INTRODUCTION

De tout temps les alliages de fer et de carbone ont altiré tout spécialement l'attention des chimistes par suite surtout de leur extrême importance pratique. Ils comprennent en effet les fers, les fontes et les aciers, c’est-à-dire la totalité des produits sidérurgiques, et l'énorme développement pris par l’industrie moderne est en partie dû aux innombrables recherches entreprises à leur sujet.

- Cependant ce n’est pas sans de très grandes difficultés que leur étude a pu progresser entraînant à sa suite les brillantes applications qui ont marqué la fin du xix° siècle. Ces difficultés sont de divers ordres ; tout d’abord les très hautes températures, auxquelles réagissent les différents constituants de ces alliages, ont été pendant longtemps difficilement atteintes dans les laboratoires, et, à ces températures élevées, la rapidité avec laquelle les différents corps solides ou gazeux, en contact avec les produits étudiés, entrent en réaction, est une cause importante de présence d’impuretés. De plus, la quantité de ces impuretés est accrue par le fait

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même que l’on opère généralement au laboratoire sur des produits ayant déjà subi eux-mêmes un certain nombre de transformations industrielles et, par suite, rarement purs.

D'autre part, la complexité des alliages fer-carbone est encore augmentée par suite du polymorphisme de leurs constituants et par le fait qu’un certain nombre de transformations se produisent au-dessous de la température de solidification, c’est-à-dire dans une zone où les résistances passives et le facteur temps prennent une importance primordiale.

Pour ces diverses raisons, si les recherches sur ce sujet ont été poursuivies sans interruption depuis Réaumur Jusqu'à nos jours, les résultats n’en ont pas toujours été concordants et n'ont pas encore permis d'obtenir une solution complète de l’ensemble du problème.

Ceci s’est produit, en particulier, dans le cas des composés binaires fer-carbone. Suivant les conceptions théoriques du moment, suivant aussi les méthodes pratiques employées, les divers expérimentateurs ont isolé, ou cru isoler, et étudié un très grand nombre de composés différents, s'étageant entre les deux formules : Fe?4C et Fe C#.

Les différentes méthodes employées pour l'étude de ces composés fer-carbone relèvent toutes de deux techniques fondamentales ; les unes d'ordre métallographique ou indirect, consistent à identifier les composés définis et à les étudier au sein même de produits industriels courants, au moyen de procédés physiques divers tels que l'étude des propriétés thermiques, électriques ou dilatométriques, l'étude microscopique directe, etc... Les autres d'ordre purement chimique ont pour but l'isolement matériel du composé défini et son étude complète au laboratoire.

Dans le premier ordre d'idées, je rappellerai les travaux célèbres de Troost et Hautefeuille, Roberts-Austen, Le Chatellier (et ses élèves), Osmond, Curie, Charpy etc... qui ont permis de se rendre compte de la constitution des divers

CONTRIBUTION À L'ÉTUDI DE LA CÉMENTITE +

alliages industriels, ét de coordonner, dans un ensemble logique, les résultats pratiques obtenus. C'est d’ailleurs grâce à cet ensemble que l’on peut concevoir, à l’heure actuelle, comme seul composé nettement défini, le carbure de fer ayant pour formule FeÿC ou Cémentite.

Dans le deuxième ordre de recherches, les travaux sont, là-encore, nombreux, et n’ont pas toujours été concordants.

La première étude sur la question semble avoir été due à Berthier (!) qu# au cours de ses recherches sur le dosage du carbone dans les fers et les aciers, avait remarqué que, lors de l'attaque incomplète du métal par l'iode ou par le brome, il reste comme résidu de l'attaque un composé carboné ayant sensiblement comme formule FeC. Il faut attendre ensuite 1885 pour voir cette question reprise par F. Abel (?). Le réactif d’attaque est le mélange sulfochromique froid et les précautions sont multipliées pour éviter toute décomposition du résidu. Le composé ainsi isolé titrait environ 7 0/0 de carbone; ce qui conduit à lui attribuer pour formule Fe’C.

Un nouveau mode de dissolution des alliages ferreux a été ensuite proposé par Arnold et Read (*) qui employaient à cet effet un courant électrique faible. Le résidu obtenu avait, là encore, sensiblement pour formule Fe’C, mais le soin apporté à la dissolution leur permettait de recueillir la presque totalité des carbures figurant dans l’alliage sous forme de grains microscopiques formant une poudre grise extrèmement fine, et de cristaux plus ou moins développés. Ils signalent cependant qu'il est impossible de recueillir, sous forme de carbure tout le carbone contenu dans le métal, et que cette perte est variable avec l’état du métal. Dans des recherches ultérieures (voir principalement Arnold

({) Ann. Min., 1833.

() Proc. Inst. Mechan. Engin., 56 (1883) et 36 (1885). (5) J. Chem, Soc., 65 (1894), 788.

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et William) (*), Arnold conclut également à l'existence d’un composé ayant pour formule Fe?{C, constituant les aciers eutectoïdes entièrement trempés.

Peu de temps après, Mylius, Forster et Schæne (?) reprenaient entièrement cette étude de la dissolution des alliages métalliques et de la comparaison des différentes méthodes de préparation des carbures de fer, et des résultats obtenus concluaient à l'existence d’un carbure unique ayant pour formule FeÿC.

C'est ce même carbure que Moissan (*) a isolé, lui aussi, des culots de fontes très carburées préparés en vue de la synthèse du diamant. Moissan recommande pour sa préparation facile à l'état de pureté l'emploi comme métal de départ de fontes très pures contenant de 3 à 4 o/o de carbone, préparées au four électrique et trempées à partir de leur température de préparation. Cette basse teneur en carbone, par rapport à celle qu'il est possible d'atteindre au four électrique, jointe à la pureté du métal et à l'énergie de la trempe, permettait d'éviter totalement la présence de graphite. En dissolvant ces culots en suivant l’une des méthodes indiquées précédemment, Moissan obtenait une masse formée de carbure de fer, de carbures d'hydrogène et de carbone amorphe, du graphite ne devant pas, d’après lui, se former au cours de ces attaques. Il purifiait alors cette masse par l'acide azotique fumant à froid, en présence ou non de chlorate de potasse, ou par l'acide chromique à 10 0/0 à l'ébullition. Au bout de deux heures, tous les composés autres que le carbure de fer étaient passés à l’état soluble, et, par suite, éliminés. à

Moissan donne quelques propriétés de cette cémentite, et

(1) J. Iron Steel Inst., 55 (1899). 107 et 61 (1902), 120.

@) Ber. Chem Gesell., 29 (1806), s9gg1 et Z. Anorg Chem., 43 (1897),