PRÉFACE

Ce petit volume est la reproduction des leçons du cours de Métallurgie générale^ professé à TÉcole des Mines. Le titre exact serait plutôt : Leçons de Science industrielle. A mon avis, en effet, renseignement dans les écoles techniques supérieures doit aujourd'hui tendre à devenir exclusivement scientifique et ne plus se contenter d'être simplement professionnel. En publiant ces leçons, mon intention est de joindre l'exemple au précepte; cette préface a pour but d'expliquer d'abord, de justifier ensuite la méthode suivie. Nous commencerons par établir les relations réciproques entre la Science et l'Industrie, puis, en montrant la corrélation évidente qui rattache la grande révolution industrielle du xix" siècle au développement des sciences expérimentales, nous établirons la nécessité de subordonner complètement l'enseignement technique aux méthodes scientifiques.

8cieno«. — Commençons par définir exactement la nature de la Science. Les objets naturels, les phénomènes dont ces objets sont le siège, nous apparaissent infiniment nombreux dans le temps et l'espace. La vie d'un homme ne permettrait d'atteindre,

par l'observation directe des faits, qu*un nombre infime d'entre eux. Heureusement, tous ces faits ne sont pas indépendants, ils sont reliés entre eux par des relations de répétition, d'analogie^ de causalité, etc.. Une fois maître de ces relations* notre esprit acquiert une puissance d'investigation hors de proportion avec la grandeur de notre champ d'observation direct. Voici quelques exemples :

Le jour ;et la nuit se succèdent indéfiniment Tun à Tautre, toujours semblables à eux-mêmes. Cette répétition une fois reconnue nous donne la connaissance^ indirecte il est vrai, mais cependant très précise, de la même succession du jour et de la nuit sur la surface entière de la terre et depuis Torigine des temps historiques.

Un grand nombre d'animaux possèdent quatre pattes, sont couverts de poils et allaitent leurs petits. Cette simple relation d*anaiogie nous permet d'arriver à la connaissance d'animaux préhistoriques, sur le simple examen de leur squelette.

La pluie, en tombant à la surface de la terre, a toujours pour effet de fimprégner et de la ramollir. Le cultivateur sait, sans avoir besoin d'aller le vérifier sur place, qu'il peut partir aa labour, quand, après une période de sécheresse, il voit tomber la pluie. Cette relation de causalité entre la chute de l'eau et le changement de la terré le dispense d'une nouvelle observation directe.

La Science a pour but essentiel, unique même peut-on dire, la connaissance de ces relations des objets ou des phénomènes entre eux. Elle est évidemment aussi ancienne que Thomme, et elle a progressé peu à peu sous la pression de nos besoins journaliers. La production du feu, la fabrication des haches en silex ont exigé la connaissance préalable des relations entre le frottement et le dégagement de la chaleur, entre le choc et la rupture des pierres. Pendant des siècles, l'observation continue de la Nature a multiplié le nombre et l'étendue des relations ainsi reconnues.

Sans se proposer de suivre, étapes par étapes ce développement lent et pénible des connaissances scientifiques, nous arriverons

immédiatement à la définition de la science sous sa forme actuelle la plus parfaite.

Déterminiime. ^- La base fondamentale de toute science est la croyance inébranlable au déterminisme, c'est-à-dire à l'existence de relations inéluctables entre les divers phénomènes naturels. Chacun d'eux peut être envisagé comme la conséquence d'autres phénomènes antérieurs d un caractère plus général ; ceux-ci, de proche en proche, peuvent être rattachés à un petit nombre de phénomènes élémentaires d'une simplicité relative. Pour exprimer cette notion en langage algébrique, on dit que la grandeur Z d'un phénomène donné est une fonction déterminée d'un nombre limité de variables indépendantes x, y, ;(, qui sont les facteurs du phénomène considéré.

Chaque fois que ces variables jc, y, ;(, repassent par la même valeur, leur fonction Z en fait auunt. Si donc on arrive à déterminer la forme exacte de cette fonction, on pourra calculer, à priori, les valeurs de la fonction correspondant à des grandeurs quelconques de ces facteurs indépendants.

La connaissance de ces fonctions algébriques est le but ultime de la Science, mais, pour y arriver, le chemin est long et difficile. Il faut d'abord faire Vinumiration complète des facteurs de chaque phénomène ; se rendre compte ensuite de leur importanu relative^ puis chercher à débrouiller les relations approchées entre ces facteurs, en tendant, sans espoir de jamais y atteindre, vers la connaissance rigoureuse àts Jonctions algébriques^ auxquelles se réduit, en fin de compte, la science parfaite.

La pression d'une masse gazeuse dépend, comme facteurs essentiek de son état chimique, de son volume et de sa température, elle dépend accessoirement de l'étendue des surfaces solides en contact avec elle, sans doute aussi dans une certaine mesure de son état électrique et peut-être encore d'autres facteurs inconnus moins importants. État chimique, volume et température sont les trois facteurs dominateurs. Les lois de Mariotte et de Gay-Lussac nous

donnent, comme première approximation, pour une masse donnée à un état chimique déterminé,

Ce n'est là encore qu'une approximation relativement grossière. La loi de Van der Waals, d'une forme plus compliquée, serre de

plus près la réalité des faits, ce n'est pas encore la relation rigoureuse, nous l'ignorons encore et l'ignorerons peut-être toujours.

Complexité de la nature. — Une des grandes difficultés de la Science, provient de la complexité des divers phénomènes naturels et de la répercussion mutuelle de chacun des phénomènes élémentaires groupés ensemble. L'élévation de température d'une masse gazeuse ne fait pas seulement changer sa pression, elle peut provoquer sa dissociation chimique et cette dissociation réagit à son tour sur la pression.

Dans les premières recherches scientifiques, on étudiait les corps et leurs phénomènes dans toute leur complexité. Il fallut bientôt renoncer à cette méthode de travail ; on sépara l'étude de chacun des changements, dont un même corps peut être le siège, en faisant momentanément abstraction des autres. La Science s'est alors divisée en une série de branches concernant chacune une seule espèce de changement. Il y a la science de la chaîeui , celle de Télectricité, celle delà mécanique, avec leurs subdivisions en chaleur sensible, chaleur rayonnante, thermodynamique; en cinématique, statique, dynamique, etc.. Ces sciences partielles constituent ce que Ton appelle aujourd'hui la science pure ou science théorique. Cest essentiellement une science abstraite, analytique et par là même forcément incomplète.

Théories scientifiques. — Sur la Science proprement dite, conséquence immédiate de l'observation des faits, sont venues se greffer une série d'hypothèses arbitraires, relatives à la constitu-

tion des corps, à la nature intime des phénomènes, hypothèses tendant à établir des analogies entre des faits complètement distincts à première vue. Elles ont pour but essentiel de rattacher les phénomènes dont nous avons la connaissance moins complète à d^autres que nous connaissons^ ou du moins croyons mieux connaître. Presque toutes ces hypothèses sont d'ordre mécanique, elles visent à ramener les phénomènes de la chaleur, de Télectricicé, de la chimie^ à des mouvements matériels, à expliquer les propriétés des corps par le^ déplacements relatifs de petites particules isolées. La théorie cinétique des gaz, la théorie mécanique de la chaleur et de Télectricité, la théorie des ions et des électrons sont de cette nature. Elles ont pris une grande place dans la Science. Quelques-unes d*entre elles fournissent certainement d'excellents procédés mnémotechniques et facilitent ainsi grandement Tétude des phénomènes réels : la théorie des ondulations pour la lumière par exemple. Mais souvent aussi elles sont la source de graves confusions. L'étude de ces hypothèses est souvent désignée sous le nom de science théorique. C'est là une expression impropre, car la Science ne vise que les relations précises entre grandeurs mesurables et aucun de ces corps, aucune de ces forces hypothétiques ne comportent de mesures, ne sont même accessibles à Texpérience.

Nature de Tlndiutrie. — Définissons maintenant Tlndustrie. Son objet essentiel est la transformation des objets et des énergies naturelles pour les amener à un état mieux adapté à nos besoins. Les premiers hommes sur la terre ont fait de l'industrie, le jour où ils ont fabriqué des pieux en cassant des branches d'arbres et leur taillant une pointe avec le tranchant d'une coquille, ou encore quand ils ont fait du feu en allumant deux morceaux de bois par frottement l'un contre l'autre.

Nous faisons des opérations industrielles infiniment plus perfectionnées en allant chercher les minerais de fer dans la terre, les transportant dans nos usines métallurgiques pour les transformer en acier et en faire, finalement, dans nos ateliers de

6 INTRODUCTION A l'ÈTUDE DE LA MÉlALLURGIE

construction, des charpentes destinées à la construction des grands ponts métalliques. L'exploitation des mines, la fabrication de la fonte et de l'acier, le travail des métaux, les constructions métalliques et les transports, constituent une série d'industries distinctes dont les eflets, en se superposant sur une même matière, l'amènent à une torme définitive très éloignée de son état primitif, mais éminemment utile à nos besoins.

Nous accomplissons une opération industrielle plus remarquable encore en produisant de l'électricité par la combustion du charbon. L'énergie chimique du charbon et de l'oxygène de l'air se transforment, dans le foyer de la chaudière à vapeur, en énergie calorifique où elle revient en partie à l'état d'énergie physicochimique dans la vaporisation de Teau. Elle se transforme ensuite, dans le cylindre de la machine, en énergie mécanique, que des arbres de transmission et des courroies transmettent à une dynamo pour la changer en énergie électrique. Des conducteurs lenvoient sous cette nouvelle forme à des accumulateurs où elle repasse momentanément à l'état d'énergie chimique et nous est bientôt rendue pour l'éclairage sous forme d'énergie lumineuse. Cette énumération rapide suffit pour faire comprendre la compHcation des opérations industrielles les plus usuelles aujourd'hui.

DéTeloppement de TlndoBtrie. — L'Industrie a pris naissance avec le premier homme, elle s'est d'abord développée d'une façon purement empirique et inconsciente.

L'esprit d'observation, qualité essentielle de l'homme, lui a suffi pour les premières fabrications ; il a regardé autour de lui les objets immédiatement utilisables et s'est efforcé d'en tirer parti. Les pierres pointues peuvent servir à couper le bois, et par le choc de deux pierres, on produit des éclats pointus, convenables à cet usage. De ces deux observations rudimentaires, est née l'industrie des silex taillés, si répandus pendant les premiers âges de l'humanité.

L'esprit d'initiative, qualité non moins inhérente à la nature de l'homme, Ta conduit à essayer successivement toutes les

matières, même les plus inutiles au premier abord. Il a progressivement augmenté le nombre des produits artificiels pouvant servir à ses besoins, le nombre des procédés de transformations permettant de les obtenir.

Lentement, les eâforts accumulés de millions d'hommes, travaillant sans relâche, pendant des siècles, sur toute la surface de la terre sont arrivés à créer les rudiments d'industries qui ont pris, dans le dernier siècle, un si prodigieux essor. Ces efforts ont longtemps continué à être faits sans aucune méthode, sont restés purement empiriques. Les recettes pharmaceutiques sont un vestige encore vivant de cette époque héroïque. Pour un essai réussi, des milliers, faits dans des direaions voisines, ont échoué. Il est effrayant de songer à la somme d'énergie dépensée par l'homme pour arriver aux éléments limités de bien-être dont il dispose aujourd'hui.

Pendant 30 siècles consécutifs, les progrès ont été tellement lents, que les pays les plus civilisés n'avaient guère dépassé, au point de vue industriel, le niveau actuel des nègres de l'Afrique centrale. Puis, brusquement, au xvin^ siècle, une révolution inouïe s'accomplit, les progrès se précipitent avec une violence dont nous n'apercevons pas encore le ralentissement. La machine à vapeur nous donne les chemins de fer, les bateaux à vapeur et toute la puissance mécanique employée dans nos usines modernes. Elle nous permet d'aller chercher la houille au sein de la terre jusqu'à plus de i.ooo m. de profondeur. L'électricité nous ouvre un champ d'action resté insoupçonné jusque-là; la télégraphie électrique, la téléphonie, la télégraphie sans fils, dépassent les prévisions les plus optimistes. La transmission de la force à des centaines de kilomètres de distance m et à notre disposition toute la puissance disponible dans les torrents de noB montagnes, restée inutilisée depuis l'origine du monde. L'usage des gaz et des vapeurs combustibles nous donne l'éclairage public des villes, l'automobilisme et l'aviation. Aujourd'hui, une seule de nos usines métallurgiques produit plus de fonte en une seule journée que les usines du monde entier en produisaient autrefois au

cours d*une année. Des métaux autrefois inconnus sont devenus d*un usage courant. La métallurgie de raluminium, créée il y a 50 ans à peine, met à notre disposition un métal qui deviendra un jour le plus commun après le fer. Les matières organiques sont transformées de toutes façons : le goudron de houille nous donne les couleurs d'aniline; nous savons fabriquer de toutes pièces, quantité de corps naturels : la garance, Tindigo^ le camphre. On n'oserait plus traiter aujourd'hui de chimère le rêve si longtemps caressé par Berthelot, d'arriver à fabriquer k bon compte tous les aliments de Thomme aux dépens du charbon de terre.

Cette transformation absolument imprévue de Tindustrie, est un événement d'une importance capitale. Ses causes ne sauraient être recherchées avec trop de soin, si Ton se propose de donner à l'enseignement technique l'orientation la plus favorable pour contribuer au développement de ce magnifique essor de l'activité humaine.

RelationB de la Science et de Tlndattrie. — La Science et rindustrie sont deux sœurs jumelles, vieilles aujourd'hui comme le monde. Dans leur jeunesse, elles ont grandi côte à côte dans les échoppes des forgerons, les ateliers des fondeurs en métaux et les officines de pharmaciens. Elles étaient si semblables que personne ne les distinguait Tune de l'autre, à peine même savaient-elles se reconnaître entre elles. Arrivées à leur maturité depuis un siècle environ, elle ont pris conscience de leur individualité, elles ont éprouvé le besoin de vivre chacune de leur côté. La Science s'est logée dans les établissements d'instruction publique, dans les Académies, ayant le verbe haut et cherchant à faire parler d'elle. L'Industrie, plus modeste, mais non moins active, s'est cachée dans les usines et s'est mise au travail avec une ardeur inlassable, sans se préoccuper d'attirer l'attention publique. Les rappotts se sont tendus et l'on en est vite arrivé aux mots aigres, chacune des deux sœurs prétendant n'avoir rien de commun avec l'autre. La Science reprochait à l'Industrie la grossièreté de ses préoccu-

pations et Tlndustrie, à la Science, la futilité de ses études. Malgré les apparences, malgré les désirs des intéressés, les rapports, quoique moins directs, n'en ont pas moins, par la force même des choses, été incessants. L'Industrie, en protestant de son mépris pour la Science, a tous les jours fait un plus large usage de ses méthodes et la Science, malgré sa répugnance pour les préoccupations terre à terre de l'Industrie, est bien obligée d'aller périodiquement s'y retremper pour éviter de mourir d'inanition.

C'est là une situation profondément regrettable. Il appartient à l'enseignement technique de rétablir la paix dans ce ménage momentanément désuni en rappelant à chacun les services réciproques rendus et en dissipant les malentendus sans fondement.

Voyons d'abord quels services la Science a rendus à l'Industrie, puis nous discuterons les griefs que cette dernière allègue contre sa collaboratrice.

ServioeB rendus par la Science à rindnstrie. — Ces services ont existé de tout temps. L'homme primitif, allumant son feu en frottant deux bûches, avait commencé par reconnaître l'existence d une relation constante entre le frottement et la production de la chaleur. Il avait donc fait de la science et même jeté ainsi les premiers fondements d'une de nos plus belles sciences modernes, la thermodynamique. Les services rendus par la Science à l'Industrie moderne, sont plus éclatants encore. Ils sont si nombreux et si manifestes que leur énumération pourra sembler ici un peu oiseuse. Elle est cependant indispensable pour discuter, en connaissance de cause, l'orientation la plus désirable pour renseignement.

Le magnifique essor de l'Industrie pendant tout le xix* siècle est exclusivement dû aux progrès des sciences expérimentales. La mécanique ébauchée par Galilée, Pascal, Descanes, achève de se constituer au milieu du xviii® siècle avec Huyghens et Newton. La chimie, est créée à la limite des deux siècles, par Lavoisier, Berthollet et Gay-Lussac» Enfin, les débuts du xix® siècle sont inaugurés par la création de la science de la chaleur, due à

Sadi Carnot ; de l'optique, due à Fresnel et surtout de Télectricité dynamique due à Œrstedt et à Ampère. La répercussion de ces jeunes sciences sur l'Industrie a souvent été absolument directe. Le préparateur d'Huyghens invente la machine à vapeur. Les laboratoires de Berthollet, Gay-Lussac, Sainte-Claire Deville voient éclore une foule d'industries nouvelles : celle des chlorures décolorants, celle de l'acide sulfurique, la métallurgie de l'aluminium et celle du platine. Enfin l'électricité industrieUe est née de toutes pièces dans les labo*'atoires scientifiques.

Les progrès industriels accomplis dans les usines éloignées des laboratoires scientifiques ne donnent pas des exemples moins concluants. La loi de conservation du poids dans les combinaisons chimiques et celle de conservation des éléments, découvertes toutes deux par Lavoisier, sont la base indispensable de l'analyse chimique, sans laquelle on ne saurait plus comprendre aujourd'hui aucune fabrication industrielle. Toutes les lois de la mécanique chimique sont incessamment utilisées dans les usines et elles y sont même plus généralement connues que dans les laboratoires scientifiques. La fabrication de Tacide sulfurique de synthèse et celle de l'acide nitrique par les gaz de Tair ont trouvé leur premier germe dans les intégrales servant à exprimer sous leur forme mathématique rigoureuse les lois de Téquilibre chimique. La raison de ce rôle bienfaisant de la Science est facile à comprendre.

La connaissance préalable des lois des phénomènes naturels limite considérablement le nombre des tâtonnements empiriques nécessaires pour l'établissement d'un nouveau procédé de fabrication. Ainsi, dans la recherche des meilleures conditions de la trempe d'un acier, il est inutile d'étudier les températures inférieures à 700*. Les relations connues entre les points de transformation des aciers et la trempe délimitent rigoureusement le champ des températures à explorer. La connaissance des équilibres entre le charbon et les oxydes métalliques fournit un guide aujourd'hui indispensable pour Tétude de la réduction de nouveaux minerais non encore utilisés.

Llndustrie a peut-être tiré un parti plus avantageux encore de Tadaptationà ses besoins des méthodes scientifiques en usage dans les laboratoires de recherches. L'habitude de ne faire varier dans Tétude de tout problème qu'un seul facteur à la fois, la mesure précise de toutes les grandeurs dont dépend le phénomène étudié, le développement de Tesprit d'observation par la recherche scientifique, ont joué un rôle prépondérant dans le progrès de nos plus belles industries. On ne saurait en citer d'exemple plus saisissant que la découvene, par Taylor, des aciers rapides, dont Temploi a brusquement révolutionné la construction mécanique dans le monde entier. Dans son étude aujourd'hui classique sur les procédés pour la coupe des métaux, il établit au début que le problème étudié dépend d'une douzaine de variables indépendantes et déclare qu'il s'astreindra à ne jamais faire changer qu'une de ces variables à la fois. Il s'est tenu parole pendant des études prolongées 25 années consécutives et il a ainsi abouti, en fin de compte, à une magnifique découverte industrielle.

Cette puissance de la Science sur le monde matériel a été proclamée par Taine dans une page magistrale, dont la reproduction ne paraîtra pas déplacée au cours d'une étude sur la science industrielle.

« Les sciences physiques ont donné aux hommes les moyens de prévoir et de modifier, jusqu'à un certain point, les événements de la Nature. Lorsque nous sommes parvenus à connaître la condition nécessaire et suffisante d'un fait, la condition de cette condition et ainsi de suite^ nous avons sous les yeux une chaîne de données dans laquelle il suffit de déplacer un anneau pour déplacer ceux qui suivent; en sorte que les derniers, même situés en dehors de notre action, s'y soumettent par contre-coup dès que l'un des précédents tombe sous nos prises. Tout le secret de nos progrès pratiques depuis trois cents ans estentermélà. Nous avons dégagé et défini des couples de faits tellement liés^ que, le premier app^aissant, le second ne manque jamais de suivre ; d'où il arrive qu'en opérant directement sur le premier nous pouvons agir indi-

reccementsur le second. C'est de cette façon que la connaissance accrue accroît la puissance ; et ta conséquence manifeste est que la recherche fructueuse est celle qui, démêlant les couples, c'est-àdire les conditions et dépendances des choses» permet parfois à la main de Thomme de s'interposer dans le grand mécanisme pour déranger ou redresser quelque petit rouage, un rouage assez léger pour être remué par une main d'homme, mais tellement important que son déplacement ou son raccord puisse amener un changement énorme dans le jeu de la machine, et l'employer tout entier au profit de Tinsecte intelligent par lequel l'économie de sa structure aura été précisée. »

Reproches adressés à la Science par rindnstrie. — Malgré les services incontestables et incontestés rendus parla Science à l'Industrie, on entend constamment les industriels se plaindre de la Science et des savants. Ils ne le font peut-être pas sans raison^ car si les services rendus sont importants, ils pourraient être bien plus grands encore.

Quand un industriel ouvre un livre de science, pour y chercher un renseignement utile à son industrie, sur quelques propriétés du fer, de la chaux ou de tout autre corps usuel, il est sûr de n'y rien trouver ou d y trouver seulement des résultats vieux de 25 ans et généralement inexacts ; on n'y parle pas de ces corps vulgaires, sans aucune renommée scientifique. Le niobium, Targon, le radium, sont seuls dignes de l'attention des savants ; on ne peut décemment faire une thèse de doctorat sur un corps usuel, censé connu de tout le monde.

Les renseignements sur ces corps utiles, sinon intéressants, ne font pas cependant complètement défaut, mais il faut aller les chercher dans des publications variées, souvent dans des revues industrielles peu connues des savants de profession. Et surtout, pour faire un livre d'enseignement, il est beaucoup plus simple d'utiliser les livres de ses prédécesseurs, de garder les mêmes faits en variant seulement un peu l'assaisonnement. S'il s'agit d'un traité général de chimie, d'un grand dictionnaire, il est bien plus

difficile encore de remonter aux sources» il faudrait plusieurs existences d'hommes pour faire ce travail.

Les lois générales sont, il est vrai, indépendantes des corps particuliers, donnés seulement à titre d*exemple ; peu importe, semble-t-il, de citer à propos des lois de la solubilité des sels, le plâtre ou le sulfate de thorium, qui sont caractérisés tous deux par les mêmes anomalies ; cela est certainement vrai en théorie, et cependant un ingénieur, depuis longtemps sorti des écoles, trouvera plus de clarté dans un exemple emprunté à la pratique de son industrie. Les industriels ont, en somme, parfaitement raison de se plaindre de ne pas trouver dans les enseignements de la science pure, toutes les ressources désirables.

Il est un leproche plus grave encore, adressé par eux aux savants ; quand on prend dans une usine quelque produit fraîchement émoulu de l'enseignement scientifique, on a de grandes chances de tomber sur un esprit faux, incapable de voir autre chose dans une machine à vapeur que le principe de Carnot^ dans la fabrication de la soude, que les lois de BerthoUet, ou dans les matières colorantes, que des hexagones ; rendant par suite moins de services que le moindre des praticiens formé à Tusine.

L'enseignement essentiellement analytique de la science pure est en eflfet très nuisible à la formation du jugement, quand il n'est pas suivi d'un enseignement synthétique, rapprochant et comparant l'importance relative des diflférents phénomènes élémentaires entrant simultanément en jeu dans les opérations de la Nature. Le danger de cet enseignement analytique est d'autant plus grave que la place faite à chacune des sciences partielles, dépend soit de la perfection plus ou moins grande à laquelle elle est arrivée, soit de préoccupations se rattachant à des questions de mode et nullement de la place qu'elle occupe réellement dans le monde.

Science indastrielle. — Les considérations développées dans les lignes précédentes, font immédiatement comprendre la nature de la science industrielle et son intérêt. Dans son essence,

elle ne difière pas de la Science proprement dite, elle en constitue seulement le développement complet. La science industrielle, au lieu de s'attacher exclusivement aux corps rares^ concentre ses efforts sur les corps usuels, ou paraissant susceptibles de le devenir dans un avenir rapproché. De plus, la science industrielle, sjns méconnaître les avantages de la méthode analytique, si précieuse pour le développement progressif de nos connaissances, croit nécessaire de la compléter par une revision synthétique, dans laquelle les relations des faits entre eux, les notions abstraites, ne sont plus groupées d*aprés leurs analogies, mais sont, au contraire, réunies autour des objets matériels, des phénomènes réels auxquels elles appartiennent effectivement. Ces rapprochements sont faits en attribuant à chaque facteur élémentaire une attention proportionnée à son importance ou, suivant l'expression de Taine, à son caractère de bienfaisance (vis-à-vis du résultat industriel cherché).

La science du chauffage par exemple, à laquelle la première partie de ce volume est consacrée, groupe,autour des combustibles, les notions relatives aux réactions d'oxydation, au dégagement de chaleur par la combustion, aux chaleurs spécifiques des gaz, à leur dilatation, à la dissociation, aux échanges de chaleur par rayonnement et conductibilité, etc., en faisant ressortir l'importance relative de chacun de ces facteurs sur le résultat cherché, le chauffage.

C'est donc seulement un résumé et un groupement différent de sujets déjà étudiés ailleurs, sous des rubriques scientifiques différentes. En chimie, on a déjà vu la loi des proportions définies et celle de Gay-Lussac, reprises ici, à l'occasion du carbone et coordonnées en vue de leurs conséquences relatives au chauffage. De même, la loi de Mariotte, celle de la détente adiabatique, si importantes pour l'étude de la détonation en vase clos des mélanges gazeux explosifs, appartiennent au domaine de la physique. Les propriétés et les conditions de gisements des matériaux réfractaires employés dans la construction des appa* reils de chauffage, dépendent des sciences géologiques. Non con-

tent de réunir ainsi des données éparses dans d'autres sciences, on les précise et on les complète, suivant leur degré d'utilité. On étudiera, par exemple, la question capitale des changements de volume de Targile et du quartz sous l'action de la chaleur avec plus de soin qu'on n'a pu le faire en minéralogie, où le quartz et l'argile comptent seulement pour deux unités, au milieu des centaines de minéraux de la croûte terrestre.

Enseignement professionnel. — L'utilité de la science industrielle ainsi comprise est difficilement contestable, mais suffit-elle pour la formation complète des ingénieurs. Les avis diffèrent. On pense souvent devoir la compléter, parfois même la remplacer, par une description méthodique et minutieuse des procédés de fabrication employés dans l'industrie. Les partisans systématiques de la science industrielle rejettent au contraire l'acquisition des notions pratiques, aux époques de séjour dans les usines, soit au moment des stages effectués pendant les périodes de vacances des écoles techniques, soit mieux pendant une période d'apprentissage véritable, précédant rentrée définitive en fonctions. Cette question ne comporte pas une solution générale et unique, parce que tous les jeunes gens ne viennent pas demander à l'enseignement les mêmes connaissances. Les élèves possédant une instruction scientifique peu développée, désirant rapidement commencer à gagner leur vie et n'ayant pas pour l'avenir d'ambitions exagérées, préféreront un enseignement spécialisé, avec des cours strictement professionnels, qui les mettent en état de rendre des services aussitôt leur entrée dans les usines.

Mais pour des établissements d'enseignement technique supérieur, prétendant, comme l'École des Mines de Paris, former de jeunes ingénieurs capables de devenir un jour directeurs d'affaires importantes, il faut un enseignement encyclopédique. Un directeur de mines doit, outre l'exploitation proprement dite des mineSy connaître la géologie nécessaire pour se retrouver au milieu des irrégularités de son gisement ; les machines indispensables pour l'abatage et l'extraction de la houille; l'électricité

l6 INTRODUCTION A l'ÉTUDE DE LA MÉTALLURGIE

qu'il fabrique ec vend ou consomme sur place pour utiliser les gaz de ses fours à coke ; la métallurgie et les principales industries auxquelles il vend son'charbon ; les chemins de fer dont les transports grèvent fortement son prix de revient ; la législation et tout particulièrement les lois ouvrières ; Téconomie politique, ^tc... etc.. Il est impossible aujourd'hui d'étudier par le détail ces différentes branches de l'industrie, dont les procédés varient d'un pays, d'un district, ou même d'une usine à l'autre. La vie d*un homme ne suffirait pas à accomplir un pareil travail. Si Ton tient à conserver un enseignement descriptif, il faut, ou bien se contenter d'une revue sommaire, faite au pas de course, c'est-àdire de simple vulgarisation sans intérêt pour un ingénieur ou se limiter à quelques détails, à quelques méthodes spéciales, que bien peu des élèves auront sans doute l'occasion de rencontrer au cours de leur existence. Qu'on le veuille ou non, il est impossible aujourd'hui, dans les écoles supérieures, de ne pas faire de l'enseignement scientifique. Mieux vaut le faire systématiquement et ouvertement, sacrifier résolument l'enseignement purement professionnel et renvoyer nettement aux séjours dans les usines, Tétude des détails d'application.

Cela ne veut pas dire que dans un enseignement de science industrielle on doive s'abstenir de parler des procédés de fabrication ; on en parle au contraire constamment, mais en se limitant à un exposé schématique, sans s'astreindre à photographier, en quelque sorte, tous les détails des procédés, toutes les dimensions des appareils. On en dit seulement assez pour mettre en évidence les facteurs du succès dans chaque opération. Les faits sont VaccessoirCf les relations des faits entre eux sont seules étudiées d'une façon approfondie.

Effloaoité de la Science Indaetrielle. — Le grand avantage des méthodes scientifiques d'enseignement est que les phénomènes élémentaires, dont dépendent les phénomènes complexes, sont relativement peu nombreux et par suite accessibles à la connaissance d'un seul homme. C'est ainsi qu'aujourd'hui, un directeur

d'asine pourra^ à lafois, construire des ponts, faire des installations électriques et diriger des fabrications métallurgiques. Le nombre des conséquences complexes de quelques phénomènes simples est extraordinairement grand, comme Test le nombre des combinaisons et permutations d'un nombre très limité d'objets différents. Par contre, en se proposant d'étudier les phénomènes complexes, on est obligé de se limiter à un très petit nombre de catégories. Les ouvriers et contremaîtres, auxquels les méthodes empiriques sont pour le moment les seules accessibles, sont obligés de se spécialiser complètement pour arriver, chacun dans leur partie, à des connaissances de quelque valeur. L'ouvrier céramiste serait incapable de faire le métier de forgeron et de fondeur ; c'était autrefois la même situation pour le^ chefs d'industrie.

Les ingénieurs formés par les méthodes scientifiques fournissent un travail d'un rendement beaucoup plus élevé que les ingénieurs formés empiriquement. Un exemple typique de cette nature est fourni par la comparaison de Tœuvre de Ressemer et de celle de Siemens. Sir William Siemens était un savant, un mathématicien, membre de la Société Royale de Londres. Ses premiers travaux sur la récupération ont eu pour point de départ les notions fondamentales de la thermodynamique. Sir Henry Bessemer était plutôt un contremaître, en tous cas, un ingénieur dépourvu de toute instruction scientifique ; il s'était formé tout seul en travaillant dans un petit atelier de fonderie appartenant à son père.

La découverte, par Bessemer, de son procédé de fabrication de Tacier a certainement révolutionné toute la métallurgie; son importance est comparable à la découverte de Siemens. Il a eu là une idée heureuse, une véritable inspiration^ mais elle fut sans lendemain. Son activité d'inventeur ne s'est pas bornée à la métallurgie; en laissant de côté toutes ses inventions de jeunesse, on peut rappeler cependant quelques inventions de lage mûr^ qui firent un certain bruit : son bateau anti-mal de mer ne fit qu'une seule sortie et faillit naufrager à la sortie du port; son canon monstre avec des chambres de poudre, espacées de mètre en

l8 INT.^ODUCTION A l'ÉTUDE DE LA MÉTALLURGIE

mètre, ne fut jamais essayé. La somme énorme de travail quUl a dépensée dans les 85 années de son existence ne fut couronnée qu'une seule fois par le succès, et encore, grâce à la collaboration d*ingénieurs possédant des connaissances scientifiques et techniques plus développées que les siennes. Bien peu s*en est fallu, d^ailleurs, qu'il n^ait vu sombrer aussi son invention relative à la fabrication de l'acier, et il serait mort alors pauvre et inconnu de tout le monde.

Mettons en regard Tœuvre de Sir William Siemens : ses fours à récupération ont révolutionné non seulement la métallurgie, mais la céramique, la verrerie et bien d'autres industries. Il les a étudiés seul, sans aucun concours étranger, et ce n'est pas là sa seule invention heureuse. En dehors de ses fours, il a étudié la construction des câbles sous-marins et en a, pendant longtemps fourni à lui seul le monde entier. Un jour même, il eut le caprice de poser lui-même un câble entre l'Angleterre et les États-Unis, en concurrence avec Tunique compagnie qui les avait tous posés jusque-là et qui disposait seule d'un matériel éprouvé, d'un personnel expérimenté. Pour cette audacieuse entreprise, il osa en outre faire construire sur ses propres plans, un navire spécial, le Faraday et confia la pose de son câble à un personnel entièrement formé par lui et placé sous la direction de Tun de ses frères. Il réussit heureusement la pose de son câble, contre les prévisions unanimes de tous les hommes du métier. Il installa également le premier^ le système de poste pneumatique, si répandu aujourd'hui, en le combinant avec un aspirateur éjecteur à vapeur, entièrement de son invention. Il faut enfin mentionner son pyromètre électrique» longtemps méconnu, mais considéré aujourd'hui comme l'appareil le plus précis pour la mesure des températures élevées, et devenu d'un usage courant dans tous les laboratoires scientifiques.

Cet exemple montre, sans qu'il soit nécessaire d'insister plus longuement, les avantages de la méthode scientifique pour Tétude des nouveaux procédés industriels. Mais cette instruction scientifique très développée est également utile pour Tingénieur

chargé sealement de diriger une fabrication courante» parce qu'il y a tous les jours des perfectionnements de détails à réaliser et la méthode scientifique s*y applique aussi avantageusement qu'aux études visant à de grandes découvertes. Mais pour le travail courant, Téducation scientifique a surtout le grand avantage de conduire à une régularité de fabrication inconnue avec les anciennes méthodes empiriques. L'habitude de rechercher les faaeurs du succès dans chaque opération et de mesurer aussi souvent que possible leurs grandeurs est précieuse dans les usines.

Enfin, la méthode scientifique permet de diminuer énormément le prix de revient des recherches et essais de toutes natures que Ton doit faire journellement pour améliorer sa fabrication. Elle apprend comment tirer, d'expériences faites sur i kg., voire même sur i g., des conclusions applicables à des fabrications industrielles portant sur des milliers de tonnes. Les essais empiriques n'ont de valeur au contraire, que lorsqu'ils sont faits à une échelle voisine de la pratique. Comme exemple remarquable de ces procédés de travail, ou peut citer Torganisation de la maison Smidth et C*^, de Copenhague. Elle a installé dans le monde entier de grandes usines à ciment, en réglant à distance toute la fabrication : fours de cuisson et appareils de broyage, au moyen d'essais faits sur quelques kilos de matière, dans un petit laboratoire annexé à ses bureaux. Elle peut ainsi déterminer a priori et garantir sur Tenvoi d'un simple échantillon les quantités de combustible nécessaires pour la cuisson, les dépenses de force exigées pour le broyage.

Prooédés de mesures. — D'après la définition donnée plus haut, la Science en général, et par conséquentaus si la science industrielle, a pour objet essentiel d'établir d'abord, d'utiliser ensuite des relations numériques entre toutes les grandeurs dépendant les unes des autres. On doit donc, dans un cours de science industrielle, se préoccuper avant tout de Tétude des procédés de mesures ; leur emploi incessant dans les usines est indispensable

pour Utiliser la connaissance des lois des phénomènes naturels et en faire l'application aux différentes opérations industrielles. Le premier chapitre d'un volume sur la science industrielle devrait donc être consacré à Tétude des procédés de mesures convenables pour les usines, c'est-à-dire, joignant à une précision suffisante, une facilité d'emploi et un prix dachat compatibles avec les exigences d'unservice journalier. Autrefois lesquatre premières leçons de mon cours étaient en effet consacrées à l'étude de ces procédés de mesures ; elles ont été ultérieurement remplacées par des conférences faites à l'occasion des manipulations. Ces manipulations sont en effet indispensables pour arriver à une connaissance réelle des méthodes expérimentales de mesures ; elles sont beaucoup plus importantes que le cours oral.

Je me contenterai de donner ici un sommaire du programme des manipulations que j'avais organisées, lorsque j'ai créé, à TÉcole des Mines, le laboratoire des mesures physico-chimiques destinées aux études métallurgiques.

Calorimétrie. — Emploi de la bombe Mahler, pour la détermination des pouvoirs calorifiques des combustibles solides, liquides et gazeux, pour la mesure des chaleurs de formation des silicates et des chaleurs d'oxydation de quelques métaux.

Emploi du calorimètre à circulation d'eau, pour la détermination du pouvoir calorifique des gaz et des pertes de chaleur par les parois des fours.

Emploi du calorimètre Berthelot, pour la mesure des chaleurs spécifiques des métaux et des produits réfractaires.

Pyrométrie. — Graduation et emploi du couple thermo-électrique; application à la détermination des points critiques des aciers, des points de fusion des alliages métalliques.

Étalonnage et comparaison du pyromètre optique monochromatique, du pyromètre à radiation totale de Féry.

Emploi des montres Seger pour la détermination de la fusibilité des cendres de combustibles, des matériaux réfractaires et

laitiers, de la température d'affaissement des verres, et de celle de glaçage des couvertes céramiques.

Dilatation. — Emploi de la méthode de Fizeau simplifiée,4)our l'étude des alliages entre o et loo**.

Emploi de la méthode par comparaison, pour Tétude des produits réfractaires et la détermination des points critiques des métaux.

Aérodynamique, — Mesures correspondantes de pression et de débit dans l'écoulement des gaz à travers des orifices en minces paroisy des tubes droits ou anguleux, des matières en grains, des corps poreux: briques et sables de fonderie.

Mesure de la vitesse dans les cheminées au moyen ^u tube de Pitot relié à un manomètre de grande sensibilité.

Mesure du rendement des souffleurs à jet d*air central avec tube divergent.

Analyse rapide des ga^. — Dosage des gaz combustibles dans Tair par la méthode des limites d'inâammabilité ou par Tappareil Coquillon. Reconnaissance qualitative des mêmes gaz par loxyde de cuivre.

Emploi de la burette de Bunte, pour Fessai des gaz de gazogènes et des iumées.

Détermination de la densité des fumées.

Métaltographie, — Étude des alliages, influence du traitement thermique et mécanique sur les aciers. Cémentation et trempe.

Résistance mécanique. — Étude des métaux par la méthode de la bille de Brînell et par Tessai de fragililité au mouton Guillery .

Résistance à la traction et à la compression des ciments en pâte pure et en mortier; des produits réfractaires.

Résistance à Técrasement des sables de fonderie secs et cuits.

Granulométrie. — Classement des ciments par tamisage. Lévigationet tamisage des argiles, des sables de fonderie et des matières à polir.

Sommaire da volume. — Ce volume comprendra deux parties distinctes. La première, consacrée à Tétude du chauffage, traitera successivement des phénomènes généraux de la combustion^ des combustibles naturels et artificiels et enfin des fours. La seconde partie, consacrée à l'étude des métaux et des alliages, traitera successivement de la constitution et des propriétés des alliages du fer et enfin des métaux autres que le fer.

Ces deux parties sont elles-mêmes divisées en un certain nombre de chapitres.