SURFACE

Ot LA PERLITE

calculée pour

CARBONE

PLANIMÈTRE

C = O dans la ferrite

C = 0,27 dans la ferrite

On voit que l'accord est parfait dans le cas où Ton admet l'existence de 0,27 0/0 de carbone en solution.

Ceci tendrait à prouver que la ferrite existe à un état tel qu'un peu de carbone soit dissous. C'est cet état de la ferrite que M. Bénédicks propose d'appeler la ferronite. Mais, <;omme Ta fort bien fait remarquer M. H. Le Chatelier [Bévue de Métallurgie, septembre 1904), de nouvelles expériences •doivent venir à l'appui de ces premiers faits qui sont, d'ailleurs, extrêmement intéressants.

Fontes (PL VIII et IX, Phot. 29 à 36). — La constitution

des fontes est évidemment un problème beaucoup plus compliqué que celui des aciers. Cela provient de ce que les impuretés y sont plus importantes et que, de ce fait, elles peuvent donner naissance à des composés spéciaux, phosphures, silicîures, sulfures, etc.

La question de la constitution des fontes est donc très complexe. Bien que nous revenions sur ce point à propos de l'étude chimique des alliages fer-carbone (Voir p. 147), il nous parait nécessaire d'indiquer de suite les principaux constituants des fontes.

Ce sont : le graphite, la cémentite, la perlite, des carbures complexes, des siliciures, des sulfures, des phosphures.

Dans les fontes blanches, on trouve de la cémentite, de la perlite et de la martensite.

Le silicium se présente dans les produits métallurgiques sous quatre états différents au moins. Ceci découle des recherches de MM. Moissan, Carnot et Goûtai, Lebeau, etc.

Le silicium peut être dissous dans le fer, il peut donner naissance aux combinaisons Fe*Si, FeSi et FeSi2. Enfin, si le produit contient suffisamment de manganèse, il peut donner naissance à un siliciure double M3Si, M représentant la somme fer + manganèse.

L'état du soufre dans les produits métallurgiques a fait l'objet d'une étude très approfondie et toute récente de la part de MM. Le Chatelier et Ziégler.

Dans le fer fondu, le soufre donne du sulfure FeS qui forme une enveloppe aux grains cristallins de fer.

Lorsqu'on se trouve en présence du manganèse, il se forme tout d'abord un composé MnS; ceci explique ce fait, bien connu en métallurgie, que le manganèse annule dans une certaine mesure les effets si nuisibles du soufre ; en effet, le sulfure de manganèse fond à une température très élevée et est insoluble.

Bien que MM. Le Chatelier et Ziégler n'aient pas étudié l'état du soufre dans les produits très carbures, ils ont signalé qu'on rencontrait fréquemment dans les fontes de moulages des cris-

taux très réguliers qui se rapprochent du sulfure de manganèse.

D'autre part, MM. Carnot et Goûtai ont été conduits h admettre l'existence du composé MnS dans les fontes sulfureuses et manganésifères.

C'est à M. Stead que Ton doit l'étude la plus complète sur l'état du phosphore dans les produits sidérurgiques.

Nous y reviendrons au chapitre v.

Le manganèse, nous l'avons déjà dit, a une tendance à se combiner au soufre et au silicium. S'il est en quantités suffisantes, il peut donner naissance à des carbures doubles qui dérivent tous de la ce menti te, dans laquelle une certaine quantité de manganèse s'est substituée au fer.

MM. Carnot et Goûtai en ont isolé un certain nombre Fe3C,4Mn3C; Fe3C,2Mn3C; 2Fe3C,Mn3C et 4Fe3C,Mn3C. C'est le dernier que l'on trouverait dans les fontes.

Ce court aperçu sur l'état des impuretés dans les produits sidérurgiques donne une idée de la complexité de l'élude métallographique des fontes, qui, d'ailleurs, n'est pas encore entièrement résolue *.

Résistance électrique. — M. H. Le Chatelier a montré que pour le fer la transformation de 850° est très nettement accusée par la méthode électrique. Cette transformation existe dans l'acier comme dans le fer doux.

Au contraire, la transformation de 750° et celle de la recalescence se font k peine sentir sur la résistance électrique.

D'autre part, M. Boudouard, dans un important travail présenté à l'Iron and Steel Institute, est arrivé aux principales conclusions suivantes :

1° Les phénomènes de variation de résistance électrique du fer et des aciers en fonction de la température sont réversibles pour les températures extérieures à celles où se produisent les transformations allotropiques. Mais, dans la

i. Voir, au chapitre iv, l'étude détaillée des aciers spéciaux, et au chapitre v divers alliages de fer.

région des points critiques, il y a un écart entre les courbes à réchauffement et au refroidissement, qui est d'autant plus notable que l'acier est plus carburé;

2° La courbe des variations de résistance des fers et aciers ne change pas de forme parabolique, de la température ordinaire à celle ofi commencent les transformations; à 800° elle devient linéaire ;

3° Tandis que les transformations A, et Ao ne sont pas très nettement indiquées par des variations dans la résistance électrique, la transformation A3 est (rès brusque ;

4° Dans les aciers au carbone, la résistance électrique croit nettement avec la teneur en carbone. L'introduction du chrome et du tungstène augmente la résistance sensiblement dans le rapport de 1 à 2. — Mais cet accroissement ne persiste pas aux températures élevées où les aciers au chrome et au tungstène ont une résistance qui est sensiblement la même que celle des aciers au carbone;

5° Le manganèse, à la température ordinaire, rend la résistance d'un acier au moins trois fois plus grande; le nickel augmente bien plus la résistance électrique que le manganèse. Ces deux métaux donnent un accroissement de la résistance plus faible à chaud qu'à froid.

Des recherches récentes de M. Bénédicks, il semble résulter que des quantités équivalentes de carbone, de silicium et de manganèse font varier de la môme façon la conductibilité électrique, à la condition de supposer que, dans les aciers renfermant plus de 0,5 0/0 de carbone, il reste toujours 0,27 0/0 de carbone en solution à l'état de carbone de trempe.

Thermo-électricité. — M. Belloc a fait des déterminations 1res intéressantes sur la thermo-électricité d'aciers plus ou moins carbures.

Dans une première série d'essais, chaque échantillon a élé soumis à deux cycles identiques de température, en parlant de la température ordinaire et y revenant après avoir été chauffé à environ 1.100°; les résultats obtenus dans le premier cycle

n'ont pas été retenus, cette opération n'ayant pour but que de donner un recuit définitif aux fils d'acier, dont l'état moléculaire aurait pu être modifié par le travail.

Pour le second cycle, on a fait des observations tant à réchauffement qu'au refroidissement. Au-delà de 700°, on obtient des chiffres différents dans les deux cas.

Les courbes, tracées en portant sur Taxe des x la température et sur Taxe des y les microvolts, ont toutes la même allure ; ce sont des courbes ascendantes présentant trois

Pcyrés untùjradtf

Fio. 46. — Thermo-électricité des aciers (Belloc).

points d'inflexion ; leurs points de départ sont en relation avec la teneur en carbone.

« Par conséquent, dit M. Belloc, quand on passe du fer aux différents types d'aciers, la courbe électromotrice n'est pas

altérée, mais simplement déplacée. »

dE D'autre part, M. Belloc a tracé les courbes -r-> E étant la

force électromotrice, / la température. Ayant établi le tableau

des valeurs de E à des températures variant de 40° en 40°, on

</E déduit les valeurs de -7- en prenant les différences des deux

valeurs successives de E et en divisant par 40; on obtient ainsi la variation de la force électromotrice en microvolts par degré. En traçant ces courbes, M. Belloc est arrivé aux conclusions suivantes :

1° Les courbes sont loin d'être rectilignes. Elles indiquent d abord un premier minimum vers 380°; puis elles remontent étant sensiblement confondues. A partir d'une certaine tenir pérature, variable avec la teneur en carbone, elles se détachent les unes des autres, passent par un maximum, descendent isolément jusqu'à un second minimum particulier à chacune d'elles, pour se rencontrer ensuite et se confondre vers 1.080°;

2° La forme générale des courbes est toujours la même et indépendante de la nature et de la provenance des échantillons. Le point de départ de chaque courbe est en relation avec la teneur en carbone ;

3° Des observations faites on peut déduire la courbe des aciers idéaux, c'est-à-dire formés seulement de fer et de carbone (fig. 46) ;

dE 4° En résumé, il est hors de doute que les valeurs de -7-

d'un couple acier-platine peuvent se caractériser par une courbe

ayant :

a) Un minimum commun à tous les couples vers 380° correspondant à 8,75 micro volts;

b) Un maximum dont l'abscisse et l'ordonnée sont en relation inverse avec la teneur en carbone, l'abscisse variant de 680° à 820° et l'ordonnée de 16 à 20 microvolts;

c) Un second minimum particulier à chaque courbe, dont l'abscisse est distante du maximum de 120° environ et dont l'ordonnée diffère de ce même maximum de 4 microvolts environ .

La partie intéressante de ces diagrammes réside dans la région située entre 700° et 1.000°. Le rôle du carbone est de détacher les courbes les unes des autres et de les étaler entre un maximum et un minimum suivant la teneur en carbone.

Les déductions que l'on peut tirer de la méthode thermoélectrique appliquée aux aciers sont les suivantes :

Comme la méthode de résistance électrique, la méthode thermo-électrique met en évidence dans le fer un seul des

points critiques, le point «3. Le maximum de la courbe en -7-

indique qu'à partir de cette. température la variation de cette force éleciromotrice subit un changement brusque corrélatif d'une modification isomérique qui se produit dans le fer.

Quand du fer on passe aux aciers, on ne change rien à la forme générale des courbes : on ne fait que déplacer la position du maximum.

Magnétisme. — On connaît depuis longtemps les propriétés que possèdent les fers et aciers de s'aimanter; Knight montra que l'acier trempé s'aimante plus que l'acier recuit. En 1873, Jamin prit comme mesure du pouvoir magnétique la force d'arrachement par unité de surface k l'extrémité du barreau. En 1875, Trêve et Durassier présentèrent à l'Académie des Sciences deux notes dans lesquelles ils proposaient de classer les aciers par le magnétisme et de remplacer les essais à la traction par la détermination du .pouvoir magnétique.

En 1877, M. Ryder, ingénieur aux aciéries d'Otis (Cleveland Ohio), reprit la question et publia, dans le The Engineering and Mining Journal, un article intitulé : Détermination du carbone par le magnétisme.

Pour établir la comparaison entre les différents aciers, Al. Ryder fait séjourner pendant une minute les barreaux prélevés dans ces aciers sur les pôles d'un électro-aimant ; puis il les oppose à un type déterminé placé en regard d'une boussole; le type connu est à une distance lixe de la boussole; l'acier que l'on essaie est placé de l'autre côté de l'aiguille, sur une règle divisée en degrés de carburation.

D'après M. Ryder, les teneurs en carbone sont proportionnelles aux carrés des distances d'équilibre; les aciers de toute dureté et môme les fontes blanches obéissent à cette loi.

Ultérieurement, M. Ryder montra que le manganèse avait une influence sur les propriétés magnétiques des aciers, tandis

que le phosphore et le silicium n'en semblent pas avoir.

. M. Ryder proposa même d'appliquer la méthode magnétique à l'arrêt des opérations du four Martin.

Vers 1881, M. de Waltenhofen créa un appareil pour comparer la puissance magnétique des aciers.

Enfin, M. Osmond reprit la question et publia, en 1885, dans le Génie civil, un très intéressant mémoire sur cette question. C'est d'ailleurs à cette étude que nous avons emprunté l'historique précédent. M. Osmond utilise une méthode qui se rapproche de la méthode Ryder. Ces essais ont conduit ce savant aux conclusions suivantes :

Le phosphore et le soufre n'ont pas, du moins dans les limites très étroites où les maintient une bonne fabrication, d'influence sur le magnétisme.

En prenant les teneurs en carbone pour abscisses et les distances lues sur la règle pour ordonnées, M. Osmond a obtenu une courbe qui peut se représenter par l'équation d'une parabole ayant pour axe Taxe des x

C étant la teneur en carbone.

On a :

M. Osmond fait remarquer que, la constante de l'équation étant très petite, les résultats obtenus confirment ceux de Al. Ryder.

L'influence du manganèse est très nette; la distance en centimètres d'équilibre magnétique est donnée par l'équation :

D = v^.tSDC + 16 + iOMn,

Mn étant la teneur pour 100 de l'acier en manganèse.

Dans une seconde partie de cet important travail, M. Osmond envisage l'influence de la trempe et de Técrouissage sur la force coercitive.

Les résultats obtenus démontrent h nouveau l'influence de ces traitements, et M. Osmond conclut : « Ces résultats font supposer que toutes ces actions produisent en réalité un seul effet : une modification moléculaire du fer. »

Depuis ces travaux, de nouvelles études de toute première importance ont été faites par Hopkinson, M. Morris et M. Pierre Curie. Ces deux derniers n'ont fait que confirmer les

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