INFLUENCE DU MANGANÈSE SUR LES PROPRIÉTÉS DE L’ACIER A FROID

11 est difficile d’ajouter au bain d’acier, après décarburation, la quantité de fonte manganésèe strictement nécessaire pour faire disparaître l’état rouverin; en outre, la fonte manganésèe doit apporter à l’acier la quantité de carbone qu’exige sa destination; le métal coulé contient donc toujours un certain excès de manganèse métallique, rarement moins de 0,10, souvent plus de 1 7o. parfois 1,50 et même au delà.

Ce métal se combine d’abord au soufre, puis au silicium, mais non au phosphore que peut renfermer l’acier. Les composés ainsi produits ont une tendance marquée à se liquater pendant le refroidissement des lingots. Le surplus du manganèse est uniformément réparti dans la masse métallique, on peut admettre qu’il est allié au fer.

Cette petite quantité de manganèse a sur les propriétés des aciers une influence qui est loin d’être négligeable.

Tout d’abord le manganèse diminue ou même annule les soufflures, défaut redouté des métallurgistes, bien qu’il soit généralement effacé, par le forgeage et le laminage et n’ait d’inconvénient grave que pour les pièces moulées. Mais, pour que les soufflures disparaissent, si le métal a passé par l’état rouverin, il

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semble que la teneur en manganèse ne doive pas être inférieure à 1 7o> en chiffres ronds.

Un acier ainsi manganésé n’est pas convenable pour tous les usages; aussi at-on pris l’habitude, surtout pour les aciers doux, d’associer le manganèse, au silicium, qui produit plus facilement le même résultat, et de fabriquer des combinaisons mixtes de ces deux corps avec le fer. Les travaux de MM. Troost et Hautefeuille que nous avons cités plus haut rendent compte du rôle du manganèse sur les gaz de l’acier; ce métal faciliterait l’occlusion de l’hydrogène et éliminerait l’oxyde de carbone. 11 se dégage en effet au moment.de l’introduction du spiegel, une quantité plus ou moins grande de gaz inflammable en particulier d’oxyde de carbone, selon que l’opération a été plus ou moins longue. Les gaz qui se dégagent pendant la solidification des lingots contiennent aussi beaucoup d’oxyde de carbone, mais au moins autant d’hydrogène, tandis que les gaz occlus seraient surtout composés, d’après les expériences du docteur Müller, d’hydrogène et d'une petite quantité d’azote.

En ce qui concerne les propriétés mécaniques des aciers, le manganèse élève la liinile élastique et la charge de rupture en diminuant l’allongement. M. Deshayes a même pu exprimer ces caractéristiques en fonction de la composition chimique.

Si R représente la résistance à la rupture par mm* de section primitive, nous aurons en kilogrammes :

R = 30 -1- 18G -t- 56G* -I- 18Mn + loPh -f- lOSi et pour a' (allongement pour 100 à la rupture mesuré sur 100 millimétrés), a'= 42 — 36G — 5,5Mn — 6Si.

(Les symboles chimiques représentent les teneurs pour 100 pour chacun des corps correspondants.)

Ges formules empiriques ont été établies pour des aciers recuits au rouge et abandonnés à un refroidissement lent et ne s’appliquent qu’à des aciers de composition récente.

Des fabricants d’acier par un mauvais mélange de spiegel ou de ferromanganèse, ont produit quelquefois par hasard, des lingots à 3 ou 4 % de manganèse. Ils ont constaté alors que l’acier se laminait sans rebut, mais possédait à froid une extrême fragilité, bien que la teneur en carbone restât très modérée.

Gependant, M. lladfield de Sheffield a proposé, dans ces dernières années, de nouveaux aciers manganésés à haute dose, pour moulages (9 à 14 “/o de manganèse), qui offriraient une remarquable association de dureté, de résistance et de ductilité à froid. L’existence de semblables aciers paraît être en contradiction avec tous les faits antérieurement établis et leurs propriétés mériteraient d’être étudiées à nouveau.

Le manganèse augmente la force coercitive des aciers et diminue leur conductibilité électrique. D’après Grüner, il augmente très notablement l’oxydabilité des aciers sous l’inlluence des agents atmosphériques, de l’eau de mer et des

MOISSAS. — LE MANGAÎiÉSE ET SES COMPOSÉS. 59

Cette influence du manganèse sur les différentes propriétés des aciers à froid pourrait s’expliquer de la manière suivante : MM. Osmond et Werth ont essayé de démontrer que les propriétés de cet ordre sont la conséquence d’un mélange, en proportions variables de deux variétés allotropiques du fer, le fer a, malléable et le fer p non malléable, ce dernier contenant par rapport à la variété a un excédent de calorique. Le manganèse ferait passer à l’état p une proportion de fer d'autant plus grande que lui-même est en quantité plus forte dans l’alliage ; cette manière de voir est conforme aux travaux de M. Mallard, d’après lesquels le fer qui cristallise naturellement dans le système cubique prend des formes prismatiques lorsqu’il est mélangé à une proportion suffisante de manganèse.

Les fontes manganésées du commerce contiennent toujours du carbone qui croît en même temps que le manganèse, mais beaucoup plus lentement et passe progressivement de 4 7o (spiegel à 10 “/o) à 7oCii'’iï’on (ferromanganèse à 80 %). On choisit donc, en pratique, la teneur en manganèse d’après la dureté de l’acier que l’on veut obtenir; les alliages pauvres seront utilisés pour la fabrication des aciers durs, les alliages riches pour celle des aciers où le carbone doit rester en très faible proportion.

Le. plus souvent on décarbure complètement la fonte au Bessemer et l’on ajoute ensuite la proportion voulue de ferromanganèse.

Au lieu d’attendre la décarburation complète pour faire le mélange de fer et de ferromanganèse, certaines usines trouvent avantageux de fabriquer des fontes Bessemer manganésées (soit de 5 à 5 7o environ de manganèse) et à arrêter le soufflage lorsque le métal a acquis la dureté voulue. Si la teneur initiale en manganèse est assez forte et l’opération convenablement conduite, on trouve facilement un point d’arrêt pour aciers de dureté' moyenne et l’on obtient des produits de bonne composition chimique, suffisamment manganésés, non rouverins, sans addition finale de ferromanganèse.