EFFORT

ayant produit la rupture.

Rupt. au 3° coup à

lm,500

1er

6e ol

5e et 6»

5e et 6e

Rupt. au

6e coup a 4ral500

Si l’on calcule les valeurs du travail de rosis- i tités, les chiffres obtenus montrent la^ supériorité tance vive élastique, de résistance vive de rupture i du fer fondu sur le fer soudé, et, d autre part, et que l’on fasse la différence de ces deux quan- I combien il est peu logique de soumettre a la

trompe des tôles de métal doux, même si cette trempe est faite à l’huile (à moins que cette dernière, faite à très basse température, n’agisse comme un recuit) ; il est nécessaire, en effet, que les tôles employées dans la construction

puissent subir des chocs, et môme de grandes déformations avant de se rompre, tandis que dans ce cas particulier il n’y a guère à considérer la valeur de la charge, correspondant à la limite d’élasticité.

Fig. Gj. Diagrammo donnant la valeur de R en fonction des teneurs en carbone et manganèse.

A la suite des progrès réalisés dans l’industrie depuis plusieurs années, vu surtout la pureté extraordinaire de certains métaux doux fondus, nous pensons que la limite entre le fer et l’acier ^lI'e c?ns‘dérée comme comprise entre Ai, 35 ou JG kilogrammes par millimètre carré au plus, en maintenant toutefois la distinction entre fer soudé et fer fondu qui sera toujours d une grande utilité pratique. Il y aurait peutêtre même lieu d’y adjoindre pour certains métaux le nom de fer fondu soudable.

Deuxième classe. — Aciers très doux.

R > 40 kilogr., mais < 50 kilogr. par ">/'

— Ces aciers comprennent, parmi les aciers car re3 a faible teneur en manganèse, tous ceux contiennent 0,300, 0,500 o/# de carbone, et c » teneur en manganèse varie de 0,500 à 0, 100

Suppl.

c’est-à-dire que l’on pourra obtenir un acier à 40 kilogr. de résistance à la rupture avec 0,300 o/# de carbone, et des traces de manganèse, voisines du reste de la première catégorie de fers fondus que nous venons d’étudier; ou, d’autre part, un » 50 kilogr. par millimètre carré avec 0,500 % de carbone et des traces de manganèse;

souvcnt< un acier à 50 kilogr. ayant 0,300 a 0,3a0 % de carbone avec 0,300 à 0,100 °/0 de manganèse.

• Entre <’es.c*eux extrêmes se classent les aciers a et 45 kilogr. (types de la marine), pour lesquels on impose, en outre, comme condition de réception, celle de ne pas prendre la trempe; pour ces derniers et pour réaliser cette doutle condition de résistance et de non-trempe, il est indispensable de maintenir la teneur en carbone voisine ou un peu inférieure à 0,180 »/„, tandis qu’on peut élever la teneur en manganèse a

0,300 ou 0,350 °/o, à la condition toutefois de ne pas exagérer cette dernière teneur, pour ne pas tomber dans l’inconvénient résultant de la faculté de trempe donnée par le manganèse. Nous raisonnerons pour le métal recuit, et. nous ferons observer que de telles conditions (45 kilogrammes et '20 %, sans trempe) sont extrêmement difficiles à obtenir, et il faut espérer que, dans l'intérêt du producteur, en môme temps que dans l’intérêt du consommateur, la marine française comprendra, comme l’a fait la marine italienne, qu’un métal plus doux, plus régulier, plus facile à produire, correspondant à '.0 ou 42 kilogrammes avec 23 à 24 °/0 d’allongement, est de beaucoup préférable à celui exigé aujourd’hui.

Quelle que soit la régularité d’une fabrication, lés auhrs de la 2° classe (40 à 50 kilogrammes) demandent un sous-classement suivant les usages spéciaux auxquels ils sont destinés ; un certain nombre d’usines dosent le carbone par la méthode oolorimétrique d’Eggertz, d’autres également le manganèse par l’acide plom bique.

Ge sont là des expériences sans contredit intéressantes et fort utiles, mais le mieux est, croyons-nous, d’essayer mécaniquement chaque coulée.

On arrive à ce but par diverses épreuves :

Les épreuves directes prises pendant la coulée même du métal consistent généralement à réchauffer une éprouvette circulaire de 5 à 6 millimètres d’épaisseur et 150 à 160 millimètres de diamètre. Ge disque non trempé plie au pilon complètement à fond sans cl iquer, soit que l’on ait affaire à un métal à 40 kilogrammes, soit à un métal à 5u kilogrammes; mais si on le trempe au rouge cerise un peu sombre dans l’eau à 28° C., il plie différemment, suivant les teneurs respectives du métal en carbone et manganèse.

En métal à 0,150 % de carbone maximum peut plier en quatre sans criquer; avec 0,160 à 0,180 °/0, il ne subit plus que le pliage en deux, et à 0,200 il casse nettement au pliage à fond, mais sans présenter de grain dans la cassure. Lorsqu’on arrive à 0,250 ou 0,300 de carbone, Béprouvette casse à 30* et présente une cassure plus- ou moins à grains; si le métal contient plus- de 0,200 à 0,300 de manganèse, en même temps que les teneurs que nous venons d’indiquer pour le carbone, l’influence est sensible et la rupture par pliage arrive plus tôt.

Nous devons rapprocher de ces essais le mode dé classement employé dans les usines suédoises ;

Le lingot d’épreuve obtenu à la coube possède 30 à>4ü millimètres de largeur, 15 millimètres d’épaisseur et 70 millimètres de hauteur environ ; il est' martelé, et non pas laminé (car l’essai d’un métal martelé ne peut dans aucun cas être comparé à l’essai du même métal laminé, spécialement en ce qui concerne l’épreuve de non trempe) en une barre de 5 millimètres d’épaisseur et 15 millimètres de largeur ; cette barre est ensuile découpée en fragments de 20 à 25 centimètres de longueur, qui sont trempés au rouge cerise clair dans l’eau froide et ensuite pliés à froid.

Ces essais s’appliquent seulement au métal fabriqué sur sole.

L’expérience a montré que t

1° Un métal à 0,100 % de carbone plie complètement à fond sans aucune déchirure.

2° Un métal à 0,150 % de carbone plie à fond, mais présente alors de légères criques sur les bords.

3° Un métal à 0,200 % de carbone casse net au pliage à fond, mais reste absolument intact, sans aucune crique, au pliage à 45°.

4° Un acier à 0,250 % de carbone ne peut subir le pliage à 45°, mais ne casse pas à 90°.

5° Enfin, un acier à 0,300 °/o de carbone et

comme les précédents exempt ou à peu près d’autres corps étrangers, mtnganèse, silicium, phosphore, ne peut supporter, après trempe dans 1 eau froide le pliage à 90°, mais ne casse pas vers 135® ou 120°.

6° Au-dessus de 0,300 % de carbone, tous les aciers cassent à cette épreuve et doivent être considérés comme faisant partie des classes suivantes (3e, 4e, 5e et 6e), pour lesquelles on a recours à des essais spéciaux de pliage ou de traction sur des éprouvettes non trempées.

Les épreuves précédentes, usitées en Suède, sont considérées comme plus exactes, pour le classement des métaux extradoux et doux, que les essais colorimétriques d’Eggertz, quoique ces derniers donnent certainement d’excellents résultats au point de vue pratique comme contrôle d’une fabrication.

Les aciers doux fabriqués en Suède au convertisseur par voie de décarburation plus ou moins complète, avec faible (ou souvent sans) addition finale de spiegel ou ferromanganèse, ne peuvent se classer à l’aide des épreuves précédentes; on les classe surtout par des essais de soudage, ou simplement en dosant le carbone par la méthode Eg gertz, plus exacte dans ce cas.

L’idéal pour classer les coulées dans les usines serait évidemment de faire sur chacune des épreuves méthodiques par traction sur métal laminé en barres et recuit; c’est ainsi que procèdent les grandes usines, le Creusot, Terrenoire, Denain et Anzin, Seraing, et un grand nombre d’aciéries européennes, etc., plus spécialement pour les métaux très doux pour tôles, cornières, etc., que nous étudions ici. Ce sont, il est vrai, des épreuves coûteuses pour l’industriel, et pour les besoins commerciaux ordinaires les épreuves de pliage à froid, jointes à des épreuves à chaud bien étudiées, suflisent parfaitement; mais nous croyons devoir insister sur ce point que les analyses chimiques, jointes à une étude sérieuse des essais à la traction, permettent de classer parfaitement les métaux, en leur assignant un emploi déte.miné suivant leurs propriétés résistantes.

Troisième classe. — Aciers doux ordinaires.

R > 50 kil., mais < 60 kil. par “7mî.

— Les aciers désignés sous le (nom d’aciers doux ordinaires sont ceux qui offrent la plus grande variété; se rangent, en effet, dans cette classe; les aciers doux carbures obtenus au creuset, un grand nombre d’aciers puddlés, et, en ce qui concerne les aciers obtenus par voie de fusion (procédés Bessemer et Martin), il est permis de dire qu’on peut réaliser des aciers à 50 ou 60 kil. de résistance maxirna à la rupture, en ayant recours, soit au carbone, soit au manganèse, soit au phosphore, etc.

Ainsi, on pourra obtenir des aciers de la troisième classe, ayaut les compositions suivantes :

1» En considérant les aciers les plus purs, exempts ou à peu près de manganèse, et aussi de silicium, soufre et phosphore, c’est-à-dire les aciers exclusivement carbures : une résistance de 50 à 60 kil. correspondra à une teneur en carbone de 0,500 à 0,700 "/„ au maximum, avec une valeur de a' voisine de 20 à 15

2° En introduisant dans l’acier une dose de manganèse, voisine de 0,500 7„, on pourr a encore obtenir 50 kil. avec seulement 0,300 % de carbone et 60 kil. avec 0,500 à 0,600 % de carbone, soit pour une moyenne de 55 kil. : 0,500 °/Q de manganèse allié à 0,450 ou 0,480 de carbone.

3“ Élevant la teneur en manganèse à 0,80 i on 1 % et laissant la teneur en carbone voisine ou un peu inférieure à 0,300 %» 011 obtient des aciers fort remarquables (dont nous avons parlé déjà)

au point de vue de l'élasticité et de la raideur élastique; ces aciers conservant jusqu’à 20 et 25 °/„ d’allongement a' présentent par conséquent une grande valeur de la résistance vive de rupture, ainsi que le montrent les tableaux annexés.

Le maximum de résistance vive obtenu jusqu’à présent correspond pratiquement et théoriquement à des aciers de cette catégorie.

4° D’autre part, en maintenant le manganèse voisin de 0,600 à 0,800 •/., le carbone voisin de 0,300 "/„ et considérant des aciers à 0,250,0,300, 0,350 et mi'me 0,400 “/„ de phosphore, on arrive à des charges se maintenant autour de 55 à OU kil. et quelquefois plus, avec un allongement a’ de 20 à 25

Le sous-classement des aciers de la troisième classe se lait en Suède et en Autriche par la méthode colorimétrique d’Eggertz pour le dosage du carbone, par des essais de soudages et en outre par des essais de pliages faits sur le métal non trempé. Il y a lieu de faire encore observer ici que l’on ne doit pas se contenter, pour classer les produits obtenus, soit par le procédé Bessemer, soit par le procédé Martin, de faire quelques dosages de carbone, et si l’on veut réellement classer les aciers par leurs propriétés chimiques, il est indispensable do doser le manganèse sur chaque coulée par la méthode colorimétrique que nous avons indiquée (Bull, de la Soc. cnim.).

Ces deux données, carbone et manganèse, peuvent suffire dans la plupart des cas, surtout si l’on traite des matières pures et si les métaux en résultant no doivent pas subir certaines épreuves délicates de trempe, de redressement, etc. ; mais il sera toujours utile et quelquefois môme nécessaire de doser ou nu moins d’apprécier le soufre, le phosphore, le silicium.

En France, pour le sous-classement des aciers de la troisième classe, on a recours à des éprouvettes prises au moment même de la coulée ; on les casse méthodiquement en notant l’angle de pliage avant rupture j*on apprécie la laideur du métal, non seulement par la résistance qu’il oppose au liage, mais, en outre, en faisant quelques preuves de redressement, analogues à celles exigées par les cahiers de charges pour essieux de chemins de fer, épreuves qui sont d’une très grande importance pour tous les aciers devant supporter, sans déformation permanente appréciable, de grands efforts de flexion, de torsion, etc.

Des essais de pliage et de flexion, reposant sur le même principe, ont été faits par l’artillerie de marine sur les métaux employés pour frottes de canons et ont démontré que le métal coulé sans souillures se comportait mieux que le métal fondu pur forgé (Ruelle. 1882).

Pour compléter les épreuves précédentes, un grand nombre d’usines ont recours à la classification par essais de traction : c’est ainsi que procèdent le Creusot, Denain et Anzio, Seraing, Terrenoire, etc., épreuves bien préférables à celles usitées dans certaines usines étrangères, consistant à plier des barres martelées (recuites ou trempées), à noter l’angle de pliage, l’aspect du grain, etc., données souvent bien empiriques, car on ne peut répondre que le martelage n’ait pas souvent beaucoup modifié la nature du grain.

Eu contrôlant tous ces modes de classement les uns par les autres, l’industriel pourra, dans chaque cas particulier, définir le métal fabriqué, et c’est là le grand point : le meilleur mode d’épreuve est celui que l’on pratique le plus souvent, comme la meilleure méthode d’analyse est celle appliquée journellement ; si les résultats ne sont point absolument scientifiques, ils sont au moins comparatifs.

Quatrième classe. — Aciers durs.

R > 60 kil., mais < 70 kil. par m/m*.

Sauf quelques aciers fabriqués au creuset, il est rare que l’on obtienne les métaux de la quatrième classe sans une certaine quantité de manganèse; ils correspondent àunetene ren carbone de 0,650 à 0,800 °/0 maximum, mais dès que la proportion de manganèse est voisine de 0,560 “/„, il est nécessaire d’abaisser la proportion de carbone à 0,500 ou 0,600 Aux aciers simplement carburés correspondent comme types : les coulées n° 70 et n° 74 de Terrenoire (voir Propriétés chimiques et le tableau ci-joint), ainsi que le n° 4 de Reschitza, tandis que les aciers de la troisième classe de Seraing avec 0,350 à 0,500 % de carbone correspondent à un type d’acier plus manganésé.

Les aciers n° 5 et n" 4 de la classification du Creusot (Exposition de Vienne) peuvent être considérés comme représentant parfaitement la nuance que nous appelons aciers durs ordinaires; ce sont, en effet, des aciers pouvant encore subir des déformations assez grandes sans rupture, mais qui, en même temps, jouissent de la propriété caractéristique de l’acier, celle de prendre la trempe d’une manière énergique.

Parmi les aciers plus manganèsés, nous citerons comme type la coulée n° 33 de Terrenoire, contenant 1 °/„ de manganèse, allié à près de 0,500 "/o de carbowe, ainsi que la coulée n° 45 qui contient plus de 0,700 % de manganèse, en même temps que 0,400 % de phosphore, mais qui est très douce au point de vue du carbone : cette dernière montre combien un métal phosphoreux peut être fragile au choc, tout en ayant une charge de rupture élevée jointe à un fort allongement et, par suite, une grande valeur de la résistance vive de rupture. On ne peut trop recommander les épreuves par choc.

Dans la quatrième classe commencent les aciers prenant une grande dureté par la trempe, et pouvant par suite servira la confection d’outils doux.

Les aciers de la quatrième classe étant définis chimiquement, nous allons indiquer de quelle manière on peut procéder au contrôle d’une fabrication de ce genre dans les aciéries Bessemer, occupées à peu près en totalité à la production du métal pour rails.

Opérant sur des éprouvettes circulaires, prises à la coulée et cassées ensuite à forts coups d’une masse de 6 à 8 kilogrammes, on arrive à classer les métaux de la quatrième classe en :

1° Durs ordinaires, correspondant à un angle de pliage supérieur à 140° et à 6, à 8 coups de masse avant rupture;

2” Durs (nuance douce), correspondant à environ 15 coups de masse et à un angle de pliage compris entre 100 et 120° (angle intérieur bien entendu);

3° Durs durs, cassant à 2 ou 3 coups de masse et à un angle très voisin de 180". Ces aciers offrent de très grandes difliculiés de laminage et, correspondant à 80 kilogrammes de résistance, rentrent par conséquent dans les aciers de la cinquième classe.

Dans certaines usines, à Reschitza par exemple, on se contente d’examiner le grain, lorsqu’il s’agit d’une fabrication d’acier pour rails. Cette usine avait exposé en 1878 une série d’aciers non martelés, martelés, laminés, trempés, etc., présentant des cassures assez différentes les u nés des autres pour pouvoir permettre un classement grossier des coulées et suffisant pour une fabrication de rails; mais il est préférable, pour

FER (METALLURGIE DU). — SO/j — FER (MÉTALLURGIE DU).

obtenir un classement méthodique, d’avoir recours aux essais de traction.

Nous n’avons parlé jusqu’à présent que des épreuves simples et rapides destinées à classer les coulées à l’atelier même ; il resterait à citer quelques chiffres pour montrer la manière dont se comportent les aciers de la quatrième classe aux essais mécaniques proprement dits.

Les tableaux d’essais montrent que parmi les trois espèces d’aciers carburès, manganésès ou phosphoreux, ces derniers présentent à la traction des résultats fort remarquables, puisque à une charge de rupture de 62 kilogrammes correspond un allongement a’ de 26 %, d’où résulte un travail de résistance vive à la rupture très considérable; mais ces aciers présentent, ainsi que nous l’avons fait observer , une résistance très faible aux efforts de choc (voir Propriétés chimiques, physiques et mécaniques).

Plus intéressants au point de vue pratique sont les aciers de la nuance manganésée, correspondant en général aux aciers de la troisième classe, mais dont quelques-uns rentrent également dans les métaux durs ordinaires de la quatrième classe. Ils ont tous, pour une même valeur de la résistance maxima à la rupture, des travaux de résistance vive élastique et de rupture beaucoup plus considérables que ceux fournis par les aciers simplement carburès ; en outre, ils ne sont point fragiles au choc comme le sont les aciers phosphoreux.

Les quelques essais de trempe à l’huile que contiennent les tableaux annexés montrent la faculté qu’ont les métaux de la quatrième classe de prendre une trempe énergique, même à une température inférieure au rouge cerise, puisque la charge de rupture monte dans tous les cas de plus de 30 kilogrammes par millimètre carré et atteint souvent des chiffres supérieurs à 100 kilogrammes, soit que l’on ait affaire à des métaux simplement carburès, soit que l’on traite des aciers carburès et manganésés. Certains aciers sans soufflures non martelés, bien recuits et bien trem-

és donnent jusqu’à 110 à 120 kilogrammes avec à 4 7o d’allongement a' ; cet allongement est même plus considérable et arrive à 6 °/0 lorsque l’on traite des métaux très purs au point de vue physique.

Cinquième coasse. — Aciers très durs.

R > 70 kil., mais < 80 kil. par

Dans cette classe, il y a à considérer tous le3 aciers pour rails très durs, ainsi que ceux pour outils demi-durs.

Les métaux carburès, qui peuvent servir de types à la cinquième classe, contiennent 0,800 à 1,000 % de carbone, avec des traces de manganèse ; mais ces aciers simplement carburès sont assez rares, à moins qu’ils ne soient fabriqués au creuset ; en outre, il faut bien faire remarquer que parmi ces derniers beaucoup sont plus ou moins chargés en silicium.

Dans la plupart des cas, au contraire, les aciers très durs contiennent une proportion moindre de carbone, proportion qui descend à 0,700 ou 0,800 °/o, lorsqu’on a affaire à des métaux légèrement manganésés à 0,500 % de manganèse, ou qui même s’abaisse à 0,600 °/o environ pour les aciers durs par le manganèse, quelquefois employés sous le nom d’aciers diamantés, dans lesquels la teneur en manganèse se maintient généralement autour de 1 °/o- Enfin, il existe encore des aciers, pouvant se ranger dans la cinquième classe, et qui, ne contenant que 0,500 % de carbone, ont une résistance maxima à la rupture voisine de 80 kilogrammes par millimètre carré, grâce à une proportion de manganèse qui peut dans certains cas monter jusqu’à 1,50%- Nous devons citer plus particulièrement :

1° Le type d’aciers très durs pour rails obtenu au Bessemer par décarburation complète et recarburation par le spiegel, et dont nous donnons comme exemple les résultats ci-dessous :