I. JLpplieations du microscope h l'étade de la structare

des métaux.

Quand on brise une barre de métal, on reconnaît que le même corps peut donner, suivant la manière dont il a été préparé ou travaillé, des cassures d'un aspect très différent. Le grain peut être grossier ou fin, terne ou

brillant : il peut oflFrir des faces cristallines, ou montrer l'aspect cireux d'une matière amorphe et homogène. ATaide de ces caractères empiriques, un ouvrier exercé peut formuler, sur un métal avec lequel il est familiarisé, un diagnostic assez sûr, en deviner les qualités ou les défauts, et distinguer parfois des nuances qui échapperaient à l'œil d'un savant.

Mais le procédé d'observation ne donne que dès résultats grossiers, et ne conduit à aucune notion précise sur la structure. S'il peut suffire dans la pratique, quand on a seulement à contrôler une fabrication bien connue, il ne permet pas d'analyser les phénomènes observés, et d'étudier méthodiquement des faits nouveaux.

Les figures 1 et 2 représentent des cassures de métal : si on les compare aux coupes microscopiques données plus loin, on verra combien ces dernières sont plus nettes et plus instructives.

Du reste, la cassure ne reproduit pas fidèlement le grain du métal : les efibrts nécessaires pour le briserFont disloqué, et ont modifié sa structure. Une même barre de fer pourra offrir une cassure grenue ou fibreuse, suivant qu'on l'aura brisée par choc brusque ou par flexion lente.

Si, au lieu de casser le métal, on le rabote à l'outil et qu'on l'use par polissage, on peut y pratiquer des sections qui n'ont pas subi d'effort mécanique exagéré et qui ont conservé leur structure naturelle. Sur ces faces polies, l'œil ne distingue plus rien et il faut s'armer du microscope.

Ici se présente une difficulté, celle d'éclairer oonvenablement l'objet dans les observations microscopiques ; on opère sur des lames minces et transparentes, mais aucun procédé ne peut amincir le métal au point de le rendre translucide. 11 faut donc l'éclairer par dessus.

- Fer chauffé au blanc.

Fis. 8. — Fer chauffé au rouge ceriee.

Si le grossissement est faible, on y arriva avec des réflecteurs courbes disposés latéralement. Quand on veut amplifier beaucoup, on est forcé, pour mettre au point, d'abaisser l'objectif du miscrocope presque jusqu'au contact de l'objet. Celui-ci ne peut donc plus recevoir de lumière par côté : on dispose alors, dans le tube même du microscope, une petite lamelle de verre

réfléchissant un faisceau lumineux qui vient à travers la lentille se réfléchir sur la surface métallique :

Pour mettre en évidence les détails de structure, on attaque cette surface par un réactif faible (acides étendus, bichlorure de mercure, etc.), qui dissout le métal sur une épaisseur extrêmement petite. Les parties les plus dures, les plus compactes, ou celles qui ont une composition spéciale, résistent mieux à cette attaque et restent en relief. On voit alors se former des dessins qui mettent en évidence la forme et l'arrangement des particules métalliques. C'est ainsi que, sur l'acier, les parties carburées formèrent un réseau de côtes saillantes, noires, entre lesquelles on distinguera les grains et les cristaux de fer brillant.

Structure de V acier. — Influence du travail et de la trempe. — La figure 3 montre la structure d'un acier fondu qui s'est refroidi lentement dans la lingotière; on voit que le fer s'est groupé en agglomérations cristallines assez volumineuses. Un tel métal manque de ténacité : les faces des cristaux y forment une infinité de plans de séparation facile.

L'acier de la figure 4 a été forgé au rouge, ce travail a empêché les molécules de se grouper, et il n'y a plus trace de structure cristalline, le fer se présente sous la forme de noyaux arrondis ou ovales, enveloppés par le carbure.

C'est ce que M. Osmond a appelé la structure cellulaire : les particules des deux substances y sont en

Fia, 3. — Acier (ondu.

Fio. t. — Acier forgé.

ri'i. ;;, — Ai3*r Irempa à

pnr nn iMrMagt mttamt iail à boone tempérahire : m»i> Wr y «rrit» aoaii par d'aolres morans.

an lifta de ■« refroidir lentement, est i«rit par la trempe à l'ean, les gronpen ti'onl pas le temps de se former. On ifi excessivement fin. Les deux subnri lo tnit ligure 5, sont i peine sépa-

rêes. Elles forment une masse presque homogène, à structure qu'on pourrait appeler vitreuse : un tel métal est très résistant, mais dur, peu malléable. Il casse

Fia. C. — Acier tremjiê à l'IiiiiJe.

plutôt que de se déformer, et, pour beaucoup d'usages, il serait trop aigre,

Si la trempe est suivie d'un recuit à bonne température, les molécules reprennent une certaine mobilité : le fer peut s'isoler en noyaux, le grain devient moins fin, et le métal moins cassant. Avec une trempe douce à l'huile, le refroidissement est assez rapide pour empê-

cher la cristallisation, mais assez lente pour que les noyaux de fer s'isolent : on obtient alors la structure cellulaire, comme on le voit sur la figure 6, presque identique à celle d'un acier bien travaillé.

Ainsi, on peut remplacer jusqu'à un certain point l'action du forgeage par celle d'une trempe modérée, ou d une combinaison convenable de trempes et de recuits.

Si le recuit est poussé trop loin, au-dessus d'une certaine température les molécules prennent trop de mobilité. Elles reforment des agrégats cristallins. La figure 7 représente le métal de la figure 6 qui a été réchauffé jusqu'à 1100 degrés. Il est redevenu presque aussi cristallin que s'il n'avait pas été forgé. C'est ce qu'on appelle un acier brûlé. Ces défauts pourront être corrigés par une trempe bien conduite.

Utilité pratique de ces études. — Plusieurs grandes usines françaises, comme le Creuset, Montluçon, emploient aujourd'hui couramment le microscope pour vérifier la qualité de leurs métaux. D'après les échantillons que j'ai eu occasion d'examiner au Conservatoire, je crois que ce mode d'examen peut donner, dans la pratique des indications précieuses à deux points de vue :

1® Il permet de découvrir, dans des métaux qui paraissent sains à l'œil nu ou même à la loupe, une foule de soufflures microscopiques, de cavités extrêmement petites, qui, malgré leurs dimensions minimes, ne peuvent que nuire à la résistance.

2" Il 'permet de voir jusqu'à quel point le forgeage ou la trempe ont produit leur effet jusqu'au cœur d'un lingot. On observe des différences de cristallinitè très

Fio. 7.— AcierrecuitàllOO,

sensibles entre le centre et la surface d'une pièce un peu volumineuse. Le microscope les rend très nettes et donne les moyens de les mesurer avec précision, car on peut déterminer la dimension exacte des grains, traduire par des chiffres les notions vagues dont on s'est contenté jusqu'à présent. La différence entre ces

1* PBOcires socmcx cTTcrF^nsATiox

diMeftsiù::^ nxsxiies iaas les d^cx [Orties paît servir de mesare iiatÎ!<éflut:<pe à l'eâicacitê tin traTail qu'on a tût sabir aa nêtal.

Structure âes alliages du ewfrre. — Les métaux autres que le fer monlrvat aussi des fonnes cristallines. M. GaillemÎD a montré qu'il su^saît de très petites traces de corps étrangers pour changer ces Cormes. Ainsi le phosphore, dans le coÎTreet dans les broiues, dêCermioe des arborisations caractéristiques, des dendrites découpées comme des feuilles de fougères (6g. 8), et cet eflet subsiste quand la dose de phosphore

APPUCATIOKS DU MICROSCOPE 13

est trop faible pour être constatée à l'analyse. Ces cristallisations arborescentes paraissent l'indice d'un bain initial bien fluide. Les bronzes au manganèse ont

Fia. 9. — Bronze au mBugauése, d'après M. Guillojuio.

un grain très serré ; c'est comme un feutrage d'aiguilles cristallines qui se réunissent souvent en étoiles (fig. 9), cette structure est presque toujours l'indice d'un métal dur et résistant. Le bronze à l'aluminium ou au silicium montre des divisions en prismes par des espèces de fentes de retrait(âg. 10).

I«OCCES SOCT«4n S'^XTBStlGATlOS

FiJ- U\ — Br.\ii* à :Va»

Pirmi les èluJ«s phrsiijueâ, je sijDalenî surtout celles qui ont èl^ entreprises »vec \'»uie in prroinètre de M. Le Ciiatelier.

Mesure des AiIh.'m lempènvw^t. — Les propriè tés caractéristiques des métaux nVnt ètè guère loesorees jusqu'à présent qu'à la température ordinaire ou dans rûtterralle de à 10) degivs. On manquait de