LA FONTE MALLÉABLE

Le fer se rencontre dans la nature à l'état de minerai. Presque tous les pays en produisent. Ceux du Berry ont joui pendant longtemps d'une grande réputation, et les nombreux ouvrages qu'ils ont permis d'exécuter montrent combien cette réputation était méritée. Ceux de Suède, aujourd'hui, sont considérés comme étant les meilleurs. Ne pouvant nous étendre longuement sur les préparations préliminaires et sur le traitement métallurgique qu'on leur fait subir, — ce qui sortirait du cadre de ce livre, — nous nous bornerons à expliquer que ces minerais sont divisés en deux sortes principales : 1° les mines terreuses, comprenant toutes les variétés de fers qu'on rencontre mélangés à des terres argileuses ou calcaires ; 2° les minerais en roche, renfermant toutes les espèces qui sont accompagnées d'une gangue dure, spathique ou quartzeuse.

Les minerais de la première catégorie sont purifiés par un lavage préalable. On débarrasse ainsi le fer brun et granuleux des argiles et des calcaires qui l'enveloppent, et on l'amène au degré de pureté indispensable pour qu'il puisse être fondu avec économie. Lorsque le lavage ordinaire ne suffît pas, on bocarde la masse terreuse, c'est-à-dire qu'on lafaitpasser sous les pilons d'une machine appelée bocard^, qui la pulvérisent, en même temps qu'un fort courant d'eau entraîne les argiles et les matières calcaires qui se trouvaient mêlées au fer.

1. Bocard dérive de l'allemand ^ocAwerA, qui signifie machine à broyer.

Les minerais de roche ne sont point bocardés ni lavés. On les grille. Ce traitement préliminaire varie suivant les sortes de minerais. Il a pour but de rendre ces derniers plus friables, en séparant le soufre ou l'arsenic ou encore l'eau de cristallisation du fer spathique, etc. Mais comme ces minerais ne possèdent pas par eux-mêmes les qualités combustibles qui permettraient au grillage de se continuer jusqu'à ce que le fer puisse être entièrement dégagé, on les associe pour cette opération avec du bois ou de la houille, qu'on dispose en lits alternatifs.

Après avoir subi ce premier traitement, les minerais, débarrassés à peu près complètement des matières avec lesquelles ils étaient mélangés, sont fondus. Les fourneaux qu'on emploie à cet usage affectent une forme particulière. La plupart sont très élevés ; quelques-uns même mesurent jusqu'à 14 mètres de haut et présentent une vague apparence de puits élargis en leur milieu. A cause de cette disposition, on leur donne le nom de hauts fourneaux. Leur orifice supérieur porte la dénomination assez peu euphonique de gueulard. La combustion, à l'intérieur, est activée par une ou plusieurs tuyères. A leur partie inférieure se trouve un récipient qu'on nomme le creuset.

C'est par le gueulard qu'on charge le haut fourneau. On y verse un mélange composé de minerai, de charbon et quelquefois d'un fondant terreux. Suivant la nature du minerai, ce fondant est argileux ou calcaire. Le charbon qu'on emploie de préférence est le charbon de bois et, s'il est possible, celui qui est produit par la combustion de chênes ayant une vingtaine d'années. Le résultat de cette combustion donne environ 20 pour 100 de fonte et 15 pour 100 de fer.

La houille, dont on fait usage à défaut de charbon de bois, est employée sous forme de coke. Lorsque le coke est de bonne qualité et a été préparé avec soin, le résultat final est des plus satisfaisants. Ainsi que l'écrivait fort bien

M. Le Normand*, « de la bonne qualité du coke dépend celle du métal. Mêlé à des substances hétérogènes, il détériore la valeur du métal et détruit sa fusibilité. » Malheureusement il n'est pas toujours facile de se procurer du bon coke, et le propriétaire d'un haut fourneau n'a que rarement le moyen de s'assurer de la composition chimique de celui <jui lui est fourni. Un autre facteur dont le métallurgiste instruit et expérimenté doit se préoccuper, c'est la nature des argiles qui, au moment de l'introduction dans le haut fourneau, demeurent mélangées avec le minerai, et surtout les proportions de chaux et de silice qu'elles contiennent. Il lui faut, en outre, calculer quelle diminution de combustible pourra en résulter, de façon à obtenir, par un arrangement judicieux, le plus de métal et le meilleur, avec la moindre dépense.

Une fois ces précautions prises, — et aucune d'elles ne doit être négligée, car elles exercent une grande influence sur la qualité du fer produit, — le fourneau est chargé et allumé. A mesure que le charbon se consume, le minerai et ses mélanges terreux entrent en fusion; la masse s'affaisse, et si le travail va bien, elle descend d'une façon lente, régulière, égale. Quand il arrive devant la tuyère , le minerai, qui avait été progressivement chauffé et comme préparé dans la partie supérieure du haut fourneau, se trouve en complète fusion. L'oxyde de fer, en partie vitrifié, se combine avec une certaine quantité de carbone et passe à l'état de fonte. Devenu alors d'une pesanteur spécifique beaucoup plus considérable que les substances étrangères auxquelles il est mélangé, il les abandonne, coule et se rassemble au fond du creuset. Quant aux argiles, à la silice, à la chaux, au manganèse des gangues liquéfiées par la chaleur, ils forment une sorte de vitrification opaque et brune, désignée sous le nom de laitier, qui nage sur la fonte, gagne les bords

1 Annales de l'Industrie, année 1820, tome P"", p. 306

du creuset et s'écoule le long d'une plaque inclinée qu'on nomme la dame. La charge d'un fourneau de 14 à 15 mètres de haut met environ trois jours à descendre dans le creuset; mais les ouvriers ne laissent pas le fourneau se vider. A mesure que le niveau s'abaisse, ils remplacent la matière consommée par de nouvelles charges jetées dans le gueulard.

Lorsque le nombre des charges successivement versées et l'abondance du laitier qui s'est écoulé permettent de supposer que le creuset doit être plein, il s'agit de le vider. Pour cela on procède à une opération très importante qui s'appelle la coulée, et qui consiste à conduire la fonte en fusion dans des moules spéciaux pouvant contenir 500 à 600 kilogrammes de métal, et qu'on a préalablement creusés dans le sol même de la fonderie. Les lingots ainsi obtenus présentent la forme d'un long prisme rectangulaire effilé à ses deux extrémités, et qui porte le nom de gueuse. Ordinairement on procède pour chaque haut fourneau à deux ou trois coulées par jour, et le haut fourneau continue de marcher pendant plusieurs mois de suite et tant qu'il n'a besoin d'aucune réparation.

La fonte qui vient ainsi se mouler dans les gueuses, soit qu'on l'ait obtenue avec de la houille carbonisée (coke) ou avec du charbon de bois, est une combinaison de fer allié à une petite quantité d'oxygène et de carbone, et dont la qualité varie suivant la proportion de chacun de ces trois éléments. On distingue deux sortes principales de fonte : Idigrlse et la blanche. Cette dernière contient plus d'oxygène et moins de carbone que sa rivale. Elle est d'une couleur plus claire; elle est aussi plus dure, plus cassante. Sa cassure est lamelleuse, sa surface irrégulière, et le retrait qu'elle prend en refroidissant assez considérable. La fonte grise, dont la couleur tire sur le noir, contient, au contraire, plus de carbone et moins d'oxygène que la précédente. Elle a le grain fin et brillant; elle est moins dure et

moins friable ; sa surface est plus unie, et son retrait moins grand. En outre, elle pèse plus lourd. Cette fonte grise elle-même comporte deux qualités : l'une aigre, qui, cassante, sans souplesse, sans lien, occasionne beaucoup de déchet à l'affinage, et somme toute donne du mauvais fer; et l'autre douce, plus difficile à affiner, mais qui fournit un fer bien meilleur.

La facilité qu'on a de mouler la fonte fait qu'on l'emploie pour un nombre assez considérable d'ustensiles de ménage On en fabrique des contre-cœurs ou plaques de cheminée, des poêles, des tuyaux de conduite, des grilles de balcon, des rampes, des marmites, etc. Malheureusement sa fragilité relative et surtout sa dureté empêchent qu'on en fasse usage pour les objets ou les ornements qui réclament du fini et une certaine délicatesse de contours. Les formes qu'elle présente au sortir du moule sont toujours émoussées, obtuses, et nécessiteraient, pour être réparées etprendre quelque accent, l'intervention du ciseau et de la lime. Mais pour que ceux-ci puissent agir utilement, il est indispensable que la surface au moins de la fonte soit attendrie ou, pour employer l'expression usitée, soit rendue malléable.

Cet attendrissement de la fonte, cette possibilité de la rendre malléable est d'invention française. En 1722, l'illustre Réaumur publia un ouvrage très important sur VArt d'adoucir la fonte. S'appuyant de cette constatation que celle-ci est d'autant plus douce qu'elle contient plus de carbone et moins d'oxygène, Réaumur démontra qu'il suffit ^ d'enlever à la fonte grise, et même à la fonte blanche, l'oxygène qu'elles ont en excédent et de leur donner le carbone qui leur fait défaut, pour les rendre l'une et l'autre malléables. Rien mieux, il enseigna divers procédés pour obtenir ce résultat et rendit compte dans leur moindre détail de ses propres expériences. Il est impossible de décrire un art avec plus de soin, et lorsqu'on a lu les dix-

huit mémoires dont il se compose, on se demande comment ce beau travail a pu passer inaperçu et tomber dans un complet oubli.

Il fallut, cependant, qu'au commencement de ce siècle, un de nos compatriotes, M. Baradelle, allât surprendre en Angleterre les procédés employés depuis quarante ans et les réimportât chez nous, pour que cette industrie prît un certain essor sur le continent, et pour que l'on découvrît que nos voisins d'Outre-Manche s'étaient bornés à mettre en pratique des formules et des principes exactement calqués sur les découvertes de l'illustre savant français.

Mais la fonte malléable, bien que rendant de nombreux services au serrurier, — soit qu'elle lui permette d'obtenir quelques petites pièces fines et délicates, comme les anneaux de clef, les palâtres de serrure décorés d'ornements en léger relief, soit qu'elle lui fournisse des entrelacs, des rinceaux imitant en massif les ouvrages en tôle relevée, — la fonte malléable ne joue qu'un rôle secondaire dans la serrurerie proprement dite, et surtout dans la serrurerie d'art. Cette dernière n'emploie guère que du fer forgé, et c'est de celui-ci qu'il va être question dans notre prochain chapitre.

Fig-. 7. — Palàtro do serrure exécuté en fonte malléable, (x^me siècle.)

DU FER PROPREMENT Dil ET DES DIVERSES FAÇONS DONT ON LE TRAVAILLE

On peut considérer la fonte obtenue par les procédés que nous venons de décrire comme un état intermédiaire, c'est-à-dire comme un passage du minerai de fer au fer métallique tel qu'il est employé dans les grands et beaux ouvrages de la serrurerie. Pour faire acquérir au métal toutes les propriétés, toutes les qualités qui lui sont indispensables, il faut le priver de l'excès de carbone et d'oxygène qu'il comporte, et achever d'expulser de sa masse le laitier qui tient encore ses fibres séparées. Cette opération, qui se nomme affinage, s'effectue de la façon suivante :

L'ouvrier place les morceaux de fonte dans un creuset disposé au fond du fourneau et entouré de charbons allumés. Les soufflets qu'il fait fonctionner ne tardent pas à porter la température à un degré assez élevé pour que la fonte entre en fusion, et il la maintient quelque temps en cet état, en ayant soin, pour activer la combustion, de remuer continuellement la fonte avec un ringard, et de diriger le vent des soufflets sur sa surface. A mesure que le carbone est brûlé, le fer devient moins fusible, et il se forme des grumeaux métalliques que l'ouvrier rapproche et dont il constitue une masse unique. Dès que cette masse poreuse, qu'on désigne sous le nom de loupe ou de renard, est de taille convenable, l'ouvrier la tire hors du creuset et la fait rouler sur la plaque de fonte qui forme l'aire de l'atelier. Là plusieurs ouvriers la frappent avec de lourds marteaux, font ressuer le laitier et donnent à la loupe une forme à peu près sphérique.

Cette opération préliminaire s'appelle fouler la loupe. Une fois celle-ci foulée, on la cingle, c'est-à-dire qu'on la

porte sous un énorme marteau mû mécaniquement, auquel on donne le nom de martinet, et qui commence à la forger. Cette nouvelle opération transforme radicalement le métal. Par elle il cesse d'être fusible, c'est-à-dire qu'il peut encore brûler, mais qu'il ne fond plus. Il devient doux et cesse, par conséquent, d'être cassant. Son élasticité lui permet de se plier dans tous les sens, et il est désormais possible de le tailler au burin, de le sculpter, de le graver, de le travailler à la lime, en un mot de lui donner non seulement les formes les plus variées, mais encore tout le poli et tout le fini désirables.

Le fer ainsi affiné est façonné soit en barres ou en verges de différentes grosseurs, soit en plaques d'étendue variée et d'une épaisseur plus ou moins grande. Ces plaques prennent le nom de tôle de fer. Pour former les barres, deux procédés différents sont employés. On peut faire usage de martinets ou se servir de laminoirs. Ce dernier appareil, qui produit avec plus d'économie et plus de rapidité des barres d'une régularité plus parfaite, est aujourd'hui universellement adopté. Parfois on use des deux systèmes, cinglant le fer au martinet après sa première chaude, et le soumettant ensuite à l'action des cylindres. En outre, pour les ouvrages de valeur, on emploie généralement du fer corroyé. On corroie le fer en superposant plusieurs barres ou plusieurs plaques, en les portant au rouge blanc et en les battant jusqu'à ce que, soudées ensemble, elles ne forment plus qu'un seul morceau. Le fer, en effet, gagne beaucoup en qualité à être frappé, forgé, étiré, à condition toutefois que l'allongement ainsi obtenu ait toujours lieu dans le même sens. Cette opération du corroyage, qui se fait aujourd'hui mécaniquement, s'effectuait jadis à la main, et quelques auteurs prétendent^ que le laminage au cylindre est loin de valoir pour le fer ce battage répété qui arrivait

1. Notamment M. Viollet-le-Duc. Voir Dictionnaire d'architecture*

bien mieux à faire suinter au dehors le laitier interposé entre ses parties. Selon eux, le fer ainsi battu et rebattu, devenu plus concret et plus doux, se soudait plus facilement et, définitivement débarrassé des molécules étrangères qui le criblent parfois, risquait moins de brûler. Nous n'avons garde de prendre parti dans ces discussions délicates et dont l'intérêt est purement rétrospectif. Le travail ancien avait certainement du bon. L'étirage des barres et leur corroyage ont produit des fers excellents, — nombre d'ouvrages plusieurs fois séculaires l'attestent ; — mais ce procédé n'était point impeccable. Nous n'en voulons d'autre preuve que certaines recommandations expresses préconisées par la plupart des auteurs qui ont traité cette matière à une époque où le laminage n'existait qu'à l'état d'exception.

« Quand les barres sont longues et menues, écrit Duhamel du Monceau*, le serrurier qui choisit du fer les soulève par un bout et les secoue fortement. Quelquefois elles sont si aigres qu'elles se rompent. Toutefois, comme il est rare que les barres ne puissent supporter cette épreuve, on leur en fait éprouver une plus forte. On les dresse sur un de leurs bouts et on les laisse tomber sur le pavé. Les fers fort aigres se rompent. » Indépendamment de cette aigreur caractéristique, Duhamel du Monceau signale les nombreuses espèces de fers défectueux qui se rencontraient déjà de son temps dans le commerce : notamment le fer rouverain ployant et malléable à froid, qui, à chaud, casse sous le marteau; le iev p adieux, qui se rompt à froid, etc. II conseille, en conséquence, au serrurier d'examiner avec rigueur les barres qu'il achète, de les rejeter s'il aperçoit de petites gerces qui les traversent, et de rompre même le barreau pour s'assurer de sa qualité par la contexture de son grain. Le bon fer, en effet, qui se laisse forger à chaud