Partie dans l’air à

Partie dans l’air affectant une température de très peu inférieure à celle de sa solidification; maintenez-l’y suffisamment longtemps.

Dans le premier cas, vous obtenez un verre incolore, transparent, limpide et fragile.

Dans le second cas, vous obtenez une poterie blanche d’autant moins transparente et d’autant moins fragile que la durée de la trempe a été plus longue.

2° Prenez du verre à bouteilles ou du laitier de haut fourneau contenant de 45 à 50 0/0 de silice; mettez-le en fusion et trempez-le :

Partie dans l’air à 10°, coulée en plaques minces sur une surface métallique;

Partie dans de l’air affectant une température un peu inférieure à celle de la solidification, ou dans un moule en sable couvert de 25 à 30 centimètres d’épaisseur.

Dans le premier cas, vous obtenez un verre vert, transparent, limpide et fragile.

Dans le second cas, vous obtenez une poterie ou une pierre grise d’autant plus opaque et d’autant moins fragile que la durée de la trempe a ôté plus considérable.

3° Prenez du verre ordinaire, contenant environ 70 0/0 de silice ; mettez-le en fusion et trempez-le, en gouttelettes allongées dans de l’eau fraîche:

Vous obtenez les larmes bataviques , d’une dureté et d’une fragilité extrêmes.

4° Prenez un silicate neutre quelconque; mettez-le en fusion et trempez* le clans l’air à 10° :

Il cristallise avec la plus grande facilité en se solidifiant, et peut, comme le bismuth , donner des cristaux détachés très apparents.

Explication.

Le silicate neutre, liquide, cristallisant, en se solidifiant, sous l’influence d’une trempe dans l’air à 10", peut être considéré comme un corps dont la faculté dénaturante du calorique est très forte, et d’autant plus facilement équilibrée par son pouvoir rayonnant du calorique sensible, à la température réelle de solidification, que la trempe est plus énergique.

La silice et les bases, au contraire, qui, trempées liquides dans un milieu relativement froid, cristallisent d’autant plus facilement que le refroidissement est plus lent, peuvent être considérées comme des corps dont la faculté dénaturante du calorique est d’autant plus facilement équilibrée par leur pouvoir rayonnant du calorique sensible, à la température de solidification, que la trempe est moins énergique.

Le verre liquide est donc une dissolution composée de deux corps dont la faculté dénaturante du calorique latent de solidification est, chez l’un, très Jorte , et, chez l’autre, très Jaible. Il résulte de là que, quand la trempe favorise la cristallisation de l’un des composants, elle contrarie la cristallisation de l’autre; son résultat est donc de communiquer au verre une série d'états physiques déterminés par le plus ou moins de facilité qu’ont éprouvée ses composants à cristalliser, à la température de solidification.

Ceci admis, on voit tout de suite que, comme pour les carbures de fer, il peut se présenter deux cas, savoir :

Ou la proportion d 'acide ou iVoxyde en dissolution dans le silicate neutre liquide ne dépasse pas celle rigoureusement soluble dans le silicate neutre solide, ou elle la dépasse.

Si la proportion d’acide ou d’oxyde en dissolution dans le silicate neutre liquide ne dépasse pas celle rigoureusement soluble dans le silicate neutre solide, la trempe du verre liquide a beaucoup d’analogie avec celle de l’acier ; elle en diffère seulement en ce sens que, dans V acier, c’est le dissolvant, tandis que, dans le verre, c’est le corps dissous, qui a la faculté dénaturante du calorique très faible.

Si la proportion d’acide ou d’oxyde en dissolution dans le silicate neutre liquide, dépasse celle rigoureusement soluble dans le silicate

2e PARTIE : TREMPE DU VERRE

neutre solide, la trempe du verre liquide a beaucoup d’analogie avec celle de la fonte ; elle n’en diffère aussi que par l’interversion des facultés dénaturantes du calorique.

Nous allons examiner maintenant quelles doivent être les conséquences de la trempe, en partant de ces principes, qu’il sera facile de reconnaître comme vrais s’ils sont confirmés par l’expérience.

1° Trempe du verre-acier.

Nous entendons par verre-acier le verre qui ne dépose pas de graphite , c’est-à-dire de silice ou de base, quand le dissolvant se solidifie.

1° Prenez le verre-acier liquide, et trempez-le, dans l’air à 10°, en lames minces:

Le silicate neutre cristallise avant môme que Y acide ou l'oxyde en dissolution se soit solidifié. Le verre est alors transparent, limpide et d’autant plus fragile qu’il a été trempé plus mince et plus froid, c’est-à-dire que le silicate neutre a cristallisé en plus grande proportion.

Recuisez légèrement ce verre : une partie du silicate neutre passe à l’état mou; la limpidité de la transparence diminue peut-être un peu, mais la fragilité diminue.

Le verre-acier , trempé vif, est donc une dissolution d’un petit excès de silice ou d’oxyde liquide dans le silicate neutre , partie cristallisé , partie à l’état mou.

2° Prenez le verre-acier liquide, et trempez-le, soit dans l’air affectant une température de très peu inférieure à celle de sa solidification, soit dans un moule épais, maintenu longtemps à ladite température :

Au bout d’un temps suffisamment long, le silicate neutre, n’ayant pu cristalliser, passe à l’état mou ; l’acide ou l’oxyde, au contraire, se trouvant favorisé par la trempe, passe à l’état cristallin.

Le verre, alors, est devenu poterie transparente et rugueuse comme la porcelaine dure.

Le verre-acier, trempé doux, est donc une dissolution d’un petit excès de silice ou d'oxyde cristallisé dans le silicate neutre , affectant d’autant plus complètement l’état mou que le refroidissement a été plus lent.

2° Trempe du verre-fonte.

Nous entendons par verre-Jonte le verre qui dépose du graphite , c’est-à-dire de la silice ou de la base, quand le dissolvant se solidifie.

1° Prenez du verre-fonte liquide, et trempez-le, dans l’air à 10", en lames minces :

Le silicate neutre cristallise en déposant la proportion de l’excès de composant qu’il ne peut dissoudre à l’état solide. Le verre obtenu alors est opaque, mais à texture vitreuse et fragile.

Recuisez légèrement ce verre : une partie du silicate neutre passe à l’état mou et il devient moins fragile.

Le verre-fonte, trempé vif, est donc un mélange de silice ou d'oxyde, à l’état mou , et de verre-acier .

2° Prenez du verre-fonte liquide et trempez-le, soit dans l’air affectant une température de très peu inférieure à celle de sa solidification, soit dans un moule épais, maintenu longtemps à ladite température :

Au bout d’un temps suffisamment long, le silicate neutre, n’ayant pu cristalliser, passe à l’état mou et dépose la proportion de l’excès de composant qu’il ne peut dissoudre à l’état solide ; l’acide ou l’oxyde, au contraire, tant en dissolution que libre, se trouvant favorisé par la trempe, passe à l’étatcristallin. Le verre alors est devenu poterie opaque, à cassure lithoïde et d’autant moins fragile que le refroidissement a été plus lent.

Le verre-fonte, trempé doux, est donc un mélange de silice ou d'oxyde cristallisé et de verre- acier trempé doux.

Résumé.

Quand le silicate neutre liquide tient en dissolution un excès de l’un de ses composants, le produit solide est:

Verre transparent et limpide , si l’excès de composant dissous est petit et si la trempe est énergique ;

Poterie transparente , si l’excès de composant dissous est petit et si la trempe est douce ;

Verre opaque , si l’excès de composant dissous est trop grand et si la trempe est énergique ;

Poterie opaque , si l’excès de composant dissous est trop grand et si la trempe est douce.

2e PARTIE : TREMPE DU VERRE PAR LA VAPEUR

Trempe du verre au moyen de la vapeur:

d’après M. A. Léger.

Depuis longtemps on connaît la curieuse propriété que possède le verre, d’acquérir une résistance et une dureté considérables sous l'influence d’un refroidissement brusque.

Le phénomène de trempe maxima ou à outrance ,'par l’eau) a été étudié en 1872 par M. de Luynes, qui a mis en lumière la structure par couches concentriques superposées prises parle verre ainsi trempé. C’était la confirmation de la théorie du colonel Caron qui explique le phénomène de la trempe par une sorte de martelage du corps entre deux couches superficielles contractées. Selon lui, la trempe produirait sur les corps l’effet d’un frottage énergique.

La trempe à l’eau produisant des effets dont l’énergie peut être constatée sur les larmes bataviques, ne pouvait devenir applicable industriellement, aussi a-t-on cherché un corps agissant moins brutalement que l’eau. Déjà au commencement de ce siècle les verriers de la Loire savaient tremper dans l’huile ou la graisse chaude, mais on n’avait pas fait d’application sérieuse de ce procédé, jusqu’au jour où M. De la Bastie proposa dans un brevet (pris le 14 juin 1874) de recuire les objets à tremper dans un appareil spécial, pour de là les précipiter dans une bâche contenant du suif ou d’autres corps gras maintenus ou non à une température déterminée.

Ce mode d’opérer a donné d’excellents résultats sur des objets de forme simple et de faibles dimensions, mais l’application a été moins heureuse pour les grandes pièces comme les vitres ou pour les objets déformé irrégulière, comme les bouteilles, les verres à pied, en raisonde la difficulté qu’on éprouve à manœuvrer ces pièces sans les déformer.

C’est en voyant toutes ces difficultés que MM. Boistel et Léger ont proposé en 1875, l’emploi de la vapeur pour tremper le verre.

Avec la vapeur, il est facile d’envelopper presque instantanément les objets à tremper d’une atmosphère possédant une chaleur spécifique égale à celle des corps gras (0,470) et double ou triple de celle du gaz. En outre, la condensation partielle à la vapeur assure un refroidissement rapide du verre, par suite de la vaporisation à l’eau condensée ou vésiculaire.

La vapeur d’eau est donc préférable aux corps gras en raison de la

facilité d’opération qui résulte de son emploi pour la trempe ; elle est supérieure aux gaz (préconisés par certains inventeurs) en raison de la chaleur spécifique plus grande et de la présence d’eau vésiculaire.

La vapeur n’exerce aucune action chimique, physique ou mécanique sur la surface du verre, elle n’en réduit ni la composition ni les couleurs incorporées, elle ne graisse pas les surfaces, elle ne les raie pas. Enfin la ténacité, la résistance à la rupture, aux chocs et par flexion sont sensiblement les mêmes que dans la trempe par les corps gras.

Installation générale.

Gobeletterie , bouteilles.

Entre la zone de réchauffage et la zone de refroidissement, MM. Boistel et Léger intercalent une zone de trempage, isolée des deux autres par des registres et à laquelle une couronne de disposition appropriée à celle des objets, permet d’injecter la vapeur dans le sens qu’on juge convenable, sort de bas en haut, de haut en bas, obliquement ou horizontalement, en mince filet ou en tourbillon.

On fera varier suivant la forme des objets à tremper le mode de suspension de ces objets sur la terrasse les supportant. La plateforme de cette terrasse sera à claire-voie pour laisser la vapeur circuler librement autour des fonds ; les objets seront placés sur des toiles métalliques ou sur des supports en forme de lame de couteau. On pourra même choisir pour supports des corps tels que le verre dur, la porcelaine, la terre réfractaire, le grès, le graphite, qui se comportent sous l’action de la chaleur à peu près comme le verre lui-même.

Pour les objets creux qu’il faudra tremper intérieurement on injectera la vapeur par un ajutage plongeant, laissant entre le col et lui un espace annulaire suffisant pour la libre évacuation de la vapeur introduite.

Le procédé de trempage à la vapeur peut également s’appliquer aux fours à recuire intermittents dans lesquels on empile les objets pour les recuire. Quand l’ensemble est porté à la température requise, on injecte la vapeur par un certain nombre d’orifices en maintenant dans l'enceinte une légère pression.

2e PARTIE : TREMPE DU VERRE PAR LA VAPEUR

Vitres , tuiles en verre.

Si Ton part d’objets fabriqués et froids, on opère comme ci-dessus en supportant les objets sur des châssis horizontaux ou presque verticaux suivant la nature des objets. Ces châssis sont garnis de toiles métalliques et sont disposés de façon à permettre l’arrivée de la vapeur sur les deux laces du verre. Dans le cas du verre à vitres, on pourra procéder à la trempe immédiatement après l’étendage du manchon (la trempe à la vapeur faite avec précaution n’empêchant pas le diamant de couper le verre, on gagne ainsi un réchauffage). Le manchon de verre est étendu comme à l’ordinaire, et quand il possède toute sa chaleur on le pousse sur la plateforme d’un châssis placé dans le compartiment de trempage. Cette plateforme, ordinairement en toile métallique, peut être remplacée par une plaque de métal bien dressée. La vapeur n’agira donc par contact direct que sur la face supérieure du verre. On amènera également la vapeur entre le châssis et la plaque métallique supportant la feuille de verre, et en raison de la grande conductibilité du métal, la trempe (un peu plus douce) se produit dans de bonnes conditions. On peut aussi recouvrir la face supérieure de la vitre d’une plaque métallique supportée par un châssis qu’on peut monter ou descendre. Il n’y a plus alors contact direct de la vapeur avec le verre sur aucune des faces.

Grandes glaces.

On pourrait tremper les glaces, — après polissage — en les réchauffant dans un lour approprié et en injectant la vapeur d’eau. Mais il est plus rationnel, étant donné que la trempe à la vapeur, même dure, n’apporte pas d’entraves sérieuses au travail de doucissage et de polissage, d’opérer la trempe immédiatement après le coulage de la glace.

On fera passer la glace, de la table de coulée sur une table de bronze dressée et polie. Cette table reposera, par des points de contact assez nombreux pour empêcher toute déformation, sur un châssis métallique mobile. On pourra donc injecter de la vapeur entre le châssis et la plaque de bronze supportant la glace. La surface supérieure de la glace est exposée au contact direct de la vapeur, ou bien on appliquera sur cette glace une sorte de contre moule formé d’une plaque métallique (reposant sur la glace) fixée à un châssis qu’on peut mouvoir de haut en bas. Entre la plaque et le châssis on amènera la vapeur en sorte que

LA VERRLRIE AU XXe SIÈCLE

dans ce cas la glace ne recevra la vapeur sur aucune de ses faces, mais sera trempée par le contact de deux plaques métalliques refroidies par un jet de vapeur.

Cette manière de procéder assurera à la glace une planimétrie beaucoup plus parfaite que celle qu’on obtient par l’enfournement en carcaises. (C’est en somme un moulage qu’on fait subir à la glace.) Il en résultera une diminution dans la durée du travail de doucissage. On disposera d’un nombre assez considérable d’appareils pour satisfaire aux exigences du coulage d’une fournée.

L’emploi de la lumière polarisée à l’analyse de la constitution moléculaire des corps trempés, a permis à M. A. Léger de démontrer directement que la trempe produit un véritable frettage permanent des corps auxquels elle est appliquée. M. Léger a passé en revue la transmission intérieure des forces appliquées aux solides dans les quatre ordres de déformation que l’Ingénieur soumet à ses calculs : compression, extension, c flexion , torsion . Nous renvoyons le lecteur à l’étude de ce travail intéressant ('), nous ne voulons citer ici que ce qui a trait au verre .

Les déformations moléculaires produites sur diverses matières par des efforts semblables et semblablement appliqués, sont comparables et ne diffèrent que par leur valeur relative, ces actions sont régies par un petit nombre de lois générales qui peuvent intervenir avec des prôdominences diverses en passant d’un corps à l’autre, mais manifestent toujours leur influence inséparable. C’est ainsi que l’acier, la fonte, le verre, se présentent avec des propriétés physiques de même ordre, quoique de degrés différents ; ils s’allongent, fléchissent, se contractent, se tordent, plus ou moins dans les mêmes circonstances, mais toujours de la même façon, ils jouissent même tous ensemble de cette propriété, la plus singulière et la plus capricieuse de toutes, la faculté de se tremper.

Dans ce concert, le verre semble fait tout exprès pour trahir les secrets des déformations intimes sous l’action des forces extérieures, en raison de ses deux propriétés précieuses: la transparence et la bi-réfritujence de ses parties soumises à un effort.

Les matières bi-réfringentes taillées en lames minces, comme le mica, le gypse, le spath d’Islande, le cristal de roche, le verre, (quand

(1) Transmission des forces extérieures au travers des corps solides , par M. A. Léger (extrait des mémoires de la Société des Ingénieurs civils).

2rae PARTIE : TREMPE DU VERRE PAR LA VAPEUR

il est trempé, comprimé ou dilaté) colorent la lumière polarisée qui les traverse.

La lumière polarisée a permis de vérifier l’unité parfaite des lois physiques qui président à la transmission des vibrations lumineuses, sonores et calorifiques au travers des corps ; on peut aujourd’hui l’appliquer à l’étude des vibrations mécaniques suscitées sur leur passage par les forces qui traversent ces mêmes corps, et admettre que les réactions moléculaires sont toujours étroitement associées dans ces quatre ordres de phénomènes.

Ces faits semblent militer suffisamment en faveur de la généralisation que nous indiquons.

La mécanique, tout au moins la résistance des matériaux, s’attarde peut être dans des spéculations analytiques appuyées sur un trop petit nombre de laits, anciennement observés ; à l’exemple des autres sciences, ses émules, on doit en assurer et en élargir les bases, en les consolidant par l’appoint d’éléments nouveaux.

La polarisation offre un moyen précieux d’entrer plus avant dans cette observation intime de phénomènes jusqu’ici peu connus; cette nouvelle méthode expérimentale recèle de précieuses ressources.