Die Naturwissenschaften. Wochenschrift..., 12. Jg. 1924, 10. Oktober, Heft 41.

(1)

DIE NATURWISSENSCHAFTEN

Z w ölfter J a h rgan g io . O ktober 1924 H eft 41

Aufreißen von Messing durch innere Spannungen.

V o n G . Ma s i n g, B erlin . 1. Besprechung älterer Arbeiten.

E in e b e k a n n te , fa ta le E ig e n s c h a ft der G eg en stän d e au s k a ltg e fo rm te m (gezogenem , ge b o ge n em usw .) M essin g b e ste h t in ih rer N e ig u n g zum A u fre iß en . D a s A u fre iß en t r it t m eistens sp o n tan a u f, oh n e u n m itte lb a r fe stste llb a re U rsach e. O ft t r it t es n ach äu ß eren ko rro d ieren d en E in flü ssen d er W itte r u n g oder n ach s ta rk e m F ro s t ein.

E s is t eine w e itv e rb re ite te K r a n k h e it unseres tech n isch en M essings und ä h n lich er K u p fe r le g ie ru ngen , u n d die T e c h n ik fü h rt einen stän d ige n K a m p f d agegen.

In F ig . 1 is t d as A u fre iß e n eines M essin g

sockels u n d M essin gbech ers n ach einer B e h a n d lu n g m it ip r o z . Q u e c k sil

b e rn itra tlö su n g d a r

g e stellt. N a c h sehr u m fa n g reich en E r fah ru n g en s te llt diese

B e h a n d lu n g ein sicheres R e a g en s a u f die G efa h r des fre i

w illig en A u fre iß en s dar, so d a ß m an m it S ich erh eit b e h au p te n kan n , d a ß , w en n 2 b is 4 W o ch en n ach

dieser B e h a n d lu n g ein S tü c k n ic h t au fgerissen ist, die G efa h r eines sp on tan en A u fre iß en s n ich t V orgelegen h a t.

W ie m an sieh t, än d ern die S o ck e l b eim A u f reiß en ih re G e s ta lt. Z u m A u fre iß e n is t also d as V o rh an d en sein v o n inneren S p an n u n gen erfo rd er

lich , die h ierb ei a u sg elö st w erd en . S e itd em d u rch die A rb e ite n v o n He y n und Ba u e r1) d as A u f tre te n v o n in n eren S p an n u n gen b eim K a ltr e c k e n vo n M eta llen n ach gew iesen w ord en w ar, w u rd e es a u ch v e rstä n d lic h , d a ß d as A u fre iß e n n u r an k a ltg e re c k te m M essin g b e o b a c h te t w ird . He y n

u n d Ba u e r h a b en b ereits das M itte l zu r B e se i

tig u n g der inneren S p an n u n gen u n d d a m it der G efa h r des A u fre iß en s a n g egeb en — eine E r h itz u n g des M essings a u f h ö h ere T em p e ra tu re n . H ierb ei w ird das h a rtg e re c k te M essin g jed o ch w ied er w eich er. E s fra g te sich also w eiter, ob es m ö g lich ist, E rh itzu n g sb e d in g u n g e n zu finden , w elch e oh n e eine erh eb lich e S c h ä d ig u n g der tech -

x) L iteratur bei Ma s i n g und Ha a s e, Innere Span

nungen von Messing und ihre Beseitigung. Wissensch.

Veröff. a. d. Siemenskonzern 3, 2. 1924, S. 22; Zeitschr.

f. M etallkunde (erscheint demnächst).

n isch en E ig e n sch a ften eine B e se itig u n g der G efah r des A u fre iß en s gew äh rleisten .

Ü b e r diese F ra g e is t in zw isch en , in sbesondere in A n le h n u n g an p ra k tisc h e B e trieb se rfa h ru n g e n , seh r v ie l g e a rb e ite t w ord en. Mo o r e u n d Be c k i n- s a l e h a b en in E n g la n d die ga n ze F ra g e ein er a u s

g ed eh n ten sy ste m atisch e n U n tersu c h u n g u n te r

zogen, ü ber d ie in den ,,N a tu rw is se n s c h a fte n ” teilw eise b e ric h te t w ord en i s t 1). Sie h a b en S ch alen vo n ein er N o rm alfo rm aus M essing m it 7 0 % K u p fe r und 30 % M essing a u f versch ied en e T em p e ra tu re n e rh itz t u n d fe stg e ste llt, d a ß eine E rh itz u n g w äh ren d einer S tu n d e a u f 275 0 gen ü g t, u m die G efa h r des A u fre iß en s zu b e se itig en . D u rc h

P a ra lle l versu ch e an g e w a lzte n B le ch stre i- fen w u rd e fe s tg e ste llt, d a ß bei den H ä rte g ra d e n , die in den S ch alen und a u ch so n st in der P r a x is V orkom m en (bis e tw a 150 B ri- n ell), b e i dieser T e m p e ra tu r u n d E r h it zu n g sd au er n och k ein e E rw e ic h u n g des M essings e in tritt. A u s d iesen V ersu ch e n h ab en

Mo o r e u n d Be c k i n s a l e geschlossen, d a ß die a n geg eb en e E rh itz u n g a llg em ein fü r d ie B e se i

tig u n g der G efa h r des A u fre iß en s b ei 70/30 M essing a u sreich en d sei. E in e ein geh end e d irek te s y s te m a tisch e U n tersu ch u n g des E in flu sses der v o r a n g egan gen en K a ltr e c k u n g u n d des R e ck u n g sg ra d es b ei der le tz te n F o rm g eb u n g (Ziehen vo n Sch alen) h a b en sie an S ch alen n ic h t a u sg e fü h rt. S ie b e s ch rän ken sich au f die B e m erk u n g , d a ß die in neren S p an n u n gen in den S ch alen o ffe n b a r sehr groß sind, u n d d a ß b ei k ein em tech n isch h e r

g estellten A rtik e l h öh ere S p an n u n gen zu e rw arten sind als b ei den S ch alen , so d a ß den an ih n en gew on n en en R e s u lta te n fü r d as gegeben e M aterial p ra k tisch e A llg e m e in g ü ltig k e it zu k o m m t. Mo o r e

und Be c k i n s a l e b e zw ec k te n m it ih ren w eiteren U n tersu ch u n g en h a u p tsä c h lic h , die als U rsach e des A u fre iß en s e rk a n n ten in neren S p an n u n gen d ire k t zu m essen und die M essungen m it den A u f reiß versu ch en zu ve rk n ü p fe n . Z u diesem Z w eck e u n tersu ch ten sie die B iegesp an n u n gen vo n M essin gblech en, in d em sie diese u m starre

*) 1922.

Nw. 1924. 110

(2)

M a s i n g : Aufreißen von Messing durch innere Spannungen. [ Die Natur

wissenschaften

R in g e v e rsch ied en er D u rch m esser b ogen u n d a u f ve rsch ied e n e T em p e ra tu re n e rh itzte n . N a c h L o s lö su n g der B le c h e v o m R in g ließ sich au s d em

K rü m m u n g sra d iu s des e n tsp a n n te n B le ch es und des R in g e s sow ie d er D ic k e des B le c h e s d ie B ie g e sp an n u n g der äu ß eren F a se r n a c h der F o rm e l

b erech n en (E — E la stiz itä ts m o d u l, r — R a d iu s des R in g e s, R = R a d iu s des e n tsp a n n te n B a n d es, d = D ic k e des B a n d e s). D ie H a u p tre su lta te sind fo lg e n d e :

1. B e i einer E r h itz u n g a u f 2000 is t d er R ü c k g a n g der S p a n n u n g zu erst re c h t sch n ell, b is der R e s tb e tra g die H ä lfte od er ein D r itte l der u r

sp rü n glich en S p a n n u n g u n te rsc h ritte n h a t. B e trä c h tlic h e S p an n u n gen v e rb le ib en je d o c h au ch n a ch ein er B e h a n d lu n g v o n 24 S tu n d en oder län g er.

2. B e i einer w eiteren T em p e ra tu re rh ö h u n g w ird die S p a n n u n g im m er sch n eller b e se itig t, und die R e s tb e trä g e w erd en gerin ger.

3. Je h öh er d er u rsp rü n g lich e S p an n u n g s

b e tr a g gew esen ist, d esto h ö h er is t a u c h die R e s t

sp an n u n g n a ch einer g egeb en en T e m p e ra tu r

b eh an d lu n g.

4. Je h ö h er die u rsp rü n glich e H ä rte ( K a lt recku n g sgrad ) ist, u m so gerin ger is t die R e s t

sp an n u n g n a ch einer gegeb en en B ie g u n g und T e m p era tu rb eh a n d lu n g .

5. B e re its eine E rh itz u n g a u f T em p e ra tu re n , b e i denen die H ä rte n och n ic h t sin k t, b e w irk t eine w esen tlich e E rn ie d rig u n g der R estsp an n u n ge n . E in e E rh itz u n g , b ei der b e reits ein e E rw e ic h u n g e in tritt, b e se itig t die S p an n u n gen so g u t w ie v o ll

stän d ig.

D e r R ü c k g a n g der S p an n u n g en b e ru h t au f b leib en d en in neren V ersch ie b u n g en in d em M a te rial, d u rch w elch e die S p an n u n gen au fg eh o b en w erd en . G ed e h n te T e ile k o n tra h ieren sich u n d u m g ek eh rt. D ie S p an n u n g, b e i w elch er b leib en d e p lastisch e F o rm ä n d eru n g en a u ftre te n , als w elch e a u ch der S p an n u n g sau sg leich zu b e tra c h te n ist, is t die E la stiz itä ts g re n z e des M a teria ls. D e r S p an n u n g sau sg leich n a c h ein er E rh itz u n g au f höhere T e m p e ra tu re n is t also a u f eine E rn ie d rig u n g der E la stiz itä ts g re n z e od er gen au er der m a x im a l m ö glich en ela stisch en G re n zd e h n u n g b ei diesen T em p e ra tu re n zu rü ck zu fü h ren .

Seh r a u ffa llen d is t die V e r k n ü p fu n g der R e s u l

ta te 3 u n d 4 (die der V erfa sser b ei seinen V e r su ch en b e stä tig e n ko n n te). D ie H ä rte is t ein M aß d er d u rch v o ra n g e g a n g en e K a ltr e c k u n g h e rv o rg e ru fe n en Verfestigung. D e r F o rm g e b u n g s

v o rg a n g , also die B ie g u n g , is t ab er a u c h eine K a ltr e c k u n g , d a sie b ei den h öh eren T em p e ra tu re n j a a u ch zu m T e il plastisch is t (sonst k ö n n te m an n ic h t an der b leib en d en B ie g u n g die H e ra b se tzu n g der S p an n u n g en verfo lgen ) u n d b e i T em p e ra tu re n w e it u n te rh a lb d er R e k r y s ta llis a tio n s te m p e r a tu r erfo lg t, b ei denen m an v o n einer K a ltr e c k u n g

im ü b lich en Sinne sp rech en k a n n . E s ist n ich t ohne w eiteres ein zu seh en , w a ru m die E in flü sse dieser m itein a n d e r so n ah e ve rw a n d te n V o rg än ge a u f d as T e m p e ra tu r ve rh a lte n der inneren S p a n nu n gen e n tg e g e n g ese tzt sein sollen.

D a s R e s u lta t 3 lä ß t v e rm u ten , d a ß au ch die B e se itig u n g d er A u fre iß g e fa h r d u rch innere S p a n n u n gen eine F u n k tio n des B e tra g e s und der A r t der fo rm g eb en d en D e fo rm a tio n (D rü ck en , Ziehen, Pressen) sein m u ß . In d es h a b en Mo o r e und

Be c k i n s a l e diese A b h ä n g ig k e it n ic h t w eiter v e r fo lg t. D en E in flu ß der T e m p e ra tu re n u n terh a lb 2000 a u f die S p an n u n g en sch einen sie n ich t v e r fo lg t zu h ab en . In ein em and eren Z u sam m en h an ge (a n lä ß lich der Q u ec k silb erve rsu ch e d er Schalen) b em erken sie, d a ß u n te rh a lb 2000 kein größerer E in flu ß der T e m p e ra tu r au f die Sp an n u n gen zu versp ü ren sei.

E s w a r fern erh in d as B e streb e n v o n M o o r e

und B e c k i n s a l e , M essu ngen v o n S p an n u n gen m it A u fre iß v e rsu c h e n in Q u e c k silb e rn itra t d ire k t zu ve rk n ü p fe n . Z u d iesem Z w eck e h a b en sie u n ter an d erem die fo lg en d e V ersu ch sserie d u rc h g e fü h rt:

Z e rreiß stä b e vo n v e rsch ied en er H ä rte ( K a lt recku n g sgrad ) w u rd en m it Q u e c k silb e rn itra t b e h a n d elt und der E in flu ß d ieser B e h a n d lu n g au f den Z erreiß V o r g a n g fe s tg e s te llt (T ab elle I).

Tabelle I,

Einfluß des Quecksilbers auf die Festigkeit von Messing nach Mo o r e und Be c k i n s a l e.

Ohne Mit Hg-Behandlung

Härte Hg-Behandlung sofort nach Behandl. nach 24 Stunden Festigkeit Dehnung Festigkeit Dehnung Festigkeit Dehnung

62 20 ,4 8 1 % 8 ,7 H % 8,0 _{1 4}_%

IO I 2 5 .1 5 2% 16 ,0 8 % 1 6 ,8 8 %

14 7 3 6 ,5 ^{2 1 %} 3 6 ,9 5% 3 6 ,6 6 %

I« 3 4 6 ,9 7% 4 4 .5 n % 4 5 .5 ^{8 %}

A u s diesen V ersu ch e n fo lgern sie, d a ß m it steigen d er H ä rte (zu n eh m en d em K a ltr e c k u n g s grad) die G efa h r des A u fre iß e n s a b n im m t. D ieser S ch lu ß is t n ic h t ü b erzeu g en d , u n d z w a r aus fo l

gen d em G ru n d e : F ü r d as A u fre iß e n eines S tü ck es sind n ic h t n u r seine F e s tig k e it n a ch der Q u e c k silb erb eh a n d lu n g , sondern a u ch d ie in dem S tü c k schon vo rh e r au fg e sp e ich erten Sp an n u n gen m a ß g eb en d . W e n n diese S p an n u n gen die F e s tig k e it ü b ersteigen , re iß t das S tü c k a u f. M it steig e n d em K a ltre c k u n g s g ra d e steig e n die im M essing e n tsteh en d en in neren S p an n u n g en erh eb lich . T r o tz der h öh eren Z e rre iß fe stig k e it n ach d er Q u e c k silb erb eh a n d lu n g k ö n n te d a b ei die G efa h r des A u fre iß en s steigen . B e i d er B e sc h re ib u n g der V ersu ch e des V erfassers w erd en w ir sehen, d a ß dies ta ts ä c h lic h d er F a ll ist. N u r b ei den h ö ch sten K a ltre c k u n g s g ra d e n (H ä rte 183) is t die A u fre iß gefah r u n v e rk e n n b a r g erin ger.

2. Eigene Versuche.

D e r V erfa sser fan d , als er — in G em e in sch aft m it H errn D r. C. Ha a s e — die E rg eb n isse v o n

Mo o r e u n d Be c k i n s a l e ve rw e rte n w o llte, d a ß

(3)

Heft 41. 1

10. 10. 1924J M a s i n g : Aufreißen von Messing durch innere Spannungen. 839

sie einer sy ste m a tisch e n E rw e ite ru n g b ed ü rfen . D ie T e c h n ik der V ersu ch e leh n te sich d erjen igen v o n Mo o r e u n d Be c k i n s a l e an. Im M essin g

b lec h w u rd en sch alen fö rm ige V e rtiefu n g e n e rzeu g t.

B e o b a c h te t w u rd e d er E in flu ß a) des W a lzg ra d es des M essings u n d b) der T ie fe der S ch alen fo rm , also des G ra d es der fo rm g eb en d en D e fo rm a tio n a u f das A u fre iß e n so w o h l n ach v o ran g e g a n g en e r E rh itz u n g au f versch ied en e T em p e ra tu re n als

au ch ohne diese. D ie R e s u lta te fin d en sich in T a b e lle II.

In F ig . 2 u n d 3 ist zu r D e u tlic h k e it der h alb e L o g a rith m u s der A u fre iß z e it in A b h ä n g ig k e it vo n der T ie fu n g u n d v o n d em W a lzg ra d e des B lech es a u f getragen . D ie E rh itz u n g ste m p e ra tu re n sind an den K u r v e n a n g eg eb en . W e n n k ein A u fre iß en b e o b a c h te t w u rd e, is t die A u fre iß z e it w illk ü rlich a u f 10 000 M in u ten e x tra p o lie rt. A u s der T ab e lle II

f t , 8 1

öS 6⁴

1 2 5

N

£ 16

Wrizgrad in %

Tiefung ^{3 m m} <4 mm

Einfluß des Waizgrades a u f die Gefahr des Aufreißens Fig. 2.

h&-r V

5 7 -

l —U---

r - V -

\ \ t—

. ^~ ^.C h

T W A °

L

t ---^ —

/ ! > . ¹ ^\ ¹ ^{\ •,}

' / i ¹ f. ¹ i r

V \

1

1 ii \ \¹ r ₁ V

1

1 it e i

ii I _i

I

II ! 1

1

!

i i

!

i ^J ¹ ^[ 11

l§

l ° I -+-

u

1

[

> j 1

L

1

i * i§

11

w

1

i

■4

I

I " ! ¹₁ — i- 11 — i~4 - j- 4

- I 1 ₁ • \\«³“

I j ₁ ! 1 i 1 _i _j

f ;

/ ; 1 1

mQ< I i /

/

i

1 i i 1

\

\ , § •

s°

^ i'

° 1¹0

^ I0t1 «

° 1

1 >\\

VÄ k

• / ^\

Y //

/

•v's \

1

1. \>

. ^

\

\ \

1

— \

1 \

(4)

840 M a s i n g : Aufreißen von Messing durch innere Spannungen. T Die Natur- Lwissenschaften Tabelle II.

TJ feäS 0)

(-1 c? £ Aufreißzeit nach einer Erhitzung auf 'S .3

£ « p .s — 180° 200° 220° 240°

70 164 } f 60 Std. ^— ^— _ _

60 _{1 4 7}

r i 36 Std. 42 Std. 76 Std. — —

40 132 ) l 3,8 Min. 2,6 Min. 41 Std. — —

70 164 5 Min. 30 Std. ^— ^— —

60 1 4 7 3 Min. 4 Min. 30 Std. — —

40 132 1,8 Min. 1,4 Min. 3,1 Min. — — 25 121 >3< 1,8 Min. 2,2 Min. 3,1 Min. 50 Std. —

20 116 4,2 Min. 5,2 Min. — — —

H 9 4 6 Min. — — — -

40 — I \ 1,5 Min. 1 Min. 2,5 Min. 52 Std. ^_ 25 ^— l 4 l 0,8 Min. 0,8 Min. 2,1 Min. 52 Min. ^— 20 —

1 1 2,6 Min. 3,4 Min.5 5 Std. ^— ^—

— ) 5 M in. 7 5 Std. — — —

40 — ) f1,1 M in. 1,4 Min. 2 Min. 25 Std. 61 Std.

25 ^— I5J ^{0,8 Min.}0,8 Min. 1,9 Min. 3,2 Min. —

20 —

M ^{2,9 Min.} 2,9 Min. 50 Std. — —

14 — 5 . 5 Min. 25 Std. — — —

25 ^— | f^{0,6 Min.}0,6 Min. i,7 Min. 2,5 Min. 50 Std.

20 — } 6 { ^{1,5 Min.}2 Min. 12 Min. 50 Min. 7 5 Std.

! 4 — ) l3,5 Min. 4 Min. 50 Std. — —

u n d au s F ig . 2 e rsieh t m an, d a ß die A u fre iß ze ite n b ei g leich b leib en d er T ie fu n g b ei m ittle re n W a lz g rad en a m gerin gsten s in d 1). D ie A u fre iß g e fa h r v e rs c h w in d e t b ei u m so h öh erer T em p e ra tu r, je h öh er sie u rsp rü n g lich gew esen ist. E b en so e rk e n n t m an (T ab elle I I u n d F ig . 3), d a ß die G efa h r des A u fre iß en s m it steig en d er T ie fu n g zu n im m t und n a ch einer E rh itz u n g a u f um so h öh ere T e m p e ra tu r v e rsch w in d et, je grö ß er sie u rsp rü n g lich gew esen ist. D ie A b h ä n g ig k e it d er E rh itz u n g ste m p e ra tu r, die zu r B e se itig u n g der A u fre iß g e fa h r n ö tig ist, v o n d em W a lzg ra d e u n d v o n d er T ie fu n g ließ v e r m u ten , d a ß diese T e m p e ra tu r v ie l m eh r v o n den B e d in g u n g en d er F o rm g e b u n g a b h än g en , als es

Mo o r e und Be c k i n s a l e an g en o m m en h a tte n . V ersu ch e ü b er d as A u fre iß e n d er in F ig . 1 d a r

g e stellten B e c h e r und S o ck e l zeigten au ch , d aß, tro tzd e m diese an n äh ern d aus dem selb en M essing h e rg estellt w ord en w aren , d as zu den S ch a le n v ersu ch en g e d ien t h a tte , die A u fre iß g e fa h r b ei den B e ch e rn ohne G ew in d e erst bei ca. 2 7 5 0 und bei den S o ckeln b ei ca. 3000 v ersch w u n d en w ar. B e i diesen T em p e ra tu re n t r it t b ereits ein R ü c k g a n g der H ä rte ein. F ü r d as 65er M essin g b e ste h t also im G eg en satz zu den Sch lü ssen v o n Mo o r e u n d

Be c k i n s a l e n ic h t die a llgem ein e M ö g lich keit, die G efa h r des A u fre iß en s ohne H e ra b se tzu n g der F e s tig k e it zu b eseitigen , au ch in den G ren zen der tec h n isc h v o rk o m m e n d en H ä rte u n d F o rm g eb u n g. D a sselb e g ilt v e rm u tlic h a u c h fü r die ü b rigen tech n isch en M essin gsorten.

D ieses n e g a tiv e R e s u lta t h a t eine erh eb lich e x) Dadurch bestätigen sich die oben m itgeteilten Ausführungen über die Unzulässigkeit, allein aus der Festigkeit oder der Festigkeitserniedrigung nach der Behandlung mit Quecksilbernitrat auf die Gefahr des Aufreißens zu schließen.

p ra k tisc h e B e d e u tu n g . M an w äre a u f G ru n d der A rb e ite n v o n Mo o r e u n d Be c k i n s a l e gen eigt gew esen, m an ch e B e trieb se rfa h ru n g e n , die d a s

selbe ergeben h a tte n , a u f V ersu ch sfe h ler z u rü c k zu fü h ren , die im B e trie b e o ft sch w er zu verm eid en sind . J e tz t w eiß m an, d a ß sie ric h tig sein können.

D ie B e se itig u n g der G efa h r des A u fre iß en s m u ß in solch en F ä lle n d u rch andere M aßn ah m en , w ie d u rch V erä n d e ru n g des M a teria ls od er des A rb e its gan ges, a n g e stre b t w erd en .

A n d e re rse its g e n ü g t n ach m ild er fo rm g eb en d er B e a n sp ru c h u n g o ft eine E rh itz u n g a u f erh eb lich n ied rigere T em p e ra tu re n , als die vo n Mo o r e und

Be c k i n s a l e ang egeb en en . D ie d e u tlic h zu tag e tre ten d e R e g e l, d a ß die A u fre iß g e fa h r allgem ein bei u m so h öh eren T em p e ra tu re n v ersch w in d et, je g rö ß er sie u rsp rü n g lich gew esen ist, s te h t in d e u tlich em Z u sa m m e n h an g m it dem R e s u lta t 3 d er V ersu ch e v o n Mo o r e und Be c k i n s a l e ü b er B ie gesp a n n u n g , d as fü r ih re T e m p e ra tu ra b h ä n g ig k e it d asselb e a u ssag t. In F ig . 4 sind die R e s u lta te d er B ieg esp a n n u n g sm essu n g en des V erfassers a n g e fü h rt. D ie ela stisch e D eh n u n g , b e rec h n et n ach G l. (1) S. 3, die ein M aß d er S p a n n u n g ist, is t in A b h ä n g ig k e it v o n der gesam ten B ie g ed efo rm a tio n a u fg e tra g en , d ie b ei den V ersu ch e n d ie E la s tiz i

tä tsg re n z e m e rk lich ü b erstieg . M an sieh t, d a ß a u ch n a c h E rh itz u n g a u f h öh ere T em p e ra tu re n die U n tersch ie d e in den ela stisch en D eh n u n gen u nd S p an n u n gen b esteh en b leib en . In F ig . 5 ist die A b h ä n g ig k e it d er ela stisch en D eh n u n gen vo n der T e m p e ra tu r der vo ran gegan gen en E rh itz u n g a u f getra gen . M an sieh t, d a ß sie m it der E rh itz u n g s te m p e ra tu r e tw a lin ea r a b fa lle n u n d b ereits n a ch einer E rh itz u n g a u f 5 0 0 m e rk lich gerin ger w erden . E s sch e in t in d ieser B e zie h u n g ein a u ffa llen d e r G eg en sa tz g egen ü b er den B e o b a c h tu n g e n der A u fre iß ze ite n , T a b e lle 2, zu b esteh en . M eistens steigen die zu m A u fre iß e n in Q u e c k silb ern itra t n otw en d igen Z eiten b ei einer E rh itz u n g au f 180°

n och n ic h t m erk lich .

U m diesen W id e rsp ru ch a u fzu k lä ren , w u rd en die A u fre iß ze ite n n a ch E rh itz u n g a u f versch ied en e T e m p e ra tu re n an a u f B ie g u n g b ean sp ru ch ten B ä n d e rn , an d enen v o rh e r die S p an n u n gen ge

m essen w ord en w aren , u n te rsu c h t (T ab elle II I) . S t a tt d er D eh n u n g en sind h ier die K rü m m u n g s

rad ien der R in g e , u m w elch e die B ä n d e r gebogen w u rd en , a u fg e tra g en . M it ab n eh m en d em R a d iu s n eh m en die S p an n u n g en zu. M an sie h t: W en n die A u fre iß z e it vo n A n fa n g an v e rh ä ltn ism ä ß ig g ro ß gew esen is t (15 M in.), s te ig t sie n a ch der E r h itz u n g a u f 10 0 0 erh e b lich an, en tsp rech en d dem R ü c k g a n g der S p an n u n g en . Is t sie jed o ch in der G rö ß e n a n o rd n u n g v o n 1 — 2 M in u ten gew esen, so s te ig t sie erst e tw a b ei 2000 an. A n d e u tu n g e n d ieses Z u sa m m en h an ges fin d en sich au ch in T a b elle II. E r w äre n o c h d e u tlic h e r z u ta g e getreten , w en n m an a u c h d o rt E rh itz u n g e n a u f n iedrige T e m p e ra tu re n vo rgen o m m en h ä tte .

D ie U rsach e is t k la r. D a s A u fre iß en in Q u e c k silb e rn itra t b e ste h t aus m ehreren T eilv o rg ä n g en .

(5)

Heft 41. ]

10. 10. 1924J M a s i n g : Aufreißen von Messing durch innere Spannungen. 8 4 1

Tabelle III.

Spannung und Aufreißen von gebogenen Messingbändern.

Walzgrad Härte Radius

1 des Ringes

0° 100°

Aufreißzeiten nach Erhitzung auf

175° 2008 225° 250° 275°

von 1,0 auf 0,5 142 | I

3 7 . 2 5 2 520

*5

17 Std.

24 Std.

24 Min.

22 Min.

40 Std.

40 Min.

_

-

von 0,75 auf 0,5 128 <

85

3 7 . 2 5

2025

1 5

10

24 Min.

i 1/2 Min.

i 3/4 Min.

tV2 Min.

1 Min.

20 Std.

i V 4 Min.

i 1/, Min.

1V2 Min.

1 x/2 Min.

8 Min.

5 Min.

3V2 Min- 3 Min.

8 Std.

17 Std.

10 Min.

8 Min.

20 Std.

17 Std.

1 7 Std.

20 Min. 24 Std.

20 Std.

_

von 0,65 a u f 0,5 108 <

85

3 7 . 2 5 25

20

1 5

10

1V2 Min.

8/4 Min.

1 Min.

*/4 Min.

1 Min.

30 Min.

1 Min.

3/4 Min.

1 Min.

31/, Min.

i 1^ Min.

i x/4 Min.

1V4 Min.

4 Min.

21/2 Min.

21l2 Min.

10 Min.

3 Min.

20 Std.

3 Std.

1V4 Std.

-

von 0,27 auf 0,2 105 50 1 ^ 2 Std. 4 Tage - Z u erst w ird d as Q u ec k silb er a u f d as M essing

n ied erg esch lagen , d an n d rin g t es in d as M essing ein, u n d s ch lie ß lich s e tz t d as A u fre iß e n ein. D ie e rsteren V o rg ä n g e , die m it d em eig en tlich e n A u f reiß en n och n ich ts zu tu n h ab en , b ean sp ru ch en ein e gew isse Z eit, die in d er G rö ß e n o rd n u n g vo n 1 M in u te zu liegen sch ein t. V o llz ie h t sich d as A u fre iß e n selb st seh r sch n ell, so g e la n g t in der H a u p tsa c h e die Z e itd a u e r d er v o ran ge g a n gen e n P ro zesse zu r B e o b a c h tu n g . H ie ra u s fo lg t, d a ß b ei A u fre iß ze ite n in n e rh a lb 1 — 2 M in u ten au s diesen k ein e Sch lü sse a u f den in n eren Z u sta n d des M essings, a u ch n ic h t a u f die in n eren S p a n n u n gen g e m a ch t w erd en kö n n en . E r s t v o n e tw a 5 M in u ten a u fw ä rts zeigen d ie A u fre iß ze ite n in ih rer A b h ä n g ig k e it v o n d er E rh itz u n g s te m p e ra tu r ein en d eu tlich en u m g ek eh rten P a ra llelism u s m it den inneren Sp an n u n gen .

D e r R ü c k g a n g der A u fre iß g e fa h r b ei tieferen T em p e ra tu re n is t Mo o r e u n d Be c k i n s a l e w a h r

sch ein lich d a ru m en tga n g en , w eil die A u fre iß zeiten in den v o n ih n en b e n u tz te n S ch alen w egen hoh er S p an n u n gen zu gerin ge w aren .

In T a b e lle I I I sieh t m an fern er d e u tlic h den oben erw äh n ten Z u sa m m en h an g der A u fre iß g e fa h r m it dem Walzgrad u n d der Größe der Biegespannungen. D ie a u ffa llen d e T a ts a c h e , d a ß die A u fre iß g e fa h r b e i m ä ß igen W a lzg ra d en ein M a xim u m h a t u n d d an n w ied e r zu rü c k g e h t, er

k lä rt sich fo lg en d e rm a ß e n : Mo o r e u n d Be c k i n s a l e h a b en n ach gew iesen , d a ß d as A u fre iß e n des M essings stets län g s d er K o rn g ren zen des K r y s ta lls erfo lg t. D u rc h fo rtsch reiten d es K a ltr e c k e n w ird die S tru k tu r im m er verw o rren er, und es is t seh r w ah rsch ein lich , d a ß d a d u rc h d as E in d rin g e n des Q u eck silb ers lä n g s d er K o rn g ren zen e rsch w ert w ird . In d iesem S in n e w ir k t die K a ltr e c k u n g des B le ch es d em A u f reiß en en tgegen . A n d e re rse its steigen m it d er K a ltr e c k u n g die d as A u fre iß e n

F i g- 4- sam ten

Fig. 5. A bhängigkeit der elastischen Dehnungen von der Tem peratur. K u rve 2 ist einer ändern Versuchs

reihe entnommen.

Nw.

gesamte Dehnung

A bhängigkeit der elastischen von den ge- Dehnungen für verschiedene Temperaturen.

1924.

(6)

842 M a s i n g : A uf reißen von Messing durch innere Spannungen. [Die Natur

wissenschaften

e rm ö glich en d en in neren S p an n u n g en . D ie W e ch se l

w irk u n g b eid er F a k to r e n fü h r t zu d em b e o b a c h te ten M a x im u m der A u fre iß g e fa h r.

3. In n ere Spannungen, K altreckung undV erfestigu ng.

U m d as A u fre iß e n h erb eizu fü h ren , is t es n ic h t n ö tig , d as b e reits v o rg e re c k te (gew alzte) B le c h n och ein er b eson d eren F o rm g e b u n g zu u n terzieh en . D e r K a ltr e c k u n g s v o r g a n g selb st e rz e u g t die G e fa h r des A u fre iß en s, w ie in d er T e c h n ik a llg em ein b e k a n n t ist. A u c h fü r den K a ltr e c k u n g s v o r g a n g selb st g ilt d as G esetz, d a ß b e i m ittle re n R e c k u n g s b e trä g e n die G efa h r des A u fre iß en s a m g rö ß ten ist. Ge i s s u n d v . Li e m p t h a b en b e o b a c h te t, d a ß sie b eim W a lzg ra d e v o n 2 2 % lie g t 1).

Im m erh in b e ste h t zw isch en der K a ltr e c k u n g s - d e fo rm atio n u n d d er F o rm g e b u n g ein w esen tlich e r U n tersch ied .' E in u m 4 0 % g e w a lzte s M essing re iß t n ic h t m ehr au f, w eil d as M a x im u m der A u f re iß g efa h r b e reits ü b e rsch ritte n ist. D u rc h w eiteres W alzen w ird die A u fre iß g e fa h r im m er g erin ger.

E s g e n ü g t ab er, d as u m 4 0 % g e w a lz te M essin g zu b ieg en oder sch a len fö rm ig au szu zieh en , u m w ied er d as A u fre iß e n zu erm ö glich en . D ie b eid en D e fo rm a tio n en sind n ic h t äquivalent. O ffe n b a r t r it t w äh ren d eines w ied e rh o lte n K a ltr e c k u n g s v o rg a n g es eine G ew ö h n u n g des M a te ria ls an diesem ein, die sich in der b e k a n n te n D e fo rm a tio n s- (z. B . F aser-) S tru k tu r u n d d a rin ä u ß e rt, d a ß die in n eren S p an n u n gen h ierb ei n u r la n g sa m w ach sen . W ird es je d o c h einer a n d e rsg ea rtete n sek u n d ären D e fo rm a tio n a u sg e se tzt, so steigen d ie S p an n u n gen v ie l e rh eb lich er an, so d a ß d as A u fre iß e n w ied er m ö g lich w ird . B e i der U n te rsu c h u n g d er R e- k ry s ta llis a tio n h a t der V erfa sser b e reits a u f die sp ezifisch e W e c h se lw irk u n g zw eier v e rsch ied e n a rtig e r D e fo rm a tio n en (der p rim ä ren u n d der seku n d ären ) h in g ew iesen 2). A u fre iß e n v o n M essin g is t ein an d erer F a ll, in d em diese sp ezifisch e W e c h se lw irk u n g h e rv o rtritt.

Im Z u sa m m e n h an g d a m it m u ß m an a u ch a n n eh m en , d a ß die A u fre iß g e fa h r n ic h t u n b eg ren zt m it der G rö ß e der le tz te n fo rm g eb en d en D e fo r

m a tio n (B iegen, S ch alen zieh en ) zu n eh m en k a n n . A u c h an diese D e fo rm a tio n w ird sich d as M eta ll n a ch u n d n a c h gew öh n en u n d die G efa h r n a c h einem M a x im u m w ied e r zu rü ck g e h e n m üssen.

A lle rd in g s sch e in t dieses S ta d iu m b e i tech n isch en F o rm g eb u n g sp ro zessen n iem als e rre ich t zu w e r

den.

B eso n d ers in te re ssa n t is t d ie B e zie h u n g der in n eren S p an n u n gen zu r V erfe stig u n g . N eu erd in gs h a t m an angen om m en , d a ß d ie E ig e n s c h a fts än d eru n g en b ei der K a ltr e c k u n g , die m an als V e r fe s tig u n g b ezeich n et, in der H a u p tsa c h e a u f der ela stisch en V e rk n ü llu n g , V e rsp a n n u n g der K r y s ta lle le m e n te b e ru h t3). D ie h ierb ei a u ftr e te n

x) Zeitschr. f. anorg. u. allgem. Chemie. 1924.

2) Zeitschr. f. M etallkunde 13, 425. 1921.

3) M a s i n g und P o l a n y i , K altreckung und V er

festigung. Ergebn. d. exakt. Naturwissenschaften 2, 177 . 1923.

den, v o n He y n als ,.v erb o rg en e la stisch e “ be- zeich n eten S p an n u n g en sind a u ß e ro rd en tlich hoch . M an w eiß n un, d a ß die V e rfe s tig u n g , u n d d a m it also die ve rb o rge n e n S p an n u n gen , b eim 65er M es

sin g e rst o b erh a lb 2 5 0 0 d u rch R e k r y s ta llis a tio n zu rü ck g eh en , w äh ren d die „ in n e re n “ S p an n u n gen im gew ö h n lich en Sinne, w ie sie d u rch d ie m a k ro sk o p isch en M eth o d en d er F o rm ä n d eru n g oder des A u fre iß e n s gem essen w erd en , w ie w ir gesehen h ab en , b e reits b e i 5 0 0 sin k en u n d e tw a bei den T em p e ra tu re n d er b egin n en d en R e k r y s ta llis a tio n seh r k le in w erd en .

W ie is t d ieser G eg en sa tz zu erk lä ren ?

Z u n ä c h st sind die ve rb o rg e n e n Sp an n u n gen m ik ro sk o p isch fein v e rte ilt, w äh ren d die „ in n e re n “ S p an n u n g en m a k ro sk o p isch e G eb ie te u m fassen. D ie sta rk e n K rü m m u n g e n (K n ü llu n gen ) d er v e rfe s tig te n K r y s ta lle le m e n te m ach en es rein g eo m etrisc h u n m ö g lich , d a ß d ie ein zeln en g e s p an n ten F a se rn m a k ro sk o p isch gro ß w erd en . Im M ak ro sk o p isch en e rg ib t sich h ierb ei im m er n u r ein s ta tis tis c h e r D u rc h sc h n itts w e rt d er S p an n u n gen . D ie A u slö su n g der ve rb o rge n e n S p an n u n gen is t au s rein g eo m etrisch en G rü n d en u n m ö g lich oder s ta r k e rsch w ert. D ie E le m e n te sind gegen ein an d er d e ra rtig ve rsch o b en , d a ß die G le itu n g bein ah e u n m ö g lich w ird . E h e d ie R e ib u n g in fo lg e der T e m p e ra tu re rh ö h u n g so w e it ern ied rig t w ird , d a ß ein A b g le ite n d er v e rs p a n n te n E le m e n te e in treten k a n n , w ird die R e k ry s ta llis a tio n s g re n ze erreich t, u n d d as M e ta ll b e fre it sich vo n den ve rb o rg en en S p an n u n g en , v o n der Verfestigung d u rch eine N e u o rd n u n g des K r y s ta llg e fü g e s , d u rch R ekry

stallisation. D e m g e g e n ü b er sind die B e gre n zu n ge n d er m a k ro sk o p isch e n E le m e n ta rfa se rn der inneren S p an n u n g en v ie l ebener, u n d sch on au s diesem G ru n d e v o llz ie h t sich der S p an n u n g sau sg leich seh r v ie l leich ter. H ie rb e i w erd en e in fac h d ie jen ig e n in n eren V ersch ie b u n g en d er T e ile eines M etalles, d ie die S p an n u n g en e rzeu g t h ab en , r ü c k g ä n g ig g e m a ch t, s o w e it es zu ih rer B e se itig u n g n ö tig ist.

D ie m ikro sk o p isch en „in n e re n “ und die m a k ro sk o p isch e n „v e rb o rg e n e n “ Sp an n u n gen h a b en fern er b is zu ein em gew issen G rad e einen e n tg e g e n g ese tzten E in flu ß a u f die F e s tig k e its e ig en sch a fte n der M eta lle. D ie sich le ic h t a u s

lösen d en in n eren S p an n u n gen erh öh en die V e r s c h ie b b a rk e it der M e ta llteile, ern ied rigen also die E la s tiz itä ts g re n z e u n d die m eisten F e s tig k e itse ig e n sch a ften . W e n n sie d u rch T e m p e ra tu r

e rh ö h u n g h e ra b g e s e tzt od er b e se itig t w erden, so s te ig t d a d u rch die F e s tig k e it. D a d u rc h e rk lä rt sich, d a ß z. B . die H ä rte der m eisten M etalle n a ch einer E r h itz u n g a u f n ied rigere T em p e ra tu ren , b ei denen die ve rb o rge n e n S p an n u n gen b esteh en b leib en , etwas steigt. D ie V e rk n ü llu n g der S tru k tu re le m e n te und d a m it d ie verb o rg en en S p an n u n g en b e d eu te n im G eg en sa tz zu den in neren S p an n u n gen eine E rsc h w e ru n g der V e r sch ie b u n g d er T eilc h en gegen ein an d er u n d d a m it eine V erfestig u n g .

(7)

D ie verb o rg e n e n S p an n u n gen sind d u rch die Geometrie d er v e rsp a n n ten E lem en te gegeb en un d lassen sich au s ih rer G e s ta lt (und O rientieru n g) also p rin zip iell am Gefüge oblesen. D ie in neren S p an n u n gen lassen sich d ah in geg en g eo m etrisch in k ein er W eise erken n en und ergeben sich b lo ß au s der vo ra n g e g a n g en e n Verschiebung in n erh a lb des M eta lles od er au s einer nachfolgenden V er-

Heft 4 1. ] 10. 10. 1924J

Schiebung bei ihrer A uslösung, w orau s m an sie berech n en k a n n 1).

M an sieh t, d a ß dieses zu n ä ch st rein p ra k tisch e P ro b lem des A u fre iß en s v o n M essing ü ber die inneren S p an n u n g en zu d er T h eorie der K a lt re c k u n g u n d V e r fe s tig u n g h in ü b e rle ite t.

!) He y n und Ba u e r, Int. Zeitschr. f. M etallo

graphie X, 811. 1911.

W a n g e r i n : Neuere pflanzensoziologische Literatur. 843

Neuere pflanzensoziologische L iteratur.

Sammelbericht.

Von Wa l t h e r Wa n g e r i n, Danzig-Langfuhr.

Die Krisis in der Pflanzensoziologie, die, wie in einem früheren Sam m elbericht1) zu diesem Gegen

stände näher ausgeführt wurde, durch ein Ringen um K lärun g der theoretischen und methodologischen Grund

lagen, um eine sachlich wohlbegründete und logisch widerspruchsfreie Fixierung der Grundbegriffe und um den Ausbau einer zweckentsprechenden Terminologie sich kennzeichnet, kann immer noch nicht als end

gültig überwunden gelten. Äußerlich gesehen, erweckt das aus der neueren einschlägigen L iteratur sich er

gebende Bild zunächst eher den Eindruck einer fort

schreitenden inneren Konsolidierung der einzelnen Richtungen, die vielfach in grundsätzlichen Fragen stark voneinander abweichenden Anschauungen hul

digen, als den des Ausbaues einer einheitlichen Basis, auf der sich diese verschiedenen Richtungen zusammen

finden könnten. A uf der anderen Seite ist aber doch nicht zu verkennen, daß die kritische Erörterung der grundlegenden Prinzipien manche neuen Gesichts

punkte eröffnet und nicht unwesentliche Fortschritte in der K lärung zweifelhafter und strittiger Punkte gebracht h at und auf diese Weise manche Elem ente in sich birgt, die als Bausteine für die Schaffung einer einheitlichen Grundauffassung wohl geeignet erschei

nen, wobei eine wesentliche Voraussetzung für die Erreichung dieses Zieles allerdings darin liegen dürfte, daß nicht seitens einzelner „Schulen“ ein starres, doktrinäres Festhalten an einseitigen Prinzipien ge

trieben wird.

N aturgem äß nimmt die Erörterung des Assoziations

begriffes, der ja, wenn auch nicht ausschließlich, so doch in vielfacher Hinsicht als der eigentliche Kern- und Brennpunkt in der Diskussion über die Grund

lagen der Pflanzensoziologie bezeichnet werden kann, nach wie vor einen breiten Raum ein. Als bemerkens

wert ist hier zunächst die Tatsache zu verzeichnen, daß

Br a u n- Bl a n q u e t und Pa v i l l a r d, die sich in ihren Ansichten ja allerdings schon ziemlich nahe standen, sich endgültig zusammengeschlossen haben und in ihrem „Vocabulaire de sociologie vegetale“ eine durch Übersichtlichkeit und K larheit in gleicher Weise aus

gezeichnete zusammenfassende D arstellung ihrer A n sichten geben. Darin wird, im Anschluß an Br a u n- Bl a n q u e t s frühere Formulierung, die Assoziation de

finiert als grundlegende Gesellschaftseinheit, die in erster Linie durch den Besitz von ihr ausschließlich oder vorzugsweise eigenen Charakterarten ausgezeich

net ist. H insichtlich der Bedeutung der letzteren scheint sich allerdings eine gewisse W andlung der Auffassung anzubahnen. Ursprünglich sollten sie ver

möge ihrer Spezialisierung den vollkom mensten A us

druck der gegebenen ökologischen Bedingungen dar

*) V gl. diese Zeitschrift 10, 574ff- I922-

stellen, und in diesem Sinne w erd en sie zu m T eil auch n och v o n Sc h e r r e r in terp retiert, w äh ren d Pa v il l a r d (II, S. 21 — 22) diese A u ffassu n g n ur n och als in ein

zelnen A u sn ah m efällen zu treffen d b ezeich n et und im übrigen n ur den diagn ostisch en W e rt der C h a ra k te r

arten b e to n t und in ihrem m ö glich st v o llzä h lig en V orhan den sein ein K rite riu m fü r die op tim ale E n t w ick lu n g der A sso ziatio n erb lick t. G egen üb er No r d h a g e n (I, S. 27), der die A u fn ah m e der C h a ra k te ra rte n in den A sso ziatio n sb eg riff zu m T e il aus ähn lichen E r w ägu ngen heraus a bleh n t, w ie sie frü h er a u ch vo m R e f.

gelten d g e m a ch t w urden , b e to n t Sc h e r r e r, d aß es sich hierbei u m ein sy n th etisch es u nd n ich t um ein an a lytisch es M erkm al handele, dessen B ed eu tu n g des

h a lb den h a u p tsä ch lich m it statistisch en M ethoden arbeiten den F orschern le ich t entgehe. Ind essen w ird h ierdurch die T a tsa ch e n ich t beseitigt, daß es zw eifellos son st g u t ch a ra kterisierte P flan zen gesellsch aften gib t, die a ber d er C h a ra k te ra rte n erm angeln, und d aß ü b er

dies, w ie z. B . a u ch die S tu d ie v o n Rü b e l ü ber das C u rvu le tu m erkennen lä ß t, die G esellschaftstreu e g e

w isser A rten g egen üb er einer bestim m ten A ssoziatio n in verschieden en T eilen des V erb reitu n g sg eb ietes der letzteren w echseln de V erh ältn isse ze ig t; solange daher n och n ich t gen ügen d M aterial für eine v ergleich en d e B eh an d lu n g einzeln er P fla n zen g esellsch aften du rch größere L än d erstreck en v o rlie g t, w erd en sich auch die B ed en k en gegen die V e rw ertu n g d er C h a ra k te ra rte n als grun d legen der E ig en sch a ft der A sso ziatio n k au m zerstreu en lassen. Al l o r g e su ch t jen es D ilem m a du rch eine U n tersch eid u n g zw ischen „a sso cia tio n s prin cip ales“ u nd ,,association s secon daires“ je n ach dem Vorhandensein oder F eh len von Charakterarten zu verm eid en ; indessen d ü rfte eine solche R a n g a b stu fu n g w o h l k a u m als sachlich genügend b eg rü n d et gelten k ö n n en .

Durch seine Auffassung von der Bedeutung der Charakterarten sucht Pa v i l l a r d dieselben in näheren Zusammenhang zu bringen mit dem Gesichtspunkt, den er zuerst in die Pflanzensoziologie eingeführt hat, und der auch in dem „Vocabulaire“ unter den analytischen Merkmalen der Gesellschaftsorganisation besonders betont wird, näm lich m it der Berücksichtigung des dynamischen oder bedingenden W ertes der an der Zusammensetzung einer Assoziation teilnehmenden Arten (aufbauend, erhaltend, festigend, neutral, zer

störend). Es ist in der T at nicht zu verkennen, daß durch die möglichst eindringliche Beachtung dieses Gesichtspunktes die morphologische Gesellschafts

analyse eine wesentliche Erweiterung und Vertiefung erfährt; vor allem wird auf diese Weise der sachlich berechtigte K ern der in der englischen und besonders in der amerikanischen Pflanzensoziologie herrschenden Bestrebungen, die pflanzliche Gesellschaftslehre aus-,