B.OO

4;oo

s'fio

*|io

6;îo

Dans ces àeax tableaux, les ppaîsseiirs sont données en niutliples de la largeur 0-,H d'une brique; maïs il faut tenir compte de l'épaisseur des ji)inl3 qui est de 0-,005 environ; ainsi la 3< zone, qui est Tormée d'une brique et demie, a 0~,3i d'épaisseur; la i' a 0",46; la 5', 0",5"5; la 6*, O-jeg, etc.

549. Stabilité des chemiaées d'usines. D'une note de H. Kra9l(^nnales despunU et chaussées, 1873| nous extrayons ce qui suit :

Les Annales (novenibri; iSTS) contiennent un travail de H. l'ingénieur Renaud sur la chute d'une cheminée de filature, au Havre. De ce travail, il résulte :

1* Que l'on petit négliger la résistance due aux mortiers, et, par une sorte de compensation, ne pas se préoccuper de l'in&uence des oscillations;

2* Que l'on doit compter avec les vents, qui donnent, d'après les observations de Fresnel (t8311, une pre.ssion de 150 kilog, par mètre carré sur la méridienne d'une cheminée pyrimidale. Sur certains poinis, celte pression peut même s'iilever à 170 kilog (Ob<ervalions de H. Nordiing, Annales des ponts et chaussées, 1864, 18B8 et 1870.)

Supposant, ce qui est sufllsammeot approché, que le vide intérieur

CHEMINEES. 735

de la cheminée soit constitué par un seul tronc de cône ou de pyramide ayant pour bases la section inférieure et la section au sommet, et appelant :

A le cdtë ou le diamètre extérieur du fût à la base ;

a le cdté ou le diamètre extérieur du f&t au sommet ;

A' et a' les dimensions homologues intérieures ;

H la hauteur ;

p le poids du mètre cube de maçonnerie,

pour une cheminée carrée, le poids des maçonneries est {Int. 860, 878) :

I H[À» -f a« + Aa - (A'» + a'* + A'a')]p,

et rintensité totale du vent [Int, 687) :

H XéoO.

Le bras de levier de la résistance est —, abstraction faite de Tinfluence

des oscillations; celui de la puissance est égal à la distance de la base au centre de gravité de la section méridienne du fût, c'est-à-dire à (Int. 1506) :

Le coefficient de stabilité ou le rapport du moment de la résistance à celui de la puissance est donc :

[A» 4- g» 4. Aa — ik'^ + a'^ -I- A^aQJ Ap 150H(A + 2a)

Pour une cheminée ronde, en tenant compte du coefficient 3/2, on a :

3 TT [A« +. g* + Aa ~ ( A^« + a'^ + A V)1 Ap 8xl50H(A + 2a)

En prenant p= 1600 kilog., on trouve : pour^une cheminée carrée :

, . ... [A» + g» + Aa ~ (A-> 4- a!^ -f k'a')]\ . ^ = *^'^^^ H(A + 2g) '

pour une cheminée ronde :

[A» + a* -f Ag — (A'* 4- a'* + A'g'JlA

Ainsi, à dimensions égales, une cheminée ronde présente une stabilité supérieure de 1/5 environ à celle d'une cheminée carrée.

Le produit de S par 150 représente Tintensité du vent capable de renverser la cheminée*

736 DEUXIÈIIE PARTIE.

Ces calculs faits pour un certain nombre de cheminées conduisent aux observations suivantes, qui cesseraient d'être complètement vraies avec une autre valeur de p :

1* Les constructeurs se guident en général d'après le sentiment plutôt que d'après des règles précises, car les coefficients de stabilité varient de 1,00 à 3,22, c'est-à-dire du simple au triple.

2* La règle empirique que l'on suit souvent et qui consiste, étant donnée la section au sommet, à adopter un fruit extérieur de 25 à 30 millimètres par mètre, n'a pas une importance absolue. Ce fruit doit plutôt être regardé comme dérivant d'une inspiration architecturale, et il est à remarquer que M. Nordling donne également à ses piles métalliques des fruits de 25 à 35 millimètres.

Z'* De ce qu'il existe des cheminées construites avec le coefficient 1 et qui résistent, il résulte que le sentiment de certains constructeurs les a conduits à adopter des dimensions qui correspondent précisément au minimum possible. Cette confirmation du chiffre de 150 kilog. a sa valeur.

i* 11 est imprudent de descendre au-dessous du coefficient i ,00, même avec de bonnes maçonneries. Aucune construction connue n'autoriserait cette hardiesse.

Citons à l'appui de cette opinion deux cheminées : L'une, située à Bischwiller (Alsace), avait été construite avec des dimensions donnant le coefficient 0,74. Elle est tombée sous l'action d'un vent de tempête, en mars 1868, cinq mois après son achèvement. L'intensité du vent était vraisemblablement de 124 kilog. par mètre carré. La seconde, située à Haguenau (Alsace), aurait pu tenir sans un affaissement des fondations qui a fait prendre à Taxe une inclinaison de l"" O' 46'' sur la verticale ; elle n'avait plus alors qu'un coefficient de 0,82 et s'est écroulée sous l'effort d'un vent violent, en novembre 1869.

550. Tirage produit par un ventilateur (354). Péclet rapporte que dans un des bains établis sur la Seine, à Paris, la fumée, après avoir circulé autour de la' chaudière à eau chaude, se répartit dans douze tubes d'un petit diamètre et de 20 mètres de longueur, ayant ensemble une section égale à 0*^,40, et plongés dans le réservoir d'eau froide qui alimente la chaudière. Par cette circulation, la fumée se refroidit a peu près complètement, et à son entrée dans la cheminée, elle a sensiblement la température de Teau du réservoir. A l'extrémité des conduits, se trouve un ventilateur qui aspire la fumée et la jette dans la cheminée. Le tambour du ventilateur a 0",80 de diamètre et 0°»,40 de largeur; le tuyau d'écoulement a 0"',20 de diamètre. Ce ventilateur, mû par un seul homme, fait 40 tours par minute, et suffit à l'appel de la fumée provenant de 0,44 stère de bois pelard^ pesant 171 kilog., brûlé en deux heures; ce qui fait par heure 85 kilog., qui équivalent à peu près, du moins pour la quantité d'air nécessaire à la combustion, à 42 kilog. de houille. Supposant que le tirage à l'air chaud absorbe le quart de la chaleur totale développée par le combustible, un homme, dans les circonstances

défavorables que nous venons de citer, a donc produit Teffet de -=- = 1 0^,5

de houille, qui correspondent a la force de 2,5 chevaux-vapeur ou de

17 hommes.

Dans une brasserie de Louvain, un ventilateur absorbant le travail de 6 chevaux suffit en une heure à la combustion de I 000 kilog. de houille, dont le 1/4, c'est-à-dire 250 kilog., serait absorbé par le tirage à Fair chaud; dans ce cas, 6 chevaux en remplacent donc de 50 à 60.

Pour un cheval- vapeur, on brClie en 10 heures à peu près 40 kilog. de

houille, qui coûtent 2 fr. à Paris; un Aommé-t^opeur pendant 10 heures

coûte donc = 0',30; comme il faut 2 hommes vivants pour un travail

journalier de 10 heures, ce travail coûterait donc 4 fr. environ à Paris, c*est-à-dire autant que celui de 2 chevaux-vapeur, ou que 14 fois celui d'un homme-vapeur. Cela suppose toutefois qu'on néglige l'entrefien de la machine, l'intérêt des frais d'établissement et d'amortissement de ces frais; du reste ces causes de dépense sont peu de chose quand la force est prise sur une machine qui commande déjà d'autres appareils.

551. Tirage produit par nn jet de vapeur. D'après des expériences de M. Glépin, un jet de vapeur à 5 atmosphères lancé par un ajutage de 0"',03 de diamètre intérieur dans Taxe d'un tuyau de0"',50 de diamètre et de 3 mètres de longueur, a produit par seconde l'écoulement de 3"%285 d'air à la température de W et sous la pression de C'jeiô, et l'excès de pression intérieure a été de 0"',0575 d'eau ou 47",31 d'air. Il en résulte que le travail produit a été de 3,285 x 1,214 x 47,31 = ISS^"'; ce qui correspond à 2,5 chevaux-vapeur. Comme la vapeur dépensée correspond à 36 chevaux, le rapport de l'effet utile à l'effet dépensé est donc de 0,069.

Ayant fait varier le diamètre de l'ajutage, ainsi que le diamètre et la hauteur du tuyau, mais la pression du jet de vapeur étant toujours de 5 atmosphères, M. Glépin a obtenu les résultats du premier tableau, p. 738.

Pour les dépressions maximum de ce tableau, qui correspondent évidemment au plus grand effet utile, on déduit, en opérant comme ciavant, les rapports de l'effet utile à l'effet dépensé consignés au second tableau, p. 738.

D'après ces tableaux, on voit que Teffet utile produit par un jet continu de vapeur est très faible. Cet effet utile est beaucoup plus grand quand le jet est intermittent, comme dans les locomotives; ce qui est probablement dû à ce qu'alors la vapeur agit à peu près à la manière d'un piston.

nEDXIËME PARTIE.

I dUmbtni d'^nligat

D'après Flarhal et Petiet, le travail produit par le jet iaterin vapeur dans les chemiDées des locomotives varie de 1/3 à 1/6 d que la vapeur pourrait produire. Le diamètre de la cheminée ( comoiive étant de 0~,32 à D'iSS, el le volume de gai écoulé par variant de 3"' ,72 à 8— ,00, la vitesse d'écoulement est de 43 à 8 par seconde, au lieu de 2 à 3 mètres qu'elle pourrait Stre par l tirage de la cheminée (5ii).

MÉTALLURBIE. FONDERIES

552. Métanz ferreux et alliages usuels (i). Classification (438). Les métaux ferreux sont des composés de fer et de carbone; ils constituent une série continue, c'est-à-dire qu'il est impossible d'établir entre eux des limites précises. En pratique, on appellera, d'après Grimer :

1" FoniCy le produit fondu brut de la réduction des minerais de fer. C'est un fer impur, qui n'est pas malléable, mais qui peut se tremper par refroidissement brusque (562).

20 Fer doux^ le métal plus ou moins épuré, extrait de la fonte ou directement des minerais de fer, malléable à chaud et à froid, mais non susceptible de prendre la trempe.

3° Acier, tout produit intermédiaire, pouvant supporter la trempe, mais restant malléable à chaud et à froid s'il n'est pas trempe (564).

4** Fer aciéreux et fonte aciéreuse, produits assez mal définis qui viennent s'intercaler entre les précédents.

Il s'est établi une confusion par rapport aux dénominations métallurgiques; on comprendra facilement d'où elle vient, en se rappelant que le fer contient 0,002 à 0,0005 de carbone; l'acier, 1 à 1,5; la fonte, SI à 5 p. 100. Pour la plupart des praticiens, le fer ne se trempe pas et se soude à lui-même à chaud; certaines fontes sont élastiques, tandis que d'autres sont susceptibles de durcir par la trempe. L'acier se soude à chaud comme le fer, il se trempe par refroidissement brusque, après avoir été porté au rouge, c'est-à-dire qu'il acquiert, par la trempe, des propriétés d'élasticité ou de dureté, et il perd ces mêmes propriétés après avoir été chauffé, puis refroidi lentement. Pour tout le monde la fonte ne se forge pas.

On comprend, d'ailleurs, que les procédés métallurgiques fournissent des produits intermédiaires dans lesquels la proportion de carbone ne se rapporte pas aux chiffres précédents. Aussi, en 1876, la commission métallurgique de l'Exposition de Philadelphie a-t-elle eu l'idée de trancher la question en divisant les produits métallurgiques en quatre classes :

i* Fer soudé (weld iron, Schwp.isseisen), comprenant tout composé ferreux malléable formé des éléments ordinaires de ce métal, et obtenu soit par la réunion de masses pâteuses, soit par paquetage ou par tout autre procédé n'impliquant pas la fusion, et qui, d'ailleurs, ne durcit pas à la trempe; bref, tout ce que l'on a désigné jusqu'à ce jour par le nom de fer doux (wrought iron).

2** Acier soudé (weld steel, Schweisstahl), composé analogue qui, pour

(1) Pour la rédaction de ce chapitre, nous avons puisé notamment dans Touvrage de M. Debauve : Procédés et matériaux de construction, dans les rapports du Congrès des procédés de construction, tenu à Paris en 1889, et dans les études faites sur la métallurgie dans la Semaine des Constructeurs, par M. L.-A. Barré, en 1889, et par M. Marcel Daly, en 1891.

DEDXIËHE PARTIE.

une cause quelconque, durcit par l'action de la trempe et Tait partie de ce qu'on appelle aujourd'hui acier naturel, acier de forge, ou plus particuliëremrnt acier puddié.

3' Fer fondu [inyol iron, Flutseifn), tant composé ferreux malléable comprenant les éléments ordinairpfi de ce métal qui aura élé obtenu et coulé à l'état foodu, mais qui ne durcit pas seosiblement par la trempe.

i* Acier fondu [ingol aleel, Fliusfahl , tout composé pareil qui, par une cause quelconque, durcit par la trempe.

Cette classificaiion repose exclusivement sur le mode de production du métal et sur ses qualirés de trempe; elle n'est pas passée dans la pratique. Pour définir un acier, on tient romple, avant tout, aujourd'hui, de sa limite d'élasticité, de sa résistance et de l'oo allongement k la rupiure, eu un mot, de sch propriétés métiaoîques (576). Comme exemple, voici le classement adopté & la Compagnie des chemins de fer P.-L.-H., par le service du centrale du matériel fixe :

Wrè» douï.

JKoudahla. .

"■(SondinU..

Trempe énergique.

Trempe ferme. . .

Tri^mpe taihle. . .

Ne Ireoipe pu . .

GrilD Un

Grain bien forme.

tiliii

mis

Afin de compléter ce tableau, nous le rapprocherons des résultats moyens suivants que donne te fer puddié couramment employé dans les constructions méUlliques.

Fer mlil jHe trempe pus . .jTeitore i nerf. .| 18 |33k3*| S i 10

Fer pour riiele (qui-

liÙ ctasadiere) . . .\Idtm JTexlDre k gnini

Malgré ces eiteais de classificaiion, il existe encore une confusion parmi les praticiens. Ainsi les uns appellent acier» des produits qui n'ont pas la propriété de tremper; tandis que d'autres conservent pour certains produits le nom de fonte» trempées.

L'acier fondu est nécessairement obtenu par voie de fusion, maiiil a la propriété de se laisser lorger.

Au point de vue de la nomenclature, il reste un progrés à accomplit-

Des tentatives ont été faites pour classer les aciers suivant leur résistance (i); mais on n'est pas encore arrivé à un accord parfait.

553. Densité des fers, fontes et aciers. La densité du fer varie selon le travail auquel il a été soumis, et le moyen par lequel on l'a obtenu. Voici quelques chiffres h, ce sujet :

Fer du commerce (moyenne) 7,70

Fer (densité minima) 7,35

Fer laminé en tôle mince 7,60 )

Fer de Suède étiré en fils 7,75 { (d'après Berzelius).

Fer de Suède forgé en barres 7,84 )

Fer de Danemora (Suède), en barres martelées . . 7,91 (d'après Thomson}.

Fer déposé par la pile électrique 8,14 (d'après Percy).

Acier (densité moyenne 7,40 k 7,90

Acier Bessemer ou Martin 8 à 8,10

Fontes blanches cristallines 7,50

Fontes noires graphiteuses 7,10

Fonte (densité minimum; 6,60

Fonte (densité maximum) 7,90

554. Température de fusion. La fonte fond k la température de 1 050 à 1 300 degrés, le fer malléable de 1500 k 160)<>, les aciers de I 400 à 1600» et même 2000*; à une très haute température, on peut même volatiliser l'acier.

555. Minerais de fer. Le fer est obtenu directement de certains minerais riches :

1"* En les chauffant au contact du charbon de bois (méthode catalane) 5 ou 6 heures suffisent pour une opération; cette méthode très ancienne et rudimentaire ne donne que 33 de fer pour 100 de minerai (2);

2*" On Tobtient en grande quantité au moyen du haut fourneau (556), dans lequel le minerai et la houille sont placés ensemble. Le résultat de la fusion du minerai est connu sous le nom de/on/e, combinaison de fer et de carbone; cette fonte affinée, c'est-à-dire épurée et débarrassée de son carbone, par des opérations complémentaires, donne des produits de plus en plus purs et finalement se transforme enfer doux et ductile.

Les minerais de fer qu'on exploite le plus sont :

Le peroxyde defety anhydre (Fe'O*) ou hydraté (2Fe*0', 3H*0) [hématites rouges et brunes (60 p. 100 de fer), for oligiste (64,40 p. 100 de fer), spéculaire, micacé; fer olithique, limonite, rouille, etc.].

Uoxyde magnétique (Fe*0',FeO), qui contient 72,41 p. 100 de fer.

Les carbonates de fer (fer spath ique (48,2 p. 100 de fer), fer carbonate amorphe, etc.).

Les minerais schisto-bitumineux (40 à 60 p. 100 de fer) et silicates (35 à 40 p. 100).

Les minerais de fer sulfurés^ phosphores et arséniés, dont on ne tirait jadis que de mauvais fers, peuvent être utilisés en partie, aujourd'hui, grâce aux progrès de la fabrication.

(1^ Pour la classification d'après la résistance, Toir n** 576.

(2) M. Siemens a ima<|[iné une méthode de fabrication du fer qui n'est autre que celle des forges catalanes exécutée avec les appareils modernes. On réduit le minerai pu le charbon, sans passer par Tintermédlaire de la fonte.

La frankliniie contient 46,16 de fer, 20,30 de zinc et 9,38 de manganèse p. 100.

La plupart du temps, le minerai de fer est enveloppé d'une gangue, c'est-à-dire de matières étrangères inertes (quartz, silice, chaux, argile, etc.;, qu'il faut éliminer dans le traitement.

Les minerais contenant moins de 25 p. 100 de fer ne sont plus traités aujourd'hui.

556. Hauts fonrneanz (voir page 401, à la fin du chauffage, et n* 587 pour l'utilisation de leurs gaz). Un haut fourneau se compose de deux troncs de c6ne réunis par leurs bases; le cône supérieur ou cuve est en briques réfractaires. Il se termine à la partie supérieure par une ouverture ou gueulardy par laquelle se fait le chargement. Des ouvertures latérales donnent issue aux gaz combustibles qui sont recueillis dans un gros tube métallique latéral. Le cône inférieur (ou les étalages) est en pierres siliceuses infusibles. Au-dessous se trouve un cylindre en pierres réfractaires, appelé Vouvrage^ dans la partie inférieure duquel viennent déboucher les trois tuyères d'une forte machine soufflante. Au-dessous de l'ouvrage se trouve le creuset^ qui se termine antérieurement par une paroi nommée damCf devant laquelle existe un plan incliné. Le creuset est percé inférieurementd'un trou de coulée ou trou de chioy qui pendant l'opération est bouché par un tampon d'argile.

Après avoir introduit dans le haut fourneau le combustible suffisant, on y ajoute des charges alternatives de minerai^ de castine (calcaire) et de charbon, dans le rapport de 300 de minerai pour 80 de castine et 110 de charbon. On met ensuite le feu et l'on fait jouer la machine soufflante. Au bout de 42 à 24 heures, le creuset est rempli; on enlève le tampon d'argile et la fonte coule, puis se solidifie dans des canaux demi-cylindriques; elle est à Tétat de gueuses*

La hauteur d'un haut fourneau est d'autant plus grande que le combustible et le minerai sont plus denses. On adopte généralement les hauteurs suivantes :

Avec du charbon de bois léger 6à 8 mètres.

— du charbon de bois mêlés 8 k 10 —

— du charbon de bois dur et coke. . . 10 à 15 — •

— du coke léger 13 à 17 —

— du coke dur 31",50 —

— de ranthracite 21»,50 —

Pour produire une tonne de fonte grise, un haut fourneau, avec un minerai dont la teneur est de 30 à 40 p. 100, doit avoir une capacité de 6 à 7 mètres cubes avec du coke et de 4 à 6 mètres cubes avec du charbon de bois. Avec un minerai riche en fer de 40 p. 100, pour produire 50 tonnes de fonte en 24 heures, il faut une capacité du haut fourneau de 250 à 350 mètres cubes.

Le diamètre du ventre est compris entre V3 et J/5 de la hauteur totale* Le diamètre maximum est de 8 mètres en Angleterre, et de 5™,50 seu-

lement en France. La hauteur du ventre au-dessus du sol est de 1/2 à 1/3 de la hauteur du haut fourneau.

Vouwage, lorsqu'on emploie du coke, doit avoir 1 mètre à 1",50 de hauteur avec du minerai dont la teneur en fer est de plus de 40 p. 100, pour la fonte grise, et de 0-,75 à 1»,25 pour la fonte blanche (662). Si le minerai est inférieur, la hauteur de l'ouvrage est de 1"',25 à 2 mètres pour la fonte grise et de i»,30 à 1",50 pour la fonte blanche. Si le combustible est le bois pour les deux sortes de fontes, on donne à Touvrage de 1 mètre à l^'ySO de hauteur. Le diamètre de l'ouvrage se détermine en admettant que, pour deux hauts fourneaux analogues de dimensions et traitant les mêmes minerais, les quantités de fonte produites soient proportionnelles à la section de l'ouvrage. Généralement, ces diamètres sont compris entre 0'»,50 (pour une production de 3 à 6 tonnes de fonte en 24 heures) et g^jTO (pour une production de 80 tonnes), le minerai contenant de 40 à 50 p. 100 de fer.

Le gueulard doit avoir un diamètre égal aux 4/5 ou 5/10 de celui du ventre. La pression des gaz au gueulard est de 4 à 10 centimètres d'eau.

Le creuset est cylindrique; son diamètre est celui de l'ouvrage aux tuyères; sa hauteur varie entre 0~,50 et 1 mètre. La largeur de l'avantcreuset est les 2/3 du diamètre du creuset.

Pour produire une tonne de fonte grise^ il faut 1 000 kilog. de coke avec des minerais riches, 1300 kilog. avec des minerais à 45 p. 100, et 1800 kilog. avec des minerais inférieurs.

Pour la fonte blanche, la consommation de coke est inférieure de 150 à 200 kilog. à la quantité nécessaire pour produire la fonte grise, les minerais étant les mômes.

On peut faire de 3 à 4 coulées par 24 heures. Les hauts fourneaux au bois durent environ une année, sans avoir besoin de réparations; ceux au coke peuvent durer 3, 6 et même 15 années.

557. Cubilots (588). Les cubilots, employés pour traiter la fonte, sont des fourneaux cylindriques, dont Ja hauteur, depuis les buses des tuyères jusqu'au gueulard est de 2~,50 à 3"',50 quand on emploie le coke, et de 4~,70 à 6 mètres quand on emploie le chaii>on de bois. Pour chaque kilog. de fonte produite par heure, on prend !"■• à 1"*,25 de section. Le diamètre du cubilot ne doit jamais être inférieur à 0*,50. L'épais* seur des parois du cubilot varie de 0",15 à 0%30.

La quantité de fonte obtenue varie avec la quantité de combustible brûlé dans l'unité de temps, laquelle varie à son tour avec la quantité de vent injecté. La fonte grise est la plus employée; on la charge avec du coke et du calcaire (3 à 4 p. 100 de la fonte à obtenir).

La section totale des ouvertures qui amènent le vent doit être au moins 1/8 de la section de la cuve du cubilot. L'air arrive à une pression variant entre 180 et 300 millimètres d'eau.

La partie inférieure du cubilot est recouverte d'une couche de terre réfractaire et de sable pilonné de 160 à 200 millimèires d'épaisseur. La hauteur des buses de tuyères au-dessous du fond du cubilot varie de

744 DRUXlèSIE PAETIE.

650 millimètres (avec le coke) à 300 millimètres (avec le charbon de bois).

Pour 100 kilog. de f »iite introduite au cubilot, il faut consommer 10 à 20 kilog. de coke ou 30 à 60 kilog. de charbon de bois.

Un cubilot de 0*,50 à 0~,60 de diamètre, d*une contenance de 1500 à 3000 kilog. et d*une charge au gueulard de 100 à 200 kilog., produit de 600 à 1 200 kilog.

Pour un cubilot de 1»,50 à 2*,50 de diamètre, contenant 25000 à 35000 kilog., les charges de fonte étant de 400 à 500 kilog., la production varie entre 5000 et 7500 kilog.

558. Fours à réverbère. Ils servent surtout à fondre en grosses pièces : la Jonte^ au moyen de houille^ ou le bronzey au moyen de bois. La durée de la fusion d'une charge varie de 5 à 6 heures. La houille consommée est de 50 à 90 kilog. par 100 kilog. de fonte brute introduite. Pour fondre ces 100 kilog. de fonte, la surface de grille doit être 0"^2i, la section de passage 0"^*,127. La longueur de la sole est de 3 à 4 mètres; elle est formée de sable quartzeux pilonné et inclinée de 1** à 2* vers le trou de coulée. L'épaisseur de la voûle varie de 0",12 à O^ylS.

559. Fomrs à creusets. Us sont employés pour fondre de petites quantités de métal. Ces fours empêchent le contact entre le njétal à fondre et le combustible. Ils sont en argile ou en graphite, et ne contiennent guère plus de 30 kilog. de métal.

Pour 100 kilog. de fonte, on dépense 200 kilog. de coke avec un seul creuset. S'il y en a plusieurs, celte consommation de coke descend à 80 kilog. 100 kilog. d'acier fondu exigent 200 à 400 kilog. de coke.

560. Four rotatif de Samuel Danks, pour le pnddlage de la fonte (voir t. II, année 1872, Annales des mines, note de M. Amiot, et une note publiée, en février 1873. dans les Annales des ponts et ckatLssées, par M. Lemoine). Le procédé Danks consiste dans l'emploi d'un fourdoDt le laboratoire est un cylindre horizontal en fonte, pouvant reci'voir un mouvement de rotation autour de son axe, et revêtu intérieurement d'un enduit d'oxyde de fer. La rotation du cylindre produit le brassage de la fonle, et les parois fournissent l'oxygène nécessaire à l'oxydation du carbone. L'ouvrier est ainsi dispensé de la manœuvre pénible do crochet, et il n'a plus à souffrir de la chaleur du four. En même temps, le rendement est augmenté par la réduction partielle de Toxyde de fer des parois, et la qualité est améliorée par une élimination plus complète du soufre et du phosphore.

561. Fomr rotatif Pemot (mémoire de M. Henry, Annales des mines^ t. YI, 18741. L'adoption du four Danks entraîne la modification complète de l'usine; il faut non seulement changer les fours, mais encore augmenter de beaucoup la puissance des appareils cingleurs et des biminoirs; on ne peut, en effet, cingler et laminer avec les outils existants les boules énormes de fer brut que l'on retire du foor Danks. On a cherché une disposition qui rendît le travail du puddlage, sinon complètement mécanique, du moins beaucoup plus facile pour l'ouvrier, et qui n'entraînât pas avec elle un changement radical dans Toutillagede

la forge. M. Pernot, chef de la fabrication à Tusine de Saint-Chamond (Loire), a adopté, en 1873, un four à sole circulaire, en forme de cuvette, tournant autour d'un axe faisant un petit angle avec la verticale.

562. Fontes. Les fontes contiennent 95 à 98 p. 100 de fer et 5 à 2 de carbone. Souvent elles renferment du soufre, du phosphore, du silicium, du manganèse, du chrome, de Tarsenic, etc. On classe les fontes en deux groupes i fonte blanche et fonte grue, suivant Tétat sous lequel le carbone est associé au fer.

Dans la fonte blanche^ le carbone est intimement lié au fer, de manière à former une mas^te homogène. La couleur de cette fonte est argentine et sa cassure est brillante. Sa densité varie de 7,4 à 7,8. Elle est dure et cassante; elle se brise par le choc et ne se laisse pas entamer par la lime. On s'en sert seulement pour fabriquer des surfaces très dures. Elle est employée spécialement pour obtenir le fer et Tacier. Elle fond entre i 050 à 1 100^

hd^ fonte grise n'est pas un produit homogène : une partie du carbone y est combinée au fer dans la proportion de 2 à 2,5 p. 100, et le reste du carbone est disséminé dans la masse sous forme de paillettes graphiteuses. Sa couleur varie du gris noir au gris clair. Elle est plus malléable que la fonte blanche et se laisse travailler au tour et à la lime. Sa densité varie de 6,8 à 7. Elle fond à 1200"* et elle entre instantanément en fusion. Elle devient très fluide et est très propre au moulage. On s'en sert pour mouler des colonnes, des piliers, des cylindres de machines à vapeur, etc.

La production directe de la fonte, à l'état de fonte blanche ou de fonte grise, dépend tout à la fois de la température à laquelle se fait l'opération dans le haut fourneau et aussi de la nature des minerais. Si la température est élevée, on obtient de la fonte grise; si la température est moins forte, on obtient de la fonte blanche. Les minerais qui contiennent une forte proportion de manganèse sont propres à la fabrication de la fonte blanche, tandis que le silicium favorise la formation de la fonte grise. La fonte blanche se transforme en fonte grise en se refroidissant lentement Une partie du carbone se sépare et cristallise en paillettes dans la masse.

Entre la fonte blanche et la fonte grise, il y a des produits intermédiaires connus sous le nom de fontes traitées qui sont utilisés pour moulage.

563. Affinage de la fonte. L'affînage de la fonte, qui a pour objet d'éliminer le carbone et d'autres substances telles que le phosphore, le silicium, le soufre, etc., s'obtient par deux procédés différents :

Le procédé comtois consiste à chauffer la fonte au contact du charbon de bois dans un foyer ouvert. Par tonne de fer, il faut 1680 kilog. de fonte, 200 kilog. de rognures ou chutes, et 52 hectolitres de charbon de bois.

Dans la méthode anglaise^ le combustible est la houille et l'on fait usage d'un four fermé à\l four à réverbère ou four à pitddler (558 et 590).

746 DEOXIÈMB PARTIE.

Par tonne de fer, il faut 1880 kilog. de fonte d'affinage et 900 kilog. de houille.

Dans les deux méthodes, la matière obtenue est corroyée sous de puissants marteaux, et après des corroyages successifs, qui ont pour objet d'expulser les matières étrangères, on obtient du fer qui ne contient plus que de 0,002 à 0,005 de carbone et 0,0005 de silicium et quelquefois un peu d*arsenic et de soufre. Le fer obtenu fond à 1500®. Sa densité est de 7,8. Il devient fibreux par le martelage. Cette texture fibreuse est très recherchée, mais elle se modifie par les vibrations ainsi que le montrent les câbles des ponts suspendus et les essieux de wagons. La cassure devient alors cristalline et le fer a perdu de sa résistance.

564. Acier. Vacier est une combinaison de fer et de carbone. La proportion du carbone y est moins grande que dans la fonte. Les aciers de bonne qualité en contiennent de 1 à 1,5 p. 100. La limite minimum est de 0,7 de carbone p. 100. Suivant le degré de trempe (571) , Tacier devient dur et même cassant comme dans les limes, ou élastique comme dans les ressorts.

Cest à la proportion déterminée du carbone dans les aciers, variable dans des limites très resserrées , qu'il faut attribuer les propriétés d*élasticité ou de résistance qu'ils acquièrent par la trempe. En effet, si la proportion de carbone devient supérieure au chiffre de 1,5, le produit se rapproche de la fonte et ne se soude pas. Un produit ferreux qui contient seulement 0,25 de carbone p. 100 n*a pas la propriété de durcir par la trempe. A la dose de 0,6 de carbone p. 100, le fer devient aciéreux ; il commence à durcir par la trempe.

565. Influence de quelques corps alliés au fer. Le fer qui contient une très petite quantité de soufre ou d*arsenic est cassant. Le phosphore rend aussi le fer cassant jusqu'à la proportion de 0,5 p. 100 (1/200). Audessous de cette proportion, le fer peut présenter une bonne qualité pour confectionner des objets qui exigent de la dureté à Tusure, notamment pour les rails.

Le manganèse augmente la ténacité des aciers et atténue la propriété brisante du phosphore. Le chrome augmente la résistance des aciers. Le silicium est recherché dans les fontes Bessemer, parce qu'en se combinant avec Toxygène il y a élévation de température, ce qui facilite l'opération. Le manganèse produit un effet analogue (572).

566. Procédés pour fabriquer l'acier. Depuis longtemps l'acier s'obtient par deux procédés inverses l'un de l'autre :

!• La carburation du fer se pratique surtout par cémentation j c'estàrdire en mettant du fer et du charbon (cément) en contact, en vase clos, à une température élevée (ce procédé date de 1630). Industriellement on dispose dans un four ad hoc des barres de fer de petites dimensions, par lits successifs, au milieu de poussière de charbon renfermant des matières organiques azotées. On chauffe 12 ou 15 jours au rouge vif. L'acier ainsi obtenu, recouvert de boursouflures, s'appelle également acier poule. Lorsqu'on soumet cet acier à la fusion, on

obtient un acier fondu, métal plus homogène que le précédent, obtenu, dès 1740, par B« Hunstman, à Sheffield (Angleterre).

2** La décarburation partielle de la fonte s'obtient par affinage direct sans fusion ou par affinage de la fonte fluide. L^affînage direct sans fusion consiste à oxyder lentement le carbone de la fonte par voie de grillage ou à Faîde d'agents oxydants solides. Un affinage partiel donne la, fonte malléable aciéreuse. L'affinage de la fonte fluide se fait soit au bas foyer, ce qui donne Vacier de forge ou aciernaturel, soit au four à réverbère, ce qui donne Vacier puddlé (procédé Karsten, 1838), soit enfin par les procédés dits pneumatiques (Bessemer, etc.), ou k réaction (Siemens-Martin, etc.).

Les aciers naturels, puddlés ou de cémentation, ne sont pas homogènes; ce sont les anciens aciers que Ton améliore en les fondant au blanc soudant et en leur faisant subir des corroyages successifs sous le marteau.

On désigne sous le nom ô! acier fondu un acier obtenu en fondant dans un creuset de Facier de cémentation. Cette fusion a pour objet de rendre Tacier homogène. Cet acier fondu est ensuite martelé et étiré en barres. L'acier simplement puddlé est relativement commun. Il sert à confectionner des outils aratoires.

Le puddlage de l'acier se fait comme celui du fer. Mais, au lieu d'une décarburation complète de la fonte, on arrête l'opération au moment où la teneur en carbone est jugée suffisante. On décarbure la fonte au contact de scories riches et de battitures de fer.

567. Acier Bessemer. Le procédé pneumatique ou Bessemer, qui date de 1855, consiste à faire passer au milieu de la fonte en fusion, contenue dans une cornue appelée convertisseur, une multitude de jets d'air comprimé, qui produisent à la fois l'oxydation, le chauffage et le brassage de la masse.

La cornue se compose d'un corps en forte tôle ou en fonte de 4 mètres de hauteur environ sur 2",50 de diamètre au ventre et 0"*,015 d'épaisseur, suspendue par deux tourillons. Elle est ainsi mobile autour d'un axe horizontal. L'un des tourillons, qui est creux, donne accès à l'air sous pression qui, de là, par un conduit spécial, se rend dans la boîte à vent placée à la base de la cornue. Celle-ci est revêtue à l'intérieur de briques réfractaires siliceuses (procédé acide), ou d'un pisé manganésien (procédé basique). Elle peut contenir 7 à 8 tonnes de métal et parfois plus.

Le haut de la cornue se rétrécit en forme de bec de coulée. On dispose les cornues par paire, au bord d'une fosse demi-circulaire où se trouvent réunies les lingotières. L'acier se coule, soit en source, c'està-dire dans toutes les lingotières à la fois, soit séparément, dans chacune d'elles, par l'intermédiaire d'une poche, ou chaudron monté sur plaque tournante à pivot. On peut faire avec le convertisseur de 12 à 24 opérations en 24 heures. En Amérique, on en fait jusqu'à 40,

Avec le procédé acide, la marche du travail est la suivante : chauffer la cornue au rouge, y couler la fonte liquide, donner le vent pendant

15 à 20 minutes (1); ajouter lo spiegel-eùen (2) ou fonte riche en manganèse; couler. Durée tolale : 17 à 25 minutes.

Au point de vue chimique, il y a trois périodes : 1* oxydation de la fonte et des matières étrangères (silicium, etc.) et formation de scories; 2« décarburation de la fonte avec dégagement d*oxyde de carbone; 3* récarburation.

Le procédé banque ou de déphosphorafion a surtout pour but d'éliminer le pho<«phore des fontes. Pour cela, on fait entrer le phosphore en combinaison avec une base et on Texpulse parmi les scories. L'appareil est toujours le môme; seult^ment, le revêtement intérieur, au lieu d*è(re siliceux, est magnésien (pisé de chaux magnésienne agglomérée au goudron). La marche de Topération est analogue à la précédente; mais on ajoute à la fonte, avant son introduction dans la cornue, 15 à 20 p. 100 de chaux et 1 à 2 p. 100 de fluorure de calcium; on réajoute ensuite un peu de chaux (5 à 6 p. 100) après la période de docarburation du métal qui ne dure ici que de 9 à 10 minutes, et Ton donne alors de nouveau 4 à 5 minutes de vent avant de verser le spiegel-eisen. C'est pendant cette dernière période, dite de sursoufflage j que le phosphore 8*élimine.

Les déchets du procédé Bessemer sont variables : 9 à 12 p. 100 avec de la fonte de l'* fusion; 12 à 15 p. 100 avec de la fonte de 2« fusion. On charge de 3800 à 4500 kilog de fonte dans le convertisseur, et on ajoute 8 à 10 p. 100 de spiegel-eisen, à la fin. Pour 1000 kilog de fonte, on obtient 850 kilog. de lingots, 50 kilog. de riblons et 100 kilog. de déchets.

568. Acier Martin -Siemens. Le procédé Martin^ qui date de 1865, consiste à affiner la fonte sur la sole d'un four à gaz, à réverbère, en la fondant avec le fer malléable. Les fontes traitées parce procédé sont, en général, moins siliceuse» que celles que Ton traite au Bessemer. On se sert de fours fixes du système S^iemerur (fours à récupérateurs, de chaleur), ou du four rotatif t*emot (5(il).

On distingue plusieurs variantes dans le procédé Martin, soit que Ton fasse dissoudre le fer en barres dans le bain de fonte, soit qu'on remplace une partie du fer par du minerai riche ou par des loupes de fer brut. Mais, dans les trois cas, on outrepasse Faffinage proprement dit, comme pour le Bessemer, et Ton récarbure le métal, après coup, par l'addition du ferro-manganèse.

Pour un bain de fonte initial de 1590 kilog., on ajoute successivement dans le procédé Martin Siemens : 1 940 kilog. de fer, i 805 kilog. d'acier,

(1) La quantité de yent injectée varie de 20 à 30 mètres cubes par minute et par tonne de fonte, à la pression de 115 centimètres de mercure. Cette pression doit être enTiroD le double de la hauteur de fonte sur le fond.

(2) Le manf^anèse produit dans te conyertisseur une réaction plus ou moins yiolente se manifestant par une flamme plus ou moins abondante à la gueule et par un bouillonnement très marqué. Le manganèse, à cause de son oxydabilité, ne peut être introdait libre Le spiegel-elsen est une fonte cristalline qui en contient 10 pour 100 entiron.

Cette fonte refondue sert de Téhicule au manganèse et introduit aussi le carbone nécessaire à Faciération du métal affiné de la cornue.

et, finalement, 486 kîlog. de spiegpl-eisen à 15 p. 100 de manganèse. On obtient ainsi un lingot de 5721 kilog., 93 kilog. de riblons et 218 kilog. de rebuts.

La sole du four a environ 3»,30 de long et 0»,50 d'épaisseur; elle est formée d'un mélange de parties égales de sable de mer et de sable d*eau douce. La coulée se fait à 1res peu près comme pour les appareils Bessemer. Les lingots bruts sont réchaufiFés dans un four au gaz, puis laminés en barres et livrés au commerce.

On peut prolonger l'opération de telle manière qu'on puisse essayer les aciers «►btenus. Le procédé Bessemer est rapide. Au contraire, la méthode Martin-Siemens est lente (de 8 à 10 heures). Cette lenteur est une cause de succès, parce qu'elle permet de suivre la transformation du métal et de la corriger par des additions successives de matières.

En 1878, M. Jordan, professeur à l'École centrale, disait que le four à réverbère rhaufifé au gaz était un appareil complaisant qui permet de faire une véritable cuisine métallurgique, et il donnait comme exemple que, pour obtenir un métal très doux qui ne trempe pas, il suffit de forcer la proportion de fer en additions successives et d'ajouter, à la fin de l'opéralion, une certaine dose de manganèse métallique, aussi pur que possible. Pour obtenir un métal doux, se moulant sans soutlflures, le manganèse ne suffit plus et il est nécessaire d'ajouter du silicium pour décomposer les gaz carbonés et éviter ainsi les soufflures.

Spectroscope. La fin des opérations Bessemer s'annonce, selon les fontes, par la chute de la flamme plus ou moins accentuée. Gela se passe surtout »insi quand on traite des fontes de 2* fusion ; car alors on a très peu de métaux étrangers à brûler. Mais en 1" fusion, les choses ne se passent pas ainsi, surtout lorsqu'on traite des fontes très mangauésées. Généralement les opérations sont fumeuses, le carbone et le manganèse se trouvant en quantité plus notable. 11 est alors quelquefois difficile d'apprécier la fin. On se sert alors du spectroscope.

Lorsque, avec cet instrument, on regarde la flamme qui sort de la gueule du convertisseur, on aperçoit dans le vert du spectre un groupe de raies qui ont été reconnues comme accusant la combustion du carbone. Elles disparaissent complètement à la fin des opérations, et il ne reste plus que la raie jaune très accentuée, qui est considérée comme étant la raie du soilium. Alors l'opération Be^^semer est achevée; on doit généralement arrêter là l'afiinage , renverser le convertisseur, ajouter le spicgel et couler l'acier.

569. La métallnrgie actuelle. On emploie maintenantle haut fourneau pour fabriquer une série d'alliages nouveaux, à des teneurs variables, tels que les ferro-manganèse, ferro- chrome, ferro-silicium (372), ces alliages étant de précieux auxiliaires dans la préparation des aciers. D'autres progrès sont dus au réchauffage de l'air lancé par la soufflerie avant son introduction dans le haut fourneau et aussi à l'augmentation de pression de cet air. Les souffleries fournissent maintenant de l'air à la température de plus de 700\

M. Alfred Hallopeau, professeur à l'École centrale, a rapproché (en

1889) les chiffres suivants concernant les productions métallurgiques. En 1789, le haut fourneau fournissait seulement 1500 kilog. de fonte au bois par 24 heures. Actueiletnent, il en donne, dans le même temps, jusqu'à 150000 kilog. en marchant au coke, c'est-à-dire 100 fois autant, tout en produisant des fontes de première qualité.

La production des fers et des aciers présente aussi des progrès remarquables au point de vue des quantités obtenues. Autrefois, le /eu catalan par affinage direct du minerai ou bien encore le feu comtois par affinage de la fonte produisait en plusieurs heures 100 kilog. de fer martelé, après un travail des plus pénibles et avec une consommation énorme de charbon; aujourd'hui, l'affinage de la fonte se fait dans la cornue Bessemer et donne, en une demi-heure, jusqu'à 12 tonnes d^acier plus ou moins dur, et le four Martin-Siemens produit en 12 heures jusqu'à 15 tonnes d'acier doux ou de fer fondu.

L'un des perfectionnements signalés par M. Jordan, à Tlnstitut, en 1889, consiste dans le procédé de M. G. Robert, administrateur des forges de Slenay, pour affiner la fonte, en appliquant au convertisseur Bessemer le soufflage sur un seul côté, au moyen de plusieurs tuyères placées horizontalement. Ces tuyères effleurent presque la partie supérieure du bain de fonte. Le vent agit seulement sur la couche superficielle du bain, en lui imprimant un mouvement gyratoire qui amène successivement toutes les parties en contact avec le courant d*air. Dans ces conditions, le métal, obtenu sans aucun brassage, est sain, sans soufflures, très malléable, très homogène et d'une résistance considérable. On obtient ainsi des aciers moulés soudables et des fers fondus soudants.

570. Forgeage et laminage de Tacier. Une fois l'acier obtenu à l'état de masse solide : boules sortant du four à puddler, lingots du Bessemer, etc., on le réchauffe, et on le corroie, pour lui donner, enfin, la forme sous laquelle il devra être employé dans l'industrie : fers de toute nature, tôles, rails, etc. L'acier brut, en effet, est toujours plus ou moins poreux. Au microscope, on voit des groupes de grains cristallisés séparés les uns des autres par des espaces considérables. Le corroyage, qu'il se fasse au marteau-pilon ou au laminoir fait disparaître ces vides et donne à la pièce un grain plus régulier.

Depuis quelques années on est parvenu, en coulant Vacier sous pression, à obtenir directement des pièces en acier, sans passer par le forgeage ou le laminage; on se contente alors simplement de recuire et de tremper le métal.

571. Trempe de l'acier. Tremper l'acier, c'est le refroidir brusquement après l'avoir porté à une haute température. On obtient ce résultat en plongeant le métal chauffé dans un bain d'eau, d'huile,|de mercure, etc., et même parfois dans un courant d'air. L'acier refroidi lentement est ductile ou malléable comme le fer; la trempe le rend dur et élastique, mais lui communique toujours un peu d'aigreur qu*on enlève ensuite par un recuit convenable.

Les effets de la trempe et du recuit varient suivant le degré de car-

METALLURGIE. FONDERIES. 751

buration du métal, ies températures auxquelles l'acier est porté dans Tune et l'autre opération, enfin suivant la nature du bain. Ainsi, la trempe à Teau durcit les surfaces, rend le métal élastique, mais aussi plus fragile. La limite d'élasticité s'élève ; la résistance à la rupture diminue. La trempe à l'huile, au contraire, si elle durcit moins la surface, augmente les deux limites d'élasticité et de résistance à la rupture. On fait donc varier le mode de trempe suivant la nature d'acier qu'on cherche à obtenir (578).

572. llodifications de l'acier, du fer, etc., par les corps étrangers (565). Nous avons vu que l'acier est un composé de fer et de carbone, carburé moins que la fonte et plus que le fer doux. L'acier le plus riche en carbone en contient 1,9 p. 100, en poids. Dans les aciers extra-doux ou fers soudés cette proportion tombe à 0,15 et même au-dessous.

Les corps étrangers que l'on rencontre dans l'acier sont : le silicium, le phosphore, le soufre, l'azote, l'arsenic et le manganèse. Industriellement on y introduit aussi le chrome (573), le tungstène (573), le nickel (qui augmente sa résistance), etc. Ces corps, en l'absence du carbone, ne forment pas avec le fer de véritables aciers; mais leur présence modifie les propriétés physiques du métal (577).

Le soufre et le phosphore rendent le fer cassant, ainsi que Tacier. Le manganèse, par suite de son affinité pour le carbone, le retient dans l'acier et élimine en les réduisant les oxydes de fer dissous dans la masse en fusion. Le manganèse augmente la ténacité des aciers* Le silicium, le soufre, le phosphore, expulsent et remplacent le carbone.

Le phosphore donne aux aciers une aigreur qui s'oppose au laminage et au martelage. Le carbone et le phosphore ne peuvent exister simultanément dans le fer sans le rendre cassant. Les fontes phosphoreuses peuvent donner du fer d'assez bonne qualité, mais ces fontes sont tout à fait impropres à la fabrication de l'acier, par la raison que pour ne laisser dans le fer que 0,005 de phosphore, il faut éliminer presque tout le carbone. Il en résulte que le principe aciérant, qui est le carbone, fait défaut.

On a constaté que 1 p. 100 de phosphore rend la fonte fusible, mais en même temps très cassante; 1/2 p. 100 rend le fer plus malléable à chaud, plus facilement soudable à la forge; mais, en même temps, le nerf ou la texture fibreuse est supprimé et est remplacé par un grain sans résistance. Dans l'acier, 0,001 de phosphore rend le laminage impossible, s*oppose à la trempe et donne un métal excessivement cassant.

Les minerais phosphoreux sont les plus abondants dans la nature. Leur richesse en fer est de 30 p. 100 environ; ils contiennent 1/2 p. 100 de phosphore. Les fontes qui sont dérivét s de ces minerais contiennent de 0,2 à 2 p* 100 de phosphore. Dans les diverses opérations que subissent les minerais, tout le phosphore du minerai et du combustible se concentre dans la fonte. C'est seulement depuis une douzaine d'années que Ton transforme directement les fontes phosphoreuses en acier. £nl878 MM. Sydney Thomas et Perey Gilchriat, chimistes aux aciéries Martin, à

Blenavon, imaginèrent une méthode de déphosphoration. En 1879, des coulées de 6000 kilog. établirent la réussite de la méthode.

Des essais du même genre furent faits en Autriche, en Belgique, en Allemagne, en France (au Creusot.) La déphosphoration des fontes s*est répandue plus vite à rétranger qu*en France, bien qu'aucune région n*était plus intéressée comme celle du Nord-Est français à la mise en valeur des minerais phosphoreux qu'elle contient. Aujourd'hui TAngleterre tire un grand parti de la déphosphoration dans les usines de Bolckow, Waughan et Sbeffieli.

573. Acier au tungstène. Acier chromé. Letungstèneaugmenteladureté de l'acier jusqu^à la proportion de 3 p. 100; au delà de cette proportion Facier devient cassant. Depuis 1879, Tusagc de Tacier chromé s'est répandu en France; mais on en fabriquait en Amérique dès 1869. Le chrome augmente la résistance de l'Hcier au choc et au ployage. Quand la teneur en carbone est assez grande, Tacier chromé est dur et ne se laisse pas percer par le foret. L'alliage du chrome et de l'acier élève la température de fusion du métal qui devient alors difficile à couler. On fabrique des tôles laminées en acier chromé qui présentent une très grande résistance au choc des balles.

Pour l'influence des corps étrangers sur la résistance des métaux ferreux voir n« 577.

574. Résistance de la fonte (voy. p. 412, 415 et 443). Elle résiste beaucoup moins à la traction qu'à la compression. Elle est fragile au choc. Les meilleures fontes anglaises ont une charge de rupture à la traction qui varie de 11 k 20 kilog. par millimètre carré, avec un allongement de 0,5 à 1 p. 100 et une charge limite d'élasticité de 4 à 8 kilog.

A Terre-Noire, on fabrique des fontes dont la résistance à la rupture varie, suivant la classe, de 6^5 à 17^^ par millimètre carré.

Les charges de rupture à la compression s'élèvent, au contraire, à 75 ou 85 kilog. par millimètre carré, et le rax:courcissem>ent sous la charge de rupture est de 8 à 10 p. 100 (1).

Pour les travaux dépendant du ministère des travaux publics, en France, on admet comme charge de sécurité R :

à la traction : R=:1 kilog. par millimètre carré, à la compression : R = 5 kilog. par millimètre carré.

On admet des valeurs plus élevées dans la pratique courante (respectivement 2, 5 et 7). Pour la résistance des pièces de fonte chargées debout, consulter les expériences de Hod;<kinson (369 et 44 1).

575. Résistance du fer (voy. p. 412, 415, 421 et 444). On rencontre, dans la pratique, différentes sortes de fer, auxquels on a conservé de vieilles dénominations :

Le fer doux est le pus plur. 11 est du reste malléable et se rouille vite. Le fer fort dur ou fer aciéreux est le fer du commerce employé pour les

(1) On appelle striction la contraction ou diminution de ^ec^z'on transversale qa*é* prouve la barre de métal en expérience. Elle devient surtout visible un peu avant la rupture. On mesure la section de striction après la rupture.

pièces de grande résistance. Il est plus dur et moins élastique que le précédent.

Lq fer forUmou est moins résistant et moins ductile que les deux précédents. Le/er demi-fort est le fer intermédiaire.

On dit qu'un fer est à grain si sa texture est cristalline, il est à nerf si elle est fibreuse. Le premier est plus dur et moins résistant que le second. C'est le corroyage , le martelage et Fécrouissage qui rendent le fer nerveux.

Le fer rouverin ou métis est celui qui contient du soufre ou de l'arsenic. Il casse à chaud. Cassure terne et foncée; s'il est fibreux, les fibres sont non adhérentes. Le fer aigre est celui qui est cassant à froid. Ce défaut lui vient de la présence du phosphore.

On appelle fer cendreux celui qui présente de petites taches grises à sa surface, qui se manifestent au polissage (corroyage ou martelage insuffisant, indique la présence de Scories ou de fer oxydé non expulsé de la masse).

Le fer est dit pailîeux ou contenant des pailles, lorsque ces impuretés prennent une certaine importance. Les pailles, en constituant des points faibles, rendent le métal fragile.

Enfin on emploie les désignations de : fer fondu, pour marquer celui que l'on obtient par fusion, au Bessemer par exemple (567). On le range souvent sous le nomd'acz^r doux on extra-doux. Fer soudé, celui qui est obtenu sans fusion complète, par paquetage, etc., comme le fer puddié. Fer forgé, celui qui a subi un corroyage, laminage ou martelage, etc.

La résistance du fer varie dans de sensibles proportions, suivant les indications suivantes :

Charge

Allonge-

Charge

Allonge-

ment

rupture.

Fer ordinaire. . . .

Fer fin au bois 38

Fer fort

Fers du Yorkshire n° 7. 41

Fer fort supérieur. .

Le bon fer forgé courant se rompt sous la traction de 35 à 38 kilog.

Les règlements administratifs français indiquent 6 kilog. comme charge de sécurité à la traction aussi bien qu'à la compression pour les travaux définitifs en fer. On porte ce chiffre à 7 et môme 8 dans la pratique, et à 10 pour les constructions provisoires.

576. Résistance des aciers (voir p. 412, 415 et 422). Les aciers se classent, suivant leur résistance, en aciers très doux, doux, durs, très durs et extra-durs (p. 740). £n pratique, il ne faut s'adresser, pour les constructions métalliques, qu'aux aciers doux ou très doux, de 45 à 48 kiL de résistance. Les autres ont une limite d élasticité trop faible. On adopte pour charge de sécurité, R, à la traction et à la compression :

R = 8 à 10 kilog., parfois même 15.

Voici un tableau des essais pratiqués sur les aciers aux forges de Tamaris (Gard) :