Thèse de doctorat, Gauthier-Villars

THERMOÉLECTRICITÉ 121

des valeurs de E à des températures variant de 40 en 40% on en

déduit les valeurs de -tt 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 :

V 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 température, 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 1080*;

2* La forme générale des courbes est toujours la môme 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; nous les reproduisons ici {fig. 79);

rfE 4^* En résumé, il est hors de doute que les valeurs de --j-

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 microvolts;

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 môme maximum de 4 microvolts environ.

La partie intéressante de ces diagrammes réside dans la région située en 700° et 1000°. 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 :

Gomme la méthode de résistance électrique, la méthode

thermoéleclrique met en évidence dans le fer un seul des

points critiques, le point a^. — Le maximum de la courbe

e/E en -^ indique qu'à partir de cette température la variation de

cette force électromotrice subit un changement brusque corré-

if

FiG. 79. — Thermoélectricité des fers et aciers. Courbes théoriques.

latif 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.

A la fin de son intéressant mémoire présenté en mai 1903 à la séance de l'Iron and Steel Institute, sur la détermination des points de transformations allotropiques du fer et de ses alliages par la mesure des variations de la résistance électrique en fonction de la température, M. Boudouard parle de la thermoélectricité des fers et des aciers.

Il faut, tout d'abord, remarquer qu'au couinant de son travail il a montré l'importance des différences de potentiel d'origine thermo-électrique; nous avons dit, dans le chapitre touchant aux résistances électriques, que la déviation donnée A était

THERMOÉLECTRICITÉ 123

corrigée d'une déviation 8 provenant de couples thermo-électriques. Si Ton trace les courbes des variations de différences de potentiel des deux extrémités du barreau en fonction de la température on y verra nettement les points de transformations allotropiques des fers et aciers.

En utilisant la disposition indiquée par M. Salladin et que nous avons décrite à propos des courbes de refroidissement, M. Boudouard a pu enregistrer le phénomène.

Toutes les courbes, soit à réchauffement, soit au refroidissement, présentent la même allure ; leur forme particulière n'est due qu'au mode particulier de chauffage. Tout au début de Texpérience, comme le chauffage est rapide, la différence de température qui existe entre les deux extrémités du barreau, et par conséquent la force électromotrice, croissent avec rapidité ; elles passent par un maximum et vont ensuite en diminuant, tandis que la température augmente. Pendant le refroidissement, il arrive un moment où l'extrémité la plus chaude du barreau devient la plus froide et où la différence de température changeant de signe la courbe se trouve et reste au-dessous de l'axe des x.

La courbe présentant des irrégularités, celles-ci ne peuvent correspondre qu'à des transformations moléculaires du métal, qui viennent modifier l'état thermique du barreau.

Comme l'a montré M. Boudouard, ces anomalies, d'abord très peu accentuées avec les aciers à faible teneur en carbone, s'exagèrent lorsque la teneur centésimale en carbone s'élève ou lorsqu'on introduit dans l'acier des métaux étrangers (chrome, tungstène, manganèse) ; elles acquièrent une importance considérable, notamment au refroidissement, pour les aciers très carbures et pour les aciers au chrome et au tungstène.

L'explication des points anguleux des courbes est donnée comme suit par M. Boudouard :

 réchauffement, au moment de la transformation moléculaire, il y a absorption de chaleur; comme cette transformation est progressive, il se fait dans le barreau une répartition plus

i24 LES ALLIAGES MÉTALLIQUES

uaiforme de la chaleur qui est indiquée par Texistence d'un point minimum de la courbe. Ce minimum correspond en même temps au maximum d'intensité du phénomène ther-

Ni 0/0

Fio. 80. — Courbes données par les aciers au nickel à 0,120 0/0 de carbone. Travaux de M. Boudouard.

mique. La courbe remonte ensuite pour rejoindre la courbe normale des variations de différences de potentiel dues simplement aux différences de températures des extrémités du barreau.

Au refroidissement le phénomène est un peu plus complexe. Par suite du dégagement de chaleur consécutif de la transformation moléculaire, on ne devrait observer qu'un maximum ; or la courbe présente un minimum suivi d'un maximum. La

THERMOÉLECTRICITÉ 1 25

température du barreau étant différente aux deux extrémités,

Ni 0/0 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100

Fio. 81. — Courbes données par les aciers au nickel à 0,120 de carbone {suite). Travaux de M. Boudouard.

la transformation est commencée à Tune des extrémités fia

1^6 UBS ALLIAGES MÉTALLIQUES

plus froide, alors qu'elle ne Vest pas à l'autre; à ce moment, une répartition plus uniforme de la chaleur tend à se faire (point minimum de la courbe). Mais le phénomène progresse peu à peu, dans le barreau; la différence dft température, entre les deux extrémités croit, et, lorsqu'elle est «nima, la différence de potentiel correspondant atteint également scHd maximum. A partir de ce moment la courbe descend pour

Ni 0/0

Fio. 82. — Courbes données par les aciers au nickel à 0,800 0/0 de carbone. Travaux de M. Boudouard.

rejoindre la noî'male des variations dues simplement aux différences de températures.

Nous donnerons, à titre d'exemples, quelques courbes obtenues par M. Boudouard sur les aciers au nickel [fig . 80, 81 , 82, 83).

THERMOÉLECTRICITÉ i 27

Ces aciers renferment tous 0,120 de carbone ; ils contenaient 2, 5, 7, 10, 12 et 20 0/0 de nickel. Ce sont ceux-là mêmes que nous avons utilisés dans nos recherches micrographiques.

Le tableau suivant résume les résultats trouvés par M. Boudouard.

COMPOSITION

REFR0IDI8SE1IEKT

Carbone

Nickel

Éehauffemeot

Refroidissement