FER. I
la cause des plus grands progrès. La chaleur, perdue autrefois par les l'ours à puddler, sert à la production de la vapeur; la force mécanique est aussi bien utilisée que la chaleur. Il n'y a plus de machines inoccupées. Quand le travail qu'elles devraient fournir normalement est inutile, elles sont employées à refouler de l'eau sous des pistons lourdement chargés, et cette eau met en mouvement des machines pour la manœuvre des^ grues, des palans, etc.
Statistique. — En 1888, il a été produit dans le monde entier 2'i millions de tonnes de fonte :
Tonnes.
Grande-Bretagne 8.200.000
États-Dnis T. 600 000
Allemagne 3.800.000
France 1 .100.000
Belgique 840.000
Autriche-Hongrie 81 1 .000
Luxembourg 5*3.000
Russie 628.000
Suède 421.000
Espagne 248.000
Dans cette môme année, la production totale du fer dans le monde s'est élevée à 8 300000 tonnes :
Tonnes.
Angleterre 2.000.000
États-Unis 2.000.000
Allemagne 1 .bOO.OOO
France 817.000
Belgique 518.000
Russie 3G3 .000
Ensuite viennent la Suède et la Norvège, l'Italie et l'Espagne.
La France occupe seulement le quatrième rang dans le monde au point de vue de la métallurgie du fer, loin derrière l'Angleterre, les États-Unis et même l'Allemagne, résultat déplorable quand on songe qu'on peut mesurer la puissance d'une nation à la quantité de fer qu'elle produit. Ces tableaux montrent également que l'Europe et les États-Unis sont à peu près les seules à fabriquer le fer, d'où cette conséquence que ce sont à peu près les seules régions à exploiter des minerais de ter, minerais de peu de valeur relative et ne pouvant supporter des frais de transport que dans des cas exceptionnels de qualité
MÉTAUX COMMUNS
supérieure. Ceci explique aussi pourquoi l'Europe et les États- Unis sont en voie de conquérir le reste du monde. Les usines à fer sont distribuées dans la Grande-Bretagne suivant quatre régions principales : le nord de l'Angleterre (Cleveland, CumberlandetDurham), groupe principal; le centre (Staffordshire et comtés voisins), le Pays de Galles et l'Ecosse. La supériorité métallurgique anglaise vient de ce que la houille et les minerais de fer se trouvent partout réunis. Les hauts fourneaux d'Eston, les plus vastes du monde, occupent 6000 ouvriers.
Les principaux établissements métallurgiques des États-Unis sont situés dans la Pensylvanie (elle en possède la moitié à elle seule), dans les États de l'Ohio, d'Alabama, de New- York, de Virginie et de Michigan.
L'Allemagne a fait des progrès considérables dans ces dernières années. Ses usines sont concentrées dans les bassins houillers de la Westphalie, des provinces Rhénanes et de la Silésie.
La célèbre usine d'Essen fut à son origine, en 4810, une petite forge fondée par Friederich Krupp. En 1848, à la mort de son père, Alfred Krupp prit possession de l'établissement avec ses trois ouvriers. Or, en 1890, ce même usinier occupe 19000 ouvriers et possède 550 mines de fer, tant en Allemagne qu'à l'étranger. Ses ateliers contiennent 450 machines à vapeur, 1750 machines-outils, 82 marteaux-pilons, sont desservis par 90 kilomètres de rails, 30 locomotives et 900 wagons. On y consomme par jour 3 millions de kilos de houille et 25000 mètres cubes d'eau. L'existence des ouvriers et de leurs familles y est assurée par des logements à bon marché, des écoles, une infirmerie, des magasins d'alimentation où tout est vendu au prix de revient. Alfred Krupp a pieusement conservé au milieu de son immense usine la petite forge de son père. Voilà, certes, l'un des plus beaux exemples à citer d'une prospérité inouïe, due au seul travail d'un homme courageux. Nous allons retrouver un exemple semblable en France, avec l'usine du Creusot.
Les grands centres métallurgiques de la France sont : la Meurthe-et-Moselle, produisant à elle seule la moitié de la fonte;
FER
le Nord et le Pas-de-Calais ; le groupe de la Loire et du Rhône, avec Saint-Étienne comme centre principal; le Sud-Est et le Dauphiné ; la Champagne, les Pyrénées et les Landes ; le Centre enlin. On compte en France 68 usines à fer et 106 hauts fourneaux en activité.
L'usine du Creusot doit être citée parmi les plus remarquables du monde entier.
Elle fut fondée on 1782, sur un emplacement admirablement choisi, à proximité de mines de houille et de fer. Louis XVI en fut un des actionnaires. En 1836 elle passa aux mains de MM. Schneider frères. En 1838 on y construisit les premières locomotives. Alors que Thiers niait l'avenir de cette nouvelle invention, les frères Schneider prévoyaient dès l'origine le développement que les chemins de fer devaient acquérir à bref délai. L'usine du Creusot a d'ailleurs toujours été à la tète du progrès, construisant, dès leur apparition, les bateaux à vapeur, les machines électriques, les monstrueux engins de guerre modernes. Bourdon, ingénieur au Creusot, imagina le marteaupilon à vapeur, ce qui permit de construire pour la première fois des machines à vapeur de la force de 4TJ0 chevaux pour la marine. On lui doit encore les premiers canons Bange, les plaques de blindage les plus résistantes, l'outillage des manufactures d'armes de Châtellerault, de Tulle et de Saint-Etienne.
Charleroi, Liège, le Luxembourg belge sont les principaux centres de la métallurgie en Belgique, ce petit pays si industriel. La proximité du minerai de fer a également occasionné la construction de nombreux hauts fourneaux dans le Luxembourg hollandais. L'usine John Cockerill, située à Seraing, près de Liège, occupe 12 000 ouvriers. Les usines à fer se sont beaucoup multipliées en Russie dans ces derniers temps, en Pologne, dans l'Oural, en Finlande et dans le Sud.
Citons enfin les établissements métallurgiques de la Styrie, de la Carinthie et de la Transylvanie en Autriche, de Bilbao en Espagne, de la Toscane et de Bergame en Italie.
3° Aciers. — L'acier est un état particulier du fer, se reconnaissant à sa cassure grenue; celle du fer est fibreuse, celle de
METAUX COMMUNS
la fonte à gros grains. Ce métal tend de plus en plus à se substituer au fer, car il présente plus d'homogénéité, plus de résistance, plus d'élasticité et résiste davantage à l'oxydation ; il peut en outre se tremper. Il fond comme la fonte, se forge comme le fer, en sorte qu'il possède les qualités de ces deux métaux. On ignore la véritable nature de l'acier. Toutes les variétés d'acier contiennent une proportion de charbon variant de 2 à 0,o p. 100. Trop peu de charbon lui ôte de la dureté, trop de charbon lui enlève de la malléabilité et l'empêche de se souder sur lui-même comme le fer.
Outre le charbon, l'acier contient encore du soufre, du phosphore, du silicium, du manganèse. Le silicium s'y trouve toujours, mais les autres éléments peuvent faire défaut. Le silicium et le soufre rendent l'acier cassant ; le manganèse donne au contraire un métal de meilleure qualité et permet d'y laisser de petites quantités de phosphore. C'est pourquoi les minerais de fer riches en manganèse sont si recherchés pour la fabrication des aciers.
La cause de l'aciération semble préexister dans le minerai de fer lui-même ; certains minerais sont en effet incapables de fournir de l'acier, tandis que d'autres communiquent leur propriété aciérante à de grandes masses de fer.
L'acier n'est pas un métal bien défini, toujours identique à lui-même ; ses propriétés changent avec son mode de fabrication. Telle qualité d'acier, excellente pour un outil, est mauvaise pour un autre outil.
Il remplace le fer pour la fabrication des rails, des bandages des roues et des essieux des wagons, des tôles des chaudières à vapeur et des navires, des ponts, des obus, des plaques de blindage des navires cuirassés, etc. Si le XIX e siècle a mérité le nom de siècle du fer, le suivant sera probablement celui de l'acier.
Métallurgie de l'acier. — L'acier était déjà connu des anciens peuples civilisés ; on a découvert dans les ruines de Ninive des outils en acier parfaitement conservés, malgré leur séjour de plus de trois mille ans au milieu des décombres. Les Égyptiens,
FER
les Grecs, les Indiens ont également su fabriquer ce métal. Au moyen âge, les Espagnols seuls savaient préparer l'acier; mais, au xu" siècle, des usines se fondèrent dans le reste de l'Europe, en Italie, en Allemagne, en Angleterre et en France.
1° Acier naturel. — On l'obtient en traitant les minerais de fer, doués de la propriété aciérante, par la méthode catalane, méthode déjà connue dès la plus haute antiquité pour la préparation du fer. Il faut avoir la précaution de laisser carburer le fer en le chauffant très fortement au milieu de la couche de charbon. L'acier a dû être connu en même temps que le fer, puisque la même méthode de préparation est capable de donner le fer ou l'acier.
La fonte des hauts fourneaux est également capable de se transformer en acier, au moyen d'une décarburation incomplète par la méthode du puddlagc. C'est par ce procédé que Stengel, en Allemagne, et Soly, en Angleterre, obtinrent l'acier puddle
vers 1840.
2° Acier de cémentation. —En 1550,, une usine anglaise de Newcastle fabriqua un acier supérieur à l'acier naturel par la méthode dite de cémentation. On chauffe fortement pendant une quinzaine de jours, dans une caisse en briques réfractaires et hermétiquement close, des couches superposées de barres de fer et d'un mélange de charbon de bois, de sel marin et de cendres. L'aciération, surtout superficielle, donne un métal non homogène. En 17i0, un ouvrier des environs de Sheffield, en Angleterre, Benjamin Iluntsman, eut l'idée de remédier à ce grave inconvénient en fondant l'acier de cémentation dans des creusets en plombagine. Le métal, rendu homogène, acquiert une supériorité considérable. Grâce à cette découverte, les Anglais eurent pendant longtemps la réputation de fabriquer les meilleurs outils, les meilleurs couteaux, les meilleurs instruments de chirurgie, l'acier de cémentation fondu se trempant le mieux. Krupp, en Allemagne, fondit pour la première fois, à Essen, d'énormes pièces en acier ; jusqu'au milieu du xix° siècle, on n'avait encore fondu que de faibles lingots d'acier. M.Stummer-Traunfelds, dans l'usine de Neuberg, en Styrie, comprime
METAUX COMMUNS
l'acier fondu, ce qui enlève les bulles d'air et donne un métal encore plus homogène.
3° Métal Bessemer. — En 1856, une nouvelle découverte amena une révolution dans la fabrication de l'acier. Toutes les méthodes précédentes avaient le grave inconvénient de produire l'acier en trop faible quantité ;les progrès de la métallurgie exigeaient cependant chaque jour de plus grandes masses de métal. Henry Bessemer vint apporter la solution du problème. On introduit de la fonte en fusion dans une grande chaudière en tôle de fer, nommée convertisseur, revêtue intérieurement de briques réfractaires, puis on fait arriver par le fond de la chaudière un rapide courant d'air qui traverse la fonte et brûle le charbon ; on s'arrête juste à point, quand la fonte est transformée en acier.
La découverte de Bessemer, encore imparfaite, fut mal comprise au début; elle ne prit son essor qu'après de nouvelles études, faites en 1859 dans l'usine de M. Gorauson, à Edsken, en Suède. On brûle maintenant la totalité du carbone de la fonte dans le convertisseur, puis on y ajoute un peu de fonte manganésifère et aciérante qui apporte la quantité nécessaire de charbon pour transformer le fer en acier.
Cette fabrication offre un spectacle des plus curieux ; quand l'air pénètre dans la fonte en fusion, le métal entre comme en ébullition : il se produit une flamme rugissante, une lumière intense et une fumée épaisse et rougeàtre. Au moment où tout le charbon est brûlé, le rugissement cesse brusquement. On ajoute à ce moment la fonte blanche manganésifère, ou Speigeleisen, puis on coule le métal dans des lingofières. M. Gilchrist, en Angleterre, a substitué au revêtement en briques réfractaires un revêtement de magnésie qui élimine le phosphore et le soufre de l'acier, rendant ce métal moins cassant.
L'acier Bessemer n'est pas un acier véritable ; on ne peut le tremper comme l'acier naturel ni comme l'acier de cémentation. On est donc convenu de lui donner le nom plus exact de métai Bessemer.
La découverte de Bessemer a fait considérablement diminuer
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le prix de l'acier : de 1S00 francs la tonne, il est descendu à 250 francs. On a calculé qu'en une seule année, en 1877, l'Angleterre a économisé, grâce à ce procédé, pour 7o0 millions de francs de houille.
4° Métal Siemens-Martin. — En 1864, M. Martin réussit à se procurer aussi de grandes quantités d'acier dans son usine de Sireuil, en France, par une autre méthode intéressante. On fond de la fonte sur la sole d'un four à réverbère, en se servant de la flamme de l'oxyde de carbone obtenu en faisant passer un courant d'air à travers une colonne de charbon incandescent (procédé Siemens), puis on ajoute du fer chauffé à blanc, de vieux fers de préférence, cette méthode étant précisément destinée à utiliser les vieux fers. La sole du four doit être recouverte de magnésie, laquelle enlève à l'acier le phosphore qui le rendrait cassant.
L'industrie obtient actuellement la presque totalité de l'acier par les deux méthodes Bessemer et Martin.
Trempe de l'acier. — L'acier, rougi au feu et trempé dans différentes substances, devient très dur, mais cassant. L'acier trempé se détrempe quand on le chauffe de nouveau. Cette propriété est particulière à ce seul métal.
On obtient différentes qualités d'acier trempé en se servant d'eau, d'huile, de résine, dégraisse, de cire, de métaux fondus. On donne à l'acier la solidité voulue par une trempe suivie d'un recuit effectué à une température convenable.
M. Clémandotest parvenu à tremper l'acier en le comprimant très fortement au rouge à l'aide d'une presse hydraulique.
Alliages ferro-métalliques. — On a découvert, dans ces dernières années, qu'une très faible quantité d'un corps étranger, ajouté au fer ou à l'acier, communiquait à ces métaux des propriétés nouvelles. A la suite de recherches faites en France, à Montluçon, M. Robert Hadfield, de Sheffield, a obtenu un acier particulier, contenant jusqu'à 21 p. 100 de manganèse. Cetacier, d'une grande dureté, résiste parfaitement au choc et à l'usure ; il se lamine et se forge parfaitement. Sous cet état, il ne peut s'aimanter.
