Caractères des sels d'aluminium
Hydrogène sulfuré
Suif hydrate cV ammoniaque .
Acides vulgaires
Bases alcalines fixes .
Ammoniaque
Carbonates alcalins. ......
Rien.
Pr. blanc, gélatineux, de A12(^OH)6.
Rien.
Pr. de AP(0H)6 soluble dans un excès.
Pr. de A12(OH)6 presque insol. dans un excès.
Pr. de A12(OH)6 insol.
dans un excès.
Fer.
290. Propriétés physiques. — Le fer est un métal blanc quand il est pur, grisâtre lorsqu'il est carburé. C'est le plus dur et le plus tenace des métaux usuels ; sa densité est égale à 7,79.
Fibreux lorsqu'il vient d'être forgé, le fer devient à la longue cristallin, surtout sous l'influence de chocs ou de vibrations répétés ; sa ténacité diminue alors considérablement, et ce seul changement d'état moléculaire suffit à expliquer la rupture spontanée des pièces de machines, des essieux de voitures ou des câbles de ponts suspendus qui sont depuis longtemps en service.
Le fer s'amollit dès le rouge sombre et peut se souder sur lui-même, par pression, à la température du rouge blanc. On profite de cela pour forger, laminer
FER
ou étirer le fer ; crime manière générale on le travaille autant que possible au rouge, on ne fait que le limer, le tourner ou le raboter à la température ordinaire.
Le fer fond dans la flamme du chalumeau, vers l,500~degrés ; on le considère, dans l'industrie, comme pratiquement infiisible.
Il est malléable et ductile, au rouge; les lames de fer sont désignées dans le commerce, quelle que soit leur épaisseur, sous le nom de tôle.
Le fer est magnétique, c'est-à-dire qu'il agit sur . l'aiguille aimantée, mais il ne conserve pas le magnétisme et, en conséquence, ne saurait servir à la construction des aimants permanents. En revanche il convient mieux que tout autre métal pour former le noyau des électro-aimants.
291. Propriétés chimiques. — Le fer compact est inaltérable dans l'air sec, à froid, mais il se recouvre rapidement, dans l'air humide, d'une couche jaunâtre de rouille ou peroxyde de fer hydraté.
Le peroxyde de fer étant lui-même susceptible d'attaquer le fer pur, en donnant de l'oxyde ferreux qui, à l'air, se change aussitôt en oxyde ferrique, la rouille agit comme rongeant sur ce métal et ne tarde pas à le détruire entièrement, si Ton n'a soin de le préserver du contact de l'air et surtout de l'humidité ; pour arriver à ce résultat, on a l'habitude de recouvrir le fer de goudron (câbles, gazomètres), de peinture à base de minium (fers de construction), de matières grasses (pièces de machines, armes), de plombagine (tôles de fumisterie), de matières vitreuses appliquées à chaud (tôle èmaillée) ou enfin d'un autre métal moins altérable que le fer, comme le zinc (fer galvanisé), l'étain (fer- blanc), le plomb (tôle plombée) ou le cuivre, déposé galvaniquement (candélabres à gaz).
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A l'état pulvérulent, tel qu'on l'obtient en réduisant l'oxyde ferrique par l'hydrogène, le fer est pyrophorique, c'est-à-dire spontanément inflammable.
Au rouge, il brûle dans l'air et mieux encore dans l'oxygène, en projetant, sous forme d'étincelles brillantes, des particules d'oxyde salin Fe^O^ ; au rouge, également, il décompose la vapeur d'eau, en donnant de l'hydrogène et le même oxyde salin.
Le soufre l'attaque aisément, en donnant le protosulfure de fer FeS ; l'action peut même se produire à froid, avec dégagement de chaleur, quand le fer est très divisé et le soufre humide {volcan de Lémery).
Les halogènes l'attaquent tous à froid ; les acides, même les plus faibles, le dissolvent avec dégagement d'hydrogène; l'acide azotique ordinaire donne avec lui une réaction violente, tandis que l'acide azotique fumant le rend passif.
Les alcalis n'agissent que très peu, même à température élevée. , '
Le carbone et le sihcium s'y combinent au rouge et modifient considérablement ses propriétés physiques, même lorsqu'ils ne s'y trouvent qu'en très faible proportion.
292. Fonte. — On appelle fonte un carbo-siliciure de fer qui renferme, en moyenne, pour 100 parties en poids, 95 de fer, 3 de carbone et 2 de silicium.
Les fontes impures contiennent en outre un peu de soufre, de phosphore et quelques traces de métaux étrangers.
La fonte est grenue, cristalline et, par suite, dure et cassante; jamais elle ne devient malléable ni ductile et, en conséquence, ne peut être travaillée sur l'enclume comme le fer. Elle fond vers 1200 degrés et se
FER 289
laisse mouler, dans des moules en sable, avec une grande perfection.
La fonte est magnétique, mais ne garde pas le magnétisme ; elle sert de noyau aux grands électroaimants des machines dynamos.
La fonte sert à fabriquer les bâtis de machines et, en général, toutes les pièces métalliques qui nécessitent une grande résistance passive, sans avoir à supporter de chocs violents. On en fait aussi l'enveloppe des obus et des bombes, où l'on met à profit sa fragilité.
La fonte se travaille toujours par fusion et moulage; quand on la refroidit brusquement, elle donne ce qu^)n appelle la fonte blanche; quand, au contraire, on la laisse se refroidir lentement, elle passe àl'état de fonte grise; celle-ci renferme des paillettes de graphite, qui provient de la dissociation d'un carbure de fer instable.
l^d. fonte moMéable est de la fonte décarburée, par conséquent, un métal intermédiaire entre la fonte proprement dite et le fer pur.
293. Acier. — L'acier est un carbure de fer, contenant au plus 1 0/0 de carbone et quelquefois un peu de manganèse ou de chrome, qui en augmentent la dureté.
L'acier doux est presque identique au fer, mais il prend par la trempe, c'est-à-dire par un refroidissement brusque ou une compression violente, une dureté très grande qui le rend particulièrement précieux pour la fabrication des outils.
On trempe l'acier en le chauffant au rouge, à la forge, et en le plongeant brusquement dans un liquide îroià\ tel que l'eau, l'huile ou le mercure. Il est alors extrêmem,ent dur, mais aussi trop fragile pour pouvoir être utilisé à cet état: il faut, après l'avoir trempé, le recuire, c'est-à-dire le réchauffer d'une manière progressive : on le voit alors passer successivement par
MÉTAUX
les couleurs jaune, orangé, rouge, violet, bleu et noir.
L'acier recuit au jaune est très dur, mais encore très cassant ; on s'en sert seulement pour la coutellerie fine.
L'acier recuit au rouge sert à fabriquer les outils à métaux, burins, forets, lames de raboteuses, etc.
L'acier violet ou bleu est très élastique ; c'est avec lui qu'on fait les ressorts et les outils de menuisiers.
Enfin, l'acier noir a perdu tous les effets utiles de la trempe, il est redevenu de l'acier doux, qu'il faut retremper à nouveau si l'on veut le durcir.
L'acier trempé à Thuile est moins dur et moins fragile que celui qui a été trempé à l'eau; celui qui a été trempé au mercure est, au contraire, d'une dureté excessive, on s'en sert surtout pour fabriquer les mo- * lettes à couper le verre.
L'acier est fusible au rouge blanc et peut être moulé; il est également malléable et ductile au rouge, ce qui permet de le forger, de le souder, de le passer au laminoir et à la filière; en un mot, il peut se travailler exactement comme le fer et la fonte. Sa ténacité dépasse notablement celle du fer pur.
L'acier est magnétique et conserve indéfiniment l'aimantation à froid ; c'est avec lui qu'on fait les aimants permanents.
294. Fabrication. — Le fer s'extrait industriellement de ses oxydes ou de ses carbonates naturels, dont les principaux sont :
1^ L'oxyde salin ou wagnèilque de fer Fe^O'^ Ce corps est noir, cristallisé dans le système cubique et attirable à l'aimant; la Suède en possède des gisements considérables.
2° L'oxyde ferrique anhydre Fe^O^. C'est un corps
FEK 291
de couleur foncée, mais dont la poussière est rouge, qui se trouve tantôt cristallisé en rhomboèdres ( fer oUgiste), tantôt sous la forme de masses fibreuses (hématite).
3« L'oxyde ferri.jue hydraté Fe-TJSH^O. Ce minerai de fer ressemble cà la rouille, il est souvent en grains arrondis, cimentés par des matières argileuses (fer ooUthique); quand il est mélangé avec de grandes quantités d argile, on l'appelle lirnonite.
4° Le carbonate ferreux CO^Fe. Ce minerai se pre-
Fig. 60. — Forge catalane.
sente sous deux variétés distinctes: l'une, bien cristallisée en rhomboèdres, isomorphes avec ceux de la calcite, porte le nom de sidérose on fer spatJiique:
292 MÉTAUX
l'autre, amorphe et noire, est vulgairement appelée fer des houillères, parce qu'elle accompagne la houille dans ses mines.
On peut retirer le fer de ses minerais en réduisant ceux-ci par le charbon, dans un violent feu de forge ; c'est l'ancien procédé de la forge catalane, qui est encore en usage chez les peuples primitifs (fig. 60).
Actuellement, on commence par fabriquer la fonte,
Fig. 61. — Haut- fourneau.
que Ton transformée ensuite en fer ou en acier, suivant le but que l'on se propose.
La fonte s'obtient en chauffant dans un haut-Jour' neauy vaste four à cuve de 18 mètres environ de hau-
FER
teur, un mélange de minerai de fer et de coke, auquel il convient d'ajouter un peu d'argile et de carbonate de calcium (castlne), qui jouent le rôle de fondant (%. 01).
L'oxyde de fer est réduit par l'oxyde de carbone qui résulte de la combustion incomplète du charbon, et le fer devenu libre, au contact d'un excès de carbone et du silicium contenu dans la silice du minerai ainsi que dans l'argile, se transforme en fonte qui s'accumule au bas du four, dans le creuset; en même temps, s'écoulent au dehors des scories liquéfiées, silicates complexes d'aluminium et de calcium, que l'on désigne sous le nom de laitier. Tonie^ les douze heures, on procède à la coulée du métal contenu dans le creuset, ce qui donne des gueuses ou lingots de fonte.
La fonte brute du haut-fourneau doit être refondue, pour l'usage, dans des fours à cuve de plus petite dimension, qu'on appelle cubilots.
Fig. 6:2. — Four à puddlcr.
Pour transformer la fonte en fer, il suffît de lui enlever le carbone et le silicium qu'elle renferme ; on y réussit en la faisant fondre sur la sole d'un four à
MÉTAUX
réverbère (four à pudcller)^ où on l'agite constamment, avec des ringards, au contact de l'air (fîg. 62). Dans ces conditions, le carbone et le silicium s'oxydent et le fer se sépare sous la forme de blocs poreux (Zoi^/^es), qu'on forge immédiatement au marteau-pilon pour les rendre compacts. Il ne reste plus qu'à passer le métal laminoir et à le corroyer, c'est-à-dire à le forger de nouveau, pour obtenir le fer commercial ; il renferme encore quelques traces de carbone, de silicium, de soufre et de phosphore, en tout environ 1/2 0/0 de son poids total.
L'acier se fabrique au moyen de la fonte ou du fer. Pour l'obtenir au moyen de la fonte, on emploie deux méthodes: le procédé Bessemer, qui consiste à affiner la fonte en fusion en y injectant un fort courant d'air, dans des cornues {convertisseur s) de forme spéciale
Fig. 63. — Convertisseur Bessemer.
(fîg. 63), et le procédé Martin, qui consiste à fondre, au four Siemens, un mélange de fonte et de rognures de fer. On y ajoute presque toujours, lorsqu'il est en
