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FER

distingue denx espèces de fonte, la fonte grise et la fontu bianclie ; par leur mélange on obtient les tontes intermédiaires. Si la fonte a été refroidie brusquement, elle est blanche : c'est la fonte trempoe. Si, au contraire, elle est refroidie lentement, elle donne la fonte grise ou fonte recuite.

Le prix de revient de la fonte en France est donné dans le tableau suivant :

Minerai, 300" 3',97

Castiiie, 80* 0 ,16

Cliarbon, 110* 7,70

Main d'œuvre et frais généraux. . . . 3 ,17

lô' »

Mais dans les usines considérables le prix peut descendre jusqu'à 11 fr.

La fonte grise est facile à travailler, elle supporte le choc du marteau, fond diflicilement ; mais une fois fondue elle devient très liquide, et sert à la fabrication des objets en fonte. La fonte blanche, au contraire, est difficile à travailler, cassante, facile à fondre, mais alors elle reste peu fluide. Elle sert à l'affinage pour la fabrication du fer et de l'acier. Pour cette nouvelle transformation, on fait fondre, dans des fourneaux spéciaux, la fonte blanche ; on obtient dans le creuset une masse molle, visqueuse, appelée loupe. Quand elle est de dimension suffisante, on la soumet à l'action de marteaux puissants et de laminoirs spéciaux. C'est ce qu'on appelle le cinglage de la loupe ; on fait ainsi sortir les matières étrangères, appelées sco- 7'ies ou battitures.

Les métliodes d'affinage varient suivant les contrées ; nous n'entrerons pas dans d'autres détails, qui sont du ressort des traités spéciaux.

On tend depuis quelques années à substituer à l'affinage le puddlage, procédé anglais. Il consiste à faire recuire la fonte dans des fours dits f^urs à /luddler. Ils sont de deux espèces : les fours pleins, et les fours à air ou fours bouillants; les derniers sont les plus employés. L'opération consiste à faire fondre la fonte avec des battitures et des scories riches, et à brasser le tout, à force de bras, jusqu'à ce que la fonte perde son carbone. Quand le fer a pris nature, on forme des balles appelées loupes, on les cingle, puis on les soumet au laminoir à plusieurs reprises : c'est ce qu'on appelle le corroyage du fer. On obtient ainsi le fer marchand.

Ce nouveau travail augmente le prix du fer de 8 fr. pour 100 kil. pour le fer corroyé, et de 10 fr. environ pour la fabrication des rails .

Il nous reste à dire quelques mots de l'acier, du fer battu, du fer-blanc et du fer doux.

Acier. — L'acier est un composé de fer et de carbone, contenant seulement 1 ou 2 p. 100 de carbone. Ses propriétés physiques sont à peu près les mêmes que celles du fer ; ce qui le caractérise essentiellement, c'est la dureté qu'il acquiert à la trempe et qui le rend propre à la confection des outils. Les différentes espèces d'acier ont des caractères généraux semblables, mais diffèrent entre elles par des qualités qui dépendent du minerai, des matières employées, et surtout du mode de fabrication. Les espèces principales sont : l'acier naturel, obtenu directement en réduisant le minerai (méthode catalane ; l'acier de cémentation, obtenu par la carburation du fer; l'acier de forge, obtenu par l'affinage incomplet de la foute ; enfin l'acier fondu.

Nous avons déjà parlé de l'acier naturel ; l'acier de cémentation s'obiieni en carburant le fer forgé, dans des fours spéciaux, sous l'influence prolongée d'une haute température, en présence du charbon. Pour un four recevant une charge de ITtji'O'', l'opération dure 17 jours. Voici le tableau du prix de revient de l'acier de cémentation anglais pour 100* :

9!)* de fer ii',GO

.^Sôde charbon 0 ,30

Chauffage à la houille 0 ,8o

Main-d'œuvre et frais généraux. . 2 ,43

On fabrique aussi de l'acier puddlé ; le procédé diffère de celui employé pour le fer par la construction du four et la conduite de l'opération. Le travail doit être lent, et fait sous une très liante température. L'acier obtenu, on le lamine pour la fabrication des ressorts de voiture, on l'étiré en barres pour le livrer au commerce et à la serrurerie, ou bien on le corroie.

L'acier de cémentation se prêtant difficilement à l'étirage et au corroyage, on emploie l'acier fondu, dont la découverte est due à Benjamin Huntsman, qui fonda le prcmie- établissement près de Sheffield en 1740. Nous indiquerons seulement, parmi tous les procédés, celui de Bessemer, qui permet d'obtenir dans la meilleure condition économique de grandes masses d'acier fondu, en traitant directement les fontes, obtenues au moyen d'hématites rouges très pures. Cette m Jthode consiste à faire passer un courant d'air dans la fonte liquide, courant qui au lieu de refroidir la masse liquide, l'échaufl'e au contraire par la combustion des matières oxydables.

Le prix de lOÛ" d'acier fondu est de 70 fr.

Fer battu. — Il est employé pour la fabrication d'ustensiles de ménage. On l'obtient en emboutissant le fer sur une suite de matrices, se rapprochant graduellement de la forme définitive; on soumet le fer à l'action de puissants balanciers ou mieux à l'action d'une presse hydraulique, moins dangereuse pour l'ouvrier et évitanl.les chocs qui produisent des déchirures ; on l'étame ensuite au moyen de bains d'étain.

Fer-blanc. — Il s'obtient au moyen de feuilles de tôle découpée et soumise à un étamage spécial. On commence par décaper le métal au moyen de l'acide hydro-chlorique, puis on sèche les feuilles dans un four, où on les porte au rouge sombre ; on les laisse refroidir à l'air, et on les passe au laminoir. On les lave, on les essuie, puis elles sont séchées dans une atmosphère à vapeur pour ôter l'air. On trempe les feuilles dans de la graisse fondue et bouiUanie, et eiiliii dans un bain d'étain foiidu, où on les laisse environ une heure et demie.

Fer pur, fer doux. — Pour obtenir du fer chimiquement pur, on fait passer un courant d'hydrogène sur du sesquioxyde de fer, chauffé dans un tube de porcelaine : la réaction donne de l'eau et du fer métallique pur très divisé.

Le métal ainsi obtenu est trop divisé pour être employé ; on le prépare pour le commerce en faisant fondre, dans un creuset réfractaire, de la limaille de fer avec un cinquième de son poids de sexquioxyde de fer ; on recouvre de terre pulvérisée, et on chauffe dans un fourneau au coke alimenté d'air ; on obtient un culot métallique fondu, dit fer doux.

Ce fer pur, dit fer doux, a la propriété de s'aimanter instantanément sous l'action d'un courant, et de perdre instantanément aussi son aimantation dès que le courant est interrompu. Cette propriété sert de base à la théorie et à la construction des électro-aimants et des télégraphes électriques.

Le fer ordinaire ou l'acier s'aimantent au contraire plus difficilement, mais peuvent conserver très longtemps leur aimantation. [E. Dacosta.]

2. Propriétés chimiques du fer. — Chimie, XVIII. — Le fer ^F<?) n'est pas seulement le métal le plus employé dans les arts et dans l'industrie, il est aussi, à l'état de combinaison, l'un des corps les plus importants de l'écorce minérale du globe, dont il forme les 2/100 à l'état d'oxyde. On l'y rencontre aussi à l'état de sulfure (pyrite), d'arsé-

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uiure, etc. Le fer se trouve dans le sang de tous les animaux à sang rouge ; le sang d"un homme de trente ans en contient environ 2 grammes : il est fixe principalement dans les globules du sang, qui lui doivejjî leur couleur rouge; c'est pour cela qu'aujourd'hui on ordonne le fer comme fortifiant sous différentes formes : fer dialyse, phosphaté, lactate de fer, etc. Enfin on trouve du fer dans presque toutes les cendres de végétaux ; la plupart de nos terres jaune d'ocre doivent leur couleur au peroxyde de fer hydraté.

Propriétés ihimiques du fer. — Dans la classification chimique des métaux, qu'on trouve dans tous les traités, et qui a pour base la facilité plus ou moins grande avec laquelle ceux-ci s'oxydent en présence de l'air, soit à cliaud, soit à froid, ou décomposent l'eau à froid, à chaud, ou en présence des acides (V. Métaux), le fer est rangé dans la troisième famille avec le zinc, le nickel et le cobalt. En effet, le fer décompose l'eau au rouge sombre, en produisant de l'hydrogène, ou bien à froid en présence de l'acide suifurique ou de l'acide chlorhydrique. C'est donc un métal extrêmement oxyaabie ; s'il se trouve en contact avec un corps incandescent, un morceau d'amadou, par exemple, il brûle vivement quand on le plonge dans ioxygène pur (V. Oxygène) ; au rouge blanc, il brûle dans l'air en lançant des étincelles comme dans l'oxygène. Le fer est incontestablement le plus oxydable de tous les mélaux usuels; c'est même là son plus grand défaut pour un grand nombre d'usages, et c'est ce qui a fait imagmer le fer étarné, le fer galvanisé, etc.

Oxydation du fer à Pair humide. — Tout le monde sait que lé fer exposé à l'air humide se rouille promptement et profondément; le morceau finit par être complètement transformé en rouille; une petite tache de rouille sur un couteau s'étend en largeur et en profondeur comme un ulcère. Il n'en est pas de même du zinc, de i'étain, etc. ; ces métaux se recouvrent aussi d'une couche d'oxyde à l'air humide, mais celle-ci les protège ensuite contre une oxydation ultérieure et plus profonde, comme le ferait une couche de vernis. Que se passe-t-il donc au contact du fer et de l'oxygène humide? L'étude chimique de la rouille de fer a permis aux chimistes de se rendre compte de cette action complexe La rouille est formée de carbonate de fer mélangé à du carbonate d'ammoniaque ; la première parcelle d'oxyde formée constitue, avec le fer, un élément galvanique qui décompose l'eau; l'oxygène mis en liberté oxyde le fer, tandis que l'hydrogène naissant se combine à l'azote pour former de l'ammoniaque ; puis, au contact de l'acide carbonique de l'air, il reforme du carbonate de fer et du carbonate d'ammoniaque.

Oxydes de fer. — On connaît quatre oxydes de fer dont la composition est représentée par ies formules suivantes (V. Nomenclature) :

FeO ou protoxyde de fer, appelé encore oxyde

ferreux ; Fe^O* ou oxyde magnétique ; c'est la pierre d'aimant si répandue en Suède et qui donne le bon fer qui nous vient de ce pays ; Fe^O' ou sesquioxyde, appelé encore peroxyde de

fer et oxyde ferrique ; FeO^ ou acide ferrique ; ce corps n'a été obtenu qu'à l'état de combinaison ; M. Frémy i'a préparé à l'état de ferrate de potasse en projetant du nitre dans un creuset porté au rouge et contenant de la limaille de fer.

Protoxyde de fer. — Quand on verse une base alcaline dans une dissolution de sulfate de protoxyde de fer (couperose ou vitriol vert), on obtient un précipité gélatineux verdâtre ; c'est de l'hydrate de protoxyde de fer ; à l'air il devient presque instantanément rouge en passant à l'état de sesquioxyde. (ie n'est que par les sels qu'il forme

avec les acides, que cet oxyde de fer est important,

Sesquioxyde de fer. — C'est le composé ferrique le plus répandu dans la nature ; à l'état anhydre, il constitue le fer oligiste des minéralogistes. On trouve le sesquioxyde anhydre en lames minces dans les fissures volcaniques; il porte à cet état ie nom de fer spéculaire. En masses compactes, d'un rougo intense, c'est IdiSanguine ou V/térnatite rouge.

La limonite est encore un sesquioxyde de fer très abondant et recherché comme minerai; son aspect est quelquefois luisant, plus souvent terne; sa couleur est jaune, quelquefois noire; la limonite se rencontre aussi en prismes obliques, quelquefois eu cubes ou en octaèdres.

Préparation du sesquioxyde de fer. — Quand on calcine du vitriol vert (sulfate de protoxyde de fer) pour obtenir l'acide suifurique dit de Saxe, on obtient comme résidu une poudre d'un rouge brun qu'on appelle colcothar; c'est du sesquioxyde de fer anhydre.

On obtient le sesquioxyde hydraté (Fe^O^aHO) en versant de l'ammoniaque dans une dissolution de perchlorure de fer. Il apparaît alors à l'état gélatineux ; c'est ainsi qu'on l'emploie comme contrepoison de l'arsenic.

Le safran de mars apéritif est un mélange d'hydrate de sesquioxyde de fer et de carbonate de fer, obtenu en précipitant une dissolution de sulfate de protoxyde de fer par le carbonate de soude; ce safran desséché donne le safran de mars astringent, qu'on employait autrefois en médecine.

Action du soufre sur le fer. — Le soufre, comme l'oxygène, se combine facilement au fer. Une piaque de tôle rougie se perce facilement quand on applique à sa surface un morceau de soufre. Un mélange humide de fleur de soufre et de limaille de fer s'échauffe au bout de quelques heures en donnant un dégagement de vapeur d'eau; il se forme du sulfure ue fer : c'est ce qu'on appelle le volcan de Lémery, parce que le savant de ce nom avait essayé d'expliquer les volcans en se basant sur cette curieuse expérience.

Sulfures de fer. — Les sulfures de fer sont très abondants ; ils portent le nom général de pyrites. Le plus important est le bisulfure, qu'on appelle pyrite martiale; il est cristallisé en cubes ou en dodécaèdres: il est lourd, brillant et fait feu au briquet. Certaines variétés blanches s'effleurissent à l'air en s'oxydant et en se transformant en sulfate. Il résiste à l'action des acides. Aujourd'hui ces pyrites sont grillées pour donner de l'acide sulfureux qu'on dirige dans les chambres de plomb où se fabrique l'acide suifurique : le résidu est du sulfate de fer anhydre, pulvérulent et blanc qui sert à la fabrication de la couperose. A cause de sa couleur jaune brillante, la pyrite a été autrefois employée dans la joaillerie ; on a retrouvé dans les tombeaux péruviens des miroirs faits de pyrites polies, qu'on appelle miroirs des Incas.

Dans les laboratoires on prépare souvent du protosulfure de fer en chauffant une bouillie formée de limaille de fer, de fleur de soufre et d'eau. On obtient ainsi une poussière noire qui est attaquée facilement par les acides et sert à préparer l'hydrogène sulfuré.

Actiondu chlore sur le fer. — En faisant passer un courant de chlore sur du fer chauffé dans un tube de porcelaine, on voit sortir à l'extrémité du tube des vapeurs jaunâtres de sesquichlorure de fer (Fe-C13), et on trouve le même produit cristallisé, mais brillant, dans les parties froides du tube. Si on remplace dans cette expérience ie chlore par de l'acide chlorhydrique sec et gazeux, on obtient des écailles blanches nacrées de protochlorure de fer.

En mettant des clous en excès dans de l'acide chlorhydrique étendu, on obtient le protochlorure

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