ORDINAIRE
BRONZE
AO PHOftPHORK 1
BRONZE
LAYEIISICRI
Etain
Zinc
Plomb....
1. Aucune indication n'est donnée sur le phosphore qui pouvait rester.
Voici les résultats comparatifs des essais des trois métaux :
1° Le coefficient d'élasticité est augmenté de 1/10 pour le bronze au phosphore et de 1/5 pour le bronze Laveissière;
2° La limite d'élasticité, la même pour les deux premiers, est de 1/4 en plus pour le métal Laveissière;
3° La charge de rupture étant 1 pour le bronze ordinaire à canons, elle a été 1,31 pour le bronze au phosphore et 1,57 pour le bronze du siège; la résistance de ce dernier a donc augmenté de plus de moitié;
4° Les allongements à la rupture ont été respectivement 1 ; 1,29 et 4,85, c'est-à-dire presque quintuplés pour le métal Laveissière ;
5° Le travail mécanique de rupture, c'est-à-dire la valeur en kilogrammètres du travail nécessaire pour amener les barres au point de rupture, se trouve donc aussi augmenté de 1 à 2 et de 1 à 7.
Certaines fabriques coulaient les pièces pleines; l'àme de la pièce était obtenue par perçage ultérieur. D'autres usines coulaient le bronze autour d'un noyau en fer à circulation d'eau. On a utilisé dans les arsenaux autrichiens un procédé de traitement du bronze à canons connu sous le nom de bronze d'acier, ou de bronze Uchatius, du nom de son inventeur.
Ce bronze était du type :
Gu 92
Sn 8
Le tube était soumis à un traitement mécanique spécial.
On coulait d'abord un canon plein, puis on le perçait à un diamètre moindre que celui qu'il devait avoir; l'élargissement était obtenu au moyen de mandrins cylindro-coniques. Enfin l'âme était en quelque sorte laminée par un procédé spécial de façon à augmenter la résistance là où les efforts les plus grands devaient s'exercer.
Il faut toutefois remarquer que le métal ainsi traité devait posséder des tensions internes très fortes qui pouvaient nuire h la résistance au choc.
Au lieu du mandrinage, on a utilisé la pression intérieure par l'intermédiaire du suif.
Enfin nous devons signaler que de nombreux essais ont été faits avec des alliages spéciaux, qui relèvent du chapitre suivant.
En résumé, le métal à canons, qui ne présente qu'un intérêt rétrospectif, est du type
Cu 88 à 92
Sn 12 à 8
Sa préparation est faite avec des soins particuliers nécessaires à l'obtention d'un métal aussi homogène que possible.
3° Bronzes pour cloches. — La qualité requise d'un bronze à cloches est la pureté de ton.
Ceci n'est donné que par un alliage d'une homogénéité par-
ALLIAGES DE CUIVRE ET d'ÉTAIN. — BRONZES ORDINAIRES 509
faite, d'une grande dureté et possédant une résistance élevée. Les bronzes employés rentrent presque tous dans les types suivants ::
Cu 75 à 80 0/0
Sn 25 à 20 0/0
Il y a cependant, comme nous l'indiquons plus loin, des alliages à plus haute el à plus faible teneur en cuivre, employés parfois pour le même usage.
. Rappelons tout d'abord les propriétés de ces alliages renfermant de 75 à 80 0/0 de cuivre. Ils sont fragiles, lorsqu'ils ont été refroidis lentement, et cela même après un recuit au rouge cerise; ils donnent une cassure à grain fin.
Portés au rouge et trempés à l'eau, ils s'adoucissent très nettement; ils peuvent alors être travaillés aisément, voire même martelés.
Pour leur donner à nouveau une grande dureté, il suffira de les réchauffer au rouge cerise et de les refroidir lentement-.
La préparation du métal de cloches est beaucoup plus aisée que celle du métal à canons; l'alliage est, en effet, beaucoup plus fluide.
On fond toujours le cuivre en premier, puis les résidus que Ton veut refondre et on ajoute, à la fin et généralement pas portions successives, Tétain.
La coulée d'une cloche est une opération parfois délicate lorsque ses dimensions sont importantes.
Overmon, dans le Guide du Fondeur, en donne la description suivante :
« Le moule est installé dans la fosse. Le noyau est bâti en briques sur une plate-forme en fer, il est recouvert d'une couche de terre de 20 à 25 millimètres d'épaisseur; on finit par une composition d'argile et de brique pilée finement pulvérisée. Cette dernière est mélangée avec du crottin de cheval, auquel on ajoute un peu de sel ammoniaque. Sur le noyau, la chemise est en sable argileux, mais elle est encore recouverte d'argile fine pour donner une surface polie. Les orne-
ments, qui ont été préalablement moulés dans la cire, le ou le métal, sont fixés sur la chemise au moyen de cire, de glu, ou de toute autre matière. Si les ornements sont de nature à empêcher le démoulage du manteau, — car le manteau ne peut pas être dévissé; — ils sont fixés à la chemise par du suif ou un mélange de suif et de cire. Un peu de chaleur communiquée au moule fondra le suif, et les ornements pourront être retirés lorsque le manteau aura été séparé du noyau. La chemise doit être bien polie, on ne doit employer aucun charbon, le tout étant légèrement saupoudré avec des cendres de bois. Entre le noyau et la chemise, on fait également un lit de cendres. Pour former le manteau, on enduit le noyau avec une bouillie d'argile, de briques piiées et de crottin de cheval ; par dessus, on met de la terre, puis de la terre mélangée de paille. La couronne de la cloche est moulée avec un modèle en bois après que le trousseau est retiré. Le crochet de fer pour le marteau est placé dans le creux laissé par le trousseau, il se trouvera ainsi pris dans le noyau et rentrera dans l'épaisseur du métal de la cloche. La paroi du moule doit être finie lorsqu'on retire le manteau. Il peut y avoir de petits défauts qui ne sont pas très importants; l'excès du métal en ces endroits est enlevé après que la cloche est coulée. Dans le finissage du moule, on doit s'efforcer d'obtenir un saupoudrage uniforme des cendres. Lorsque le moule est parfaitement sec, il est prêt à être employé. Le noyau peut être rempli avec du sable; mais il n'y a aucun danger à le laisser ouvert, car, le métal pour cloches ne dégageant pas beaucoup de gaz, il n'y a pas à craindre d'explosion.
« Le manteau est, dans une certaine mesure, armé en fer; mais la principale précaution est de bien tasser le sable de la fosse. Le trou de coulée est sur le haut de la cloche, eu dans la couronne, ou, si cette dernière est ornementée, sur un côté. Les masselottes sont inutiles; le métal étant purifié avant la coulée, il n'y a aucun danger de cendrure1. »
1. Cette description, bien qu'ancienne, correspond assez bien à la pratique des fonderies modernes.
ALLIAGES DE CUIVRE ET d'ÉTAIN. — BRONZES ORDINA1RE8 511
Les petites sonnettes sont fréquemment coulées dans des moules en fonte.
Certains alliages utilisés pour la fabrication des tam-tam et des gongs chinois ne doivent leur ton très fort, non pas tant à leur composition chimique qu'au traitement mécanique qu'ils ont subi. En effet, dès que la pièce est solidifiée, alors qu'elle est encore rouge, on la trempe dans l'eau froide et on la martèle.
Les tam-tam et les gongs chinois sont donc, fait remarquer À. Krupp, des cloches forgées. À l'heure actuelle, on procède autrement : M. Riche a montré, en effet, que la trempe laisse toujours ces alliages dans un certain état instable parfois très nuisible. Au contraire, si on porte ce bronze à la température du rouge sombre, il se travaille très aisément, il se lamine même aisément, comme on le sait, et on peut l'emboutir.
On a souvent signalé qu'en refondant des cloches on obtient un métal d'un son très désagréable. Ceci est dû à la formation d'oxydes métalliques qui se dissolvent ou s'interposent dans le métal.
Il suffit de traiter un tel métal par une quantité convenable d'un réducteur quelconque pour détruire ces oxydes ; le phosphore, le manganèse, l'aluminium, le silicium sont tout indiqués. Il faut seulement avoir bien soin d'éviter un excès qui peut nuire au son du métal.
Voici, en partant des alliages les plus riches en cuivre, les compositions les plus usitées comme bronzes à cloches. On remarquera que certains de ces bronzes contiennent un peu de zinc, de plomb, d'argent ou de fer, voire même d'antimoine.
Cloches musicales et métal à grelots :
Cu 83 et 84
Sn 17 à 16
Gongs:
Cu 82
Sn 18
Cloches ordinaires:
Cu 78 à 80
Sn. 22 à 20
Tam-Tam:
Cu 78,5
Sn 20,3
Pb 0,5
Ag 0,15
ou:
Cu 78
Sn » 22
Grandes cloches:
Cu 76
Sn 2*
Beffroi de Rouen:
Cu 76,1
Sn 22,3
Zn 1,6
Ag 0,6
Cloches d'horloges suisses:
Pb 0,5
Sonneries de pendule:
Cu 72
Sn 26,5
Ag 1,5
ALLIAGES DE CUIVRE ET d'ÉTAIN. — BRONZES ORDINAIRES 513
Karakanes japonais:
Cu 70
Sn 19
Zn 3
Pb 8
Cu 64
Sn 24
Zn 9
Pb 3
Cu 61
Sn 18
Zn 6
Pb 12
Fe 3
On emploie également des alliages à très faibles teneurs en cuivre. Hiorns cite les types :
Cu 40
Sn 60
Cu 17
Sn 83 *
employés le premier pour des petites sonnettes donnant un son argentin très pur, le second pour des sonnettes de table.
Enfin Krupp donne la composition du métal d'Alger, qui possède une couleur d'un blanc très pur et est susceptible de prendre un très beau poli :
Cu 5
Sn 94,5
Sb 0,5
Nous laissons aux auteurs cités la responsabilité de ces trois dernières compositions.
En résumé, le véritable type du métal à cloches rentre dans la composition :
Cu 75 à 80
Sn 25 à 20
Nous avons indiqué les propriétés spéciales de ces alliages et le traitement qui permet d'atteindre le but voulu.
4° Bronzes pour miroirs. — Comme le bronze à canons, les bronzes pour miroirs ne présentent guère qu'un intérêt historique. Ils étaient encore usités, il y a peu de temps, dans la construction de certains instruments d'optique.
Partout, à l'heure actuelle, on emploie le miroir en verre.
Pour qu'un métal puisse être utilisé pour la confection des miroirs, il faut qu'il soit susceptible de prendre un beau poli : pour cela, il doit posséder une grande dureté, avoir une cassure très fine; il doit également avoir une belle couleur blanche. Quelquefois, on le dore pour le rendre inoxydable sans diminuer son pouvoir réfléchissant.
La composition répondant le mieux à ces desiderata (hormis la dorure) est la suivante :
Cu 65 à 70
Sn 35 à 30
On a souvent cherché à faire à cet alliage des additions permettant d'en augmenter la dureté; mais elles nuisent toutes (arsenic, antimoine, nickel) au brillant du miroir. Les principaux types de bronze à miroirs sont les suivants : Réflecteur du télescope de Birr-Castle (Irlande), pesant 5 tonnes :
Cu 70,3
Sn 29,1
Impuretés 0,6
Alliage le plus usité :
Cu 68
Sn 3
Alliage dit cFOhio:
Cu 68,5
Sn 31
c'est le plus blanc parmi ces alliages.
ALLIAGES DE CDIVRE ET d'ÉTAIN. — BRONZES ORDINAIRES 515
Grand télescope de lord Ross :
Cu 68,21
Sn 31,79
Alliage assez courant :
Cu 66,6
Su 33,4
Réflecteur du Polylechnicum de Brunswick :
Cu , 65,2
Sn 34,8
Miroir romain :
Cu 63,39
Sn 19,05
Pb 17,25
On a signalé des miroirs trouvés en Egypte et renfermant 85 0/0 de cuivre et 15 0/0 d'étain.
Nous étudierons plus loin d'autres bronzes à miroir renfermant du nickel, du platine, etc.
4* Bronzes de statue. — On a employé pendant longtemps comme bronzes de statues des alliages de cuivre et d'étain Mais depuis quelque temps on utilise des alliages ternaires : cuivre, étain, zinc, qui sont en quelque sorte intermédiaires entre les bronzes et les laitons. Cette addition de zinc s'explique par la nécessité d'avoir un métal très fluide qui se travaille h la lime et qui prend à l'air une belle patine.
Le laiton seul n'offrirait pas une dureté assez grande pour pouvoir être ciselé.
Les compositions les plus usitées sont :
Cu 90 à 78
Sn 2 à 4
Zn 10 à 18 0/0
516 LKS ALLIAGE8 MÉTALLIQUES
La variation que Ton apporte dans la composition a pour but surtout de faire changer la couleur. Mais il ne faut avoir ni un excès d'étain qui rendrait le métal fragile, ni un excès de zinc qui diminuerait sensiblement la couleur et la patine du bronze.
La fusion du bronze à statue demande de grandes précautions au point de vue oxydation ; nous avons déjà parlé de ce point pour les bronzes utilisés dans les constructions mécaniques. Quant au moule, il est obtenu généralement par le procédé dit des pièces battues. La préparation de ces moules est certainement la partie la plus délicate de Tart du mouleur.
Souvent, dans la fabrication des statues, on fait d'abord couler le métal dans une cuve, analogue aux poches de coulée de l'acier, qui permet aux impuretés de se rassembler à la surface. Le trou de coulée de cette poche se trouve, bien entendu, au fond de la poche. Le métal est toujours versé de façon à atteindre l'endroit le plus profond du moule et à être soulevé par le métal en fusion qui coule ensuite.
Voici les principaux alliages utilisés pour la confection des statues; ils renferment parfois du plomb.
Alliages jaune rouge :
Zn 3,3
Sn 6,6
Pb 3,3
Cu 84,*
Zn 44,2
Sn 4,3
Alliages rouge orange :
Cu 83
Zn 12
Sn 5
Alliages jaune orange :
Cu 75 à 84
Zn 20 à 25
Sn 3 à 4
ALLIAGES DE CUIVRE ET d'ÉTAIN. BRONZES ORDINAIRES 517
Alliages orange clair :
Cu 73
Alliages jaune clair :
Cu 65 à 70
Zu 32 à 27
Sn 3
Un grand nombre de ces alliages se rapprochent beaucoup plus des laitons (alliages de cuivre et de zinc) que des bronzes.
Nous donnons la composition du bronze de quelques statues importantes.
Statue trouvée à Athènes :
Cu 72
Sn 24
Pb 4,6
Zn 2
Statue de Louis XIV (Paris, 1699) :
Cu 91,40
Sn 1,70
Zn 5,53
Pb 1,35
Statue de Henri IV (Pont-Neuf, Paris, 1817) :
Cu 89,2
Pb 1,2
Statue du Grand Électeur à Nuremberg :
Cu 88,6
Sn 5,2
Zn . 0,1
Pb 4,5
Statue de Napoléon {place Vendôme, Paris, 1833)
Cu ; 84,8
Sn 5,8
Zn 6,0
Pb 2,7
Colonne Vendôme {bronze de canons) :
Cu 89,46
Sn 40,24
Fe + Ag 0,498
Colonne de Juillet :
Cu 91,40
Sn 1,90
Zn 5,53
Pb 1,37
Lion de Brunstoick :
Cu 81
Sn 6,5
Zn 10
Pb 2,5
D'après Knab, les alliages employés par M. Thiébaut ont pour composition :
Cu 82,5
Sn 4
Zn 10,5
Pb 3
pour les bronzes d'appartement;
Zn 8,5
Pb 3
ALLIAGES DE CUIVRE ET d'ÉTAIN. — BRONZES ORDINAIRES 519
pour les statues qui doivent être placées sur la voie publique; cet alliage prend plus rapidement une belle patine que le premier.
Toujours d'après le même auteur, la composition du bronze utilisé par M. Barbedienne est la suivante :
Cu 90
Sn 3,5
Zn 6,5
Pb .* traces
5° Bronzes pour médailles et monnaies. — Le bronze s'est substitue au cuivre pour la confection des médailles et des monnaies. Il s'use, en effet, beaucoup moins rapidement. Il faut que le bronze employé possède une certaine malléabilité, puisqu'il doit être estampé.
Les types de bronzes pour monnaies ou médailles sont :
Cu 90 à 96
Sn 10 à 4
Plus le pourcentage d'étain est élevé, plus le bronze est dur. Pour ceux qui renferment 8 0/0 d'étain et plus, il faut les tremper au rouge cerise pour pouvoir les eslamper. Les principaux types utilisés sont :
Médailles ayant beaucoup de relief :
Cu 97
Médailles fines :
Cu ' 92
Sn 8
Zn traces
On ajoute parfois un peu de zinc et de plomb.
Alliage adopté en France pour la monnaie de talion et utilisé encore aujourd'hui :
Tolérance pour le cuivre 10/0
Cet alliage se travaille bien à froid. 11 est seulement nécessaire de le recuire de temps en temps.
6" Bronze pour dorures. — Ce bronze, que l'on désigne souvent à tort sous le nom d'or fondu, possède une couleur doré et est destiaé à être recouvert d'une mince couche d'or. Il est utilisé souvent pour la préparation d'objets artistiques (statuettes, chandeliers, parures, etc.).
C'est également cet alliage qui est utilisé pour faire V émail cloisonné. Dans des plaques de ce métal, on fait de légères cavités dans lesquelles on place l'émail à fondre. On porte le tout à une température suffisamment élevée pour le fondre.
Enfin ce métal est utilise particulièrement pour la confection de l'objet dit de Paris.
Les principales compositions employées pour le bronze à domre sont :
1° Bronze pour objets de Paris :
Sd..
2° Bronze à bas prix possédant une belle couleur or :
3* Bronze chrysocale :
Cu
Sn
4* Autres types :
ALLIAGES DE Cl IVRE ET DÉTAKN. BRONZES ORDINAIRES $21
5° Bronze à faible teneur en cuivre :
Cu 58,3
Sn 46,7
Zn 25,3
Cet alliage, qui possède par lui-même une couleur se rapprochant de celle de l'or, ne nécessite qu'une faible couche de dorure.
