. Les cellules peuvent etre orientees par les mouvements qui animaient le liquide au moment de la solidification. La fig. 11 (110 diam.) a ete obtenue en projetant une goutte de zinc fondu sur une plaque de verre; on y voit de grands tourbillons cellulaires et les filets de ces tourbillons sont formes par des files de cellules primaires qui etaient vraisemblablement elles meines de petits tourbillons.

9 Ann. de chim. et de phys., serie 5, t. I, p. 100, 1874.

II est remarquable qu’on retrouve tres generale-ment cette structure ou quelque chose de fort ana-logue dans les alliages eutectiques. La fig. 12(123 diam.) en donne un bon exemple emprunte ä M. Heyn¹) c’est l’eutectique cuivre-oxydule de cuivre. Les gra-nulations cellulaires, au für et ä mesure de leur solidification dans les milieux agites, seraient orientees et classees par les filets tourbillonnaires; elles pour-raient aussi rester isolees dans les milieux calmes, d’oü la structure ponctuee, egalement frequente dans les eutectiques.

C. Mais la structure cellulaire, qui est celle du liquide, n’empeche pas la formation de la structure cristalline, quand cette derniere appartient normalement au solide; et la faqon dont ces deux structures se combinent entre elles donne lieu ä des obser-vations assez curieuses. Voici de l’etain (fig. 13, 250 diam.); coule sous une epaisseur convenable, il presente un melange de cellules et de cristallites. Les cellules qui, sous leur forme primordiale, spherique avant la polyedrisation, sont probablement les globu-lites des mineralogistes, s’ordonnent pour former les cristallites du type arrondi: le passage est ici pris sur le fait. Le zinc (fig. 14, 150 diam.) nous en offre un autre exemple. Il est vraisemblable que chaque cellule devient, en se solidifiant, un embryon cristallin, des lors susceptible d’orientation. C’est ce que nous voyons nettement dans le plomb (fig. 15, 150 diam.); chaque cellule est le lieu d’un petit cristal et ces petits cristaux sont Orientes de meme dans Faire d’un meine grain cristallin; la division cellu-laire n’en reste pas moins visible, mais toutes les cellules d’un grain prennent une allure generale qui leur est commune et les distingue de celles du grain voisin. Cependant, les limites du grain cristallin ne coi'ncident pas toujours exactement avec celles des cellules integrantes; une meine cellule peut appartenir ä deux grains differents, comme le montre la fig. 16 (plomb, 300 diam.) sur laquelle on a fait apparaitre, par une legere deformation, ä la fois les limites des grains et les stries paralleles caracteristiques par leur direction de chacun d’eux.

III.

Corps solides amorphes.

A. Structure determinee par la chaleur.

Les verres, ou du moins certains verres, mon-trent, attaques par l’acide fluorhydrique, la structure cellulaire parfaitement developpee, teile qu’elle a ete obtenue par Benard dans les liquides et teile que nous l’avons vue sur le plomb (fig. 8). Seulement, les cloisons sont en relief au lieu d’etre en creux. Cette structure est bien reelle: c’est-ä-dire qu’elle n’est pas due, comme on pourrait peut etre le craindre,

‘) Mitteil, aus den k. techn. Versuchsanstalten 1900, p. 315, Fig. 5, Taf. IV.

ä la limitation mutuelle de champs d’attaque deve-loppes ä partir des points les plus attaquables; il suffit en effet, pour la faire apparaitre, de chauffer le verre au rouge, ce qui entraine un commencement de deformation (fig 17, 400 diam.). Dans les regions moins chauflees et ä peine deformees, la polyedrisation n’est pas completement revelee et on voit les noyaux globulitiques, point de depart de la cellule (fig. 18, 400 diam.). Apres attaque par l’acide fluorhydrique, ces cellules peuvent montrer des stries rayonnantes qui rappellent les filets tourbillonnaires vus en plan.

Dans d’autres verres, les cellules tendent ä se grouper en cristallites (fig. 19, 150 diam.), comme nous l’avons anterieurement remarque sur le zinc (fig. 14) et sur l’etain (fig. 13).

B. Structure determinee par dilatation ou contraction.

Ouand un corps se contracte dans tous les sens, par refroidissement ou autrement, les surfaces se mettent en tension et, si le corps considere n’est pas suffisamment plastique, il se produit un reseau de craquelures qui le divisent en cellules. Ces cellules sont generalement beaucoup plus grandes que les precedentes, souvent visibles ä l’oeil nu: craquelures de la couverte des faiences, des argiles dessechees, etc. On peut les faire apparaitre sur la gelatine ä peu pres seche en traitant la surface par l’alcool absolu qui acheve la dessiccation (fig. 20, 85 diam.). Si la surface en tension etait pratiquement indefinie, on aurait une division en prismes hexa-gonaux (basaltes); les corps de petites dimensions se separent en prismes normaux aux surfaces; pour des dimensions convenables, on a ces niemes prismes ä la peripherie et, ä Finterieur, des polyedres grossiere-ment inscriptibles dans la sphere et qui tendent vraisemblablement vers le dodecaedre rhomboidal.

Cette structure peut etre incomplete, c’est-ä-dire que les cellules ne se ferment pas toujours: leurs cötes se reduisent alors ä des rayons partant de sotnmets ordinairement ternaires ou quaternaires. Elle peut aussi etre latente: dans les plaques photo-graphiques au gelatinobromure, pendant le fixage, les derniers restes du sei d’argent dessinent souvent, avant de disparaitre, un reseau de cet ordre.

C. Structure determinee par l’application des forces exterieures.

Pour traiter ici cette question, nous ne sommes pas obliges de nous adresser ä des corps vraiment amorphes, au sens absolu du mot. Nous pouvons considerer comme tels les corps cristallises formes de grains cristallins d’orientation quelconque, pourvu que les grains de la structure congenitale soient tres petits par rapport aux mailles du reseau structural determine par les forces exterieures. Or, cette condition est generalement remplie par toutes les roches

Red.

»Que toujours quelque vent empeche de calmer.«

Mais les rides sur les metaux deformes on ete directement observees par M. le Commandant MengiiD) et nos ouvrages sont soumis ä de perpetuelles vibrations.

au point de vue des grandes deformations geologiques, par tous les metaux usuels de bonne qualite au point de vue des deformations visibles aux yeux.

Sous l’action de telles forces, on cree en chaque point des efforts de traction, de compression et de glissement simultanes. L’etude de la repartition de ces efforts a fait notamment l’objet des savantes recherches de M. Rejt'ö, bien connues des membres de ce congres*), mais dont le cöte mathematique echappe ä notre programme et qui, au surplus, seront beaucoup mieux developpees par leur auteur.

Pour rester dans le domaine purement experimental, nous rappellerons que, dans le cas suppose le plus simple, celui de la traction ou de la compression simples de prismes ä section rectangulaire, il peut se former deux systemes de surfaces de defor-mation et eventuellement de rupture, les unes paralleles ou perpendiculaires ä la direction de l’effort, les autres obliques par rapport ä cette meme direction. Nous appellerons le premier Systeme direct, le second Systeme oblique.

»Soumis ä un efifort de traction, les corps cassants se rompent perpendiculairement ä la direction de l’effort.«

»Soumis ä la compression, ils peuvent se diviser en fragments paralleles ä l’effort de compression. Des cubes de verre, de pierre dure, eclatent sous la compression en aiguilles perpendiculaires aux plateaux entre lequels ils sont comprimes« (Rondeled). Chaque tranche parallele aux plateaux est en efifet etiree dans les deux sens perpendiculaires et se divise exactement comme dans le cas du retrait, c’est-ä-dire par traction. Si, en meme temps, les sections perpendiculaires aux plateaux changent de forme, ce qui n’arrive pas seulement dans les corps plastiques, mais aussi, sous le passage des ondes, dans tous les corps possibles, les sections paralleles aux plateaux, inegalement etirees, tendent ä se separer les unes des autres par glissement: d’oü la schistosite et, ä la limite, la rupture. Dans une töle d’acier terminee au rouge sombre, le laminage produit une stratification de la perlite et, meme dans la ferrite, des couches inegalement ecrouies, inegalement attaquables par les reactifs chimiques; les lignes claires de la fig. 21 (250 diam.) ont ete creusees en 15 secondes par l’acide nitrique etendu de 4 volumes d’eau sur la coupe polie d’une töle schisteuse d’acier doux; les sillons sont paralleles, dans leur ensemble, ä la surface de la töle, avec deviations locales secondaires resultant de la micro-structure, c’est-ä-dire de la presence de la perlite et de la division granulaire de la ferrite. Cette origine de la schistosite a d’ailleurs ete mise en evidence

q Congres de l’association internationale pour l’essai des materiaux, Budapest 1901.

²J Les lignes entre guiilemets sont extraites du rapport presente par M. Mesnager au congres des methodes d’essai tenu ä Paris en 1900.

par les experiences synthetiques des geologues, Daubree¹) et M. Stanislas Me um erd)

Le Systeme oblique a ete egalement decrit par les memes savants. Daubree, en comprimant entre deux plaques de fonte des parallelipipedes de mastic ä mouler (melange de cire d’abeilles et de plätre avec une certaine quantite de resine, avait obtenu la fissuration de la masse suivant la figure 22. M. Stanislas Meiinier a laisse se retracter une bande de caoutchouc primitivement tendue et enduite de Stearine: la Stearine se clive en rhomboides reguliers (fig. 23 A) en remplaqant la Stearine par des plaques de plätre de 3 centimetres d’epaisseur et de con-sistance convenable, on a des divisions analogues avec failles et rejets (fig. 23 B). Dans tous les cas, on realise ainsi quelque chose de tout ä fait sem-blable aux clivages et on voit qu’il est absolument legitime d’assimiler la structure determinee par les efforts aux structures congenitales.

Sur les metaux, les premieres remarques relatives au Systeme oblique ont ete faites par Laders; mais les recherches de beaucoup les plus poussees sont celles de M. le Commandant Hartmannd) Les lignes obliques sont caracterisees par ce fait qu’elles font avec la direction de l’effort un angle plus grand que 45° sur les eprouvettes de traction et l’angle complementaire sur les eprouvettes de compression. On peut d’ailleurs les obtenir avec la plus grande facilite et sans le secours d’aucune machine en etirant entre les doigts des bätons de mastic des vitriers ou en brisant par flexion une mince feuille de gelatine (fig. 24, 200 diam.).

Peut etre faut il rapporter ä la meme cause les lignes de faiblesse conjuguees, ä peu pres rect-angulaires entre elles, que M. Stead a trouvees, sans pouvoir les reproduire ä volonte, sur certaines töles minces d’acier extra-doux⁴) (fig. 25).

A notre avis, les lignes obliques sont (ou du moins peuvent etre) les intersections des ondes directes, absolument semblables aux intersections des rides sur une cuvette rectangulaire remplie d’un liquide en Vibration. 11 peut sembler paradoxal de comparer la surface d’un metal ä celle d’une nappe liquide

p Etudes synthetiques de geologie experimentale. Dunod, Paris 1879.

²) La geologie experimentale. Alcan, Paris, 1899.

³j Distribution des deformations dans les metaux soumis ä des efforts. Berger-Levrault, Paris 1896.

⁴)    Journal of the Iron and Steel Institute, 1898, part I.

⁵)    Comptes rendus, t. CXXI.V, p. 681, 29 mars 1897.

Les interferences des ondes directes mobiles sont deslignes fixes; elles s’inscriraient par une deformation permanente, alors que les ondes mobiles ne s’ins-crivent pas aussi facilement, parce que la rencontre de deux ondes produit une deformation qui est la somme des deformations elementaires et que la limite elastique sera depassee en ce point avant de l’etre sur le parcours des ondes generatrices.

II y a cependant une difference entre les liquides et les solides: dans les premiers, les lignes d’inter-ference sont ä 45° sur les directions des ondes rectilignes rectangulaires; dans les solides, 1’angle est plus ou moins different de 45°. Pour expliquer cette difference, il est necessaire de faire une hypo-these; plusieurs sont possibles: on peut supposer, par exemple, que la vitesse de propagation des ondes est plus grande dans le sens de la compression que dans le sens de la traction.

La deformation et la rupture qui la termine se font tantöt suivant le Systeme direct, tantöt suivant le Systeme oblique, plus souvent suivant les deux ä la fois. Le Systeme direct predomine plutöt dans les corps fragiles. Ainsi, quand on poinqonne par choc une lame de verre, on exerce une traction tangentielle selon les cercles concentriques ärimpact: le verre se fend perpendiculairement ä cette traction, c’est-ä-dire suivant des rayons; en meme temps, comme la matiere ne peut obeir aus deformations qu’elle tend ä subir sur le passage des ondes, il se fait d’autres felures circulaires autour de l’impact (fig. 26). Ces fentes memes empechent la formation du Systeme oblique qui n’apparait pas ici, du moins sur la surface de verre. Il apparait fort bien au contraire si l’on remplace le verre par de la gelatine, pourvu que cette substance ne soit pas trop seche (fig. 27, 150 diam.); et il s’y trouve seul.

Passons maintenant ä un cas plus complique: celui d’un prisme droit allonge reposant sur une plaque d’appui par une de ses faces et comprime sur la face opposee par un couteau perpendiculaire aux longues aretes.

Le Schema des deformations, construit d’apres les experiences de M. Hartmann et d’autres (fig. 28), comporte finalement sur une face laterale:

1° Un renflement ä peu pres concentrique au poinqon avec deux anticlinaux plus accentues suivant les lignes OX, dans la region oü l’effet de compression est le moins neutralise par des effets de traction opposes.

2° Deux systemes de lignes conjuguees AB, A' B‘ tournant leur concavite vers le point de pression.

8° Des lignes courbes MN tournant aussi leur concavite vers le poinqon, mais symetriques par rapport ä Taxe vertical de la figure.

4° Des lignes M‘N‘ partant en divergeant de l’arete superieure, ces dernieres ordinairement peu developpees et peu visibles.

La deformation concentrique au poimjon est l’effet des ondes directes: eile se produit avec formation correlative de la structure schisteuse, si le corps essaye s’y prete.

Les autres lignes de deformation peuvent etre rapportees au Systeme oblique, c’est-ä-dire aux inter-sections des ondes directes. Le point de pression 0 est un centre d’emission d’ondes circulaires; le Support CG emet des ondes planes paralleles et l’etirage resultant de l’enfoncement du couteau est aussi l’ori-gine d’un Systeme d’ondes planes perpendiculaires aux precedentes. Nous avons donc reuni toutes les conditions de la fig. 5 (surface liquide) et le resultat est aussi le meme. On voit immediatement que le Schema de la fig. 28 peut resulter de la Superposition des deux demi-schemas DEFG, BCHG de la fig. 5. Les lignes AB, A‘B‘ de la fig. 28 appartiendraient au Systeme paraboles conjuguees du rectangle DEFG de la fig. 5; les lignes MN, M‘N de la fig. 28 au Systeme de paraboles conjuguees du rectangle BCHG de la fig. 5. En fait, dans le cas des solides, si la vitesse des ondes de compression est differente de la vitesse des ondes de traction, les lieux d’inter-section ne sont plus des paraboles; ce sont des ellipses ou des hyperboles selon que les ondes circulaires sont plus lentes ou plus rapides que les ondes planes avec lesquelles elles se rencontrent; mais l’aspect general du Schema, si l’on se contente d’une premiere approximation, n’en est pas tres modifie.

Naturellement, il faudrait aussi tenir compte, dans une analyse complete, de la solidarite que la cohesion etablit entre les parties d’une masse solide, solidarite qui n’existe pas dans les liquides, et aussi des varia-tions de vitesse des ondes quand elles traversent des milieux inegalement comprimes ou dilates, il resulte de lä des perturbations diverses, mais qui ne vont pas jusqu’ä masquer des similitudes qui nous paraissent evidentes.

Il est ä remarquer que le reseau cree par les forces n’est pas tout d’abord un reseau de faiblesse si la limite elastique differe de la Charge de rupture. Ce reseau est l’ensemble des lieux de deformation maximum. Si le corps considere est susceptible de deformations permanentes, les parties deformees les premieres cessent de se deformer jusqu’ä ce que toute la masse ait subi une deformation egale. Les forces creent donc une infinite de reseaux successifs jusqu’ä l’origine de la striction et, pendant la striction, jusqu’ä la rupture; la striction eile-meme entraine des reseaux secondaires, ce sont les reseaux les der-niers en date qui apparaissent sur les cassures.

IV.

Corps solides cristallises.

Le probleme general que nous nous sommes pose devient de plus en plus complexe. Les corps cristallises ont la structure cristalline, par definition et la structure granulaire qui est la consequence de la limitation des cristaux. Nous avons vu qu’ils pouvaient garder simultanement la structure cellulaire des liquides en prenant l’etat solide; ainsi, dans un beau cristal de fer ä clivages cubiques, l’attaque par l’acide azotique fait encore retrouver cette structure (fig. 29, 100 diam., attaque de 30 secondes par l’acide azotique ä 10 p. 100; fig. 30, 150 diam., attaque pen-dant 5 minutes par le chlorure double de cuivre et d’ammonium, puis pendant 90 secondes par l’acide azotique ä 10 p. 100). Enfin, l’action des efforts tend ä creer une structure determinee par la propagation et la repartition des ces efforts.

Voici, par exemple, une cassure par clivage de galene qui montre, ä cöte de clivages certainement cristallins, des lignes courbes d’une autre origine (fig. 31, 250 diam.). Voici maintenant la cassure d’un cube de pyrite martiale (fig. 32, 250 diam.); cette cassure est parfaitement conchoi'dale, tout comme celles du verre (fig. 33, 150 diam.) qui ont ete si soigneusement etudiees par M. le Prof. Martens.¹)

La solution complete de notre probleme con-sisterait ä trouver, dans chaque cas particulier, com-ment les diverses structures, congenitales et deter-minees, se combinent entre eiles, et, cette solution, nous n’avons pas la pretention de l’apporter.

A. Structure determinee par dilatation ou contraction.

Ces conditions sont realisees par le chautfage et le refroidissement subsequent. Mais la question est alors compliquee par l’intervention de la chaleur et l’on ne sait guere actuellement quelle est la part de cette derniere et celle des tensions ou compressions qui resultent de son application. Ce qui parait cer-tain, c’est que, ä chaque temperature, correspond une grosseur de grain maximum qui est atteinte d’autant plus rapidement que la temperature con-sideree est plus haute. Le developpement du grain du fer gamma etait connu depuis longtemps, mais M. Stead, en y consacrant un temps suffisamment long, a egalement reussi ä developper le grain du fer ä l’etat alpha, c’est-ä-dire au dessous de 700 degres. Par contre, le phenomene inverse, la diminution du grain pendant le refroidissement, ne parait pas se produire. La croissance du grain pendant le chauf-fage serait donc irreversible et dependrait uniquement d’un processus de cristallisation. Telle est en effet l’opinion reque; nous ne pouvons cependant nous empecher de faire remarquer l’analogie entre cette

') Stahl und Eisen, avril 1887.

croissance du grain et le developpement du volume des cellules dans les experiences de M. Benard.

B. Structure determinee par l’application des forces exterieures.

La question a ete etudiee ä deux points de vue tres differents, surtout par M. Hartmann qui ne s’occupe pas de la structure congenitale et par MM. Ewing et Rosenhain qui ne s’occupent que d’elle.¹)

M. Hartmann prend la deformabilite comme un fait et cherche les lois de la repartition des defor-mations; MM. Ewing et Rosenhain cherchent le me-canisme des deformations independamment de leur repartition et l’expliquent:

1° par la production de macles.

2° par des glissements finis le long des plans de clivage.

Les deux points de vue ne sont pas incompatibles. Les deformations d’ensemble peuvent etre reglees par les lois de la distribution des efforts, lois generales et independantes de la nature des corps, tandis que les deformations elementaires releveraient de la cry-stallographie dans les corps cristallises. Mais, pris separement, ces deux points de vue sont trop ex-clusifs. II est hors de doute que la structure congenitale joue son röle: en admettant que les lois de la distribution des efforts doivent determiner une certaine ligne de rupture, s’il existe, entre deux points de cette ligne, une ligne de faiblesse, meme plus longue, il est clair que la rupture suivra cette ligne de faiblesse et les lois de la distribution des efforts n’auront donne que le trace general.

D’autre part, les idees de MM. Ewing et Rosenhain semblent incompletes, puisqu’elles ne s’appliquent qu’aux corps cristallises et qu’il existe des corps amorphes deformables.

La deformation par production de macles est evidemment possible, comme l’ont prouve depuis longtemps les travaux des mineralogistes que nous resumerons rapidement avec le secours d’une tres interessante monographie de M. Heyn.²) D’apres Reusch et Baumhauer, si on exerce une pression contre les angles C et E d’un rhomboedre par clivage de spath calcaire, ou qu’on appuie perpendiculairement une lame de couteau sur l’arete designee par une fleche (fig. 34), on obtient une deformation teile que le plan diagonal ZiE CG (fig. 35), suppose divise en trois parties I, II, III par les paralleles IL et KM ä AE, CG, s’articule autour de ces paralleles; l’angle L‘MK est egal ä l’angle AEM, c’est ä dire que la lamelle L‘ I' KM appartient, apres deformation, ä un rhombe qui est place par rapport au rhombe EA CG en position de macle. Comme les articulations telles que /L, KM, sont en nombre illimite et que la

*) Philosophical Transactions, t. 19B, p. 353.

²) Zeitschrift d.Ver. deutsch. Ing., t. XXXX1V, annee 1900.

nous

formation des lamelles peut se produire parallelement aux trois aretes EA, AD, AB de la fig. 34, le rhomboedre primitif peut s’adapter intimement par ce processus ä l’espace quelconque qui lui est impose par la deformation.

Que ce mode de deformation s’applique aux metaux, cela est tres plausible. En fait, M. Heyn pense l’avoir observe dans le cas du fer et MM. Exving et Rosenhain en donnent des exemples tires du cuivre et du plomb (fig. 36, plomb deforme d’apres Exving et Rosenhain, 1000 diam.).

II reste cependant une difficulte: les macles abondent dans beaucoup de metaux et d’alliages et y appartiennent ä la structure congenitale ou ä la structure determinee par le recuit. Exemples: les laitons recuits de 0 ä 35 de zinc ¹), le cuivre rouge recuit²), les alliages de fer et de nickel au dessus de 25 p. 100 de nickel³), le fer gamma.⁴) Une question se pose donc dans chaque cas particulier, ä savoir si les macles mises en evidence par la deformation d’une surface polie appartenaient ä la structure anterieure ou si eiles sont le resultat de la deformation elle-meme. MM. Exving et Rosenhain pensent avoir le droit d’adopter la seconde hypothese en se fondant sur ce fait qu’une premiere et legere deformation de leurs echantillons n’avait pas montre les macles. Mais cela est-il bien concluant? Dans le plomb coule sur verre, sur la surface tournee du cöte du verre, nous trouvons en certains endroits oü le metal ne s’etait pas moule sur le support, l’aspect represente par la fig. 37 (250 diam.) et qui rappelle fort la fig. 36 de MM. Exving et Rosenhain, bien que nous n’ayons pas deforme notre metal. Encore est-il douteux que nous soyons bien ici en presence de veritables macles, en raison de l’arrondi des angles dans certaines bandes; il est plus probable que nous avons affaire ä des gradins ou empilements cristallins.

Le second mode de deformation invoque par MM. Exving et Rosenhain, par glissement le long des plans de clivage, a aussi ete decrit par les minera-logistes, notamment par Mügge que nous citons encore d’apres M. Heyn. Dans ce cas, il n’y a que Substitution de certaines molecules ä d’autres; la structure intime n’est pas modifiee et le deplacement ne se traduit que par l’apparition de stries sur les faces qui sont coupees par les directions de plus facile deplacement. Ces stries sont dites stries de irans-lation. Dans le cuivre, d’apres Mügge, la translation est parallele aux faces de l’octaedre. Ge sont ces stries de translation qui se montrent, par suite de la deformation des coupes, dans les experiences d'Exving et Rosenhain. Cependant ces auteurs nous paraissent avoir trop generalise une idee d’ailleurs juste en eile meme. Ainsi, on obtient apres deformation sur les surfaces prealablement polies d’acier doux (fig. 38, 800 diam.) des lignes courbes et fourchues qu’il parait bien difficile de rattacher ä la structure cri-stalline. Si on pose un parallelipipede rectangle d’acier doux sur un support plan et qu’on appuie un couteau sur la face superieure perpendiculairement aux aretes, on determine sur la face laterale polie, entre autres deformations, un groupe de lignes de Laders conjuguees dont nous avons parle plus haut (lignes A B, A‘B‘ de la fig. 28). Si maintenant on regarde la preparation ä un grossissement süffisant, on trouve que les stries, sur les grains de ferrite qui en portent, sont orientees en chaque point parallelement ä l’un des systemes de lignes de Luders qui se coupent en ce point (fig. 39, 200 diam.).

Mais les metaux usuels, formes de grains cristallins, Orientes cristallographiquement dans toutes les directions possibles, ne se pretent pas tres bien ä l’etude de ces questions. Il parait preferable d’operer sur des cristaux simples dont la structure cristalline soit connue d’avance. Malheureusement, de tels echantillons ne sont pas communs. Nous en devons un ä la liberalite de M. Le Prof. Tschemoff: c’est un fragment de loup de four Martin d’oü l’on peut separer par clivage des cubes assez gros pour nos essais.¹) L’attaque par le chlorure double de cuivre et d’ammonium donne de belles figures de corrosion cubiques paralleles aux faces du cube (fig. 40, 1200 diam.); de plus, l’attaque par le meine reactif, ou mieux par l’acide nitrique concentre, trace des lignes droites qui sont inclinees les unes ä 1 : 1, les autres ä 1:2 par rapport aux aretes du cube. Ce sont les lignes de Neumann, bien connues des savants comme Tschermak, Linck, Cohen, qui, particulierement ä Vienne, se sont occupes de l’etude des fers meteo-riques. Sur l’origine de ces lignes, on n’est pas tres bien d’accord. On sait que les plans dont elles sont les traces interceptent sur les aretes du cube des longueurs qui sont entre elles comme 1:1 et 2, peut etre aussi comme 1, 2 et 2. Certains y voient des clivages, d’autres des lamelies en position de macles (fig. 41, 7 diam.).

Quoi qu’il en soit, d’apres les idees de MM. Exving et Rosenhain, la deformation d’une face du cube devrait faire apparaitre: 1° les figures cubiques de corrosion; 2° les lignes de Neumann; 3° eventuellement des macles, et rien autre chose.

En fait, par une deformation lente, on ne montre aucune ligne parallele aux aretes du cube. Par contre,

*) De semblables pieces ont ete aussi examinees an-terieurement par M. Stead (loco citato) et par M. Heyn (Mitteil, techn. Versuchsanst., 1898, p. 810).

leve les reliefs ä la lime, et qu’on l’attaque par le chlorure double de cuivre et d’ammonium, on voit (fig. 44, 25 diam.) que les regions peu deformees ont garde leur structure et que, sous les grandes deformations, il s’est forme un Systeme double de franges paraissant alternativement sombres et brillantes.

on a bien les lignes de Neumann, les memes qui etaient revelees par l’acide, et, en outre, une multitude de lignes sans aucun rapport avec la cristallisation connue.

Le mode de deformation le plus souvent em-ploye ä ete celui qui nous a dejä servi de preference, la pression d’un couteau contre une face, la face opposee etant appuyee contre un plan et l’une des faces laterales perpendiculaires au couteau servant ä l’examen micrographique. Ici, toutes les faces du solide en experience sont des faces du cube. A l’oeil ou sous un faible grossissement, on trouve un bourrelet en relief autour du couteau avec les deux anticlinaux

OX de la fig. 28 et les lignes de Neumann que l’acide avait indiquees sur une attaque anterieure effacee par un polissage subsequent. Sous un grossissement plus fort, on remarque, surtout de chaque cöte du point comprime, un grand nombre de fines lignes courbes qui, d’apres leur forme et leur position, correspondent aux lignes conjuguees AB, A‘B‘ de la fig. 28; ce sont donc des lignes de Luders micro-scopiques; elles sont effacees et non accentuees par une attaque; quand elles rencontrent une ligne de Neumann, ce qui est le cas de la fig. 42 (250 diam.), elles sont souvent deviees ou interrompues par eile.

Si la meme deformation est produite par choc, eile ouvre quantite de lignes de Neumann que ne montraient ni la deformation lente ni l’attaque par l’acide nitrique (fig. 43, 50 diam.; la large ligne sombre avec rejet est un clivage cubique).

Si on repolit la face etudiee apres en avoir en-

Regardees ä fort grossissement (fig. 45, 1200 diam.), les unes ont encore conserve, ou ä peu pres leurs alignements cristallins; mais les lignes de division se sont multipliees et accentuees parallelement ä un seul des clivages cubiques, le clivage perpendiculaire semblant atrophie; les autres se sont gardees intactes. Ici, les deformations sont bien liees ä la cristallisation. On trouve aussi, mais plus rarement (fig. 46, 1200 diam.), des figures de corrosion oii les carres primitifs se sont transformes en parallelo-grammes ou en rectangles.

La conclusion est que les lignes de deformation ont plusieurs origines, les unes appartenant ä la structure cristalline, les autres ne dependant que de la distribution des efforts. La rupture est particuliere-ment facile lä oü les lignes des deux ordres tendent ä suivre la meme direction.

Cette communication n’est, bien entendu, qu’un essai imparfait, mais perfectible, pour classer les travaux qui ont ete poursuivis dans des directions differentes par les mineralogistes, les geologues, les mecaniciens, les physiciens, les metallurgistes, etc., les rapprocher les uns des autres et mieux montrer ce qu’il reste ä faire pour les completer au profit de la Science de l’emploi des materiaux. La metallo-graphie touche ä tant de sujets qu’elle est obligee d’emprunter de toutes parts; mais, si eile reQoit beaucoup, eile donne aussi quelque chose.

Ces echanges entre Sciences nous remettent en memoire une belle legende de ce pays. Un jour, Sainte Elisabeth de Hongrie portait des provisions ä ses pauvres: eile rencontra son mari, le margrave de Thuringe qui, trouvant peut etre un peu excessive la charite ardente de sa femme, voulut savoir ce qu’elle cachait dans les pans de son manteau. Le manteau s’ouvrit et il en tomba des roses.

Nous tous qui frequentons ces congres, nous sommes des pauvres, pauvres de connaissances süres; mais notre pauvrete n’exclut pas l’esprit de charite et chaque membre apporte ici, pour les partager, les petites provisions de faits ou d’idees qu’il lui a ete donne d’amasser. Seulement, quand nous ouvrons nos manteaux, il n’en tombe pas de roses. Le miracle est au-dessus de notre puissance.

Metallmikroskopie und Mechanik.

Von F. Osmond und G. Cartaud.

Die alte Einteilung der Materie in feste, flüssige und gasförmige Körper scheint einer neuen zu weichen, welche nur noch zwei Zustandsformen kennt, nämlich den amorphen und den krystallisierten. Man spricht heutzutage von krystallisierten Flüssigkeiten und andererseits von Körpern, die scheinbar fest sind, die aber für den Physiker und Chemiker Flüssigkeiten darstellen.

Übrigens können beide Einteilungssysteme nebeneinander bestehen und uns von Fall zu Fall Dienste leisten. Das erstere, mehr oberflächlicher Art, stützt sich auf die Wahrnehmung durch unsere Sinne, das andere dagegen auf mehr verborgene Eigenschaften und auf eine gründliche Kenntnis der Strukturverhältnisse der Körper. Nachdem nun aber in vorliegender Mitteilung gerade die Struktur der Körper die Hauptrolle spielt, so wollen wir uns an die zweite Klassifizierung halten.

„Im amorphen Zustand“, sagt Le Chatelier¹), „sind nach allen Richtungen um jeden Punkt herum die Eigenschaften der Materie die nämlichen. Der krystallisierte Zustand dagegen ist dadurch gekennzeichnet, dass diejenigen Eigenschaften der Materie, welche der Orientierung fähig sind, um jeden Punkt herum mit der Richtung sich ändern und dass diese Aenderung sich nach einem bestimmten Gesetz vollzieht, das für alle Punkte ein und derselben homogenen Masse das nämliche ist. Hieraus erklären sich die äussern geometrischen Formen und die Spaltbarkeit.“

Ein beliebiger Körper aber besteht selten aus einem einzigen Krystall. Wir Konstrukteure und Metallurgen haben es, wie uns die klassischen Arbeiten von Prof. Tschernoff gelehrt haben, stets mit zusammengesetzten Anhäufungen zu thun, in welchen sich die Krystalle nicht frei entwickeln konnten, sondern gegenseitig durch annähernd ebene Flächen begrenzt sind und auf diese Weise pseudo-krystallinische Polyeder bilden, die man als Krystall-körner, oder kurzweg als Körner bezeichnen kann. Diese Eigenschaften, d. h. das Fehlen jeder Struktur

*) Annales des mines, Februar 1897.

im amorphen Zustand und die krystallinisch-körnige Struktur im krystallinischen Zustand, nimmt die Materie unter dem Einfluss molekularer Kräfte, eventuell auch unter dem Einfluss der Schwerkraft spontan an. Man nennt daher diese Eigenschaften spontane oder angeborene (kongenitale).

Rohe Gussstücke gelangen, wenn auch nicht selten, doch in der Regel nicht ohne weiteres in Verwendung. Gewöhnlich werden gegossene Stücke noch einer thermischen oder mechanischen Behandlung oder allen beiden unterworfen, um ihre Eigenschaften und ihre Form zu verändern; wir geben ihnen so durch Einwirkung äusserer Kräfte eine künstliche oder ganz bestimmte Struktur, welche die ursprüngliche entweder ersetzt oder deckt.

In allen Fällen, wo wir fertige Stücke, die die Schmiede verlassen, in unsern Konstruktionen dem Betrieb übergeben, geschieht dies nicht, um sie der Ruhe zu überlassen, sondern um sie dem Gesetz der Arbeit und' der Ermüdung zu unterstellen, gerade so, wie es bei den lebenden Wesen der Fall ist. Wir verlangen von ihnen, dass sie gewisse Anstrengungen aushalten, welche wir übrigens als gerechte und vornehmlich kluge Meister ihren Kräften anzupassen trachten. Aber diese Beanspruchungen, welche die Materie umformen, gleichwie sie den Händen und dem Körper von Arbeitern den berufsmässigen Stempel aufdrücken, zielen darauf ab, die Metalle zu deformieren und ihnen eine letzte künstliche Struktur zu geben, deren Grenze, welche wir oft wider Willen erreichen, im Zerfall des Stückes besteht.

Diese Strukturformen, welche den Körpern so-.S^ wohl durch äussere Kräfte, wie auch in Verbindung mit der ursprünglichen Struktur auferlegt werden, wollen wir nachstehend, wenn auch nicht ausführ- kf lieh zu behandeln, so doch zu skizzieren versuchen. ^

Um in eine so verwickelte Frage etwas Ordnungx zu bringen, werden wir hintereinander die Einwirkung der Kräfte

1.    auf Flüssigkeiten,

2.    beim Uebergang vom flüssigen in den festen Zustand,

3.    auf feste amorphe Körper,

4.    auf feste krystallisierte Körper eingehend untersuchen.

I.

Flüssigkeiten.

Die Flüssigkeiten bilden für gewöhnlich den Typus der amorphen Körper. Wenn man jedoch einen Tropfen einer Flüssigkeit der Wirkung der Schwerkraft entzieht, indem man ihn, etwa wie bei den Versuchen von Plateau, in einer andern Flüssigkeit suspendiert, welche die nämliche Dichte besitzt wie die erste, und mit welcher er sich nicht mischt, so wird der Tropfen kugelförmig, d. h. er nimmt eine genau bestimmte geometrische Form an. Und wenn mehrere solcher Tropfen aufeinander lagern, wie die Öltröpfchen in einer Mayonnaise-Sauce oder wie die Luftblasen in Seifenwasser, so nehmen sie poly-edrische Gestalt und das Ganze eine zellenförmige Struktur an, ähnlich den körnigen Anhäufungen bei krystallisierten Körpern. Die Cellularstruktur erscheint uns somit als die natürliche Struktur amorpher Körper, sofern die Teile dieser letzten am Zusammenschluss verhindert werden. Die polyedrischen Zellen sind das Resultat von deformierten Kugeln. Wie wir aber sehen werden, kann die Cellularstruktur auch ohne das Dazwischentreten eines Fremdkörpers hervorgerufen werden.

A. Struktur, die durch die Wärme und Schwerkraft hervorgerufen wird.

Die ersten Versuche über Wärmeübertragungsströme (Konvektions-Ströme) in Flüssigkeiten sind von Tyndall und von Besold angestellt worden ; neuere und sehr originelle Versuche dieser Art verdanken wir Benard}) Sie mögen hier etwas eingehender angeführt werden.

Durch eine dünne, horizontale, ursprünglich amorphe Schicht einer beliebigen Flüssigkeit lässt man von unten nach oben einen Wärmestrom streichen. Wenn der Beharrungszustand erreicht ist, so findet man, dass die Schicht in ein System von regulären hexagonalen Prismen mit vertikaler Axe geteilt ist, deren Durchmesser von derselben Grössenordnung ist, wie die Dicke der Flüssigkeit (Fig. 1). Jedes hexagonale Prisma oder jede Zelle bildet einen geschlossenen Wirbel. Fig. 2 stellt einen Vertikalschnitt durch die Axe eines solchen Wirbels dar und zeigt das Strömungsbild, sowie die Richtung des Kreislaufs an. Die erwärmte Flüssigkeit steigt in dem der Axe benachbarten Teil der Zelle in die Höhe, kühlt sich in dem Teil der Bahn, der der freien Oberfläche zunächst liegt, und wo die Bewegung

fl Revue generale des Sciences pures et appliquees, Band XI, Seite 1259 und 1309, 15. und 30. Dezember 1900, sowie These Gauthier-Villars, Paris 1901.

eine zentrifugale ist, ab, steigt längs der Seitenwand hinunter und kehrt schliesslich in zentripetaler Richtung längs des Grundes gegen die Mitte zurück und so fort. In jedem Vertikalschnitt giebt es einen Nullpunkt, den alle Strömungsadern einhüllen. Die Oberfläche ist nicht eben. Der Mittelpunkt eines jeden Sechsecks ist vertieft. Die Eckpunkte desselben sind Kulminationspunkte, die Seiten des Sechsecks sind einer Firstelinie zu vergleichen, die in der Mitte eingesenkt ist.

Man erhält den soeben beschriebenen Beharrungszustand jedoch nur unter ganz günstigen Versuchsbedingungen ; auf jeden Fall geht ihm aber ein veränderlicher Zustand voran.

Im Anfangsstadium des Versuchs verdanken die ersten Auftriebszentren, die sich in der untern ausgedehnten Flüssigkeitsschicht bilden, ihre Entstehung ausserordentlich kleinen, lokalen Maxima von Auftriebskräften, die in der Flüssigkeit unregelmässig verteilt sind. Aus diesen Zentren entstehen Wirbel, welche anfänglich Rotationskörper bilden. Sehr bald wächst aber ihre Zahl. Sie stossen aufeinander und verschieben sich gegenseitig.

Aus jeder Begegnung entsteht eine mehr oder weniger vertikale Berührungsfläche, zu deren beiden Seiten eine Rotation im entgegengesetzten Sinn stattfindet. Eingeklemmt zwischen Vertikalebenen, die ihn von seinen Nachbarn trennen, nimmt jeder Wirbel eine polygonale Gestalt an. Von jetzt an bedingt die Gleichheit der Abmessungen und lebendigen Kräfte den endgiltigen stabilen Gleichgewichtszustand sämtlicher Wirbel. Ist deren Zahl zu gross, so müssen die kleinern verschwinden, ist dagegen ihre Zahl zu klein, so werden die grössten, welche in einer Richtung zusammengedrückt sind, in ihrem Gleichgewichtszustand gestört und es wird eine Trennung erfolgen. Fig. 3 stellt eine Phase des variablen Zustandes dar, mit einer halb regelmässigen Zellenverteilung. Die Photographie ist dadurch erhalten worden, dass man der Flüssigkeit blättchenförmigen glänzenden Staub beimischte. Die einzelnen Blättchen orientieren sich nun derart, dass ihre breite Fläche parallel mit dem Flüssigkeitsstrom verläuft. Die horizontalen Strömungen reflektieren daher lebhaft das Licht, während der mittlere aufsteigende Strom einen abgetönten Schattenkegel, und die längs den Scheidenwänden absteigenden Strömungen einen schmalen schwarzen Strich hervorrufen. Auf der erwähnten Figur beobachtet man Kulminationspunkte, in welchen vier Linien zusammenlaufen, ziemlich häufig. Der Übergang zum Beharrungszustand ist nun dadurch gekennzeichnet, dass diese vierzähligen Punkte, wie wir sie nennen wollen, verschwinden. In der Regel wird jeder solche Punkt durch zwei dreizählige ersetzt, zufolge Auftretens einer Ergänzungsseite, wie aus Fig. 4 hervorgeht, in welcher zwei hintereinander aufgenommene Photographien auf-

Diese in der Optik und Akustik wohlbe

Wellen senkrecht oder parallel zur festen Ebene stehen.

einer Seite die vier Seiten geradlinige Wellen aussenden, die Nadel jedoch halbkreisförmige Wellen. Der ganze Vorgang vollzieht sich also, als ob die beiden Bilder DEFG und BHCG übereinandergelegt wären, d. h. die Oberfläche des Gefässes wird, abgesehen von den Reflexbewegungen, durch die direkten beweglichen Wellen und durch die vier fixen Parabelsysteme, von denen je zwei und zwei verbunden sind und die durch den Schnitt der ersten entstehen, geteilt.

einandergelegt wurden. Die erste in starken Strichen gezeichnete Figur zählt drei vierzählige Kulminationspunkte; auf der zweiten in feineren Strichen wiedergegebenen Photographie, welche zwei Minuten später aufgenommen wurde, sind zwei dieser Punkte bereits verschwunden; gleichzeitig wurden die Winkel und Seiten regelmässiger.

Bei gleicher Dicke der Flüssigkeitsschicht ändert sich der Durchmesser der Zellen mit der Temperatur. Vermindert man daher die letztere, so ändert sich auch die Zahl der Zellen pro Flächeneinheit. Vermehrt sich dieselbe, so rührt diese Vermehrung stets von dem momentanen Auftreten eines Einschnitts her, durch welchen aus einer Zelle zwei entstehen. Diese Trennung wird durch die Verlängerung der Mutterzelle vorbereitet, deren Längsseiten sich so weit krümmen, bis zwischen beiden eine neue Scheidewand entsteht. Bei einer Verringerung der Zahl der Zellen verschiebt sich die Scheidewand zwischen zwei Zellen so lange, bis eine der beiden Zellen verschwindet; nie aber wird eine Scheidewand auf ihrer ursprünglichen Stelle einfach verschwinden.

B. Struktur, die durch Schwingungen hervorgerufen wird.

Wenn man auf der Oberfläche einer unbegrenzten Flüssigkeit zwei vertikale, rechtwinklig zu einander stehende Ebenen vibrieren lässt, so werden zwei ähnliche rechtwinklige Wellensysteme hervorgerufen. Der Schnitt von zwei beweglichen Wellen, von denen jede einem der beiden Systeme angehört, beschreibt eine gerade Linie, die mit den Fusslinien der Ebenen einen Winkel von 45⁰ bildet. Längs dieser Geraden erzeugt die Verschmelzung der Wellenbewegungen eine maximale Deformation. Wenn die Oberfläche begrenzt und ziemlich klein ist, z. B. rechteckig, so schneiden sich die direkten Wellen mit den reflektierten und man erhält ein System von stationären Wellen, deren Schnittlinie ebenfalls einen Winkel von 450 bildet.

kannten Erscheinungen sind für Flüssigkeiten von dem englischen Physiker Vincent¹) auf experimentellem Wege untersucht worden. Auch einer von uns beiden hat sich gemeinschaftlich mit Herr Cheneveau mit dieser Frage beschäftigt. Man kann diese Versuche in mannigfaltiger Weise vornehmen, indem man z. B. die Form der Gefässe, oder die Art der Wellen, oder die Häufigkeit der Vibrationen ändert und auf diese Weise die Gesetze der Reflexion, der Brechung und der Fortpflanzung kontrolliert.

Wir können hier diesen Gegenstand nicht in seinem vollen Umfang behandeln, sondern beschränken uns auf einen bestimmten Fall, auf welchen wir uns später stützen müssen. Es ist dies der Fall, mit einem Punkt <9, und zwei parallelen Ebenen A F und CG (Fig. 5), die gleichzeitig an der Oberfläche einer beliebigen Flüssigkeit vibrieren. Man kann leicht nachweisen, dass in diesem Fall der Schnittpunkt einer kreisförmigen und einer ebenen Welle eine Parabel beschreibt, deren Axe durch den Punkt 0 geht und senkrecht zu den Ebenen AF und CG steht. Fig. 5 giebt das Gesamtbild der zusammengehörigen Parabeln, die durch die drei Wellensysteme erzeugt werden. Die beweglichen, erzeugenden Wellenlinien sind durch gestrichelte, die festen Schnitte durch ausgezogene Linien gekennzeichnet. Wenn man nacheinander annimmt, dass die Linien DE und BH feste Ebenen darstellen, so erhält man die beiden Schema DEFG und BHCG, je nachdem die ebenen

Es werden also in einem rechteckigen vibrierenden Gefäss mit einer Nadel in der Mitte

Fig. 6, welche durch Einführung eines Fremdkörpers in ein rechteckiges mit Quecksilber gefülltes Gefäss erhalten worden, das in vibrierende Bewegung versetzt wurde, zeigt in ungleicher Entwicklung zwei Parabelsysteme, abgesehen von den direkten Wellen und den unter 45° geneigten Schnittlinien der geradlinigen Wellen.

Diese Teilung der Flüssigkeiten durch Wellenbewegung ist stets von wirbelartigen Bewegungen begleitet, die man dadurch hervorrufen kann, dass man Lycopodiumpulver auf die Oberfläche von Quecksilber bringt. Fig. 7 erhält man bei Anwendung von kreisförmigen Gefässen.

ll.

Übergang vom flüssigen in den festen Zustand.

Wenn ein Körper plötzlich vom flüssigen in den festen Zustand übergeht, so scheint es wahrscheinlich, dass dessen Oberfläche die etwaigen Unebenheiten, von denen sie im Augenblick der Erstarrung durchfurcht war, festhält. Diese Methode ist von Barthelemy im Jahre 1874, wenn auch nicht angewendet, so doch angegeben worden¹) und wurde von einem von uns beiden auf die leicht schmelzbaren Metalle wie Zinn, Blei, Cadmium, Zink und

*) Phil, mag., Juni 1897, p. 411; Februar 1898, p. 191; September 1898, p. 290; Oktober 1899, p. 838.

l) Ann. de chim. et de phys., Serie 5, t. I, p. 100, 1874.

Wismut angewendet. Lässt man das flüssige Metall langsam erkalten, so macht sich hauptsächlich die Krystallisation bemerklich.

Um die Übergangserscheinungen rasch wie bei einer photographischen Momentaufnahme festzuhalten, muss die Erstarrung schnell vor sich gehen. Es gelingt dies, wenn man entweder das Metall auf einen geneigten Spiegel ausgiesst, oder es tropfenweise auf einen horizontalen Spiegel fallen lässt, wo es sich ausbreitet. Die untere Fläche, die das Glas berührt, nimmt gewöhnlich dessen Politur an, ausser an den Stellen, wo das Metall infolge von Blasen steigt. Die freie Oberfläche dagegen zeigt uns

A.    die Struktur der Flüssigkeit,

B.    die Bewegungen derselben im Augenblick der Erstarrung,

C.    die krystallinische Struktur des festen Körpers.

A.    Ausser beim Wismut, welches mit einer ausserordentlichen Leichtigkeit krystallisiert und weiches nur die bekannten trichterförmigen Krystall-bildungen giebt, erhält man stets ein Zellennetz, welches wir als charakteristisch für den flüssigen Zustand betrachten können, und das in Vielem an den wechselnden Zustand nach Benard erinnert (Fig. 3); bloss sind die äussern Erscheinungen umgekehrt, d. h. das Zentrum ist erhöht und die Scheidewände vertieft; letztere Erscheinung rührt vielleicht davon her, dass die Trennungsflächen zuletzt erstarrt sind und dem Schwinden unterworfen waren. Die Zellen besitzen, ähnlich wie das Hauptgewebe, vier oder fünf, noch öfter aber sechs Seiten (Fig. 8, Blei, 300 fache Vergrösserung).

Sie können auch, besonders beim Zink, eine Art vorspringenden Kern besitzen (Fig. 9, Zink, 300 fache Vergrösserung). Die plötzliche Erstarrung gestattet die verschiedenen Phasen der Entwicklung und Zusammenziehung zu verfolgen und die von Benard beschriebene Spaltung festzustellen. Die Kerne selbst scheinen an der Trennung sich zu beteiligen, indem sie sich strecken und einschnüren, um in zwei Kerne zu zerfallen, die zuweilen die neue Scheidewand berühren. Andererseits kann man auch in einigen Zellen Ansätze von Scheidewänden sehen, welche von zwei entgegengesetzten Seiten ausgehend dazu neigen, sich zu verbinden, und zwischen welchen ein mehr oder weniger enger Kanal offen bleibt (Fig. 10, Zink, 400 fache Vergrösserung).

B.    Die Zellen können auch durch die Bewegungen, denen die Flüssigkeit im Augenblick der Erstarrung ausgesetzt war, eine bestimmte Richtung aufweisen. Fig. 11 (110 fache Vergrösserung) wurde dadurch erhalten, dass ein Tropfen geschmolzenes Zink auf eine Glasplatte gebracht wurde; man bemerkt auf diesem Bild grosse Zellenwirbel, und die Netze dieser Wirbel werden durch Reihen primärer Zellen gebildet, die wahrscheinlich selber wieder kleine Wirbel darstellen.

Es ist bemerkenswert, dass man ganz allgemein diese Struktur oder etwas sehr Ähnliches in den eutektischen Legierungen findet. Fig. 12 (120 fache Vergrösserung) liefert ein gutes Beispiel hierfür, das von Herrn Heynx) stammt. Es bezieht sich auf die eutektische Legierung Kupfer-Kupferoxydul. Die zellenartigen Kornbildungen nehmen in dem Mass, als sie in dem bewegten mittleren Teil erstarren, durch die Wirbelnetze bestimmte Richtungen ein; sie könnten übrigens in dem ruhigeren Teil auch vereinzelt bleiben. Davon rührt die punktierte Struktur her, die man in den eutektischen Legierungen ebenfalls häufig findet.

C. Die zellenartige Struktur, welche den Flüssigkeiten eigen ist, verhindert aber die Bildung einer laystallinischen Struktur keineswegs, sofern diese bei den betreffenden festen Körpern eine normale Erscheinung ist. Die Art und Weise, wie diese beiden Strukturen sich gegenseitig kombinieren, führt zu eigentümlichen Erscheinungen.

So zeigt z. B. Zinn (Fig. 13, 250 fache Vergrösserung), das in angemessener Dicke gegossen wurde, ein Gemenge von Zellen und Krystallen. Die Zellen, welche ursprünglich vor ihrer Polyedrisierung kugelförmige Gestalt haben und wahrscheinlich mit den „Globuliten“ der Mineralogen identisch sind, gruppieren sich zu abgerundeten Krystallen. Dieser Übergangspunkt ist im Bilde festgehalten.

Das Zink (Fig. 14, 150 fache Vergrösserung) zeigt uns ein anderes Verhalten. Es ist wahrscheinlich, dass jede Zelle bei ihrer Erstarrung zu einem Krystall-embryo wird, welcher eine bestimmte Richtung anzunehmen im Stande ist. Das sehen wir z. B. deutlich beim Blei (Fig. 15, 250fache Vergrösserung). Jede Zelle ist der Sitz eines kleinen Krystalles und diese Krystalle sind ihrerseits wieder in dem Raum eines Krystallkorns nach einer bestimmten Richtung gelagert. Die zellenartige Einteilung bleibt nichtsdestoweniger sichtbar, aber alle Zellen eines Korns nehmen eine bestimmte Richtung an, welche sie von denjenigen eines benachbarten Korns unterscheidet. Indessen fallen die Grenzen eines Krystallkorns nicht immer genau mit denjenigen der Zellen zusammen, die sie zusammensetzen. Ein und dieselbe Zelle kann zwei verschiedenen Körnern angehören, wie aus Fig. 16 (Blei, 300 fache Vergrösserung) ersichtlich. In dieser Figur sind durch eine leichte Deformation gleichzeitig die Grenzen der Körner, sowie die für jedes derselben charakteristischen parallelen Streifen sichtbar gemacht worden.

0 Mitteil, aus den k. techn. Versuchsanstalten 1900, p.315, Fig. 5, Taf. IV.

ungen.

Die Red.

Feste amorphe Körper.

A. Durch Wärme hervorgerufene Struktur.

Die Gläser, oder wenigstens einige derselben, zeigen, wenn sie mit Flusssäure behandelt werden, eine vollständig ausgeprägte Zellularstruktur, wie sie von Benard für Flüssigkeiten erhalten worden, und wie wir sie soeben beim Blei (Fig. 8) kennen gelernt haben. Doch sind die Zellwände erhaben, anstatt vertieft. Diese Struktur ist dem Glas wirklich eigen und entsteht nicht, wie man etwa glauben könnte, durch die gegenseitige Begrenzung einzelner geätzter Felder, die ihrerseits ihren Ursprung in den gegen das Aetzen empfindlichsten Stellen haben. Um diese Struktur hervorzurufen, genügt es in der That, das Glas auf Rotglut zu erhitzen, wodurch eine leichte Deformation bewirkt wird (Fig. 17, 400 fache Ver-grösserung). An den weniger erhitzten und kaum deformierten Stellen ist die Polyedrisierung noch nicht vollständig geworden und man bemerkt die Globulitkerne, welche den Ausgangspunkt der Zelle bilden (Fig. 18, 400 fache Vergrösserung). Nach Behandlung mit Flusssäure zeigen diese Zellen oft eine glänzende Streifung, welche an die von oben betrachteten Wirbelströmungen erinnert.

In andern Gläsern neigen die Zellen dazu, sich zu Krystallen zu gruppieren (Fig. 19, 150 fache Vergrösserung), wie wir es schon früher beim Zink (Fig. 14) und Zinn (Fig. 13) beobachtet haben.

B. Struktur, die durch Ausdehnung und Zusammenziehen hervorgerufen wird.

Wenn ein Körper sich nach allen Richtungen zusammenzieht, sei es infolge von Abkühlung oder aus anderen Ursachen, so treten an seiner Oberfläche Spannungen auf. Wenn der betreffende Körper nicht genügend plastisch ist, so bildet sich ein Netz von Rissen, das ihn in Zellen einteilt. Diese Zellen sind im allgemeinen viel grösser als die vorhin besprochenen und oft dem freien Auge sichtbar. Hierher gehören die Oberflächenrisse von Steingutgeschirr, von ausgetrockneten Thonen u. s. w. Man kann solche Risse auch auf beinahe trockener Gelatine erzeugen, indem man deren Oberfläche mit absolutem Alkohol behandelt, welcher die Austrocknung vollendet (Fig. 20, 85 fache Vergrösserung). Wenn die im Spannungszustand befindliche Fläche als unbegrenzt betrachtet wird, so würde eine Teilung in hexagonale Prismen stattfinden (Basalt). Körper mit geringen Dimensionen scheiden sich in Prismen, welche normal zu der Oberfläche stehen; bei angemessenen Dimensionen findet man diese Prismen an der Peripherie, im Innern dagegen in Kugeln eingeschriebene Potyeder, welche sich dem Rhombendodekaeder zu nähern scheinen.

Diese Struktur ist oft unvollständig, da die Zellen sich nicht völlig schliessen. Ihre Seiten reduzieren sich dann zu Strahlen, welche gewöhnlich von drei-oder vierzähligen Kulminationspunkten ausgehen; diese Struktur kann auch verborgen sein. So zeichnen auf den in der Photographie gebräuchlichen Bromsilbergelatineplatten während dem Fixieren, die letzten Spuren des Silbersalzes, bevor sie verschwinden, oft ein derartiges Netz auf.

C. Struktur, die durch Wirkung äusserer Kräfte hervorgerufen wird.

Bei Behandlung dieser Frage ist es nicht nötig, dass wir wirklich amorphe Körper, in der strengsten Bedeutung des Wortes, in Betracht ziehen. Wir dürfen als solche auch krystallisierte Körper betrachten, die aus Krystallkörnern beliebiger Orientierung bestehen, vorausgesetzt, dass die Körner ursprünglicher Struktur, im Verhältnis zu den Maschen des Strukturnetzes, das durch die äusseren Kräfte hervorgerufen wird, sehr klein sind. Diese Bedingung trifft nun in der Regel bei allen Gesteinen zu, mit Bezug auf die grossen geologischen Formveränderungen, ferner bei allen gebräuchlichen Metallen guter Qualität, hinsichtlich der von blossem Auge sichtbaren Änder

Unter der Einwirkung dieser Kräfte treten in jedem Punkt gleichzeitig Zug-, Druck- und Gleiterscheinungen auf. Die Verteilung dieser Beanspruchungen ist namentlich durch die wissenschaftlichen Untersuchungen Rejt'o s bekannt geworden, der den Teilnehmern des Kongresses J) wohl bekannt ist. Der mathematische Teil dieser Untersuchungen gehört jedoch nicht in den Rahmen dieses Berichtes, und wird übrigens weit besser durch den Autor selber entwickelt werden.

Um bei den rein experimentellen Versuchen zu bleiben, sei daran erinnert, dass im einfachsten Fall, wenn ein Prisma von rechteckigem Querschnitt Zugoder Druckbeanspruchung ausgesetzt wird, zwei Systeme von Oberflächenänderung, oder sogar Bruch auftreten können, das eine parallel oder senkrecht zur Kraftrichtung, das andere schräg zu dieser nämlichen Richtung. Das erstere nennen wir das direkte, das zweite das schräge System.

„Unter Zugbeanspruchung brechen spröde Körper „senkrecht zur Kraftrichtung; unter Druck dagegen „können sie parallel zur Druckrichtung in Bruchstücke zerfallen, Würfel aus Glas oder hartem Gestein zerspringen unter Druck zu Nadeln, die senk-„recht zu den Platten stehen, zwischen welchen sie „gelagert waren“ {Rondelet²).

Jede parallel zu den Druckplatten liegende Schicht wird in Wirklichkeit nach zwei senkrecht zueinander

b Kongress des Internationalen Verbandes für die Materialprüfung der Technik, Budapest 1901.

²) Die in Anführungszeichen stehenden Sätze stammen aus dem Bericht, der von Herrn Mesnager, dem Pariser Materialprüfungskongress von 1900 vorgelegt worden ist.

Paris 1879.

liegenden Richtungen gestreckt und zerteilt sich genau so wie beim Zusammenziehen, d. h. durch Zug. Wenn gleichzeitig die senkrecht zu den Druckplatten stehenden Schnitte ihre Form ändern, was nicht nur bei plastischen Körpern vorkommt, sondern auch bei allen möglichen Körpern, wenn sie Schwingungen ausgesetzt sind, so werden die zu den Druckplatten parallelen, ungleichmässig gedehnten Schnitte das Bestreben haben, sich voneinander durch Gleiten zu trennen; von daher rührt die schieferartige Struktur und schliesslich der Bruch.

In einem bei Dunkelrotglut fertig gewalzten Blech erzeugt das Walzen eine Schichtung des Perlits und ruft sogar im Ferrit ungleichmässig harte Schichten hervor, die durch chemische Agentien verschieden stark angegriffen werden. Die hellen Linien in Fig. 21 (250 fache Vergrösserung) sind binnen 15 Sekunden durch Salpetersäure, die mit 4 Vol. Wasser verdünnt wurde, auf dem polierten Querschnitt eines schiefrigen Flusseisenblechs erzeugt wTorden. Die Furchen sind auf der Oberfläche des Bleches im grossen Ganzen parallel, mit lokalen Abweichungen, welche von der Mikrostruktur herrühren, d. h. vom Perlit und der körnigen Verteilung des Ferrits. Der Ursprung der Schiefrigkeit ist übrigens durch die synthetischen Versuche der Geologen Daubree') und Stanislaus Meunier²) klar gelegt worden.

Das schiefe System ist durch die nämlichen Gelehrten beschrieben worden. Daubree, welcher parallelo-pipedische Probekörper aus Kitt (einem Gemisch von Bienenwachs und Gips mit einem gewissen Zusatz von Harz) zwischen zwei gusseisernen Platten komprimierte, erhielt eine Spaltung der Masse nach Fig. 22. Stanislaus Meunier liess ein vorher gestrektes Kautschukband, das mit Stearin bestrichen war, sich zusammenziehen. Das Stearin spaltete sich in reguläre Rhomboide (Fig. 23 A). Ersetzt man das Stearin durch Gipsplatten von 3 cm Dicke, welche eine entsprechende Konsistenz besitzen, so erhält man eine ähnliche Einteilung mit Spalten und, Verwerfungen (Fig. 23 B). In allen diesen Fällen wird eine der Spaltbarkeit analoge Erscheinung bewirkt, und wie man sieht, ist man völlig berechtigt, die durch äussere Beanspruchungen hervorgerufene Struktur der ursprünglichen Struktur gegenüberzustellen.

Bei den Metallen sind die ersten auf das schiefe System bezüglichen Beobachtungen von Liiders gemacht worden, aber die eingehendsten Versuche dieser Art stammen von Kommandant Hartmann³) her.

Die schiefen Linien sind dadurch gekennzeichnet, dass sie auf den Probestäben für Zug mit der Kraftrichtung einen Winkel bilden, der grösser ist als 45°, und auf den Druckprobekörpern den entsprechenden Ergänzungswinkel. Man kann diese Linien übrigens mit der grössten Leichtigkeit und ohne Zuhilfenahme irgendwelcher Maschine dadurch erhalten, dass man zwischen den Fingern Stäbe aus Glaserkitt auszieht oder dass man ein dünnes Blatt Gelatine durch Biegung bricht (Fig. 24, 200 fache Vergrösserung).

Auf die nämliche Ursache darf man vielleicht jene nahezu senkrecht zu einander stehenden Linien zurückführen, welche Stead, ohne sie jedoch selbst hervorrufen zu können, auf gewissen dünnen Blechen aus besonders weichem Flusseisen beobachtet hat.⁴) Fig. 25. Unserer Ansicht nach, sind möglicherweise die schrägen Linien, die Schnitte direkter Wellen ganz ähnlich denjenigen, welche in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten rechteckigen Gefäss entstehen, wenn die Flüssigkeit in Schwingungen versetzt wird. Es kann zwar einigermassen paradox erscheinen, die Oberfläche eines Metalls mit derjenigen einer Flüssigkeit zu vergleichen, welche durch einen Wind in steter Bewegung erhalten wird.

Aber auf deformierten Metallen sind die erwähnten Furchen durch den Kommandanten Mengin²) direkt beobachtet worden und zudem sind unsere Bauwerke stetigen Vibrationen ausgesetzt. Die Schnitte direkter beweglicher Wellen stellen feststehende Linien dar. Diese können sich durch bleibende Formänderungen eher geltend machen, als die beweglichen Wellenlinien, da die Begegnung zweier Wellen eine Formänderung bewirkt, welche gleich der Summe der beiden einzelnen Formänderungen ist und die Elastizitätsgrenze in diesen Punkten früher überschritten wird, als auf dem Verlauf der ursprünglichen Wellen. Es besteht übrigens ein Unterschied zwischen den Flüssigkeiten und den festen Körpern. Bei den erstem sind die Kreuzungslinien der Wellen unter einem Winkel von 45° zu den Richtungen der geradlinigen einen rechten Winkel bildenden Wellenlinien geneigt. Bei den festen Körpern dagegen ist dieser Winkel mehr oder weniger von 45° verschieden. Um diesen Unterschied zu erklären, muss man zu einer Hypothese Zuflucht nehmen, deren mehrere möglich sind. Man kann beispielsweise annehmen, dass die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Wellen in der Druckrichtung eine grössere ist als in der Zugrichtung. Die Deformation und der schliesslich eintretende Bruch vollziehen sich bald nach dem direkten, bald nach dem schrägen System, noch öfters nach beiden zusammen. Das direkte System herrscht mehr bei brüchigen Körpern vor. Wenn man z. B. mittelst Schlag aus einer Glasplatte ein Loch ausstanzen will, so wird im Angriffspunkt ein tangentieller Zug nach konzentrischen Kreisen ausgeübt. Das

J) Journal of the Iron and Steel Institute, 1898, part I. ?) Comptes rendus t. CXXIV, p. 681, 29 mars 1897.

Das Schema der Formveränderungen, das nach den Versuchen von Hartmann und anderen konstruiert

Glas spaltet sich senkrecht zu dieser Zugrichtung, d. h. strahlenförmig; gleichzeitig bilden sich aber um den Angriffspunkt noch andere Risse, da die Substanz den Formveränderungen, welche sie unter der Wellenbewegung erleidet, nicht zu folgen vermag. Diese Spalten selbst verhindern die Bildung des schrägen Systems, das hier nicht auftritt, wenigstens nicht an der Oberfläche des Glases. Dagegen wird es sehr gut sichtbar auf Gelatine, vorausgesetzt, dass dieselbe nicht zu trocken ist (Fig. 27, 150 fache Ver-grösserung). In diesem Fall ist nur dieses Netz zu bemerken.

Betrachten wir nun einen etwas komplizierten Fall, nämlich ein gerades längliches Prisma, welches mit einer seiner Längsseiten auf einer Unterlage ruht und auf dessen entgegengesetzter Seite eine Schneide angreift.

wurde, zeigt sich auf den Seiten in folgenden Erscheinungen:

1.    Eine mit der Schneide annähernd konzentrisch verlaufende Ausbauchung mit zwei deutlich ausgeprägten sattelförmigen Erhebungen im Sinne der Linie 0 X, und zwar an der Stelle, wo die Druckwirkung durch die in entgegengesetzter Richtung wirkende Zugbeanspruchung am wenigsten aufgehoben ist.

2.    Zwei konjugierte Liniensysteme ABundA'B', die ihre konkaven Seiten dem Druckpunkt zukehren.

3.    Gekrümmte Linien MN, die ebenfalls ihre konkave Seite der Schneide zukehren und symmetrisch zur Vertikalaxe der Figur liegen.

4.    Linien M‘ N‘, die in divergierender Richtung von der oberen Kante ausgehen und für gewöhnlich nur wenig ausgeprägt und schwer sichtbar sind.

Die konzentrische Formänderung an der Schneide ist die Wirkung der direkten Wellen; sie entsteht unter gleichzeitiger Bildung einer schiefrigen Struktur, sofern der Körper für eine solche empfänglich ist. Die anderen Deformationslinien stehen mit dem schiefen System in Zusammenhang, d. h. mit den Schnittlinien der direkten Wellen. Der Druckpunkt O bildet ein Ausgangszentrum für kreisförmige Wellen, die Unterlage CG sendet ebene parallele Wellen aus; ebenso ist die Streckung, die durch den Eindruck der Schneide entsteht, die Quelle eines Systems ebener Wellen, die zu den vorhingenannten senkrecht stehen. Wir sehen somit hier alle Bedingungen der Fig. 5 (flüssige Oberfläche) erfüllt, sowie auch das Resultat das nämliche ist.

Man ersieht auch sofort, dass das Schema der Fig. 28, aus der Übereinanderlagerung der beiden Halbschema DEFG und BCHG der Fig. 5 entstehen kann. Die Linien AB und A‘ B' der Fig. 28 ent-

sprechen dem System konjugierter Parabeln des Rech

SK

¹

Charpy, Bull, de la Soc. d’encouragement, Serie 5, t. I, p. 180, fevrier 1886.

²)    Heyn, loco citato.

³)    Osmond, Annales des Mines, serie 9, t. XVII, janvier 1900, fig. 87 ä 39, pl. IV.

⁴)    Saniter, Journal Iron and Steel Inst., 1898, part I, p. 206, pl. XXII ä XXIV.

²

)    La geologie experimentale. Alcan, Paris 1899.

³

)    Distribution des deformations dans les. metaux soumis ä des efforts. Berger-Levrault, Paris 1896.

⁴

Etudes synthetiques de geologie experimentale. Dunod,

sprechen dem System konjugierter Parabeln des Rechtecks DEFG der Fig. 5, die Linien MN und M‘N‘ der Fig. 28 dem System konjugierter Parabeln des Rechtecks BCHG (Fig. 5). In Wirklichkeit sind bei festen Körpern, wenn die Geschwindigkeit der Druckwellen von derjenigen der Zugwellen verschieden ist, die Schnitte keine Parabeln mehr, sondern entweder Ellipsen oder Hyperbeln, je nachdem die kreisförmigen Wellen langsamer oder geschwinder verlaufen, als die ebenen Wellen, denen sie begegnen; aber das allgemeine Bild des Schemas wird dadurch, wenn man sich mit einem vorläufigen Näherungswert begnügen will, nicht wesentlich verändert.

Bei einer umfassenden Untersuchung muss natürlich auch dem Zusammenhang Rechnung getragen werden, welchen die Kohäsion unter den einzelnen Teilen einer festen Masse hervorruft und der in Flüssigkeiten nicht vorhanden ist, ferner den Geschwindigkeitsänderungen der Wellen, wenn letztere eine un-gleichmässig zusammengedrückte oder bereits erweiterte Materie durchstreichen. Hieraus entstehen verschiedene Störungen, die jedoch nicht imstande sind, gleichförmige Erscheinungen, welche völlig klar liegen, zu verschleiern.

Es ist ferner zu bemerken, dass das Netz, das durch die Kräfte erzeugt wird, vorerst nicht ein Netz der schwächsten Stellen darstellt, wenn die Elastizitätsgrenze von der Bruchlast verschieden ist, sondern das Netz ist bloss die Gesamtheit der am stärksten deformierten Stellen. Wenn der Versuchskörper bleibenden Formveränderungen zugänglich ist, so werden die zuerst deformierten Teile in ihrer weiteren Formveränderung solange innehalten, bis die ganze Masse eine gleichmässige Deformierung erlitten. Die Kräfte erzeugen daher bis zum Eintritt der Einschnürung eine Unzahl sich hintereinander folgender Netze, und auch während der Kontraktion noch solche bis zum Bruch; die Kontraktion als solche erzeugt ebenfalls ein Netz zweiter Ordnung, welches auf den Bruchflächen zuletzt auftritt.

IV.

Feste krystallisierte Körper.

Die allgemeine Aufgabe, die wir uns gestellt, wird immer verwickelter. Die krystallisierten Körper haben die durch die Definition festgelegte krystalli-nische Struktur, ferner eine Kornstruktur, welche eine Folge der Begrenztheit der Krystalle ist. Wir haben auch gesehen, dass die Krystalle gleichzeitig auch die Cellularstruktur der Flüssigkeiten annehmen können, wenn diese in den festen Zustand übergehen. So kann in einem tadellosen Pusenkrystall mit Würfel-Spaltflächen durch Behandlung mit Salpetersäure diese Struktur noch nachgewiesen werden. Fig. 29 (100 fache Vergrösserung) wurde erhalten durch Behandlung des Eisens mit Salpetersäure (10: 100) während 30 Sekunden, Fig. 30 (150 fache Vergrösserung)

flächen.

durch Behandlung während 5 Minuten mit Kupfer-Ammonium-Chlorür und nachherige Atzung während 90 Sekunden mit verdünnter Salpetersäure (10 : 100). Schliesslich wird auch durch äussere Kräfte eine Struktur hervorgerufen, die von der Art der Fortpflanzung und Verteilung dieser Kräfte abhängig ist. Fig. 31 (250 fache Vergrösserung) zeigt beispielsweise eine Bruchfläche von Bleiglanz nach den Spaltungsflächen, auf welcher neben ausgeprägten krystallinischen Spalten gekrümmte Linien von zweifellos anderem Ursprung ersichtlich sind. Fig. 32 (250 fache Vergrösserung) zeigt die Bruchfläche eines Pyritwürfels. Dieser Bruch ist vollständig muschelig, wie die Brüche von Gläsern (Fig. 33, 150 fache Vergrösserung) , die von Herrn Prof. Martens sehr eingehend untersucht worden sind. *)

Die vollständige Lösung unserer Aufgabe bestände darin, für jeden einzelnen Fall festzustellen, wie die verschiedenen Strukturen, sowohl die ursprüngliche wie die künstlich hervorgerufene, sich gegenseitig kombinieren. Aber diese Aufgabe wollen wir hier nicht zu lösen versuchen.

A. Struktur, die durch Ausdehnung und Zusaminenziehung hervorgerufen wird.

Diese beiden Versuchsbedingungen können durch Erhitzung und nachherige Abkühlung erhalten werden. Indessen wird die Frage durch das Auftreten der Wärme kompliziert, denn es ist schwierig festzustellen, welchen Anteil bei dem Versuch die Wärme als solche, und welche Wirkung die Spannungen oder Druckerscheinungen, die durch die Wärme hervorgerufen werden, ausüben. Soviel scheint sicher zu sein, dass jeder Temperatur eine maximale Korngrösse entspricht, welche um so rascher erreicht wird, je höher die Temperatur ist. Die Gamma-Kornbildung des Eisens war seit langer Zeit bekannt, aber Herrn Stead, der sich längere Zeit mit dieser Frage beschäftigte, ist es auch gelungen, das Eisenkorn im Alpha-Zustand zu erhalten, d. h unterhalb 700°. Andernteils scheint sich die umgekehrte Erscheinung, die Verkleinerung des Korns, während der Abkühlung nicht zu vollziehen. Die Vergrösserung des Korns durch Erhitzung scheint eine dauernde zu sein, die ausschliesslich von einem Krystallisationsprozess abhängt, was auch der allgemeinen Auffassung entspricht. Wir können aber nicht umhin, auf die Übereinstimmung aufmerksam zu machen, die zwischen der Vergrösserung des Korns und der Volumenvergrösserung der Zellen im Sinne der Benard’schzn Versuche besteht.

B. Struktur, die durch Einwirkung äusserer Kräfte hervorgerufen wird.

Diese Frage ist nach zwei sehr verschiedenen Gesichtspunkten behandelt worden, einerseits von

Hartmann, der die ursprüngliche Struktur bei Seite Hess, andererseits von Ewing und Rosenhain, welche sich nur mit dieser allein beschäftigten.¹)

Hartmann nimmt die Deformierungsfähigkeit als eine Thatsache hin und sucht nach den Gesetzen der Verteilung der Formveränderungen. Ewing und Rosenhain erforschen den Mechanismus der Formänderungen, unabhängig von ihrer Verteilung und erklären ihn:

1.    durch die Bildung von Zwillingen,

2.    durch Gleiterscheinungen längs den Spalt

Die beiden Gesichtspunkte sind übrigens nicht unvereinbar. Die Gesamtformveränderungen vollziehen sich nach den Gesetzen der Verteilung der Kräfte; diese Gesetze sind allgemeiner Natur und unabhängig von der Beschaffenheit der Körper. Die elementaren Formveränderungen dagegen hängen in krystallisierten Körpern von Krystallisationserschein-ungen ab. Aber für sich betrachtet sind diese Anschauungen zu ausschliesslich. Zweifelsohne spielt die ursprüngliche Struktur ebenfalls eine Rolle. Nehmen wir an, dass die Gesetze über die Verteilung der Kräfte eine bestimmte Bruchlinie bedingen, so wird, wenn zwischen zwei Punkten dieser Linie eine vielleicht sogar längere Linie geringerer Kohäsion besteht, der Bruch selbstverständlich längs dieser Linie erfolgen und die Gesetze über die Verteilung der Kräfte haben nur als allgemeiner Wegweiser gedient.

Andernteils scheint der Gedankengang der Herren Ewing und Rosenhain unvollständig zu sein, da er nur auf krystallisierte Körper anwendbar ist, es aber auch amorphe deformierbare Körper giebt.

Deformierung durch Zwillingsbildung ist zweifellos möglich, wie es seit langer Zeit durch die Arbeiten einer Reihe von Mineralogen bewiesen ist, die wir an Hand einer sehr interessanten Studie von Heyn J) kurz aufzählen wollen.

Wenn man nach Reusch und Baumhauer gegen die Ecken C und E eines Rhomboeders, das durch Spalten von Kalkspat erhalten worden, einen Druck ausübt oder wenn man eine Messerschneide senkrecht gegen die durch einen Pfeil (Fig. 34) bezeichnete Kante drückt, so wird eine Formänderung in der Weise erzeugt, dass die Diagonalebene H E CG (Fig. 35), die durch die Parallelen IL, KM und AE in die drei Teile I, II und III zerlegt, gedacht werden kann, sich in diesen Parallelen knickt. Der Winkel LfMK ist gleich dem Winkel AEM, d. h. die Lamelle HB KM gehört nach ihrer Deformation einem Rhombus an, welcher gegenüber dem Rhombus EA CG in Zwillingsstellung steht. Da Knickungen, wie diejenigen in IL und KM in unbegrenzter Zahl Vorkommen können und die Lamellenbildung parallel zu den drei Kanten

l) Philosophical transactions, t. 193, p. 853.

*) Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, B. XXXXro, Jahrgang 1900.    fe g[gfjg]|

V.

Verschiebung stattfindet, geschnitten

eine

EA, AD und AB in Fig. 34 auftreten kann, so kann das ursprüngliche Rhomboeder durch diesen Prozess sich jedem beliebigen Raum anpassen, der ihm durch die Formveränderung vorgeschrieben wird.

Dass diese Art der Deformation bei den Metallen vorkommt, ist sehr wahrscheinlich. In der That glaubt Herr Heyn sie beim Eisen beobachtet zu haben, und die Herren Ewing und Rosenhain führen Beispiele an für Kupfer und Blei. (Fig. 36 zeigt deformiertes Blei nach Ewing und Rosenhain bei lOOOfacher Vergrösserung.) Es besteht aber noch eine Schwierigkeit. Zwillinge sind in vielen Metallen und Legierungen im Überfluss vorhanden und gehören entweder zu deren ursprünglicher oder der durch Anlassen erzeugten Struktur, z. B. beim Messing mit 0—35 Teilen Zink¹), beim rot angelassenen Kupfer²), bei Eisen-Nickellegierungen mit mehr als 25°/₀ Nickel³), beim Gamma-Eisen.⁴) In jedem einzelnen Fall drängt sich die Frage auf, ob die auf einer polierten Fläche durch Deformation hervorgerufene Zwillingsbildung der ursprünglichen Struktur angehörte oder ob sie das Produkt der Deformation selbst ist. Die Herren

Ewing und Rosenhain halten die zweite Hypothese für die richtige und stützen sich hierbei auf die That-sache, dass eine erste und leichte Deformation ihrer Versuchsstücke keinerlei Zwillinge hervorgerufen hat. Aber kann daraus wirklich ein Schluss gezogen werden? Auf Glas gegossenes Blei zeigt auf der dem Glas zugewendeten Seite, an den Stellen, wo das Metall sich nicht an die Unterlage angeschmiegt hat, ein Bild, wie es Fig. 37 (250 mal vergrössert) darstellt, das lebhaft an die Fig. 36 der Herren Ezving und Rosenhain erinnert, obwohl wir unser Metall nicht deformiert haben. Angesichts der abgerundeten Winkel in einigen Bändern ist es übrigens zweifelhalt, ob es sich hier wirklich um Zwillinge handelt. Viel wahrscheinlicher ist es, dass wir es hier mit Krystallstufen oder Krystallanhäufungen zu thun haben.

Die zweite Art der Formveränderung, auf die sich die Herren Ewing und Rosenhain berufen, nämlich die Deformation durch Gleiten längs den Spaltflächen, ist ebenfalls durch Mineralogen beschrieben worden, besonders durch Hm. Miigge, den wir noch neben Hrn. Heyn anführen. In diesem Falle handelt es sich bloss um die Substituierung gewisser Moleküle durch andere; die innere Struktur wird nicht verändert und die Verschiebung äussert sich nur durch das Auftreten von Streifen auf denjenigen Seiten, welche durch die Richtungen, in welchen am leichtesten

*) Charpy, Bull, de la Soc. d’encouragement, serie 5, t. I, p. 180, fevr. 1886.

²)    Heyn, loco citato.

³)    Osmond, Annales des Mines, serie 9, t. XVII, jan. 1900, fig. 37 ä 39, pl. IV.

⁴)    Saniter, Journal Iron and Steel Inst. 1898, part I. p. 206, pl. XXII-XXIV.

werden. Diese Streifen nennt man Schiebungsstreifen. Beim Kupfer findet nach Miigge diese Verschiebung parallel zu den Seiten des Oktaeders statt. Diese Schiebungsstreifen sind es auch, welche infolge der Deformation der Schnittflächen bei den Versuchen von Ewing und Rosenhain auftreten. Indessen scheinen diese Forscher eine an sich richtige Idee zu sehr verallgemeinert zu haben. So erhält man auf den vorher polierten Flächen weichen Stahls (Fig. 38, 800 fache Vergrösserung) nach der Deformation gebogene und gabelförmig gespaltene Linien, welche schwerlich mit der krystallinischen Struktur in Verbindung gebracht werden können. Wenn man ein rechteckiges Parallelopiped aus weichem Stahl auf eine ebene Unterlage bringt und auf die obere Fläche, senkrecht zu den Kanten, eine Schneide aufsetzt, so erscheint auf der polierten Seitenfläche nebst anderen Deformationen, eine Gruppe konjugierter Lüder sehe Linien, von denen wir weiter oben gesprochen. (Linien AB und A‘ B' der Fig. 28). Betrachtet man nun das Präparat bei hinreichender Vergrösserung, so findet man, dass die Streifen auf den Ferritkörnern in jedem Punkt parallel zu einem der beiden Systeme Lüder'scher Linien orientiert sind, die sich in jenem Punkte schneiden (Fig. 39, 200 fache Vergrösserung). Doch eignen sich die gewöhnlichen Metalle, deren Krystallkörner in krystallinischer Beziehung nach allen möglichen Richtungen orientiert sind, nicht gut zum Studium dieser Fragen. Es ist vorteilhafter, diese Versuche an einfachen Krystallen, deren krystallinische Struktur von vornherein bekannt ist, vorzunehmen. Leider sind solche Versuchsstücke nicht überall zu haben Wir verdanken ein solches der Freigebigkeit von Herrn Professor Tschernoff. Es ist ein Bruchstück aus einer Ofensau eines Martinofens, aus welchem durch Spaltung für unsere Versuche hinlänglich grosse Stücke gewonnen werden konnten.¹) Durch Behandlung mit Kupfer-Ammoniumchlorür erhält man prächtige würfelartige Ätzfiguren parallel zu den Seiten des Würfels (Fig. 40, 1200fache Vergrösserung); ausserdem bekommt man durch Behandlung mit derselben Flüssigkeit oder noch besser mit konzentrierter Salpetersäure gerade Linien, die im Verhältnis 1 : 1 oder 1:2 zu den Kanten des Würfels geneigt sind. Es sind dies die sog. Neumann'sehen Linien, welche Gelehrten, wie Tschermak, Linck, Cohen, die sich namentlich in Wien mit dem Studium der Meteoreisen beschäftigt haben, wohl bekannt waren.

Über die Herkunft dieser Linien ist man noch nicht ganz einig. Man weiss nur, dass die hlbenen, deren Spur sie darstellen, auf den Kanten der Würfel Längen abteilen im Verhältnis von 1:1:2, vielleicht auch im Verhältnis von 1:2:2. Einige Forscher

*) Derartige Stücke sind schon früher von Herrn Stead untersucht worden (bereits citiert) und von Herrn Heyn. (Mitteil techn. Versuchsanstalten 1898, p. 310.)

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fassen sie als Spaltlinien auf, andere als Lamellen in Zwillingsstellung (Fig. 41, 7 fache Vergrösserung).

Wie dem auch sei, werden nach Ewing und Rosenhain durch die Deformation einer Seite eines Würfels folgende Erscheinungen hervorgerufen:

1.    würfelförmige Ätzfiguren,

2.    die Neumann'sehen Linien,

3.    eventuell Zwillinge und weiter nichts anderes.

In der That ruft eine langsame Formveränderung keinerlei zu den Kanten des Würfels parallel verlaufende Linien hervor. Dagegen beobachtet die Neumann sehen Linien, dieselben, die durch Behandlung mit Säure nachgewiesen werden und dem eine Menge von Linien, die in keinerlei Beziehung zu den bis jetzt bekannten Krystallisations-vorgängen stehen.

Die am häufigsten angewendete Art der Formveränderung, die auch unseren Betrachtungen vorwiegend zuGrunde lag, besteht in dem Druck einer Schneide gegen eine Seite. Die entgegengesetzte Seite ruht dabei auf einer ebenen Unterlage, während eine der zu der Schneide senkrecht stehenden Seitenflächen zur mikrographischen Untersuchung dient. In unserem Fall sind alle Seiten des festen Versuchskörpers Seiten eines Würfels. Mit blossem Auge oder bei schwacher Vergrösserung beobachtet man um die Schneide herum eine wulstförmige Erhebung mit den zwei Sätteln 0X, nach Fig. 28, ferner die Neu-inann'sohen Linien, welche durch eine frühere Behandlung mit Säure hervorgerufen, durch nachheriges Polieren aber wieder ausgelöscht worden. Bei stärkerer Vergrösserung bemerkt man , namentlich zu beiden Seiten des komprimierten Punktes, eine grosse Zahl feiner gebogener Linien, welche nach Form und Lage den konjugierten Linien AB und A‘ B‘ der Fig. 28 entsprechen; es sind dies die mikroskopischen Linien von Laders, die durch Behandeln mit Säuren verwischt und nicht stärker hervorgehoben werden. Treffen sie mit einer Neumanrisohen Linie zusammen, wie z. B. in Fig. 42 (250 fache Vergrösserung), so werden sie oft abgelenkt oder durch dieselbe unterbrochen.

Wenn die nämliche Deformation durch Stoss hervorgerufen wird, so entstehen eine Unmenge Neuniamisehex Linien, wie sie weder bei langsamer Formänderung, noch durch Behandlung mit Salpetersäure erhalten werden (Fig. 43, 50 fache Vergrösserung). Die breite dunkle Linie, welche eine Verwerfung zeigt, ist eine Würfel-Spaltfläche.

Wenn man die untersuchte Fläche wieder aufpoliert, nachdem die Erhebungen derselben vorher weggefeilt worden und dieselbe mit Kupfer-Ammonium-chlorür behandelt, so beobachtet man (Fig. 44, 25 fache Vergrösserung), dass die nur wenig deformierten Teile ihre Struktur beibehalten und dass sich unter den starken Deformationen ein doppeltes

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System von abwechselnd dunkeln und heller scheinenden Fransen gebildet hat. Bei stärkerer Vergrösserung betrachtet (Fig. 45, 1200 fache Vergrösserung) sieht man, dass ein Teil dieser Fransen ihre krystal-linische Richtung im grossen Ganzen beibehalten hat; aber die Teilungslinien haben sich vervielfacht und sind deutlich parallel zu einer einzigen der Würfelspaltflächen, während die dazu senkrecht stehende Spaltung verkümmert erscheint; die andern sind unversehrt geblieben.

In diesem Fall stehen also die Deformationen mit der Krystallisation in engem Zusammenhang. Man beobachtet auch, wenn auch seltener (big. 46, 1200fache Vergrösserung), Ätzfiguren, in welchen sich die ursprünglichen Quadrate in Parallelogramme oder Rechtecke verwandelt haben.

Aus allem geht hervor, dass die Deformationslinien verschiedenen Ursprung haben; die einen gehören der krystallinischen Struktur an, die andern hängen einzig und allein von der Verteilung der Kräfte ab. Ein Bruch tritt besonders leicht da ein, wo die Linien beider Systeme ungefähr die nämliche Richtung verfolgen.

Vorliegende Mitteilung ist, wohl verstanden, nur ein unvollständiger, jedoch der Vervollkommnung fähiger Versuch, der den Zweck verfolgt, die Arbeiten, die nach den verschiedenen Richtungen hin von Mineralogen, Geologen, Mechanikern, Physikern und Metallurgen etc. ausgeführt worden sind, zu klassifizieren, einander gegenüberzustellen. Er soll aber auch klarlegen, was noch zu thun übrig bleibt, um diese Arbeiten zum Nutzen der Materialprüfungswissenschaft zu ergänzen. Die Metallographie berührt so vielerlei Gegenstände, dass sie genötigt ist, sich die Forschungen in anderen Gebieten zu Nutzen zu machen. Aber wenn sie dies thut, so leistet sie andererseits auch etwas.

Dieser wechselseitige Austausch zwisch'en den Wissenschaften ruft uns eine hübsche Sage dieses Landes in Erinnerung. Die heilige Elisabeth von Ungarn verteilte einst Gaben unter die Armen. Da begegnete sie ihrem Gemahl, dem Markgrafen von Thüringen, welchem die so eifrige Freigebigkeit seiner Frau vielleicht etwas übertrieben Vorkommen mochte. Er wollte darum wissen, was sie in den Falten ihres Gewandes verborgen hatte. Der Mantel öffnete sich und was herausfiel waren Rosen.

Wir alle, die wir an diesem Kongress teilnehmen, sind Arme und arm an positivem Wissen; aber unsere Armut schliesst den Wohlthätigkeitssinn nicht aus. Jeder Teilnehmer kommt hierher, um seine bescheidenen Vorräte an Thatsachen und Gedanken, die ihm zu sammeln beschieden war, zu verteilen. Nur wenn wir unsere Mäntel entfalten, fallen daraus keine Rosen, denn dieses Wunder zu vollbringen geht über unsere Kräfte!

Friedei in Stuttgart.

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„Baumaterialien künde“.

Herausgegeben von

Prof. H. Giessler, Stuttgart.

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