I^'BAU

Etat naturel. — G^est le métal de cette classe le plus répandu. Natif à rétat de fer météorique. Les minerais dont on extrait le fer sont tous des oxydes, les principaux sont : le fer magnétique (oxyde ferroso-ferrique), le fer oligiste et la Sanguine (oxyde rouge et brun^ mine de fer, oxyde brun), le fer argileux , les Limonites (peroxyde hydraté) et le fer spathique (carbonate ferreux). De plus, on le trouve fréquemment combiné au soufre et aux acides.

Préparatien du f er pur. — Pour obtenir du fer chimiquement pur, on peut avoir recours au procédé suivant : on place du chlorure ferrique dans un tube de verre ou de porcelaine ; on fait passer un courant d'hydrogène sec et Ton chauffe à 250* environ le point du tube où se trouve le chlorure, tandis qu'on porte au rouge vif la partie vide du tube. Le chlorure est volatil sans décomposition dans Thydrogène, et la réduction ne s'opère que dans la partie fortement chauffée dont les parois se tapissent de cristaux de fer très-brillants et transparents sous une faible épaisseur. On fond ensuite ces paillettes dans un creuset de chaux.

Extraction. — Pour diviser les minerais et en chasser Teau, Tacide carbonique et le soufre qu'ils contiennent, on les chauffe à Fair {grillage); on les pulvérise ensuite et on mêle en général les minerais les moins riches avec les plus riches {assortissement) ; suivant la nature des minéraux (gangue) qui accompagnent les oxydes de fer des minerais, on mélange ces derniers avec certains fondants (herbue et castine), tels que chaux, quartz, etc. Ce mélange (charge) est placé dans les hauts fourneaux avec des couches alternatives de charbon ou de coke, et fondu au moyen d'un feu très-vif entretenu par des soufflets, pendant que rouverture supérieure du fourneau reçoit constamment de nouvelles couches de charbon et de mélange. L'oxyde de fer est ainsi réduit par le charbon et par Toxyde carbonique ; il devient liquide à la partie inférieure du haut fourneau qui est la plus chaude et se rassemble

fondu sur la sole. Là^ pendant qu'il est encore liquide^ on l'enlève ou on le soutire. La gangue a été liquéfiée par les fondants et a formé les scories qu'on sépare alors de la fonte.

Le fer ainsi obtenu (en gueuses ou saumons), s'appelle fer brut ou fonte. Ce n'est pas encore du fer pur^ aussi ne peut-il pas être forgé; il ne peut être employé à cet état que pour fabriquer les objets en fonte moulée. Pour le rendre malléable et le transformer en barres, on lui fait subir l'opération de Y affinage. Celle-ci repose sur ce qu'on enlève au fer brut par l'oxydation la plus grande partie du carbone^ du silicium^ du pbospbore et des autres corps étrangers qu'il renferme. Dans ce but^ on le refond^ soit sur un foyer exposé à l'action de plusieurs soufflets {feu d'affinage), soit dans des fourneaux à réverbère {fours à puddler), avec un courant d'air bien ménagé. Là^ une partie du fer passe en brûlant à Tétat d'oxyde ferroso-ferrique, qui, engagé dans le reste de la masse du fer détermine, à l'aide de l'oxygène qu'il renferme, l'oxydation du fer avec lequel il est mélangé. Le carbone se transforme en oxyde carbonique, le silicium et le phosphore en acides qui sont expulsés avec les scories d'affinage (silicate ferreux] . La masse de fer perd alors peu à peu sa fusibilité primitive et s'obtient enfin sous forme d'une masse agglomérée peu tenace (la loupé); on divise la loupe encore rouge par fragments que l'on forge sous de pesants martinets, ou que l'on élire entre de grands laminoirs en barres carrées ou rondes.

Le fer métallique est travaillé et employé sous trois états différents : le fer brut, le fer en barres et l'acier; les propriétés de ces trois sortes de fer sont très-différentes, ce qui semble principalement tenir aux quantités variables de carbone et de silicium qu'elles contiennent.

i . Fer brut, fonte. — On divise la fonte, en fonte grise et en fonte blanche.

a) Fonte grise; du gris noir au gris clair, d'un grain fin ou grossier, assez tendre, facile à limer, à tourner et à forer. On l'obtient en employant un mélange, en proportions exactes, de minerai et de charbon ; trop de charbon donne de la fonte noire grisâtre, qui contient du graphite (fonte douce).

h) Fonte blanche; blanc d'étain, très-brillante, en couches striées, ou grenues et serrées ; très-dure et très-cassante. On l'obtient en mettant un excès de minerai par rapport au charbon et en augmentant l'activité de la soufflerie (fonte duré).

La fonte est cassante^ non malléable^ elle ne peut pas se souder^ mais elle est beaucoup plus fusible que le fer en barres ; elle se contracte par le refroidissement et change de texture et de dureté selon qu'elfe est refroidie lentement mi brusquement. Elle se ramollit au rouge blanc^ et peut alors être sciée. La fonte se dissout dans Tacide fiulfurique étendu^ en produisant un dégagement d'hydrogène fétide et un dépôt de charbon^ de phosphure et d'arséniure de fer et d'acide silicique ; elle se dissout également dans l'acide nitrique froid et très-étendu^ sans dégager de gaz et en abandonnant tout le carbone qu'elle contenait. Elle renferme de 3^45 à 5^25 p. 0/0 de carbone^ en partie combiné chimiquement^ en partie mélangé sous forme de graphite lamelleux ; elle contient en outre de petites quantités^ en proportions yariables^ de âlicium^ de phosphore^ d'arsenic^ de manganèse et de soufre.

2. Fer en barres. — Sa cassure est d'un gris clair ; il est très-brillant lorsqu'il a été poli; martelé il a une texture rugueuse^ compacte et fibreuse ; c'est le plus dur et le plus tenace des métaux malléables ; il ne se laisse pas laminer en feuilles très-minces^ mais on peut l'étirer en fils trèfr-fins; il n'augmente pas de dureté^ lorsqu'après l'avoir chauffé au rouge^ on le refroidit brusquement. Au rouge il se ramollit^ et on peut le souder au blanc ; il fond à la chaleur blanche la plus élevée. Il cristallise en cubes; p. s. 7,7. Magnétique.

Le fer forgé contient encore ^ p. 0/0 de carbone et ordinairement des traces de silicium et de manganèse. Par l'addition d'un peu de phosphore, il devient aigre, c'est-à-dire, cassant à froid, quoiqu'on puisse le souder. Les plus petites proportions de soufre le rendent r(mverin, c'est-à-dire, cassant à chavd lorsqu'on le forge. Fondu avec du charbon, il se transforme en fonte. Le fer exempt de charbon ne peut s'obtenir que par la réduction de l'oxyde ferrique par l'hydrogène, ou par la fusion du fer en barres avec l'oxyde ferrique. Il est plus blanc et plus mou que le fer ordinaire.

3. AasR. — C'est un carbure de fer contenant moins de charbon que la fonte, mais plus que le fer forgé; il n'est pas rare qu'il renferme des traces de silicium, d'aluminium et de manganèse. — Gris blanc, d'une texture fine, grenue, uniforme et point fibreuse, très-facile à polir. Chauffé au rouge et refroidi subitement {tfempé) il devient cassant, très-dur, élastique [trempe de l'acier); tandis que refroidi lentement, il reste mal-

léable à froid^ mou et seulement un peu plus dur que le fer en barres. Au rouge on peut le forger, et le souder au blanc. Chauffé à Tair, il prend différentes teintes qui varient à mesure que la température augmente et qui peuvent servir à évaluer son degré de dureté et d'élasticité {recuite de V acier) : à 215*, jaune clair, ensuite jaune foncé, pourpre, violet, bleu foncé; au rouge naissant, il se recouvre d'ime couche noire et épaisse d'oxyde. Il est plus fusiWe que le fer et fond moins facilement que la fonte. H conserve les propriétés magnétiques qu'on lui a communiquées.

On obtient principalement l'acier de deux inanières différentes :

V Par la fusion de certaines espèces de fonte, sous du charlxm et à l'aide de soufflets comme pour l'affinage du fer {acier brut).

2^ Par la calcination prolongée pendant des jours entiers de barres de fer disposées sur du charbon dans des vases d'argile fermés [acier de cémentation). Pour le rendre homogène, on raffine Tacier brut, c'est-à- ^Kre qu'on l'étiré en barres minces que l'on soude ensuite en un seul morceau. C'est dans le même but que l'on fond l'acier de cémentation dans des creusets couverts avec du verre (acier fondu).

II acier damassé est celui sur les surfaces polies duquel on a tracé, à Taide de l'action corrosive des acides, des lignes ou des dessins de nuances claires et de nuances sombres qui le font ressembler à un composé de diverses sortes d'acier soudées les unes aux autres; l'acier indien, le Wootz, présente au plus haut degré ce caractère.