VUE D'ENSEMBLE ET CONCLUSIONS GÉNÉRALES

La détermination des variations que subissent les propriétés magnétiques des métaux en fonction de la température peut être très féconde, non seulement pour la détermination des transformations allotropiques ou des réactions chimiques dont ils sont le siège, mais aussi pour étudier la nature même de ces propriétés magnétiques.

Cette détermination par les méthodes ordinairement utilisées dans ce but est délicate et pénible. Nous avons imaginé un dispositif permettant l'enregistrement automatique de l'induction à champ constant en fonction de la température.

Cette méthode a été appliquée à l'étude d’une série d’aciers à teneur en carbone croissante depuis 0,06 Jusqu'à 1,66 0/0.

L'examen des résultats ainsi obtenus nous a permis d'en dégager les conclusions suivantes :

10 La transformation magnétiqu® de la cémentite se produit aux environs de 200.

20 Les variations de l'induction en fonction de la température, dans un échantillon à faible champ démagnétisant, ne mettent pas seulement en évidence le point A,, mais encore le point A,.

30 La nature différente des transformations qui se produisent à Pun et l’autre de ces deux points est nettement mise en évidence par ce fait que, le point A, est rigoureusement réversible, alors que le point A, est nettement irréversible.

4° Un acier extra-doux oxydé présente à froid une hystérésis énorme. Cette anomalie disparaît d’une manière assez brusque par chauffage aux environs de 250. Elle reparaît

au refroidissement à une température légèrement inférieure.

5° Lorsqu'on réchauffe un acier dur trempé à l’eau, la valeur de l'induction à champ constant passe par un maximum vers 300° qui est certainement en relation avec l’anomalie de dilatation observée à la même température.

Go L’allure générale des courbes de variation d'induction en fonetion de la température est nettement différente lorsqu’on opère sur des échantillons à grand champ démagnétisant (cylindres courts) ou au contraire si on la détermine sur des échantillons à faible champ démagnétisant (anneaux ou cylindres longs).

7° Dans le cas des cylindres courts (grand champ démagnétisant), l'induction reste tout d'abord sensiblement indépendante des variations de température ; puis ‘elle tombe brusquement à une valeur très faible. La température à laquelle se produit cette brusque variation correspond au point A, et est réversible comme lui pour tous les aciers dans lesquels le point À, est indépendant de A,. Pour ceux au contraire dans lesquels le point A, s’est abaissé suffisamment pour entraîner avec lui le point A, et l’amener à se confondre avec A,, la grande baisse de l'induction se produit en ce point À,,,,, et devient irréversible comme lui.

Pour les échantillons d’acier doux dans lesquels le point A, est indépendant des points A, et A;, aucune variation d’induction ne décèle ce point A.

8° Pour les échantillons à faible champ démagneétisant, deux cas sont à considérer :

Premier cas : Le champ extérieur est inférieur à La force coercitive. — L’induction augmente alors, quand la température s'élève, jusqu'au voisinage des points critiques. Elle diminue brusquement ensuite d’abord au point A,, irréversible, pour les échantillons dans lesquels ce point existe, et est indépendant des autres. Puis, au point A, qui est réversible, ou au point A,,, irréversible (lorsque les points A,, A, et A, sont confondus), l'induction s’annule

presqu e.

Deuxième cas : Le champ extérieur est notablement supérieur à la force coercitive. — L’induction diminue alors dès que la température.s’élève, conformément aux données expérimentales fournies par de nombreux auteurs. Cette diminution s’accentue nettement au point A;, puis au point À, ou au point A,,, où l'induction devient très faible.

En ce qui concerne plus spécialement l'influence du point A,, on constate qu’elle est d'autant plus marquée que le champ démagnétisant de l'échantillon est plus faible. La diminution d’induction qui se produit d’une manière assez brusque en ce point A, sur les anneaux type C, est beaucoup moins nette sur les barreaux type B dont la longueur égale soixante-six fois le diamètre et ne se manifeste plus du tout sur les barreaux type À, pour lesquels la longueur est égale à cinq fois seulement le diamètre.

9° Nous avons négligé dans toute cette étude les faibles variations de susceptibilité qui se manifestent au point A, lorsque ce point se produit à une température supérieure à À,. Cette question qui était entièrement en dehors de notre programme demanderait une méthode beaucoup plus sensible que la nôtre. Elle a du reste été étudiée avec beaucoup de soin par Burgess et Crowe {137}, Ishiwara [168] et par Honda [172] et Takagi [152].

109 Nous avons également négligé les anomalies de l'induction dans les champs faibles pour des températures comprises entre 300° et 60o°. Ces anomalies ont été signalées par différents auteurs et plus spécialement par Morris [53] et par Maurain | 109}.

Elles se retrouvent aussi dans quelques-unes de nos courbes, mais elles varient considérablement, d’un échantillon à l’autre, et il n’a pas été possible d’en trouver une explication rationnelle.

Parmi tous ces faits, ceux relatifs à la forme des échantillons (6°; 7°; et 8e) ont particulièrement retenu notre atten-

ton, et nous ont conduit à entreprendre toute une étude sur le champ démagnétisant, qui a été orientée de la manière suivante :

A) Nous avons déterminé les courbes 3 — f(%) et 9 = f(3C) pour une série de barreaux cylindriques dont le

RSA L “2 rapport de la longueur au diamètre | nm — D) ariait entre

0,25 et Go et pour un anneau correspondant à m — oo.

1109 Nous avons pu étudier pour chaque barreau les fac-

teurs démagnétisants : | 5 27 : à Ni=— Fe : - OR mes HAINE — ns

Nous avons vérifié que pour un barreau déterminé, ces facteurs N;, N,, N, ne restent sensiblement constants que pour les valeurs de 3 ou de 5’ comprises entre 300 et 800; mais les variations observées peuvent être dues à des phénomènes d'hystérésis.

120 Quoi qu’il en soit, l’intensité d’aimantation correspondant à la saturation d’un cylindre court est la même que celle d’un cylindre indéfini. Cette saturation est atteinte, dans des champs réalisables sans trop de difficulté (Ex. : Un

cylindre pour lequel m—-+ —5 est saturé dans un champ

de 1.500 gauss). Il en résulte que dans les électro-aimants à grand champ magnétisant, il n’est pas indispensable de réunir les masses polaires par des carcasses magnétiques ininterrompues.

130 Nous avons vu en outre que, pour tout cylindre dont le champ démagnétisant est assez fort, la courbe 3"= f{3) se compose d’abord d’une partie sensiblement rectiligne passant par l'origine qui s’infléchit ensuite pour tendre asymptotiquement vers une valeur limite qui correspond à l’intensité d’aimantation de saturation pour le métal étudié. Cette allure est la même que celle des courbes d’aimantation des

paramagnétiques.

14° Toutefois, ce qui caractérise les paramagnétiques est

que le rapport x = > (susceptibilité) pour la partie recti- ; ; I ligne de la courbe est extrêmement faible (ae l’ordre de —,

à =) On peut se demander si on peut obtenir de telles

valeurs en agissant simplement sur le champ démagnétisant. ; : sh Ra Or, pour des cylindres, le rapport 5 (susceptibilité appa-

rente) de cette partie rectiligne des courbes tend vers zéro L te ; :

lorsque »m=— + tend lui-même vers zéro. On peut donc bien

obtenir avec de tels échantillons une susceptibilité apparente initiale aussi faible que l’on veut ; et cela d’autant plus que, d’après une remarque de Schuddemagen [110], pour une même valeur de m, le champ démagnétisant croît notablement à quand le diamètre de l'échantillon devient très petit.

B) Nous avons alors déterminé ce que devenaient les courbes 3" = f{(3C) pour une longue file de cylindres courts, lorsque, partant du contact, on espace de plus en plus les cylindres en réalisant entre eux des entrefers de plus en plus grands (fig. 51).

190 Si on étudie d’après ces données, pour un certain nombre de valeurs fixes du champ, les variations de l’intensité d'aimantation apparente en fonction des. entrefers, on obtient une nouvelle famille de courbes (fig. 52) qui rappelle par son allure celle que Curie avait obtenue (fig. 9) en étudiant au voisinage du point critique (pour des valeurs également fixes du champ) les variations de l'intensité d’aimantation spécifique en fonction de la température. En d’autres termes, la loi suivant laquelle s'effectue, dans un champ constant, la diminution des valeurs de l'intensité d’aimantation apparente, pour un échantillon formé de cylindres courts, séparés par des entrefers dont on augmente progressivement la. valeur, est analogue à la loi de variation de l'intensité d'ai-

mantation des ferro-magnétiques en fonction de la tem pérature dans la région du point de Curie.

On est donc conduit à assimiler l'effet produit par l’élévation de la température lors du passage du ferro au paramagnétisme à celui d’un écartement progressif des aimants élémentaires, des ferromagnétiques, et à admettre que ces aimants élémentaires ont un grand champ démagnétisant.

160 Cette hypothèse des éléments à grand champ démagnétisant, nous a permis de donner une explication rationnelle des anomalies provoquées par la forme des échantillons sur nos courbes thermiques. Nous avons été obligé pour cela de faire intervenir trois notions distinctes : 1° celle du champ démagnétisant élémentaire propre où champ démagnétisant qu’aurait un élément supposé isolé ; 2° celle du champ démagnétisant élémentaire de position, ou champ démagnéüsant résultant de l'influence mutuelle des éléments les uns sur les autres, dans un milieu supposé indéfini ; 30 celle du champ démagnétisant global ou champ démagnétisant d’ensemble d'un échantillon.

Nous avons alors été conduit à admettre que, si le champ démagnéüsant résultant de la forme extérieure d’un échanüllon est supérieur au champ démagnétisant élémentaire de position, c'est lui qui dominera dans la valeur globale du champ démagnétisant. Si au contraire le champ démagnétisant résultant de la forme de l'échantillon est faible par rapport au champ élémentaire de position, c’est ce dernier qui déterminera le champ démagnétisant global.

17° Le fait que, pour les échantillons courts, l'induction (à champ constant) est, jusqu'au point critique, indépendante de la température, s'explique par la prédominance du champ démagnétisant, dû à la forme extérieure d’un tel

échantillon.

18° Le fait que la valeur de l’induction (à champ constant)

est d'autant plus modifiée au point A, que Île champ déma-

gnétisant de l'échantillon est plus faible, se trouve également expliqué de la même manière.

19° On comprend facilement aussi comment un ensemble d’aimants élémentaires, à grand champ démagnétisant — qui réalise un corps ayant les propriétés des paramagnétiques lorsque ces éléments sont assez éloignés les uns des autres, pour que leurs influences mutuelles soient faibles — peut acquérir les propriétés ferromagnétiques. Il suffit d'admettre que ces mêmes aimants élémentaires se disposent (sous l'influence du champ extérieur aïdé en cela par des actions directrices telles que celle produite par la cristallisation, dans la direction de facile aimantation), en files à éléments suffisamment rapprochés pour que l’action mutuelle des éléments annule en grande partie dans chaque file le champ démagnétisant propre des éléments.

En somme, notre étude expérimentale sur le champ démagnétisant, nous a conduit à admettre que les corps magnétiques étaient constitués par des aimants élémentaires à grand champ démagnétisant, dont les arrangements pouvaient, suivant les cas, déterminer soit les phénomènes ferromagnétiques, soit les phénomènes paramagnétiques. Cette hypothèse nouvelle s’est déjà montrée féconde pour expliquer certaines anomalies rencontrées sur les courbes thermiques et qui n'avaient pu trouver d’explication jusqu'ici. Elle permet d'expliquer en outre, par des considérations purement magnétiques, la grandeur énorme de la susceptibilité des ferromagnétiques comparée à celle des paramagnétiques.