ZOO 300 *00 S00 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 H

Fjo. 47. — Magnétisme des aciers (Curie).

résultats obtenus par Hopkinson. Nous résumerons leurs intéressantes recherches. Celles de M. Pierre Curie sont données dans la figure 47 qui reproduit les courbes d'aimantation du fer doux à différentes températures; on a porté sur Taxe des x la valeur des H et sur Taxe des y la valeur de I déterminée. On voit que Ton n'a pas dépassé 770°. De plus, on a déterminé les valeurs de l'intensité d'aimantation, le champ magnétisant variant alternativement d'une manière continue de — 1.350 à + 1.350 unités; mais sur la figure on ne voit que des branches de courbes qui correspondent à la valeur décroissante des H. On voit que, lorsque le champ magnétique croît de 0 à 1.350 unités, les courbes relatives à deux températures diffé-

rentes s'écartent peu l'une de l'autre, sans toutefois se confondre, pendant toute une portion de leur tracé; puis ces courbes se séparent franchement.

On peut distinguer dans cette courbe trois parties :

1° Une portion initiale qui est peu différente, comme direction, avec la température;

2° Une portion finale dans laquelle l'intensité d'aimantation est la même, quel que soit le champ;

3° La portion médiane, qui raccorde les deux autres.

De plus, à partir de 756° et jusqu'à 1.375°, les courbes ne sont plus que des droites passant par l'origine. Cela démontre que le fer possède un coefficient d'aimantation constant pour des températures supérieuresà756°, les champs magnétisants étant compris entre 25 et 1.300 unités, conditions des expériences.

Le fer passe donc progressivement de l'état de corps ferromagnétique à l'état de corps faiblement magnétique, à coefficient d'aimantation constant1. On voit sur les courbes que le fer ne se transforme pas k une température déterminée ; on remarque que l'intensité d'aimantation baisse d'abord lentement, puis de plus en plus rapidement lorsque la température s'élève; la diminution du magnétisme atteint son maximum vers 740° h 750°. Les courbes présentent alors un point d'inflexion.

« L'expression température de transformation magnétique du

i T"' V^1 ' 'srf| 'j'y '3

Fio. 48. — Magnétisme des aciers (Curie).

1. Mémoire de M. P. Curie (Annales de Chimie et de Physique, juillet 1895).

fer, fait remarquer M. Curie, qui est d'un usage très commode, a donc une signification un peu vague. Il convient de désigner ainsi la température moyenne des points d'inflexion des courbes. »

A 860°, on note une nouvelle transformation^ Celle-ci n'est pas visible sur les courbes données, mais on la voit nettement lorsqu'on construit la courbe log I. Cette courbe (fig. 48) présente d'abord un premier point d'inflexion vers 750° h une température voisine du point de transformation et deux autres points d'inflexion à 840° et h 880°.

Enfin, vers 1.280° il se produit une nouvelle transformation qui se traduit par une augmentation brusque de l'aimantation.

Voici, enfin, l'explication que donne M. Curie sous toute réserve : On pourrait, dit-il, admettre que, jusqu'à 860°, le fer se comporte normalement comme tout autre corps ferromagnétique.

Vers 860° le fer commence à se transformer en une deuxième variété allotropique, la transformation est complète vers 920° et le fer reste dans cet état jusqu'à 1.280°; le fer est alors analogue à un corps faiblement magnétique, au palladium, & l'oxygène. Enfin, à 1.280°, le fer revient brusquement à son premier état.

Dans une annotation de son mémoire, M. Curie ajoute : « Je ne me fais pas, d'ailleurs, l'illusion de croire que ces résultats soient suffisants pour résoudre à eux seuls la difficile question de la transformation du fer. »

M. Le Chatelier a remarqué (Société de Physique, séance du 20 avril 1894) que la transformation magnétique vers 750° et le changement vers 860° correspondent respectivement aux transformations A2 et À3 de M. Osmond et que la transformation de 1.280° correspond à un changement dans les propriétés du fer, qui avait été signalé vers 1.300° par M. Bail, mais dont l'existence avait été contestée.

Les expériences du Dr Morris ont confirmé ce qu'avait établi M. Curie, que la perméabilité magnétique augmente en champs faibles et décroît en champs forts, lorsque la tempéra-

ture est portée progressivement jusqu'au voisinage de rabaissement rapide du magnétisme.

Toutefois, le Dr Morris a trouvé que le champ pour lequel la perméabilité reste constante dans cet intervalle est beaucoup plus faible que dans les expériences de M. Curie.

Mais ces recherches démontrèrent Fexistence d'un minimum de perméabilité à 550° dans un fer de la composition suivante :

Mn traces

Ce point semble concorder avec celui signalé par Roberts- Àusten. M. Osmond en a donné, d'ailleurs, une explication très plausible dans un long mémoire que nous ne pouvons discuter ici.

Dernièrement M. Bénédicks a montré que l'intensité maximum d'aimantation diminue très rapidement, lorsque la teneur en carbone augmente. Elle est approximativement représentée par la formule suivante :

T max = 1.000 v;5,23 — (SC + 0,59)2 — 710.

2C représente la somme du carbone de trempe et du manganèse, ce dernier étant exprimé en poids équivalent de carbone. . . .

En extrapolant cette courbe, on trouve que l'intensité d'aimantation s'annule pour C — 1,60 environ.

M. Bénédicks a noté que ce point est justement celui que nous avons indiqué comme correspondant à la teneur en carbone pour laquelle., en l'absence du manganèse et du nickel, le fer conserverait, dans les aciers, la forme y non magnétique1.

Dilatation. — En 1869, dans une étude publiée dans les Proceedings of the Royal Society, Gore donna les résultats des

1. Voir chapitre suivant, Aciers au nickel et Aciers au ryiangahèse.

premières observations faites sur les dilatations des aciers à température élevée. Un fil d'acier était tendu horizontalement; il pouvait être chauffé soit par un courant électrique, soit par une rampe de gaz. Un levier multiplicateur permettait de suivre les variations de dilatation du fil. Il ne remarqua aucune anomalie dans réchauffement; mais, pendant le refroidissement, il nota vers le rouge sombre une dilatation momentanée.

Barrett reprit avec une plus grande précision les expériences de Gore et publia les résultats en 1873, dans le Philosophical Magazine. Ses conclusions extrêmement importantes étaient les suivantes :

1° L'anomalie de dilatation observée par Gore au refroidissement se produit également à réchauffement ;

2° Ces phénomènes sont inverses l'un de l'autre ; ils se produisent sensiblement à la même température;

3° Ces variations anormales dans les dilatations sont très peu sensibles dans le fer doux; elles sont très accentuées dans l'acier dur ;

4° En même temps qu'il se produit une dilatation au refroidissement, on note un dégagement de chaleur. C'est à ce phénomène que Gore donna le nom de recalescence.

Un certain nombre de mesures furent faites aux aciéries de Saint-Jacques, à Montluçon, avec l'appareil de M. Evrard. Ces déterminations permirent de préciser différents points :

1° La dilatation qui correspond au phénomène déjà connu ne paraît pas constante pour tous les alliages fer-carbone. Elle est d'autant plus importante que le métal est plus dur, mais elle varie dans des limites très voisines ;

2° La température à laquelle se passe la transformation est d'autant plus basse que le métal est plus carburé.

M. Svédelius, dans Tétude qu'il fit avec son appareil, nota différents phénomènes qui ont aussi leur importance ; il remarqua, en même temps que les variations de dilatation, les variations de température. 11 arriva aux principales conclusions suivantes :

ALLIAGES DE FER ET DE CARBONE ; ACIEttS, FONTES I i3

i° À l'anomalie de dilatation correspond une anomalie de température ; mais les intensités de ces deux phénomènes ne se correspondent nullement. C'est ainsi que la variation de température est particulièrement accusée dans les aciers très durs, et cela avec une intensité que n'atteint jamais le phénomène de dilatation, tandis que le changement de longueur est plus net avec les aciers de dureté moyenne (cette conclusion n'est pas en concordance avec celles précédemment données) ;

2° La contraction à réchauffement est bien moindre que l'augmentation au refroidissement;

3° Dans le fer doux, la transformation aussi bien au refroidissement qu'à réchauffement semble comprendredeux périodes distinctes ;

4' Dans les aciers doux et dans le fer, la contraction est d'autant plus importante que la teneur en carbone est plus élevée; elle commence à une température constante, quel que soit le pourcentage en carbone.

Au contraire, l'augmentation au refroidissement commence à une température d'autant plus élevée que la teneur en carbone est plus faible ;

5e La contraction à réchauffement aussi bien que l'augmentation de volume au refroidissement sont d'autant plus intenses m que la teneur en carbone pour les aciers croît de 0,1 à 0,60/0. Elles décroissent, au contraire, lorsque le carbone augmente de 0,6 à 1 0/0.

Les importantes recherches de M. H. Le Chatelier apportent une très grande précision dans l'étude de la dilatation des aciers; les expériences ont eu lieu à vitesse d'échauffement très lente. M. H. Le Chatelier étudia successivement le phénomène de recalescence et les transformations du fer.

1° Point de recalescence. — A ce point, il se produit successivement deux changements de dimension de sens inverse.

Ces changements se confondent presque exactement dans l'acier eutectique.

L'existence de ces deux changements de sens contraire s'explique aisément : en effet, dans le phénomène de la recales-

Seo

doo

7oo

Fio. 49. — Dilatation des alliages fer-carbone (Charpy et Grenet).

cence il n'y a pas seulement, comme on Ta longtemps admis, la transformation de la perlite en martensite, mais il existe deux périodes distinctes : la perlite se transforme tout d'abord en troostite, et ceci se passe avec contraction ; la troostite se change ensuite en martensite, et cela a lieu avec une dilatation qui est sensiblement égale à la contraction qui se produit dans le premier temps.

2° Transformation magnétique du fer. — M. H. Le Ghatelier n'a pas pu mettre en vue cette transformation par des mesures de dilatation. Ceci est dû certainement à ce que le changement doit être très faible. Le nickel, au contraire, a pu être étudié en détail, et M. H. Le Ghatelier a montré que la transformation magnétique se fait d'une façon continue et pendant un intervalle de température assez long, puisqu'il va de 350° à 380°.

3° Transformation supérieure du fer. — Ici Ton se trouve en présence d'anomalies extraordinaires, tant au point de vue de la température à laquelle a lieu le changement qu'à celui de la grandeur du phénomène. On ne saurait, à l'heure actuelle, les expliquer. La mesure du phénomène n'est très nette que dans le fer électrolytique pur.

De plus, M. Le Ghatelier a montré que les aciers ont, audessous des points de transformation, le même coefficient de dilatation, quelle que soit la teneur en carbone et qu'au-dessus de ces points de transformation le coefficient de dilatation est d'autant plus grand que la teneur en carbone est plus élevée.

Enfin, l'étude la plus récente sur la dilatation des aciers à haute température est celle de MM. Charpy et Grenet. Les principales conclusions sont les suivantes :

t° Tous les alliages fer-carbone contenant de 1 à 3,50 0/0 de carbone ont sensiblement le même coefficient de dilatation entre 0 et 700° ;

2° Dans les aciers au carbone, il se produit vers 700° une contraction brusque dont l'amplitude augmente avec la teneur en carbone, atteint un maximum pour la teneur de 0,85 environ et décroît ensuite ;

3° Après la transformation brusque de 700°, il se produit dans les aciers une transformation graduelle qui correspond à une contraction pour les aciers contenant moins de 0,85 0/0 de carbone, à une dilatation pour les aciers à plus de 0,85 de carbone et dont la limite ne peut être fixée avec quelque précision par la méthode dilatométrique que pour les aciers doux ;

5° La contraction brusque, qui a lieu à 700°, correspond au point critique Ai de M. Osmond ; la fin de la transformation graduelle paraît correspondre au point A3 de la méthode pyrométrique; quant au point Ao, il ne semble correspondre à aucune particularité de la courbe de dilatation (fig. 49).

Densité. — M. Bénédicks a déterminé l'influence des différents éléments sur le volume spécifique (c'est-à-dire le volume de 1 gramme) du fer. Il a trouvé les résultats suivants :