MICROGRAPHIQUES

ACIERS à 0,200 C

ACIERS à 0,800 C

i n classe

Perl i te

De 0 à 5 0/0 Mn

De 0 à 3 0/0 Ma

Martensite ou troostite

De 5 à 12 0 0 Mn

De 3 à 7 0/0 Mn

Fer y

Mn > 12 0/0

Mn > 7 0/0

Comme pour les aciers au nickel, nous avons résumé ces résultats dans un diagramme très simple qui est donné par la figure 103. On distingue les trois classes d'acier que nous venons de définir, ainsi que la séparation de la martensite et de la troostite.

Résistance électrique. — M. H. Le Chatelier a montré que le manganèse augmente considérablement la résistance des aciers. L'accroissement est d'environ 5 microhms par 1 0/0 en poids de manganèse.

Magnétisme. — Bien que le magnétisme des aciers au manganèse ait été moins étudié que celui des aciers au nickel, on sait cependant, après les travaux de M. H. Le Chatelier {Comptes Rendus de F Académie des Sciences, t. CXIX, p. 272; 1894) que Ton peut transformer le métal non magnétique en métal magnétique. Pour cela il suffit de le recuire entre 550 et 650°.

À la température de 550° la durée de la transformation complète serait comprise entre une heure et deux heures.

Inversement, pour transformer le métal magnétique en métal non magnétique, il faudrait le porter à une température égale ou supérieure à 800° et refroidir assez rapidement pour éviter la transformation inverse; le refroidissement à l'air suffit.

Etude chimique. — MM. Carnot et Goûtai ont démontré tout d'abord l'affinité connue du manganèse pour le soufre et le silicium.

De plus, ils ont pu isoler des carbures doubles dont la composition et les propriétés sont très variables avec la teneur

en manganèse ; ce sont, pour les alliages renfermant

De 74 à 85 0/0 de manganèse Fe3C, 4Mn3C

— 60 à 74 0/0 — Fe3C, 2Mn3C

— 30 à 60 0/0 — 2Fe3C, Mn3G

MoinsdeiS 0/0 — 4Fe3C, Mn3C

D'après MM. Carnot et Goûtai, ce serait ce dernier carbure qui existerait dans les spiegels et les fontes.

Ce composé est insoluble dans l'acide acétique et soluble dans l'acide sulfurique étendu.

Étude industrielle. — Fabrication. — Les aciers au manganèse sont bien moins répandus que les aciers au nickel. On peut môme dire que l'acier obtenu, en 1888, par M. Hadfield, lequel contient environ 12 0/0 de manganèse et 1,4 0/0 de carbone, est seul préparé induslriellement1.

La fabrication se fait au four à creusets pour les hautes teneurs. D'ailleurs elle offre de grandes difficultés : elle doit se faire dans des fours ou dans des creusets recouverts de magnésie. La matière première peut êlre soit un ferro-manganèse, soit le manganèse métallique.

Propriétés mécaniques. — On sait que les propriétés mécaniques des aciers au manganèse ont été étudiées pour la première fois par M. Hadfield, le savant directeur d'Hecla- Works, h Sheffield. Dans ce remarquable mémoire, M. Hadfield définit les propriétés du fameux acier à 12 0/0 de manganèse, qui fut, en somme, le premier acier spécial intéressant. On sentit, k cette époque, que les recherches de M. Hadfield ouvraient une ère nouvelle à la sidérurgie.

Nous regrettons vivement que l'espace que nous pouvons consacrer aux aciers spéciaux ne nous permette pas de reproduire les mémoires de M. Hadfield. Pour bien montrer l'importance qu'il faut attacher à l'œuvre de ce savant indus-

1. Les aciers mangano-siliceux, déjà fort usités en construction mécanique, doivent être regardés comme des aciers quaternaires. Il en est de même, bien entendu, des aciers chrome-nickel.

triel, nous ne pouvons mieux faire que de reproduire ici le jugement de M. Osmond : « La série de ses alliages a été préparée avec un degré d'habilité technique qui détruit un grand nombre d'idées conçues à tort et résultant d'une préparation inparfaile ou d'une manipulation défectueuse. Sa méthode a

été vraiment scientifique Au surplus, M. Hadficld n'a pas

fait seulement le meilleur usage personnel des résultats, mais avec une générosité qui ne s'est jamais démentie, il les a mis

à la disposition des chercheurs Par suite, les résultats

acquis ont progressé rapidement, et de leur accumulation ont

été dégagées des lois générales La découverte de l'acier

au manganèse (non magnétique) n'apparaît pas seulement comme la découverte d'un alliage nouveau, curieux et précieux néanmoins, mais elle prend rang comme découverte dont l'importance n'est égalée que par celle de l'action de la trempe, la seule qu'il ait été donné de faire à notre génération dans l'histoire de la métallurgie du fer. » (Iron and Steel lmtitute, 1903, II, p. 106.)

Nous donnerons ici le résumé des essais que nous avons effectués sur les aciers au manganèse.

Les courbes ci-jointes (fig. 104 h 107), reproduisent les résultats des essais mécaniques que nous avons pratiqués sur les aciers au manganèse dans les mêmes conditions que pour les aciers au nickel.

Ces courbes montrent nettement que la subdivision donnée par ces essais est identique à celle fournie par la micrographie.

Pour les aciers à environ 0,200 0/0 de carbone (fig. 104), ceux de la première classe (de 1 à 5 0/0 de manganèse) présentent une charge de rupture et une limite élastique qui croissent lentement avec la dose de manganèse, tandis que la striction et les allongements diminuent peu ; ces aciers présentent une très grande résistance au choc ; ce point est extrêmement important, et, pour le bien démontrer, nous avons cassé plus de cent éprouvettes F rémont (fig. 106); les résultats obtenus sont, en effet, en contradiction absolue avec l'opinion très répandue parmi les métallurgistes, à savoir que

ie manganèse donne de la fragilité aux aciers. Nous croyons nettement avoir démontré, au contraire, que le manganèse ne

05 lHU 66 6J 105 12.9 là* 208-

Ier* Série Aciers fcruts de f arqe

C0«t03 191 al» 511 7.» ifl.

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Fi<;. 104 et 105. — Essais à la traction sur les aciers au manganèse normaux.

donne de la fragilité que lorsqu'il est en quantité suffisante, ou, mieux, lorsque la somme carbone + manganèse est assez élevée pour amener la production de marlensite; tant que la structure est perlitique, l'acier, loin d'être fragile, est extrêmement homogène et présente une résistance au choc que Ion

ne rencontre qu'exceptionnellement dans les aciers au carbone. Ces aciers possèdent une faible dureté (fig. 107).

Ceux de la seconde classe (de 5 à 12 0/0 de manganèse) possèdent des charges de rupture et des limites élastiques, très élevées, des allongements el des strictions très faibles ; ils sont extrêmement fragiles et durs.

Les aciers de la troisième classe, qui ont été définis dès 1888 par M. Hadfield, sont caractérisés par des propriétés qui les rapprochent beaucoup des aciers à haute teneur en nickel. Ils

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nu

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Acie

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rots de forge

__ Sériel SerieZ

Fie 106. — Essais au choc sur les aciers au manganèse.

ont de grands allongements et de faibles limites élastiques. Il est à noter que les allongements se produisent dans toute la longueur de l'éprouvette, mais ils sont très difficiles à travailler.

Examinons maintenant les propriétés mécaniques des aciers de la deuxième série, qui renferment environ 0,800 0/0 de carbone.

On voit, tout d'abord (fig. 105), que la charge de rupture et la limite élastique vont en croissant à mesure que le pourcentage de manganèse augmente; puis la limite élastique décroit, tandis que les allongements et la striction acquièrent des valeurs plus élevées.

On ne voit pas nettement ici la séparation entre la première et la seconde classe ; mais le passage aux aciers à fer f est nettement indiqué.

Les aciers de la première et de la deuxième classe sont fragiles ; les aciers de la troisième classe sont, au contraire, résistants au choc (fig. 106).

La dureté donne des renseignements précieux : tandis que les aciers renfermant jusqu'à 7 0/0 de manganèse sont d'une

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