PER. M

partie, en se solidifiant. Cette propriété est bien connue de tous les fabricants d'acier fondu. Le dégagement des gaz, au moment de la solidification de l'acier dans les moules, produit dans les lingots des soufflures irréguliëres, quelquefois de grandes dimensions, qui causent d'assez grandes difficultés dans l'élaboration de l'acier. Les gaz contiennent certainement de l'oxyde de carbone ; mais on n a fait encore aucune expérience pour déterminer leur véritable composition. La présence des gaz dans les pores de l'acier conduira peut-être à une explication rationnelle des propriétés spéciales, et cependant assez variables, que les diverses qualités d'aciers acquièrent par la trempe.

Nous ne citerons aucun exemple numérique de la composition des aciers ; les nombres obtenus par les divers chimistes sont trop différents, les procédés d'analyse sont trop inexacts pour que nous puissions donner, même par un échantillon isolé, la propor* tien de carbone.

AnàËjtim. — L'examen d'un acier au laboratoire exige, comme celui des fontes, plusieurs séries de recherches, faites sur des parties distinctes de la matière métallique. Dans les cas les plus compliqués, il faut chercher à déterminer le tungstène, le chrome, le titane, le carbone et l'azote. On doit faire des expériences plutôt qualitatives que quantitatives pour le soufre, le phosphore et l'arsenic. Pour les aciers le plus ordinairement employés, on n'a pas à s'occuper du tungstène, du chrome, du cuivre, du titane et de l'azote; on doit seulement évaluer le carbone et constater la présence ou l'absence du soufre, de l'arsenic et du phosphore. Nous nous occuperons seulement du tungstène et du carbone. Pour tous les autres corps, nous pouvons renvoyer nos lecteurs aux détails que nous avons donnés pour les analyses des fers météoriques et des fontes.

Tungstène. — Il faut opérer la recherche du tungstène sur un poids un peu fort, car la proportion de ce métal dépasse rarement 2 pour iOO.

On attaque de 10 à IS grammes d'acier par Tacide azotique; on évapore à sec : on traite le résidu par l'eau régale un peu concentrée. Quand la totalité de l'oxyde de fer est redissoute, on fait chauffer à Tébullition pendant plusieurs heures ; on laisse

refroidir; on étend de beaucoup d'eau, et on décante la liqueur claire. L'acide tungstique est entièrement dans la matière insoluble qui s'est déposée au fond de la fiole ; mais il retient souvent encore un peu d'oxyde de fer.

Pour l'obtenir à peu près pur, il faut encore une fois tradter cette matière par l'eau régale, et faire chauffer pendant plusieurs heures à l'ébulhtion. On étend d'eau, et on reçoit Tacide tungstique sur un filtre; on le lave d'abord avec de l'eau acidulée par l'acide chlorhydrique, ensuite avec de l'eau seule. Lorsque le lavage est terminé, on porte l'entonnoir sur une fiole propre; on lave longtemps le filtre avec de l'eau chargée d'ammoniaque. L'acide tungstique se trouve alors en totalité dans la liqueur ammoniacale. On évapore à sec, en terminant Tévaporation dans une capsule de porcelaine tarée ; on chauffe lentement le résidu jusqu'au rouge. S'il n'est pas suffisamment jaune, et si à sa couleur verte on peut craindre qu'il n'y ait eu réduction partielle de l'acide tungstique, on l'imprègne d'acide azotique, et on calcine sous le moufle. On pèse la capsule, et on prend l'augmentation de poids comme point de départ pour le calcul du tungstène, en admettant que la capsule renferme seulement de l'acide tungstique.

L'acide ainsi obtenu renferme presque toujours au moins une trace d'oxyde de fer. La proportion de cet oxyde est tellement faible qu'on peut, en général, négliger l'erreur qtli en résulte pour la détermination du tungstène. On doit craindre une erreur beaucoup plus grave ; elle provient de la difficulté qu'on éprouve à rendre l'acide tungstique entièrement insoluble dans les acides, quand on opère sur un alliage qui renferme une quantité aussi grande de fer.

On pourrait peut-être obtenir un dosage plus exact en opérant^ pour le tungstène, à peu près comme nous l'avons indiqué pour le silicium dans les fontes, mais alors en prenant pour l'expérience 5 ou 6 grammes au plus d'acier. On traite par l'acide azotique, on évapore lentement jusqu'à sec, on calcine doucement le résidu. On sépare le mieux possible la matière calcinée de la capsule ; il reste une petite quantité d'oxyde de fer adhérente aux parois de la porcelaine.

Il faut traiter séparément ces deux parties.

Matière adhérente. — On l'attaque par l'eau régale concentrée ; on fait chauffer longtemps à l'ébullition; on étend d'eau, et on

filtre. On lave le filtre avec de l'eau chargée d'acide chlorhydrique, et ensuite avec de Feau. H ne reste sur le papier qu'une petite quantité d'acide tungstique. On le dissout dans l'ammoniaque, et on conserve la liqueur.

Matière calcinée. — On fait agir sur l'oxyde de fer calciné un courant un peu rapide d'hydrogène sec et pur, au rouge. Après refroidissement dans l'hydrogène, on traite la matière métallique par l'acide chlorhydrique étendu. Le fer se dissout en totalité ; le tungstène reste indissous, mélangé avec un peu de silice lorsque l'acier proposé renferme du silicium. On traite cette matière par l'eau régale, ce qui fait passer le tungstène à l'état d'acide tungstique. Après avoir étendu de beaucoup d'eau, on reçoit l'acide tungstique sur un filtre, et on le dissout dans l'ammo-niaque.

On réunit les deux liqueurs ammoniacales, on évapore à sec, on calcine, et on prend le poids de l'acide.

Ces opérations sont longues et délicates. Il est impossible d'opérer sur 10 ou IS grammes d'acier, car la réduction des oxydes par l'hydrogène ne pourrait pas être obtenue complète dans les appareils ordinairement employés; il faudrait se servir d'un tube de porcelaine et de nacelles de dimensions inusitées dans les analyses. D'un côté, on obtient ime séparation plus exacte de l'acide tungstique et de l'oxyde de fer, et sous ce rapport la détermination du tungstène est probablement plus rigoureuse. D'un autre côté, on opère sur un poids d'acier beaucoup plus faible, et les erreurs de pesée de l'acide tungstique prennent une importance plus grande.

Nous n'oserions affirmer que la seconde méthode donne des résultats plus certains que la première, surtout lorsqu'il s'agit d'acier contenant très-peu de tungstène.

A un seul point de vue, la seconde méthode est certainement supérieure à la première ; elle permet de faire la recherche qualitative du silicium en même temps que la détermination du tungstène. La silice provenant du silicium se trouve avec l'acide tungstique; elle en est séparée par l'ammoniaque. On peut la reconnaître sur le filtre toutes les fois que l'acier proposé renferme plus que des traces de silicium. La silice n'est pas ordinairement en quantité assez grande pour qu'on puisse la peser; son poids serait d'ailleurs fort inexact, à cause des pertes

MO MÉTAUX PROnœMENT DITS.

inévitableB pendant la réduction et pendant la eombostioa d« filtre, auquel la silioe est entièrement adhérente S

Carbone. — On ne peut arriver à révaluation du carbone qu en employant le brome pour attaquer les métaux. En effet on ne parvient pas généralement à obtenir Tacier ensable très-fin^ et on ae peut pas le brûler par l'oxygène ; la combustion des métaux et du carbone serait incomplète^ et en pesant l'acide carbonique produit on n'obtiendrait pas même une approximation pour le carbone.

Pour l'emploi du brome, il faut suivre la marcbe et prendre les précautions que nous avops indiquées pour les fontes. On opère sur IS ou 20 grammes d'acier cassé en morceaux assez petits* Ou les met dans une grande cornue à moitié remplie d'eau ; on ajoute du brome en quantité suffisante pour recouvrir tqus les fr^nxents métalliques; on laisse le brome agir jusqu'il ce que tout le fer soit dissous. On renouvelle de temps en temps le liquide qui surmonte le brome.

Lorsque l'attaque et le lavage sont terminés, on sépare le brome par distillation et par des lavages avec de l'étber ; on fait passer le carbone non dissous sur un petit filtre pesé. La quantité de carbone est très-faible ; elle adhère en totalité au papier. Il est donc indispensable de calciner, à l'abri du contact de Taîr, le filtre avec le carbone, afin de peser ensemble le charbon qui provient du filtre et le carbone qui provient de l'acier. On vérifie ensuite, par incinération du résidu de la calcination, l'absence de la silice, ou bien (pour les aciers contenant une proportion appréciable de silicium) on pèse les cendres ; on cherche ^ distinguer quelle fraction du poids obtenu doit être attribuée aux cendres du papier, afin d'évaluer le poids de la siUce provenant de l'acier.

Comme les aciers contiennent, en général, beaucoup moins de s&icium, de soufre, de phosphore, d'arsenic que les fontes, on peut admettre que l'action du brome sépare plus nettement le carbone; il y a donc, théoriquement, peu d'erreur dans la

1 Lorsque ces opérations donnent une quantité appréciable de silice, il y a lieu de cherctier l'acide titanique, qui est en totalité avec la silice. La séparation ne peut être faite que par Tacide sulfuriqoe, et ce procéda est fort incertola lorsqu'on opère sar des poids tr^s-faiblep de mstière.

FER* Vêt

détermination du carbone dana les aciers, tandis qu'on n'évite jamais une perte appréciable de carbone lorsqu'on opère sur les fontes. Cependant, en réalité, le dosage du carbone est trèsincertain. On obtient le poids, toujours très-petit, du carbone en retranchant du poids total du filtre et du carbone calcinés : 1® le charbon qui provient du filtre, 2^ la silice provenant du silicium de l'acier. Ce dernier poids est lui-même obtenu par différence, en tenant compte des cendres du papier.

Le poids total, comprenaat le charbon du filtre et le carbone (peut-être mélangés de silice) provenant de l'acier, est probablement exact ; le poids du charbon que le papier laisse par calcina* tien, le poids des cendres du papier, ne sauraient être obtenus très-rigoureusement. Pour ces deux poids, on peut craindre des erreurs, très-faibles si on les prend en valeur absolue, trèsgrandes, au contraire, si on les compare à la quantité très-petite de carbone qui est évaluée par différence.

On diminue un peu l'incertitude du nombre obtenu pour le carbone, en opérant sur 18 ou 20 grammes d'acier; mais l'évaluation doit être considérée comme assez incertaine. En opérant successivement, et autant que possible dans des conditions identiques, sur différents aciers, on ne peut pas prendre les nombres obtenus comme point de départ du classement des aciers sous le rapport du carbone qu'ils contiennent.

La ihètne observation est applicable à tous les corps autres que le fer, à l'exception peut-êtte du tungstène, lorsque ce métal est en proportion un peu forte. Les recherches successives faites au laboratoire sur des poids assez forts d'acier donnent des résultats qualitatifs, ou des nombres trop incertains pour qu'on puisse les utiliser dans la comparaison des diverses qualités d'acier.

TtMB, TOtfiS, BTG.

Les propriétés utiles des fers employés dans les arts et dans l'industrie dépendent, ainsi que nous l'avons déjà dit, de la nature des minerais, du mode de traitement métallurgique, du mode de travail mécanique, et de la proportion des corps étrangers contenus.

L'examen des fers au laboratoire be peut donner des indications que sur la nature des corps étrangers ^ ces indications ne

sont pas suffisantes lorsqu'on cherche à comparer les qualités des fers avec la nature des minerais et avec les procédés d'élaboration ; c'est cependant pour des études générales de métallurgie que l'analyse des fers peut offrir un intérêt véritable. Pour des échantillons isolés, l'analyse est très-rarement utile; pour les applications industrielles, les qualités des fers sont démontrées par l'emploi ou par des épreuves spéciales.

Les fers contiennent presque tous un peu de carbone et de silicium, des quantités très-faibles, mais cependant quelquefois dosables, de soufre, de phosphore, d'arsenic, de cuivre; ils renferment plus rarement des traces appréciables de tungstène , de chrome, de vanadium, de titane, etc., des filaments, des grains irréguliers de scories que le travail n'a pas éliminées en totalité.

Nous ne citerons aucun exemple numérique de la composition des fers ; d'abord, il est à peu près impossible d'obtenir, par les procédés analytiques actuels, des nombres suffisamment approchés pour la plupart des corps étrangers; ensuite, ces nombres fussent-ils obtenus avec une exactitude convenable, ne pourraient pas être pris en valeur absolue, ni même servir à la comparaison des fers. Il faudrait pouvoir placer à cdté des résultats des analyses des renseignements métallurgiques détaillés; ceux-ci ne peuvent trouver place dans un traité de docimasie.

Analyse. — Au sujet de l'analyse des fers, nous n'avons rien à ajouter à ce que nous avons dit précédemment pour les fers météoriques, pour les fontes et pour les aciers.

L'examen des fers.se compose de séries de recherches séparées, faites sur des poids différents, et presque toujours assez forts ; elles sont plutôt qualitatives que quantitatives. Les seuls corps pour lesquels il soit possible d'obtenir une approximation, sont le soufre, l'arsenic et le cuivre ; pour tous les autres, notam- *ment pour le silicium, le carbone, le phosphore, le manganèse, les résultats obtenus sont toujours très-incertains.

LAITIEAS

Le nom de laitier est appliqué, dans les usines, seulement aux silicates terreux qui sortent des hauts fourneaux, dans lesquels on fond les minerais de fer. Cs contiennent en général toutes les

Fi». 553

matières fixes, autres que le fer, que renferment les minerais traités. Dans certains cas spéciaux, on cherche à leur faire retenir une proportion assez grande d'oxyde de fer, dans le but d'obtenir de la fonte plus pure. Souvent aussi ils contiennent une certaine quantité de cet oxyde par suite de dérangements dans Tallure des fourneaux.

Lorsqu'on traite des minerais arsenicaux, phosphoreux, sulfureux, on passe en même temps que les minerais une quantité de castine plus grande que celle qui serait strictement nécessaire pour faire fondre les matières terreuses des minerais. Le but de cette addition est de faire passer dans les laitiers une partie du soufre, du phosphore et de l'arsenic, en produisant des sulfures, des phosphures et des arséniures, solubles par, voie sèche dans les silicates en fusion.

Il est inutile d'insister davantage sur la formation des laitiers dans les hauts fourneaux ; ce qui précède suffit pour faire comprendre combien est complexe le rôle des laitiers dans là métallurgie du fer; on peut les définir en peu de mots : ce sont les matières fondues, desquelles la fonte peut se séparer très-nettement en raison de leur fluidité, et dans lesquelles on s'efTorce de concentrer toutes les matières inutiles que renferment les minerais , et surtout la plus grande partie des corps nuisibles à la qualité des fontes \

1 Ce double but de la formation des laitiers n'est atteint que dans un petit nombre d'aalnes ; on néglige trop fréquemment les précautions les plus simples dans le mode de cbargfment, dans les dimensions des morceaux de castine et de minerai. Nous ne pou- ▼ons pas étudier en détail cette question certainement importante; l'étude nous entratuerait beaucoup trop loin dans le domaine de la métallurgie. Nous devons cependant citer on seul fait à l'appui de la critique que nous venons de faire : dans le traitement des minerais impurs, contenant du phosphate de fer ou d'alumine^ ou bien des silicates de ^r^ on ajoute généralement un excës de castine, en morceaux, dans les limites que permet d'atteindre la Quidité des laitiers basiques.

Le carbonate de chaux n'est décomposé qu'à une température trës-étevée, c'est-à-dire dans les parties des hauts fourneaux dans lesquelles les oxydes de fer sont réduits^ et les composés, tels que les phosphates et les silicates, sont transformés en phosphure et en slUciure de fer. U n'y a pas contact intime de la chaux avec les matières chargées : la chaux ne peut donc enlever au fer qu'une bien faible fraction du silicium^ du phosphore, etc. L'effet utile de la chaux serait évidemment bien plus énergique si elle était mélangée intimement avec les minerais; il suffirait pour cela de broyer les minerais avec la chaux, qui est nécessaire comme fondant^ en présence d*une proportion d'eau suffisante pour former une pftte consistante. Le mélange intime ainsi obtenu, divisé en briquettes à peu prës régulières, serait chargé dans les fourneaux, comme le sont actuellement les minerais et la castine séparés. Grâce au mélange intime, la chaux enlèverait à

H4 BIÉTAUX PROniEMENT DITS.

Les laitiers présentent des aspects très-divers , et , pour dia* que haut fourneau, les fondeurs reconnaissent aisément à leur eouleur, à leur fluidité, à la rapidité de leur solidification, les modifications qui s'opèrent dans Tallure du fondage. Ss sont gris et terreux, d'une texture analogue à celle du grès^ lorsqu'ils ne contiennent pas d'oxydes métalliques, et lorsqu'ils se sont refroidis aveo lenteur ; ils deviennent généralement vitreux par refroidissement un peu rapide; ils sont blancs, buUeux, soufflés comme de la pierre ponce, quand ils sont refroidis brusquement avec de l'eau. Ils sont verts lorsqu'ils contiennent un peu de protoxyde de fer. Ils présentent quelquefois la texture cristalline et des géodes tapissées de cristaux assez netsi La présence de l'oxyde de manganèse les rend violets. Les laitiers sont quelquefois bleus, lorsqu'ils renferment de l'oxyde de titane ou bien quand ils contiennent des sulfures en proportion un peu forte. Les laitiers eontenant des sulfures de calcium ou de manganèse présentent souvent des zones blanches ou jaunes, dans lesquelles dominent les sulfures, et qui tranchent vivement sur la masse vitreuse ou terreuse des silicates. La production des fontes très-chargées de graphite est quelquefois accompagnée de laitiers enfumés.

Les minerais contenant une proportion un peu forte de fer titane produisent des laitiers diversement colorés^ d«ms lesquels on distinguo des cristaux rouges, doués d'un vif éclat métallique.

Les laitiers contiennent toujours des grenailles de fente de toutes dimensions, ttès-irtégulièremënt disséminées ; elles âont quelquefois en proportion assez grande pour qu'il y ait avantage à soumettre les laitiers à une véritable préparation méeanique (bocardage et lavage) pour séparer les grenailles.

Les laitiers renferment très-fréquemment des fragments de combustibles et plus rarement des morceaux des gangues tepreùses, ou des fondants qui n'ont pas été dissous par les silicates.

Abstraction faite des cristaux 4e titane, des. grenailles 4^

l'oxyde de fer ia majeure parlie des acides siUcique, phosphorique, etc., à mie température inférieure à celle à laquelle la réducliou de Voxyde de fer est c^^plète ; les laitiers se trouveraieat coateair une proportion bien plus forte des corps nuisibles à la qualité des fontes. Pour compenser les frais qu'entraînerait la fabriçaiioi^ des briquettes» on aurait de la fonte plus pure, ayant une valeur plus grande, el en même temps TuBiformité de grosseur et de porosité des matières chargées permettrait d'atteindre une régularité d'allure> et une écQnonUe notable daits la consommation 4e combustible,

FER. tU(5

fonte, des fragments de combustibles, et des matières terreuses non fondues, les laitiers contiennent des silicates dont les bases sont l'alumiae, la chaux, assez souvent la magnésie, quelquefois le protoxyde de manganèse^ le protoxyde de fer^ les alcttlis, l'oHyde de titane, Foxyde de chrome ; des composés fofmés par le soufre, par le phosphore, par l'arsenic, avec le calcium et probablement aussi avec le manganèse*

Dans les portions des laitiers qui se sont refrdidieâ lèlitettient au contact de Tair, les sulfures, les phosphures et les arséniures sont transformés, au moins en grande partie, en sulfates, en phosphates ^t en arséniates; plusieurs chimistes éminents ont même signalé l'acide phosphorique dans les parties des laitiers qui n'ont pas été altérées au contact de l'air.

La proportion de silice contenue dans les silicates est trèsvariable : elle est généralement comprise entre 38 et 44 pour 100 ; les limites extrêmes sont 30 et 60 pour 100« On a cherché à établir une distinction, pour la composition des silicates, entee loa laitiers des fourneaux au charbon de bois et ceux donnés par les fourneaux au coke; mais cette distinction n'est pas trèsjuste 'f la nature des minerais traités, les dimensions des fourneaux, la pression et la température du vent, la quaUté de la fonte qu'on cherche à produire, ont bien plus d'influence sur la composition des silicates que la nature des combustibles employés. * Les laitiers sont attaqués par les acides avec plus ou moins de facilité^ suivant la proportion de la silice contenue dans les silicates, et suivant la texture des laitiers eux-mêmes. L'acide chlorbydrique concentré attaque généralement avec assez de facilité les laitiers bien pulvérisés \ quelquefois cependant on n'obtient l'attaque complète qu'après porphyrisation. Lorsqu'on traite un laitier par l'acide chlorhydrique un peu étendu, le soufre, le phosphore, l'arsenic sont entièrement expulsés à l'état de combinaisons hydrogénées; il n'en reste que des traces inappréciables dans la liqueur acide«

L'acide aaotique attaque les laitiers plus difficilement que l'acide chlorhydrique ; il transforme partiellement, sinon complètement, les composés du soufre, du phosphore et de l'arsenio en sulfates, phosphates et arséniates. Avec l'eau régale, l'action oxydante est encore plus énergique, et l'attaque des silicates est fourni complète que par l'acide cUorhydrique seul*

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