BRONZES AU PHOSPHORE

Historique. — De Ruolz et de Fontenay en 1853, d'une part, et Parker en 1858, d'autre part, montrèrent qu'une addition de phosphore faite au bronze améliore sensiblement ses propriétés. L'idée de l'introduction du phosphore dans le bronze est bien due à de Ruolz et de Fontenav ; une note adressée au Jury de l'Exposition internationale de 1878 prouve que ces ingénieurs ont, dès Tannée 1854, entrepris et dirigé des expériences pour l'introduction du phosphore dans l'alliage des bouches à feu. Ces expériences faites dans les fonderies de Douai et de Strasbourg par ordre du Ministre de la Guerre ont eu pour résultats la fonte et l'essai à outrance, dans les polygones de l'Etat, de plusieurs bouches à feu de divers calibres. Le 15 octobre 1871, MM. de Ruolz et de Fontenay ont adressé à l'Académie des Sciences une note prouvant de la façon la plus irréfutable leur importante découverte dont nul ne saurait contester la priorité.

Le phosphore n'agit pas par sa présence, mais bien par son rôle désoxydant. Il réduit, en effet, les oxydes de cuivre et d'étain et particulièrement l'oxydule de cuivre, qui est très nuisible. Il se forme alors, par combinaison de l'acide phosphorique qui s'unit aux oxydes métalliques, un laitier qui vient surnager et que l'on peut enlever aisément. Montefiore-Lévy et Kunzel, qui, en 1871, ont particulièrement contribué h l'extension de l'emploi du bronze phosphoreux par leur fabrication à l'usine du Val-Benoît, ont cru que le phosphore avait un autre rôle que Hiorns décrit de la façon suivante :

« Dans beaucoup d'alliages cuivre-étain, le cuivre est le seul élément cristallisé, l'étain cristallisant très difficilement. L'alliage, à cause de cette condition physique, différente pour les

deux métaux, n'est pas aussi solide que si les deux constituants étaient cristallisés. Le phosphore a la propriété de donner à 1'étain une nature cristalline qui le rend apte à se combiner plus intimement au cuivre et à produire aussi un alliage plus homogène. »

Nous ne croyons pas devoir nous arrêter à ces considérations, qui ne sont pas en harmonie avec la théorie moderne des alliages.

Étude théorique (Album, PI. XLIX, Phot. 195 et 196). — Cette étude théorique est loin d'être complète.

M. Guillemin a présenté une remarquable Note sur la rnétallographie microscopique des af liages de cuivre à la Commission des Méthodes d'essai (1894). Il y a montré que le phosphore produit un quadrillage absolument caractéristique et souvent même une sorte de feuille de fougère ou de branche de sapin qu'il est difficile de confondre avec une autre microstructure.

Toutefois, il est à noter que la présence dans un bronze phosphoreux d'une proportion de zinc égale ou supérieure à 4 0/0 rend moins nette et moins lisible la réaction micrographique du phosphore. Mais il suffit de refondre la prise d'essai pour vaporiser une partie du zinc et faire réapparaître le quadrillage caractéristique du phosphore.

Dans les essais micrographiques que nous avons faits sur les bronzes phosphoreux, nous avons noté que le phosphore paraît entrer dans la solution a.

Étude industrielle. — Fabrication. — On n'ajoute jamais directement le phosphore à l'alliage cuivre-étain fondu. Mais on prépare dans une première opération un alliage de cuivre et de phosphore ou d'étain et de phosphore, que Ton ajoute en quantités convenables.

Nous verrons la préparation de ces alliages aux chapitres xn et xm [Autres alliages de cuivre et Alliages cTétain).

La fusion se fait dans Tordre suivant : cuivre — déchets

(s'il y a lieu) — étain — zinc (s'il y a lieu); puis on sort le creuset du four et, après avoir écume, on ajoute le phosphore en remuant avec grand soin. On écume à nouveau et Ton coule.

Le principe essentiel de la fabrication des bronzes phosphoreux est de ne pas ajouter un excès de phosphore, lequel, nous le verrons, ne présente que de graves inconvénients. Il faudrait pouvoir calculer aussi exactement que possible la quantité de phosphore nécessaire pour détruire les oxydes formés pendant la fusion.

Le phosphure de cuivre, qui est plus usité que le phosphure d'étain, est généralement à 8 ou 10 0/0 de phosphore environ, ou à 15 0/0,

La refonte du bronze phosphoreux ne présente aucune difficulté particulière. La présence du phosphore diminue sensiblement les pertes en étain.

Si, dans la première coulée du lingot, il n'a été mis que la quantité exactement nécessaire pour détruire les oxydes, il faudra, au moment de la deuxième fusion, ajouter une nouvelle quantité de phosphore.

Lorsqu'on coule un bronze phosphoreux à trop haute température, il roche pendant la solidification.

« On voit, dit M. Guillemin dans le rapport si souvent cité, on voit sortir des tètes de jets et des parties à jour des masselottes, des filaments vermiculaires liquides qui s'amassent en forme de champignons. La composition de ces filaments est bien différente de celle de la pièce coulée. L'étain et le phosphore s'y trouvent en proportion beaucoup plus considérable que dans le corps de la pièce. La micrographie met en vue les canaux qui ont permis l'écoulement des filaments et qui forment des piqûres. »

Propriétés. — D'après ce que nous venons de dire sur le rôle épurateur du phosphore, on conçoit aisément que, ce corps n'étant pas en excès, les propriétés des bronzes phosphoreux soient celles des bronzes ordinaires, dont ils découlent, mais améliorés.

Si l'on ajoute un excès de phosphore, là résistance et la malléabiliténdécroissent assez vite.

La présence de légères traces de phosphore ne diminue nullement la ductilité du métal; au contraire, elle l'augmente plutôt par destruction complète des oxydes métalliques.

En 1870, MM. Montefiore etKunzel firent des essais comparatifs qui donnèrent des résultats intéressants que Ton peut résumer par le tableau suivant, dans lequel il manque malheureusement les analyses.