ALLIAGES DE CUIVRE ET D*ÉTAIN. — BRONZES ORDINAIRES S
Coussinets pour axes de locomotive :
Cu 82
Sn 10
Zn 8
Coussinets pour axes de wagon :
Cu 75
Sn 21
Zn 4
On remarquera la très faible teneur en cuivre de cet alliage. Parfois même la teneur en cuivre descend jusqu'à 70 0/0 comme dans ce type pour :
Coussinets d'essieux :
Cu 70
Généralement la teneur en étain est plus forte dans les bronzes destinés au frottement circulaire qu'à ceux destinés au frottement alternatif. ; -y
En France, les types adoptés par les Compagnies de chemins de fer sont généralement :
Cu 82
Sn 16
Zn 2
pour pièces soumises à des frottements continus;
Cu 84
Sn 14
Zn 2
pour pièces à frottement alternatif.
Bronzes d'engrenages. — Les bronzes d'erf^renages sont presque tous des bronzes phosphoreux ; nous en parlerons dans le chapitre suivant. On peut toutefois ajouter qu'ils se rapprochent généralement des types :
Cu 88 à 91
Sn..... 12 à 9
Vw
Nous avons déjà étudié les propriétés de tels bronzes.
Autres bronzes pour constructions mécaniques. — Nous donnerons ici les principaux types de bronze utilisés pour les constructions mécaniques autres que ceux employés pour coussinets et engrenages. On verra que tous ces bronzes renferment du zinc.
Robinets :
Cu 88
Sn 10
Zn 2
ou:
Cu , 88
Sn 8
Zn 4
Bottes à étoupes :
ou:
Cu 86
Sn 11
Zn 3
Cu 81
Sn 3
Zn 13
Pb....... 3
Boites de roue dç wagon :
Cu 88
Sn io
Zn 2
Sifflets à vapeur :
ou :
Cu 81
Sn 17
Zn 2 (son clair)
Cu 80
Sn 18
Zn 2 (son plus sourd )
ALLIAGES DE CUIVRE ET D'tTAIN. — BRONZES ORDINAIRES 503
Segments de piston :
Cu 88
Sn 3
Zn 9
Un bronze qui est parfois employé pour segments de piston contient du plomb ; nous en donnerons la composition au chapitre suivant; en général, d'ailleurs, on utilise, pour cet usage, de la fonte : c'est notamment ce que Ton fait dans les moteurs d'automobiles.
Les bronzes pour décolletage sont d'un emploi relativement restreint. Ils ont été ordinairement laminés, puis étirés. C'est dire qu'ils renferment généralement au moins 90 0/0 de cuivre, au plus 100/0 d'étain. Les types les plus courants sont :
Cu 96
Sn 4
et:
Cu 92
Sn 8
Ils sont presque toujours épurés au phosphore.
2° Bronzes à canons. — On sait que le métal utilisé & l'heure actuelle pour les canons est l'acier au nickel, à assez faible dose de carbone et renfermant 2 à 3 0/0 de nickel .
Il ne semble pas cependant dépourvu d'intérêt de rappeler ce qu'étaient les brones à canons.
Disons de suite qu'il y a une grande analogie entre ces alliages et ceux utilisés pour la confection des engrenages.
En effet les bronzes à canons renfermaient tous (k l'exception de l'un des types adoptés par la Chine) :
Cu 88i92
Sn 18à 8
Voici d'ailleurs les principaux types :
ORIGINE
Artillerie française
— allemande . . . * . .
— anglaise
— américaine
— russe
— chinoise ,
Cu
Sn
Fe
Pb
On voit que les bronzes à canons adoptés par les différentes nations n'étaient formés généralement que de cuivre et d'étain et qu'en somme ils se rapprochaient beaucoup du type
Cu Sn
Il est certain que le bronze à canons a été l'un des alliages cuivre-étain le plus étudié. 11 faut que le métal destiné à la confection des pièces à canons soit susceptible de résister à la forte pression qui est développée au moment où le coup part; il doit donc posséder une haute charge de rupture. De plus, H ne -doit pas se déformer, il lui faut une grande élasticité. Il faut encore qu'il possède une certaine dureté; le, projectile, au moment du départ, exerce un frottement très violent sur la paroi du canon. Enfin le métal à canons doit résister à l'action des gaz qui prennent naissance dans la combustion de la poudre. Il faut, en résumé, que le métal à canons possède une charge de rupture élevée, une haute limite élastique, une certaine dureté et une certaine résistance à l'attaque chimique.
Les teneurs en cuivre et étain que nous avons indiquées sont celles qui répondent le mieux à ces desiderata; quand on met des quantités plus importantes d'étain, on a bien un métal
ALLIAGES DE CUIVRE ET d' ET AIN. — BRONZES ORDINAIRES 505
plus dur et plus fusible et, par conséquent, plus facile à couler, mais beaucoup moins élastique et bien plus fragile.
De plus, F hétérogénéité du métal solidifié augmente avec la teneur en étain.
Mais, si la composition est le facteur le plus intéressant pour l'obtention d'un bon métal à canons, les conditions de fusion, de coulée, de refroidissement et même le traitement sont cependant des plus importants. Il faut avant tout que le métal soit homogène, et c'est à ce résultat que devait tendre toute la fabrication; on cherchait donc à produire le métal fondu aussi homogène que possible et à le refroidir avec une vitesse uniforme dans toute la masse.
Pour les coulées, on opérait de la façon suivante : ' Les moules étaient placés verticalement. Oïl coulait une quantité de métal bien supérieure à celle nécessaire pour la pièce elle-même, de façon à former une énorme masselotte que Ton séparait ultérieurement. pour être refondue; de cette façon on uniformisait la composition du métal, qui était généralement très différente dans le haut et dans le bas du lingot.
La solidification se faisait rapidement, de façon à éviter la liqualion. Ceci explique l'emploi des moules de fer.
Ce perfectionnement ne remonte qu'au siège de Paris; à cette époque une Commission du Génie civil avait été créée et fonctionnait au Conservatoire des Arts et Métiers. Elle avait, entre autres, comme mission, la surveillance de la fabrication des armes. Voici ce que dit Knab des essais qui furent faits h cette époque :
« Les fondeurs transformèrent leurs fours et leurs fosses et les mécaniciens leurs machines à outils pour fondre les canons, pour les percer, les aléser, les tourner, les rayer et les ajuster. On s'aperçut que le métal à canons classique' ne possédait pas l'homogénéité et la ténacité désirables. C'est alors que MM. Laveissière, fondeurs à Saint-Denis, imaginèrent de fondre non plus en sable, mais dans des coquilles, c'est-àdire dans des moules métalliques s'ouvrant en deux parties de haut en bas.
<( Le métal ne fut plus le même; la coquille amena un refroidissement assez rapide vers l'extérieur, qui s'étendit vers le centre, de sorte que la solidification du métal se traduisit par des cristaux horizontaux allant vers le centre, à la rencontre les uns des autres; les taches d'étain disparurent, l'homogénéité et, par suite, la ténacité augmentèrent.
« Les premières pièces, cependant, donnèrent de médiocres résultats avec un métal bien amélioré; c'est alors qu'on s'aperçut que la coulée en coquille avait eu pour effet d'aggraver un défaut qui se manifestait entre les tourillons et la culasse placée à la partie inférieure. La solidification au-dessous des tourillons, à l'origine de la volée, avait été précipitée parla forme de la pièce de sept et surtout par la lingotière, de sorte qu'il s'était formé une espèce de barrage, alors que la partie inférieure, plus grosse, était encore liquide. La masselotte ne pouvait donc plus fournir de métal au fur et à mesure que 1* retrait s'opérait vers la culasse, en partant des deux parties en saillie des tourillons.
« MM. Laveissière firent le contraire de ce qui se faisait depuis deux cents ans. Ils placèrent la culasse en l'air au lieu de la mettre en bas ; ils augmentèrent la grosseur de la masse lotte pour en réduire la hauteur à 0m,50, c'est-à-dire au tiers seulement de ce qu'elle était. En opérant de la sorte et grâce à la forme conique évasée de bas en haut comme un entonnoir, la solidification commence par le bas, le métal liquide peut alimenter toutes les sections inférieures au fur et à mesure qu'elles se solidifient, pourvu qu'on ait soin de fournir du métal à la masselotte, recouverte d'une couche de charbon de bois, pour la protéger de l'oxydation; toutes les pièces de sept donnèrent un métal supérieur, avec des qualités mécaniques sans précédent.
« Quand on fut certain de la supériorité des produits obtenus, les ateliers de Saint-Denis, pourvus de trois moules métalliques purent, avec un personnel de dix hommes, fondre sept canons par jour. »
Henri Tresca, président de la Commission du Génie civil, a
ALLIAGES DS CUIVRE ET d'ÉTAIN. — BRONZES ORDINAIRES 507
présenté à l'Académie des Sciences, en mai 1873, une note sur les propriétés mécaniques de trois bronzes à canons : le bronze ordinaire, le bronze au phosphore de Bourges et le bronze Laveissière du siège de Paris, dont les spécimens étaient alors envoyés à l'Exposition internationale de Vienne.
Les trois échantillons essayés avaient la composition chimique suivante :
COMPOSITION
BRONZE
