DU TRAVAIL DE L'AFFINAGE

£n général, la fonte est une combinaison de fer, d'oxygène , de carbone , et d'un peu de laitier, ou plus probablement c'est un simple mélange de fer carburé , de fer oxidé , c'est-à-dire de minerai fondu et de verre terreux ou ferro-terreux.

D'après un grand nombre d'expériences rapportées ci-dessus , on peut croire que rox;;^gène varie dans la composition de toutes les fontes entre o.o 1 5 et 0.075, le carbone entre 0.0 1 et o.o5 , et le laitier entre 0.00 1 et 0.0026.

Le laitier peut être considéré comme accidentel dans la fonte. L'oxygène, au contraire, semble en être un constituant essentiel, soit, comme il serait difficile de le supposer, qu'il y entre en combinaison triple avec le carbone et le fer, soit que sa présence résulte de l'affinité du fer pour l'oxide ou oxidule du même mêlai. La propriété cassante de la fonte fortifie beaucoup celte dernière opinion. Quant au carbone , puisqu'on trouve des fontes >ches qui en sont presque exemptes, il est per-

( 75) mis de penser qae ce combustible n'est pas un des principes indispensables du fer cru.

Lampadius a fait en grand , dans un fourneau I de réverbère, une suite nombreuse de belles ex- I périences, dans le but d'àffîner le fer impur, d'oii l il semble résulter que l'oxygène existe en plus ou I moins grande quantité dans toutes les fontes. 1 (Voir le tome 16 du' Journal des mines,) D'au- I très travaux ont donné des résultats qui ne pa- ' raissent pas moins certains. Une demi -livre de fonte grise , traitée dans une cornue , avec 4 onces de charbon calciné et purgé des gaz qu'il pou- Tait contenir auparavant, a donné 52 pouces cubes de gù acide carbonique ; une quantité égale de fonte blanche a donné ]65 pouces du même gaz : d'où il suivrait que la quantité de gaz oiygène contenue dans la fonte très grise était à celle contenue dans la foute très blanche comme 52 est à 165. U faut avouer cependant que ces rapports de quantité ne sont pas rigoureusement aémontrés : car il n'est pas certain que , dans les deux cas du traitement de la fonte grise et de la fonte blanche, la totalité de l'oxygène ait été extraite. Beaucoup de circonstances peuventinfluer sur cette extraction dans un cas comme dans l'autre , et borner plus ou moins l'extraction de l'oxygène.

On a vu qu'une fusion long-temps continuée, et le repos du bain, pouvaient presque le débarrasser du laitier, qui, plus léger que le métal, vient na-

teer à sa surface. Mais cet effet , assez lent d'ailleurs, n'est jamais complet. Le vrai moyen de débarrasser la fonte de son laitier est la compres- "• . sion: dans ce cas les verres terreux s'échappent ^^ I par les pores de la loupe comme l'eau abandonne '"'■ 1 ceux d'une éponge.

I 3» Partie. l^

C'est donc moins pour priver la fonte du laitier qu'elle contient qu'on la laisse en fusion ^ que pour en extraire le carbone et Toxygcne , effci

li a lieu soit en vertu de la réaction mutuelle le ces deux corps, soit par la décomposition d( Tair atmosphérique qui baigne le bain de fonte . et aux dépens duquel il se forme un gaz carbone avec le carbone de la fonte.

Parmi les différentes variétés de fonte, il en est qui contiennent exactement la proportion de carbone et d'oxygène propre à former une combinaison gazeuse : il suffit pour affiner celles-ci qu'elles restent en fusio^ sans aucune addition. Dans ce cas-ci, plus le bain serait défendu de tout contact de l'air, et plus parfait serait l'affiluige. Mais il se trouve aussi d'autres variétés de fonte dans lesquelles l'une ou l'autre de ces substances est en excès. Les procédés d'affinage doivent donc varier avec la nature particulière des fontes. A, celles où le carbone surpasse la proportion nécessaire pour donner naissance à du gaz acide carbonique ou oxide de carbone il convient de laisser l'accès de l'oxygène atmosphérique.

On pourrait se demander comment l'eiTet de déçarburation de la fonte, par l'oxygène de l'aûr atmosphérique, loin de se borner aux surfaces en contact immédiat, se propngie non seulemeilt dans l'intérieur d'une masse de fonte liquéfiée, mais même jusqu'au centre d'une masse simplement échauffée et restée encore dans un état de solidité. Ce phénomène cesse de paraître inexplicable, si l'on se reporte à celui déjà connu et mille fois observé de la propagation du carbone dans le fer, sur quoi est fondée la cémentation ^*oa en fait pour le convertir en ^cier. Il Con-

( 75 ) vient d'observer le progrès de la cëmentali^i^ pour se faire une lâée nette de tout ceci. I a carburation , d'après upe marche toute diÛ'e'rente de roxidation, est progressive. D'abord ïine première ■ couche de fer se trouve en partie saturée doxarbone. Si par contînuilë de cémentation on veut arrîvei* à la saturation complète de cette couche, on n'y parvient pas sans qu'il se forme préalablement un partage ; la couche imme'diatement au^essous de celle-ci lui enlève une partie de son carbone, et ce n'est que lorsqu'elle est elle-même en partie saturée < u'il est permis à la première couche d'absorber le maximum de carbone qii'elUrpeut prendre : celle-ci reste alors stationnaire. ■■. Mais un effet tout semblable a maintenant \ici\ pour la seconde couche, à l'e'gard de la troisième f c'est-à-dire de celle qui la suit immédiatement|. L« ; progrès de la cémentation , très patiemment qbr serve par Re'aumur, minutieusement décrit par lui , et expliqué depuis de la manière la plus lumîhctise par Monge, Vandermonde et Beclhol-, lei , qui ont répété toutes les expériences de l'in- ^ fatigable observateur, ne laisse aucun doute sur la vérité de ces explications. Si l'on applique. jC^j idées à l'affinage, ritn de plus facile que .d'en expliquer les phénomènes: la décarb^ralion. de la fonte n'est p us qu'un retour du carbone à la surface , en suivant mversement la même marche progressive qui l'avait porté à Tinlérieur pendant la fonte du minerai. L'oxygène de l'air, se fixant d'abord à la surface de la fonte sur le car- . bone qui s'y rencontre , brûle ce dernier ; de nouveau carbone , partant de l'intérieur, vient . alors occuper la place de celui qui a été cnlevj^, jusqu'à ce qu'enfin tout le carbone, se soit porté du centre a la surface , et y ait été converti en

( 76 ) g4E acide carboniqae ou oxide de carbone; al* temative que nous admettons dans le résultat , parce qu'aucune expérience directe que nous sachions n'a encore prouvé exactement quel est le produit de cette combustion.

Ce mouvement particulier du carbone pour se répandre uniformément dans toute la masse du fer et venir occuper la place vacante, mouvement à l'aide duquel la fonte peut être affinée même sans éprouver la fusion , est prouvé par une multitude d'observations, toutes plus ou moins décisives.

Tous les ouvriers qui travaillent l'acier remarquant que ce fer carburé perd une partie de ses propriétés aciérenses chaque fois qu'il est chauffé avec le contact de l'air.

O&tte observation , appliquée à la fonte, a conduit «n Angleterre à un procédé de fabrication aujourd'hui très en usage pour une multitude de petits outils et instruments divers, que Ton coule en fer cru à très bon marché, et qu'on transforme ensuite en fer malléable à l'aide d'une longue-exposition à une température moyenne'. Ces pièces sont tenues, pendant leur exposition à la chaleur, sous une enveloppe argileuse, et l'on a annoncé ce fait en attribuant une grande influence, pour le succès de Topéralion, à l'espèce particulière de terre que les Anglais emploient. Mais il est évident que la décarburation ne tient pas à la nature de Tcnveloppe, qui n'a ici d'autre effet que de défendre commodément et à peu de frais la surface des pièces d'une trop grande affluence d'oxygène , qui , après s'être emparé du cafbone, les oxiderait profondément et les détériorerait.

TVitia l'opération de la décarburation des fon-

tes, leur surface prend d*abord toutes les qu9li-> tés de l'acier, quand le carbone qu'elle contûe^t encore est réduit à une proportion qui la rappi;ochc de la nature de cette substance. A cette période de Topération, les objets sont devenue susceptibles de se durcir par la trempe ; ils out acquis la douceur, la malléabilité de l'acier. Mais en continuant de les chauffer avec le contact de l'air, ils perdent leur qualité aciéreuse } le grain change de plus en plus; la cassure devient lamelleuse , et la fonte a pris toutes les propriété» du fer ; elle ne se trempe plus, et on peut la forger.

Au surplus, la nature particulière des différentes Variétés de fonte influe 'beaucoup sur les résultats, et surtout sur le plus ou moins de proitip» titude avec laquelle on les obtient. A cet égard Réaumur a observé qu'il existait des fontes, principalement les lamelleuses, qui passaient entièrement et complètement à l'état de fer, qu'elles se forgaient avec une extrême facilité; tandis que d'autres, celles grenues, restaient assez ordinairement aciéreuses , et se forgeaient avec diffi^ culte.

Il résulte des données qui précèdent , qu'avec plus ou moins de lenteur dans l'opération , Içs seules fontes qui se refuseraient à l'affinage dans un four de réverbère , sans les porter jusqu'à la fusion , seraient celles qui contiennent de l'oxygène en excès, c'est-à-dire dans lesquelles l'oxygène se trouve , par rapport au carbone , en plus grande proportion que celui nécessaire pour donner naissance au gaz carboné, acide ou oxide, qu'il est susceptible de produire. Quant à la fonte suffisamment carburée, ou elle le serait au point de consumer seulement son oxygène de composition ; ou , après l'avoir consumé, il resterait en-

( 78} core da carbone, qui se re'partîrait dans la masse et se prodaîrait à la surface à mesure que celle-ci •'emparerait de ToTy^ène atmosphérique , ainsi me nous l'avons < Tpose' ci-devant. Des gueuses oe fonte chauffées pen 'ani le temps convenable poarriiient donc être ensuite porte'es sous ïc marteau et être forgées. Ce fait n'est pas douteux; mais it est très probable que ce mode de travail n'offrirait aucun avantage^ et la fusion de la fonte dans les fours dits à pitddler et le brassage ou - puddlage procurent incontestablement e'conomie de temps et de combustible.

Il suit encore de ce que nous venons d^exposer que dans le travail d'affinage du fer cru il est avantageux de fondre ensemble des fontes de plusieurs natures, combinées en espèces et quanti* ' tés de manière à présenter dans leur re'union Une masse d'oxygène en rapport avec celle Ju carbone pour donner lieu à un dégagement de produit- gazeux : tel serait par exemple le n^ëlangc des fontes truitées avec les fontes médiocrement blanches, ou celui des fontes très blan- 'che* avec les fontes très grises.

Nous croyons qu'on peut asseoir en principe .!• que, ni les fontes contiennent les proportions d'oxygène et de carbone propres à se saturer mutuellement, il suffit de chauffer le fer à une haute température très voisine de la fusion , et de le miilnlenir à cette température dans un état de tranquillité, pour obtenir un affinage complet; u* xpio, si l'oxygène prédomine, on peut mettre le fer en contact avec du charbon; celui-ci, pénétrant dans la masse, se porte sur l'oxygène, et 'Aétrnit , en le saturant, les mauvais effets qu'il bcCasione ; mais dans ce cas il ne faut préer que là quantité de carbone propre à sa-

( 79 ) tarer l'oxyl^ène,; sans tfuoi le carbone en eicès ren'drait le fer dur et aciëreux; 5<' que, si le carbonne prddôhi rue , il faut lui présenter de l'bxygène^ èi[pbser le fer au contact -de Vsl\t\ afin (fde le carbone puisse, en se portant sur cet oxygéné, se dégaffer sons forme gazeuse en se combinant àveciUi.