IV

M. Brüstlein a comparé certains caractères propres aux scories formées dans la fusion des ferrochromes, et qu’il est bon de connaître. La surface d’une scorie chromée en fusion se recouvre, aussitôt qu’elle est exposée à Tair, d’une pellicule prenant après le refroidissement une teinte brune formant un contraste avec la couleur très foncée de la masse. C’est que, probablement à la surface de la scorie, il commence à se former des chromâtes. Cet effet se manifeste sur une scorie provenant d’un alliage ne renfermant môme que 0,01 de chrome. Ce serait doue un caractère spécifique.

La scorie, formée au contact d’un alliage de chrome en fusion, ou lors, de la réduction des minerais de chrome, est souvent violette par transparence. On n’observe pas cette coloration violette dans la scorie des aciers qui contiennent du manganèse, quand elle ne renferme pas de chrome.

Acier eiiroiiié. — Le chrome, ajouté aux aciers, leur communique de remarqualiles propriétés. Leur limite d’élasticité s’élève, c’est-à-dire que ces aciers ne commencent à se déformer que .sous des charges beaucoup plus fortes que l’acier sans chrome. La charge à la limite d’élasticité peut être presque doublée. La charge à la rupture est aussi considérablement accrue. La résistance au choc est également plus grande dans les aciers chromés.

Voici quelques expériences faites par .M. Brüstlein dans l’usine Jacob Holtzer.

I. Un acier contenant : chrome, 0,023, carbone, o,oofi, avait à la limite d’élasticité 45 à 5o kilogrammes de charge par millimètre carré de section, 70 à 7.5 kilogrammes de charge à la rupture, 18 à 20 pour 100 d’allongement et une striction, telle au point de rupture, que la section était moindre que le tiers de la section initiale.

La cassure était tout à nerf. La résistance au choc fut plus grande que celle présentée par un acier doux exempt de clirome.

Ce môme acier chromé trempé à l’huile, quand il eut été chauffé au rougecerise clair, a pu soutenir, avant d’être rompu, une charge de i4o kilogrammes par millimètre carré ; la charge élastique se confondant, dans ce cas, avec la charge de rupture, l’allongement a été de 3 pour 100.

Après la trempe à l’huile, l’acier, recuit au rouge très obscur, a été rompu sous une charge de no à 120 kilogrammes par millimètre carré de section ; la charge élastique fut très voisine de la charge de rupture et la cassure tout à nerf.

II. Acier contenant: chrome, 0,012, carbone, 0,00.34, a donné 35 à 40 kUogrammes de charge à limite d’élasticité, 60 kilogrammes à la rupture avec 2i pour 100 d’allongement. Trempé à l’huile, la rupture a eu lieu avec une charge de 100 kilogrammes et 7 pour 100 d’allongement. La cassure était toute à nerf.

III. Acier contenant : chrome, o,o4o, carbone, 0,011, a donné avant la trempe 115 kilogrammes par millimètre carré de section, avec 7 1/2 pour 100 d’allongement. La limite d’élasticité fut insaisissable tant elle était rapprochée de la

rupture. Cassure toute à nerf. (Les essais à la traction ont été faits sur des éprouvettes cylindriques de de diamètre, ayant une longueur de loo millimètres

entre les points de rupture.) .4près la trempe à l’huile, cet acier a pris une telle dureté que les éprouvettes cassaient à la tête.

Des tôles en acier chromé, fabriquées dans l’usine Jacob Holtzer, ont résisté d’une manière remarquable à l’action des projectiles.

Des tôles dans lesquelles il entrait : chrome, o,o2;>., carbone, 0,006, dont l’épaisseur était de o'“,oo55, trempées à l’huile, ont reçu à la distance de 4o mètres une balle sortie d’un chassepot d’ordonnance : la plaque ne s’est infléchie que de 6 millimètres au point d’impart. 11 est douteux, fait remarquer M. Brûstlein, qu’avec d’autres aciers on «ait jamais obtenu un pareil résultat. Aucune de ces tôles chromées soumises aux essais n’a criqué ; ce sont celles qui avaient été trempées à l’huile sans recuit qui se sont le mieux comportées.

M. Boussingault joint ici des essais divers faits sur des échantillons d’acier au chrome, provenant de l’usine Jacob Holtzer, mais exécutés à la fonderie de Nevers par le capitaine Barbier, sous la direction du colonel Maillard en 1877.

Les essais ont porté :

1° Sur un canon de 90 millimètres du poids de 376 kilogrammes, trempé à l’huile au jaune et recuit au rouge. Ce canon a été pris dans un lingot de 15oo à I 600 kilogrammes. Deux barreaux cylindriques et un barreau carré ont été détachés de la troisième rondelle arrière et deux autres barreaux cylindriques de la troisième rondelle avant ;

a“ Sur une barre octogonale de aa millimètres de diamètre de cercle et de I mètre de longueur. Les résultats sont consignés dans le tableau ci-après.

« On voit, d’après ce tableau, que la limite élastique et la résistance i\ la rupture des barreaux cylindriques, pris à l’arrière et à l’avant du canon, sont très élevées comparativement à celles demandées dans les cahiers des charges de la marine; l’allongement après la rupture varie entre 12 et i5 pour 100; sauf le deuxième barreau avant, qui avait un défaut de peu d’importance, tous les autres en étaient exempts.

« L’égalité de limite élastique et de résistance à la rupture des barreaux avant et arrière indique un métal d’une homogénéité parfaite.

« Le barreau carré, soumis à l’épreuve du choc du boulet de 18 kilogrammes avec une hauteur de chute croissant de 5 en 5 centimètres, à partir de i mètre de hauteur, a donné une flèche de 25 millimètres à une hauteur de 3 mètres, sans se rompre ni sans toucher l’enclume.

La forme de ce barreau no permettant pas de le redresser en le retournant sur les couteaux de l’enclume, on l’a redressé d’un seul coup sous le marteau-pilon du poids de 2 000 kilogrammes tombant de i mètre de hauteur. Après cette épreuve, il ne présentait ni crique ni autre défaut. Ce barreau, soumis de nouveau à la môme épreuve du choc, ne s’est rompu qu’à une hauteur de i“,55.

La cassure était très nette et le métal ne présentait aucun défaut.

<( La barre octogonale a été divisée en cinq parties égales. Pour en détacher la première partie, on* a fait une entaille de 2 millimètres de profondeur avec une tranche, et l’on a essayé de casser la barre en la courbant sur une enclume avec un

marteau de forgeron du poids de 5 kilogrammes. La barre s’est ployée sans se rompre et sans présenter aucune crique à l’entaille.

(I On l’a ensuite portée dans un gros étau de forge en la disposant de manière que l’entaille fût placée à a millimètres au-dessus des mâchoires, et l’on a frappé sur l’extrémité de la barre. Au vingtième coup de marteau la barre s’est rompue. La courbure était de 6o degrés environ.

« La cassure indiquait un métal nerveux et très résistant.

« On a pu en tirer cinq barreaux cylindriques qui ont été trempés à des températures différentes et soumis à la traction.

" Le premier barreau non trempé a donné Go kilogrammes de limite élastique, 7G de résistance à la charge de rupture, et i5 pour 100 d’allongement; on a remarqué que cet allongement ne s’est produit que sous les dernières charges.

« Le deuxième et le troisième trempés : l’unau jaune, l’autre au cerise clair, ont donné des charges de i54 à 143 kilogrammes et un allongement très faible.

« Cet acier est susceptible d’acquérir, par la trempe à une haute température, une résistance qu’aucun acier n’a encore atteinte jusqu’à ce jour.

« La limite élastique n’a pu être déterminée ni par l’observation du manomètre, ni au moyen des courbes des allongements en fonction des charges.

« Le quatrième et le cinquième, trempés au rouge cerise et au rouge sombre, ont donné des résultats analogues à ceux des bons aciers à canon.

« Les cassures des cinq barreaux ont été très nettes et n’ont présenté aucun défaut.

« En résumé, l’acier chromé coulé au creuset, trempé au jaune et recuit, du canon de 90 millimètres étant très homogène, possédant une résistance considérable au choc et les autres qualités des meilleurs aciers à canons, pourrait être employé à la fabrication des canons de la marine si son prix de revient n’est pas trop élevé, et si l’on peut obtenir le môme degré d’homogénéité, en opérant sur de grandes masses.

« L’acier de la barre octogonale, grâce à sa souplesse, comparable à celle du fer doux, et à sa limite d’élasticité très élevée lorsqu’il est employé non trempé, à sa grande résistance lorsqu’il est trempé au rouge cerise clair, peut fournir une excellente matière pour la fabrication des projectiles de rupture et peut-être pour celles des plaques de blindage. »

Deux autres échantillons d’aciers chromés, fabriqués à Unieux, ont été es.sayés à la fonderie de Nevers ; l’acier était forgé en barreau* de \t\ millimètres de diamètre.

Chargo îi la limite d’élasticité. 74,4' kg. 68,69 kg.

Charge a la rupture. juo.jG io4'9‘>

Allongement pour u» après rupture. ô,4 7,5

■Au tour, à l’ajustage, à teneur égale en carbone, les aciers chromés sont plus durs à travailler que les aciers sans chrome.

Avec 0,020 à o,o4o et o,oia à 0,014 de carbone, un acier, alors même qu’il a été recuit, est d’une telle dureté, qu’il est presque imjtossible d’y percer un trou avec une mèche en acier à outil ordinaire. Ces aciers, avant la trempe, sont assez tenaces

pour qu’il devienne difficile d’en briser une barre en tronçons, le.s tranches d’acier trempé avec lesquelles ou veut l’entailler refoulent. On a fabriqué, avec ces aciers non trempés, des lames de couteaux de bon usage. Par la trempe, la dureté devient excessive, aussi les lames sont-elles sujettes à s’ébrécher, à casser.

M. Briistlein a recueilli dans l’usine Jacob Holtzer des observations intéressantes sur la trempe des aciers chromés.

Trempés au rouge-cerise, à l’eau, ils acquièrent un grain d’une finesse extraordinaire. Quand ces aciers ont une forte teneur en chrome et en carbone, on ne voit réellement plus de grain, la cassure est comme vitreuse.

Avec une teneur de 0,07.0 à o,o4o de chrome et de 0,009 ^ OiOi^. de carbone, ils prennent le môme grain que par la trempe à l’huile ; eu les chauflfant un peu plus qu’on ne le fait pour la trempe à Teau, ces aciers deviennent, après la trempe à l’huile,assez durs pour rayer le verre.

Si, pour les tromper, on chauffe ces aciers au-delà du point développant la cassure vitreuse, ils acquièrent un grain très fin analogue à celui de la porcelaine. Si, avant de les tremper, on les porte à une température encore plus élevée, l'acier donne des outils qui s’ébrèchent. Enfin, si l’on maintient l’acier chromé pendant quelque temps au feu jaune oxydant, la cassure présente des facettes blanches très brillantes, de près d’un demi-millimètre carré de surface ; Tacier n’a plus de corps, il est brûlé.

Les aciers chromés présentent cette particularité de ne pas décaper par la trempe à Teau ; l’oxyde, formé pendant la chauffe, reste adhérent, de sorte que, pour les faire recuire (en termes d’atelier revenir), on est obligé de les décaper à la lime ou sur un grès pour juger la teinte du recuit.

Dés essais faits à l’usine Jacob Holtzer montrent, ainsi qu’on l’a déjà dit, que le chrome ne saurait remplacer le carbone dans Tacier; en d’autres termes, qu’un acier chromé est nécessairement carburé ; mais il a été reconnu cependant que le chrome communique une certaine dureté au fer, sans lui donner sa propriété d’acquérir de l’élasticité par la trempe.

L’acier, en général, est, par lui-même, cristallin et le chrome qu’on y ajoute a pour effet de rendre les cristaux plus fins qu’ils ne le sont dans un acier ordinaire de même teneur en carbone.

Selon M. Brüstlein, ce serait principalement à la ténuité de leur grain, que les aciers chromés devraient une ténacité qui se maintient dans toutes les phases des opérations auxquelles on les soumet. Cette particularité se manifeste aussi dans la cémentation : les aciers fondus ordinaires, cémentés dans les fours, acquièrent de larges facettes, tandis que les aciers chromés fondus et cémentés n’en ont que de petites.

Si les aciers chromés sont doués de qualités qui les feront apprécier pour de nombreux usages, et Ton doit citer celle de se laisser ployer et de supporter les chocs mieux qu’un acier doux non chromé, tout en ayant des ré.sistances à la traction aussi élevées que les aciers durs, il faut avouer cependant que leur fabrication présente d’assez grandes difficultés. On se bornera à les indiquer sommairement.

L’introduction du chrome dans Tacier force de recourir à une température très élevée pour opérer la fusion, et, durant le coulage, aussitôt que par le refroidissement la matière fondue passe du blanc vif au blanc jaunâtre, elle prend une consis-

tance pâteuse, en un mot, l’acier chromé se fige avec une rapidité incomparablement plus grande que les autres aciers. En outre, et c’est là un grave inconvénient pour le métal chromé, c’est que par l’action de l’air, il s’oxyde et se recouvre d’une pellicule renfermant du sesquioxyde de chrome, substance des plus réfractaires, non scorifiable, de sorte qu’il est à peu près impossible qu’il n’en reste pas d’interposé dans l’acier. M. Brüstlein fait remarquer que cette circonstance, jointe à un retrait considérable, crée des difficultés que ne présentent pas les aciers ordinaires, difficultés qui augmentent encore avec les dimensions des lingots à couler. A cause de cette formation du sesquioxyde de chrome, il est probable qu’on ne pourra pas songer à traiter des fontes chromées comme les fontes ordinaires au four à puddler : la loupe ne se souderait pas à cause du sesquioxyde de chrome très adhérent au métal et qui reste interposé. Enfin, si les aciers chromés peu carburés, alors môme qu’il y entre 2 pour 100 de chrome, s’étirent et se forgent bien aux températures auxquelles on étire et on forge les aciers doux, il airive qu’à mesure qu’augmente la proportion de carbone et de chrome, le chauffage et le travail à la forge exigent plus de ménagements, parce que cet acier prend alors facilement l’état cristallin caractérisant l’acier surchauffé.

Dans une grande masse d’alliage de fer et de chrome, il se manifeste, lors du refroidissement, une sorte de départ, indiqué par l’apparition d’aiguilles plus ou moins développées. En fait, l’alliage, bien avant d’être refroidi, n’a plus l’homogénéité de constitution qu’il avait alors qu’il était en fusion. Les cristaux formés sont d’autant plus développés que la masse fondue contient moins de chrome ; tout au contraire, dans les alliages riches en chrome, les cristaux, étant comme gênés dans leur développement, sont en très petites aiguilles donnant au métal un aspect éminemment cristallin.

M. Brüstlein a assisté à une formation instantanée des aiguilles dont il vient d’être question. Du ferrochrome en fusion étant tombé par mégarde, à côté de la lingotière, sur une plaque de fonte, se consolida aussitôt en un amas d’aiguilles tellement ténues qu’elles ressemblaient à une touffe de cheveux.

Tels sont les faits les plus saillants du mémoire de M. Boussingault sur l’acier chromé. Ce savant a prouvé en outre, par ses recherches, que le chrome ne communique pas au fer les propriétés de l’acier, et il a donné, pour analyser les fontes chromées, une méthode d’analyse qui est un modèle de précision et d'exactitude.

Nous devons ajouter, à propos des remarques de M. Brüstlein sur l’alliage cristallisé de chrome et de fer, que M. Fremy en avait déjà indiqué l’existence à propos de sa préparation du chrome cristallisé [Comptes rendus de l’Académie des sciences, t. XLIV, p. 602, iSSy].

En résumé, le chrome communique à l’acier une structure homogène, un grain très fin, une cassure extraordinairement lisse après trempé et une remarquable ténacité.