U MÉTALLURGIE. GÉNÉRALITÉS

1. Considérations préliminaires. — D'admirables progrès onl éié réalisés par la métallurgie au cours du xix® siècle. Ils se sont particulièrement accusés pendant les dernières années. A peine ai-je besoin d'ajouter que la science y a joué un rôle prépondérant. En même temps que se perfectionnaient les procédés et que s amélioraient les qualités des métaux, la production acquérait un énorme développement. Le traitement au four électrique et l'électrolyse préparaient une véritable révolution pour certaines industries métallurgiques. Des alliages nouveaux et remarquables apparaissaient et entraient dans la consommation courante.

Parmi les faits scientifiques les plus récents, M. Michel Lévy, auteur d'une magistrale introduction aux rapports du jury international de 1900, cite l'étude méthodique des métaux et de leurs alliages ou combinaisons, la recherche des lois auxquelles obéissent les dissolutions de corps solides les uns dans les autres, la détermination des isoméries et des points critiques de changement d'état '*l Comme il le rappelle, les auteurs de- ces études ont fait de larges emprunts aux diverses branches de la science : à la physique, pour l'observation précise des hautes et des basses températures, des dilatations, de la conductibilité, de l'aimantation; à la chimie, pour l'extension des lois de la dissolution; à la mécanique, pour les essais par traction, par compression, par flexion et par choc; à la minéralogie, pour la mesure de la dureté des corps; à la pétrographie , pour l'examen microscopique des corps opaques et des cristaux en creux provoqués par une attaque superficielle. Ainsi a été recueillie une abondante moisson de données ouvrant la voie à des méthodes précises, qui élimineront complètement l'empirisme du passé.

^'^ H convient toutefois de remarquer, d'une part, que la thA)rie aHotropique destinée h

part , qu'en nombre de cas les prétendues so- expliquer les propriétés des aciers perd chaque

lu tiens solides sont simplement des mélanges jour du terrain, intimes d'éléments très divisés, et, d'autre

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2. Sidérurgie. — Il n est pas d'industrie métallurgique plus importante que celle du fer. La sidérurgie montre avec une incomparable ampleur lespace franchi, au point de vue des applications industrielles de la chimie, comme au point de vue de la hardiesse dans les moyens d'exécution et de la puissance des installations. Peut-être les résultats acquis sont-ils de nature à frapper encore davantage, si l'on considère les abaissements de prix dont les progrès techniques ont été la cause dominante.

1 . Fonte. — Dans le procédé primitif, mis en œuvre depuis les temps préhistoriques et naguère encore appliqué sous le nom de méthode catalane , le fer et l'acier s'obtenaient par réduction directe du minerai dans un bas foyer, en présence d'un excès de charbon. A partir du xni^ siècle, apparut une méthode plus facile, ne demandant pas des minerais si riches et si purs. Cette méthode consistait à réduire le minerai et à carburer assez fortement le métal dans la même opération pour obtenir delà fonte, puis à décarburer partiellement la fonfo au moyen d'un feu d'affinerie. L'appareil à produire \r fonte était le haut fourneau, cet instrument merveilleux auquel l'industrie du fer est redevable de sa puissance actuelle. Au début, la hauteur du fourneau ne dépassait guère 7 à 8 mètres; le vent lui venait de grands soufflets analogues au soufflet de forge et généralement mus par une roue hydraulique. Vers 1789, nos hauts fourneaux les plus grands donnaient par vingt-quatre heures â,6oo livres de fonte et brûlaient un poids double de charbon de bois , combustible à peu près seul employé à cette époque, du moins sur le continent. En Angleterre, où la consommation des bois de haute futaie pour la marine présentait une importance exceptionnelle, des mesures législatives avaient été prises dès i557, afm d'empêcher le déboisement du littoral par les maîtres de forges; les métallurgistes anglais s'étaient, par suite, efforcés de substituer le coke au charbon de bois dans les hauts fourneaux et le problème pouvait être considéré comme résolu depuis lo xviii* siècle (Abraham Darby, vers 1735).

Alors que la fabrication de la fonte au coke se développait en Angleterre et s'y pratiquait avec des hauts fourneaux de dimensions crois-

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santés, la France restait fidèle aux vieilles traditions. Elle n'avait, en effet, ni l'active production de la Grande-Bretagne, ni les mêmes ressources en combustible minéral, ni les mêmes facilités de transport; le bois continuait à ne pas lui faire défaut. D'ailleurs, la fusion au bois demeurait pour nos métallurgistes la seule garantie de la bonne qualité du produit. Théoriquement, le résultat aurait pu sans doute être atteint, même avec le coke, par un choix convenable des matières premières; mais les moyens de communication ne permettaient pas d'aller chercher au loin des minerais spéciaux, propres à modifier, à améliorer d'une façon souvent radicale les minerais du pays. Réduits sous ce rapport aux ressources locales, les fabricants devaient demander à des fontes au bois, employées seules ou en mélange avec des fontes au coke, l'excellence de leurs fers et de leurs aciers. Ajoutons que les ingénieurs les plus expérimentés ne connaissaient pas l'influence exacte des divers éléments de la fonte sur la marche et le résultat de l'affinage, qu'ils ignoraient l'action épurante exercée par certains de ces éléments pendant la marche même du haut fourneau. H a fallu des études attentives et une expérience prolongée pour les fixer sur la composition de fonte le mieux appropriée à chaque sorte d'afiinage, pour les convaincre que souvent les fontes au coke remplacent sans inconvénient les fontes au bois, non seulement dans l'affinage, mais aussi dans le moulage.

Une innovation capitale accomplie vers i83o fut le soufflage à l'air chaud des hauts fourneaux, dont la hauteur s'était accrue. Cette innovation rendait possible la fonte de matières plus réfractaires et procurait en outre une économie notable de combustible; les calories apportées par le vent venaient en déduction de celles dont la production à l'intérieur du fourneau était nécessaire aux réactions. L'amélioration eût perdu beaucoup de sa valeur si on avait du brûler du charbon pour le chauffage de l'air: on y utilisa bientôt les gaz perdus sortant du gueulard. Les premiers appareils à air chaud datent de 1838 et sont dus à J. Neilson; ils ont servi de point de départ aux appareils connus sous le nom des usines par lesquelles débuta leur application : appareil Calder, appareil Wasseralfingen , etc.

Quand s'ouvrit l'Exposition de 1867, le combustible végétal avait

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presque entièrement céàé la place au combustible minerai. Une augmentation considérable se manifestait dans la production moyenne journalière des hauts fourneaux; les chiffres de ko à 45 tonnes par jour en fonte d'affinage et de 3o à 35 tonnes en moulages n'étaient pas rares pour les usines bien montées de France, de Belgique et d'Allemagne; en Angleterre, certains fourneaux offraient un rendement bien supérieur, grâce à la richesse des minerais. L'augmentation tenait en grande partie aux dimensions des fourneaux ainsi qu'à la puissance des appareils de chauffage et de soufflage du vent. Des transformations successives avaient amené le remplacement des anciens soufflets en cuir ou des caisses mobiles garnies de liteaux par des machines à double effet, pourvues de pistons et de cylindres en fonte; pour la commande du piston soufflant, l'action directe du piston à vapeur s'était substituée, vers i8/i5 ou i85o, à l'action indirecte des machines à balancier d'abord en usage sur le continent, suivant le type longtemps adopté en Angleterre; les grandes souffleries verticales du Greusot et de Seraing mettaient en évidence l'étendue des progrès réalisés à cet égard. Limitée originairement à i6o degrés, la température du vent avait été progressivement élevée à 35o degrés, puis à 4oo et 45o degrés, par un agrandissement graduel de la surface de chauffe.

En même temps apparaissait dans les usines métallurgiques une nouvdle classe d'appareils de chauffage des gaz fondée sur le principe de la régénération de la chaleur, principe que Robert Stirling avait posé dès i8i6 et que reprit ensuite G. W. Siemens. Ge principe consistait à faire circuler tour à tour et en sens inverse, à travers des carneaux sinueux en terre réfractaire, d'une part les gaz brûlés, qui cédaient leur chaleur aux carneaux avant de se rendre dans la cheminée, d'autre part le gaz ou l'air à chauffer, qui reprenait cette chaleur pour aller la porter dans les fours d'élaboration. Siemens avait trouvé tout à la fois des dispositions simples, peu coûteuses, pour la gazéification des combustibles , et résolu habilement le problème de l'obtention des plus hautes températures sans complication des appareils. Cowper (i858) et Whitwell (i865) appliquèrent le principe de la régénération au vent des hauts fourneaux. Les dispositions ainsi créées

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et successivement perfectionnëes furent en quelque sorte Tâme des progrès de la fonte ; elles permirent de pousser le vent à des températures antérieurement inabordables, d accroître énormément la production, de réaliser d'importantes économies sur le combustible, de faire plus facilement les fontes spéciales que réclame aujourd'hui l'industrie des aciers.

Le jury de 1867 enregistrait aussi des perfectionnements dans l'industrie des fontes moulées. En France, cette industrie ne profitait pas seulement des améliorations de la matière première, c'estrà-dire de la fonte brute ; elle avait de meilleurs procédés de moulage : pour les produits ordinaires, elle appliquait largement les méthodes expéditives de fabrication mécanique des moules, qui lui étaient venues d'Ecosse.

Après 1867, la capacité des hauts fourneaux reçut de nouveaux accroissements, dont témoignèrent l'Exposition universelle de 1878 et celle de 1 889. Un fait caractéristique mis en lumière par cette dernière Exposition était la fabrication de fontes de plus en plus spéciales, telles que les fontes d'alliages à haute teneur de phosphore, de silicium, de manganèse, de chrome, grâce auxquelles les ingénieurs se trouvaient en mesure de préparer, dans des conditions certaines de régularité et de prix de revient, des fers et surtout des aciers doués de qualités particulières. L'initiative de ces produits spéciaux appartenait à la France (usines de Terrênoire) et à TAutriche-Hongrie (Sava, dans la Carniole); mais l'Angleterre avait suivi de près. D'autres progrès d'un réel intérêt fixaient également l'attention publique: par exemple, l'amélioration des appareils à air chaud et l'emploi rationnel des gaz perdus à l'éclairage des usines ainsi qu'au chauffage des chaudières.

Nous venons de jalonner par quelques repères le chemin parcouru jusqu'à l'approche de la fin du siècle. Cherchons maintenant à marquer les traits essentiels de la situation en 1900.

Parfois, la calcination des minerais de fer s'impose avant leur traitement au haut fourneau. Tantôt cette calcination a pour but d'éliminer la plus grande partie du soufre et, en même temps, de rendre,

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par une modification de l'ëtat physique, le minerai plus apte à 1 action réductrice des gaz; elle se pratique, à température élevée, dans des fours Westman , où sont brûlés les gaz de haut fourneau et dont la création remonte à 1 85 o. Tantôt l'objet de lopération est simplement d'éliminer les matières volatiles contenues dans le minerai, notamment l'acide carbonique; on y affecte alors des fours coulants avec abondante admission d'air à la partie inférieure, et il suffit d'une dépense de charbon de 5 k id kilogrammes par tonne suivant la division et le degré d'humidité du minerai.

Fréquemment, les minerais doivent être agglomérés, parce qu'ils sont assez menus pour opposer une résistance excessive au passage du vent, même débité sous une forte pression. La méthode usuelle d'agglomération consiste à additionner la matière d'une faible proportion de chaux hydraulique, à l'humecter, à la comprimer énergiquement au moyen de presses, à constituer de la sorte des briquettes ordinairement cylindriques et k sécher ces briquettes.

Les Anglais ont inauguré la construction de hauts fourneaux gigantesques et leur exemple n'a pas tardé k être suivi par les Américains, qui se sont d'ailleurs attachés à pourvoir largement chaque fourneau d'une quantité de vent correspondant à ses dimensions. En 1900, la Compagnie Carnegie possédait des appareils d'une hauteur de 3o mètres et d'une capacité intérieure de 700 mètres cubes, soufflés par 10 tuyères d'air à 1 kilogramme de pression et 1,000 degrés Fahrenheit de température; depuis, elle a établi des installations encore plus puissantes. L'Europe continentale s'est engagée dans la même voie et commence à avoir des hauts fourneaux capables de produire dei5oà3oo tonnes de fonte par vingt-quatre heures, selon la richesse de^ minerais.

On remarque dans les nouveaux appareils une tendance très nette à dégager la base et même la cuve, à supprimer les revêtements extérieurs en maçonnerie de briques ordinaires, à faire supporter la plateforme du gueulard par des pylônes métalliques, à revêtir les parois de l'ouvrage et du creuset au moyen d'une armature métallique presque continue, k en assurer la réfrigération active par aspersion ou par circulation d'eau, à faciliter la coulée en surélevant la sole du

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creuset. L'enlèvement des scories s'effectue soit en gros blocs solidifiés, soit en poches, soit à l'état grenaille; ce dernier procédé, qui entraîne une dépense d'eau considérable, permet d'utiliser le laitier pour la fabrication de ciment ou de briques et se prête en outre à l'emploi de transporteurs aériens.

Dans la plupart des usines, le chargement a lieu par le système classique du monte-charge; le lit de fusion et le coke sont ainsi montés verticalement dans des brouettes ou des wagonnets, puis roulés jusqu'au gueulard, où des ouvriers procèdent au déversement; ordinairement, le gueulard est fermé pendant les intervalles des manœuvres de chargement. Ce système absorbe beaucoup de maind'œuvre et détermine des pertes de gaz lors de Tintroduction des charges dans le fourneau. Malgré sa simplicité, malgré les avantages qu'il présente pour la desserte simultanée de deux fourneaux par un monte-charge unique, les ingénieurs devaient chercher à l'améliorer : de là sont nés les systèmes de chargement automatique et les dispositifs propres à assurer l'étanchéité du gueulard, spécialement [)ar deux fermetures superposées entre lesquelles est éclusée la charge. Les installations de chargement automatique comportent un plan incliné servant à la circulation des bennes et un treuil de manœuvre généralement placé bien au-dessous du gueulard; il y a intérêt à relever ce treuil au niveau de la plate-forme du gueulard, afin de mieux surveiller le fonctionnement des appareils et aussi afin de ne pas avoir nécessairement un treuil par haut fourneau. Quel que soit le mode de chargement adopté, la reprise des combustibles et des minerais mis en stock constitue toujours une manutention compliquée; les métallurgistes se sont efforcés de la simplifier en y affectant des dragues, en organisant les dépôts de manière à charger par le seul effet de la gravité les wagonnets ou les bennes, etc.

A la sortie du haut fourneau, les gaz contiennent une proportion sensible de poussières, dont ils doivent être débarrassés quand on les utilise sous des chaudières ou dans des appareils de chauffage du vent et surtout quand on les emploie à la production directe de la force motrice. Pour les chaudières, en effet, ces poussières ont l'inconvénient d'adhérer aux surfaces métalliques et d'obstruer les carneaux;

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pour les appareils de chauffage du vent, elles amènent également des obstructions et quelquefois provoqueàt la fusion partielle des empilages; pour les moteurs, elles rendent lusure des organes très rapide et le graissage fort coûteux. Autrefois, on se contentait d une précipitation à sec dans des tuyaux en tôle de section et de longueur suflisantes. Du jour où les gaz de haut fourneau ont servi d'agent direct de force motrice, il a fallu rechercher une solution plus complète, recourir au filtrage, au passage à travers une couche d'eau, à la circulation dans des ventilateurs centrifuges à injection, etc. L'expérience n'est pas encore décisive.

La puissance des machines soufflantes n a cessé de croître. Aujourd'hui, elles débitent jusqu'à 1,60.0 mètres cubes par minute, sous une pression de 80 centimètres de mercure. Le type vertical compound à grande vitesse parait prédominer. Des tentatives intéressantes se poursuivent en vue d'actionner les machines soufflantes par des moteurs à gaz de haut fourneau; le problème ne laisse pas d'être délicat, eu égard à la nécessité impérieuse d'une marche absolument régulière; il convient de pouvoir, le cas échéant, recourir aux gaz d'autres fourneaux ou de gazogènes indépendants; une précaution utile, en dé])it de la complication qu'elle entraîne, consiste à fractionner la puissance entre plusieurs machines.

Sauf de fort rares exceptions, le chauffage du vent est de pratique courante. Les appareils en fonte ont été conservés dans les usines où il n'est pas nécessaire d'aller au delà de 4oo ou 45 o degrés, principalement dans celles qui travaillent au charbon de bois. Ailleurs, les appareils sont en terre réfractaire et se rattachent au type Gowper ou au type Whitwell; sur le continent, les préférences vont au type Gowper, qui n'offre pas les facilités de nettoyage en marche du second type, mais qui utilise mieux la masse réfractaire et ne présente pas les mêmes résistances à la circulation du gaz.

Je viens de faire allusion à la fabrication au charbon de bois. Elle subsiste dans l'Oural, en Suède, en Styrie, en Hongrie, en Bosnie, aux Etats-Unis.

Des variations considérables peuvent exister dans la composition chimique des coulées successives d'un même haut fourneau et engen-

SIDÉRURGIE. FONTE.

(Irer des difficultés pour Taffînage en première fusion au convertisseur. À lorigine, les maîtres de foires y remédiaient au moyen d'expédients tels que le mélange, dans une poche, des fontes provenant de plusieurs hauts fourneaux. Depuis, sont apparus les mélangeurs de fonte. Aux Etats-Unis, ces appareils sont des récipients en tôle rivée, à revêtement intérieur réfractaire, auxquels un système de pistons hydrauliques ou d'engrenages imprime des oscillations; la fonte y est emmagasinée temporairement, chauffée par un jet de gaz naturel ou un brûleur à pétrole, puis évacuée dans les poches qui alimentent les aciéries. En Europe, la forme rappelle celle des convertisseurs. Le passage au mélangeur a pour effet accessoire rélimination de la plus grande partie du soufre , lorsque la fonte contient du manganèse.

L'industrie du moulage reste une industrie active, absorbant en France le quart de la production de fonte brute. Elle na, d'ailleurs, cessé de se perfectionner. Parmi ses produits récents, on peut citer les gros tuyaux avec frettes en acier posées à chaud ou avec frettes en iils d acier enroulés sous une tension de âo kilogrammes par millimètre carré, fixés par soudure, puis recouverts d asphalte; il y a lieu de mentionner aussi les pièces en fonte mélangée d acier, employées pour boites k graisse, chaudières de caustification de la soude, cornues à acide nitrique , etc.

Certaines fontes, coulées dans d'épais moules métalliques et dites trempées, acquièrent superficiellement une dureté remarquable, tout en conservant beaucoup de ténacité au-dessous de leur épiderme. Elles servent pour la confection^des cylindres de finissage des tôles et pour celle des roues portant les véhicules de chemins de fer ou deU-amways.

En 1900, les principaux pays ont produit environ Uo millions de tonnes de fonte, savoir :

tonnes.

États-Unis 13,760,000

Grande-Bretagne et

brlande 9,108,000

Allemagne 7,55o,ooo

Russie . 2,906,000

France 9,71/1,000

Aulrirlie-Hongrie. , . % ,/i66,ooo

tonnes.

Belgique 1,01 9,000

Luxembourg 971,000

Suéde 6*7,000

Espagne . . . .* 91,000

Canada 86,000

Italie 24,000

Japon 'ai ,o<M»

Le tableau suivant récapitule les principales données relatives à la production et à la consommation françaises depuis i83i :

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Plusieurs faits sont nettement mis en lumière par ce tableau : disparition presque complète de la fonte au charbon de bois; augmentation considérable de la puissance productive des hauts fourneaux; réduction progressive du prix de la fonte; énorme accroissement delà production dans le déparlement de Meurthe-^t-Moselle, dont la quotepart atteint 60 pour 100. Âpres Meurthe-et-Moselle viennent, mais très loin en arrière, le Nord (3 1 3, 000 tonnes), le Pas-de-Calais (100,000 tonnes), Saône-et-Loire (85,ooo tonnes), les Landes (78,000 tonnes), le Gard (76,000 tonnes), etc.

a. Fw $1 acier, — Comme je lai précédemment rappelé, le fer et lacier s'obtenaient autrefois par réduction directe du minerai dans un bas foyer, en présence d'un excès do charbon. Ce creuset simple , avec ses tuyères plongeantes destinées à y diriger un courant d'air forcé , servit, dès l'antiquité, au traitement du cuivre, du plomb, de l'argent, de même qu'à celui du fer; on le retrouve aujourd'hui dans les

montagnes de la Haute-Asie et chez les nègres du continent africain. L opération nécessitait un travail manuel des plus pénibles; elle donnait une loupe de fer spongieux, que louvrier devait marteler et réchauffer plusieurs fois, pour la transformer en une barre propre à la forge. Après avoir brûlé un poids de combustible triple de celui du métal extrait, on avait finalement un bloc de i5o kilogrammes au maximum.

A partir du xvi* siècle, apparut une méthode plus facile, ne demandant pas des minerais si riches et si purs. Elle consistait à produire d'abord de la fonte, puis à décarburer partiellement cette fonte au moyen d'un feu d'affinerie (feu comtois ou feu allemand), qui servait également au corroyage ultérieur des massiaux. Le seul combustible employé était alors le bois.

En même temps qu'ils cherchaient à brûler le coke dans les hauts fourneaux, les métallurgistes anglais s'efforçaient de substituer la houille au bois pour l'affinage. Cette substitution offrait de grosses difficultés avec le bas foyer. L'ingénieur Cort résolut le problème en 1784, par l'application du four à réverbère, déjà utilisé pour la coupellalion du plomb et l'épuration du cuivre brut. Malgré les tentatives entreprises dès 1808 dans quelques forges de la Nièvre, le nouveau procédé, dit anglais^ d'affinage au réverbère ou puddlage ne se répandit chez nous que fort lentement. D'ailleurs, ses résultats laissèrent à désirer jusque vers i83o ou i835, époque à laquelle les soles en sable battu des anciens fours furent remplacées par des soles en fonte recouvertes d'oxyde de fer ou de scories basiques.

Après l'invention de Cort, l'Angleterre introduisit, en i835, dans la pratique le four bouillant qui permettait de puddler sans mazéage préalable et dont l'usage fut la source de grands progrès pour le nouveau mode d'affinage, surtout au point de vue de la qualité des fers. Grâce à un triage sévère des produits, à une surveillance minutieuse des opérations, les fers de Lowmoor arrivaient à rivaliser avec les fers au bois du continent. Calvert et Johnson allaient inaugurer les recherches chimiques sur le puddlage et ouvrir une voie féconde en beaux résultats (18 56). De leur côté, les maîtres de forges de la Styrie (i835), puis ceux de la Westphalie (i8/i5), favorisés par la

qualité exceptionnelle de leurs minerais, aboutissaient à la fabrication normale de Tacier puddlë , dont l'apparition eut lieu vers Tëpoque de la première Exposition universelle. Dès l'Exposition de i855, on put se rendre compte du pas franchi dans la production et l'emploi des aciers naturels à la houille. C'est aussi à cette Exposition que les visiteurs purent voir pour la première fois l'acier fondu par masses jusqu'alors inconnues et appliqué à des ouvrages, dans lesquels il remplaçait la fonte moulée : conquête d'un haut intérêt, dont les fours Siemens devaient bientôt étendre la portée en donnant le moyen de fondre des quantités importantes d'acier à l'aide de combustibles inférieurs et avec une économie notable sur les anciens procédés de fusion à la houille et au coke dans les fours à creusets.

Une transformation plus radicale de l'affinage des fontes ne tarda pas à sortir de tous ces efforts. En 1 85 5, Sir Henry Bessemer proposa la conversion directe de la fonte en acier fondu par le passage au travers de la masse en fusion, dans une grande cornue, de jets d'air fortement comprimé : l'air accomplissait, à lui seul, l'oxydation, la chauffe et le brassage de la matière métallique. La brillante collection de produits exposée par Bessemer à Londres, en 1862, montra qu'à cette date le procédé était industriel : déjà, la Suède et l'Allemagne l'avaient expérimenté avec succès; la Belgique et la France commençaient à y recourir.

L'Exposition universelle de 1867 attesta le rapide essor du procédé Bessemer. Toutefois la métallurgie n'avait encore obtenu au convertisseur que des aciers à haute dose de carbone, et cela avec des fontes provenant de minerais de choix. Le rapporteur du jury faisait remarquer que,Your les aciers fins, le métal sorti des convertisseurs Bessemer constituait seulement un demi-produit et nécessitait des élaborations supplémentaires (seconde fusion au creuset, martelages, etc.), sans lesquelles il n'aurait eu pi la qualité ni la pureté voulues. M. Lan constatait, de plus, l'insuccès des tentatives entreprises pour obtenir régulièrement du fer fondu, pour s'arrêter exactement au point requis de la conversion, quelle que fût la nature de la fonte. Il en concluait que le bas foyer ou mieux le four à puddler restait l'appareil le mieux approprié à la préparation du fer nerveux et capable de

IMrkIMklIIK .tATIORAtK.

grands allongements. Ses conclusions étaient les mêmes relativement aux fers communs, la cornue Ressemer n ayant encore réussi nulle part avec les fontes médiocres au coke.

Si le procédé Ressemer n'était pas considéré comme susceptible de détrôner entièrement le puddlage^ on n'espérait non plus rien de semblable du procédé Siemens-Martin, qui faisait alors ses débuts. Depuis longtemps et à diverses reprises, la métallurgie avait essayé de produire de l'acier ou du fer fondu au réverbère ordinaire sans creuset; mais l'élévation de la température au degré voulu soulevait de grosses difficultés, et cette méthode ne pouvait devenir pratique qu'après l'invention des fours à gaz. C'est dans un four Siemens que P. Martin, de Sireuil, parvint, en 186 5, à obtenir de l'acier fondu par le traitement de riblons mélangés avec la quantité de fonte nécessaire pour en limiter l'oxydation. Un autre procédé consistant k affiner la fonte par le minerai [ore process) fut longtemps expérimenté par C. W. Siemens à Landore (pays de Galles); l'introduction de la sole basique put seule le rendre industriel.

La conviction que le puddlage était toujours appelé à conserver sa place à côté des nouveaux procédés se traduisait par des essais ayant pour but d'économiser la main-d'œuvre dans les fours à puddler. En effet, le brassage ( puddling) constitue l'une des opérations qui épuisent le plus les forces de l'homme et qui comportent la rémunération la plus forte : on devait donc chercher à faire cette opération mécaniquement. Tel fut l'objet des agitateurs automatiques, comme ceux de Lemut (1862), et des méthodes consistant à faire mouvoir le four lui-même ou au moins la sole (fours rotatifs, oscillants, à sole tournante). En 1867, aucun de ces dispositifs n'assurait encore tout ensemble une perfection suffisante de l'affinage et une économie sensible des frais de façon.

Pendant la période de 1867 à 1878, on vit les deux procédés Ressemer et Martin se développer parallèlement et parfois se combiner. Dans les aciéries Ressemer, les études étaient partout dirigées vers l'économie du combustible; cette économie s'imposait surtout en Suède, où les usines sidérurgiques subissaient une crise redoutable due à la concurrence de l'acier fondu et à son emploi de plus en plus

gênerai pour de nombreux usages, antérieurement réservés aux excellents fers de ce pays. Quant à Tacier Martin -Siemens, il commençait à partager avec Tacier Bessemer l'alimentation du monde entier, poor les aciers de grande consommation ; après avoir fonctionné au début avec i,»oo à i,5oo kilogrammes de matières, sans pouvoir fournir plus de deux op^tions par vingt-quatre heures et en consommant 900 kilogrammes de combustible par tonne de lingots, les fours Martin-Siemens arrivaient, en 1878, à recevoir des charges de 5,5oo kilogrammes, à terminer chaque opération en sept ou huit heures, à produire ainsi 18 tonnes en vingt-quatre heures, à ne consommer que lioo kilogrammes de charbon aux gazogènes par tonne de lingots. On considérait alors comme un progrès l'application du four Pernot à sole tournante dans la fabrication de Tacier Martin, de manière à faciliter les réparations tout en diminuant les dépenses de combustible; mais depuis, ce four a été abandonné.

Parmi les divers avantages du four Martin-Siemens, Tun des plus essentiels était de permettre aisément le mélange des fers et des fontes à divers dosages de matières étrangères. Ce fut la source des remarquables études poursuivies par la Société de Terrenoire sur les aciers à dose variable de carbone, de manganèse, de phosphore, et sur les aciers sans soufflures obtenus par l'addition des alliages fer-manganèse-silicium. Représentées en 1878 au moyen d'une série d'échantillons et d'analyses, ces études ouvrirent à la métallurgie des aperçus nouveaux.

Le procédé basique de déphosphoration des fontes au convertisseur Bessemer, qui a illustré les deux noms de Thomas et Gilchrist et s'est brillamment affirmé k l'Exposition de 1889, date précisément de 1878. Reprenant les idées théoriques émises en 1 869 par Emile Muller et en 1878 par Gruner, Thomas et (lilchrist furent les initiateurs de ce traitement des fontes phosphoreuses, origine d'une véritable révolution industrielle. Trois faits caractérisaient la méthode Thomas- Gilchrist : le garnissage du convertisseur en dolomie frittée, pour résister à la désagrégation et à l'attaque de la scorie basique; une forte addition de chaux, pour assurer la basicité de la scorie; le sursoufflage au delà du départ du carbone, pour éliminer le phosphore

de la fonte. Grâce au procédé Ressemer basique, on pouvait non seulement fabriquer des aciers avec des fontes antérieurement réputées impropres à cet usage, mais aussi produire des aciers doux, extradoux et même soudables, qui, dans des cas nombreux, remplaçaient avantageusement le fer puddlé. Le succès a été si rapide que , dès 1 888, les statistiques n'évaluaient pas à moins de 2 millions de tonnes la masse d'acier préparée pendant Tannée par la méthode Thomas et Gilchrist; depuis 1879, la production totale avait atteint 8 millions et demi de tonnes. En se reportant à l'époque encore récente où les fontes à acier exigeaient des minerais de choix, en se rappelant les prix élevés auxquels se vendaient alors les produits, il était facile d'apprécier la haute valeur d'une invention qui permettait de se servir des minerais les moins estimés et les plus répandus, qui nivelait les prix du fer et de l'acier. Les chifiPres cités plus haut disent éloquemment l'étendue des services qu'elle avait rendus à l'industrie.

Dans plusieurs pays, la fabrication s'était déplacée, passant des régions de minerais purs aux régions de minerais communs. Cela avait été un coup de fortune pour le bassin minier de Meurthe-et- Moselle, notamment pour Longwy et Jœuf.

Notons encore à l'actif du procédé Thomas que le phosphore enlevé au métal se retrouve allié aux scories sous forme d'acide phosphorique, que ces scories se vendent comme amendement et qu'il y a là, dès lors , un double service rendu aux industriels et aux cultivateurs.

A côté de cette invention capitale, il en était une autre moins importante, mais digne cependant d'être signalée. Le procédé Bessemer nécessitait des installations coûteuses et restait peu accessible aux usines à production limitée. Divers ingénieurs cherchèrent à créer des réductions satisfaisantes de l'outillage Bessemer. Une solution recommandable parmi beaucoup d'autres, celle dû convertisseur G. Robert, fut présentée à l'Exposition de 1889. L'inventeur avait réussi à maintenir une température convenable, malgré le refroidissement dû au faible volume de la masse en fusion , et à affiner des charges ne dépassant pas 5 00 kilogrammes, tandis que les appareils Bessemer opéraient sur des charges de 8 à 1 o tonnes.

L'application des garnitures basiques aux fours à sole chauffés par

le gaz permettait ëgalement d'y traiter des fontes jusque-là impropres à Tobtentiou de lacier Martin, mais non peut-être des fontes aussi phosphoreuses qu'avec le convertisseur Thomas, qui demeurait l'instrument de la déphosphoration proprement dite. Eu égard à la facilité de la conduite du travail , les fours à sole se prêtaient admirablement à la préparation des produits les plus variés et les plus soignés.

Une invention récente, celle de la garniture neutre en fer chromé de MM. Valton et Rémaury, tendait à faire de la cuvette du four à sole un vase aux parois à peu près inattaquables. Elle promettait de fournir des aciers extra-doux ou fers fondus, rivalisant avec les meilleurs fers au bois. L'expérience a prouvé que la garniture se réduit partiellement, introduit du chrome dans le bain métallique et donne une certaine dureté aux aciers.

L'extension prise par la fabrication des aciers fondus avait eu pour conséquence inévitable un amoindrissement très marqué de la production des anciens métaux, des fers fins puddlés et affinés, auxquels ces aciers se substituaient dans maintes circonstances.

Cet aperçu historique rendra très brèves les indications qu'il me reste à fournir au sujet de la situation en 1900.

L'affinage de la fonte au bas foyer accuse une rétrogradation bien marquée. En France, il a presque disparu. La Suède est le seul pays où il ne faiblisse pas : aujourd'hui encore , le fer soudé s'y prépare pour ainsi dire exclusivement au bas foyer. Deux méthodes sont en présence dans les forges suédoises, la méthode wallonne et celle du Lancashire. La première a pour caractérisques la prédominance de l'affinage par le vent, le faible poids des loupes obtenues, leur réchauffage dans un bas foyer distinct avant l'étirage en barres; ne donnant pas plus de 1 o tonnes par semaine et par foyer, entraînant un déchet de âo p. 100 sur le poids de la fonte et consommant 31 mètres cubes de charbon de bois par tonne de fer en barres, elle est très coûteuse, mais fournit des produits d'une pureté exceptionnelle. Plus économique, la méthode du Lancashire est aussi moins parfaite; le foyer voûté comporte deux tuyères sur les parois latérales et un dispositif de refroidissement de la sole par l'eau; à la sortie, les flammes

vont successivement réchauffer la fonte destinée à ropération suivante, puis circuler dans un appareil tubulaire servant au chauffage du vent; souvent on adjoint au bas foyer un réverbère qui porte les massiaux à la température d'étirage.

Bien que, d'une manière générale, il soit en décroissance sensible, le puddlage ne touche pas à la fin de sa carrière; il reçoit même certaines applications nouvelles, comme dans TOural ou le four à puddler au bois remplace le bas foyer. Aucun perfectionnement remarquable ne lui a, d'ailleurs, été apporté pendant les dernières années du siècle. De nombreuses usines continuent à pratiquer le puddlage bouillant des fontes fines. Dans presque tous les pays, la production du fer puddlé se maintient à un niveau assez élevé, malgré la concurrence croissante du métal fondu; cela tient aux habitudes acquises et à des préventions excessives au sujet de la soudabilité du métal obtenu par fusion. Le puddlage mécanique n'offre plus qu'une importance secondaire; on a cessé l'installation de nouveaux fours Lemut; les fours rotatifs n'ont pas répondu aux espérances et leur rôle se limite à la préparation de massiaux qui vont au four Siemens-Martin après cinglage. Il y a lieu de remarquer que les statistiques confondent ordinairement la production du fer de riblon avec celle du fer puddlé; une distinction est, au surplus, diflficile entre les deux modes de fabrication.

La fusion au creuset, après cémentation ou puddlage des matières premières, fut longtemps l'unique moyen d'obtenir des masses d'acier homogènes et exemptes de scories. Actuellement, sa part dans l'ensemble de la production du métal fondu est tout à fait secondaire; elle fournit certains aciers spéciaux pour outils, obus, tôles ou fils de résistance exceptionnelle, etc.

Alors que le convertisseur à garnissage acide gardait la prédominance en Angleterre, en Suède, en Russie, aux Etats-Unis, la variante basique du procédé Ressemer s'est, au contraire, développée rapidement en Allemagne et dans l'Est de la France. Quel que soit le garnissage, les grands convertisseurs se rattachent, depuis 1860, au type oscillant sur tourillons autour d'un axe horizontal, avec soufflage par le fond; ils présentent généralement la forme d'un cylindre prolongé vers le haut

par un tronc de cône oblique et terminé vers le bas, soit par un fond plat, soit et plus souvent par un tronc de cône symétrique du premier; l'enveloppe est en tôle rivée. De nombreux orifices distribuent le vent, qui arrive par l'un des tourillons; ces orifices se trouvent répartis uniformément sur le fond ou groupés dans des tuyères en.terre réfractaire; pour les convertisseurs à garnissage basique, les tuyères ordinaires peuvent être remplacées avec avantage par des tuyères en magnésie, qui assurent aux fonds une durée beaucoup plus grande (6b à 100 coulées, au lieu de âS à 35). La manœuvre s'effectue à l'aide d'un piston hydraulique, d'une crémaillère et d'un pignon. Il y a similitude entre les machines soufflantes desservant les convertisseurs et celles des hauts fourneaux; la pression normale est de 3 kilogrammes par centimètre carré. Des engins et des dispositifs mécaniques servent à la manœuvre des poches de coulée , en particulier à leur conduite vers des rangées de lingotières sur trucs; les lingotières sont elles-mêmes envoyées immédiatement aux halles de démoulage et de laminage; grâce à la rapidité des transports, les lingots se refroidissent peu et peuvent être réchauffés dans des conditions économiques. On coule à part les scories des convertisseurs basiques; puis , afin de les amener à l'état commercial, on les broie finement et on les débarrasse des grenailles métalliques. Les aciers produits peuvent former une gamme complète depuis le métal extra-doux contenant à peine des traces de carbone jusqu'au métal dur; un recuit, sans modifier sensiblement leur résistance à la rupture et leur allongement, les rend moins cassants.

Pour les petits convertisseurs, affectés d'ordinaire à la fabrication des moulages, les métallurgistes sont revenus assez souvent au soufflage latéral expérimenté à l'origine par Bessemer et bientôt abandonné. Ce mode de soufflage donne de forts déchets, ne fournit que des produits d'une homogénéité médiocre et détermine une corrosion rapide de la paroi au-dessus des tuyères.

L'affinage sur sole acide, avec ou sans addition de minerai, s'est largement répandu en Angleterre d'abord, aux Etats-Unis ensuite. Quant à l'affinage sur sole basique, il a pris son développement initial dans l'Europe continentale et tend à se propager aux États-Unis.

La variante basique a beaucoup plus d'ëlasticitë que la variante acide, permet de refondre tous les riblons indistinctement,* se prête à Taffinage de fontes trop peu pbospboreuses pour un traiteihent avantageux au convertisseur, donne d excellents fers fondus, pourvu que les matières ne soient pas sensiblement sulfureuses, paraît devoir remplacer le puddlage dans un grand nombre de cas et même Taffinage au convertisseur pour certaines fabrications. Elle demande des minerais ne contenant quune faible proportion de silice, 3 à 4 p. loo, et nécessite une température notablement plus élevée que le travail sur sole acide. Parfois, la coulée s'effectue directement dans des lingotières portées par des chariots; ordinairement, elle est faite par Imtermédiaire d'une poche-locomotive qui dessert les fours et va, dans un autre atelier, alimenter les lingotières en fosse ou sur truc. Les scories de déphosphoration se préparent comme celles des convertisseurs ; elles sont un peu moins riches en acide phosphorique. Une question intéressante est celle de l'augmentation du nombre des coulées; on a cherché à la résoudre par divers moyens , tels que l'introduction de la fonte à l'état liquide avec interposition de chaux protégeant la sole magnésienne, traitement préalable au Ressemer acide et achèvement sur sole basique, méthode Bertrand-Thiel de transvasement d'un four à l'autre. À cette question se rattache celle du chargement mécanique des fours, qui présente une réelle importance surtout quand les riblons prédominent dans la composition de la charge; parmi les solutions, il y a lieu de citer celle des fours oscillants, auxquels des pistons hydrauliques donnent l'inclinaison nécessaire pour y introduire les matières à l'aide de couloirs en tôle; l'Europe emploie peu le chargement mécanique. M. Talbot (Pensylvanie) est arrivé à rendre l'aflRnage presque continu, avec des fours Wellmann dont le mouvement d'inclinaison ne sert qu'à la coulée; il coule, à des intervalles rapprochés, une fraction de la charge et la remplace par une quantité équivalente de fonte additionnée de minerai. Plusieurs tentatives de soufflage dans le bain métallique ont échoué : les projections de scories détruisaient trop rapidement la sole ou la voûte.

Dans la plupart des cas, les lingots d'acier contiennent des soufflures dues soit au dégagement de gaz pendant la solidification du

mëtal liquide, soit à la contrdction de ce mëtal après solidification superficielle. M. Brinell (Suède), reprenant les expériences de Terrenoire, a établi d'une manière précise Tinfluence bienfaisante, à cet égard, du silicium, du manganèse, et principalement de laluminium. Un autre procédé pour la suppression des soufflures est la compression énergique du lingot au moyen d un piston hydraulique, durant la solidification; il exige un matériel coûteux et ne convient pas aux fabrications courantes.

La fabrication des moulages d acier ne remonte pas au delà de la seconde moitié du siècle. Difficile et onéreuse lorsque le creuset donnait seul de lacier liquide, elle na grandi qu'après lapparition des fours Siemens-Martin, puis des petits convertisseurs. Ces derniers appareils, sans régler aussi exactement que les fours Siemens-Martin la composition du métal, s'imposent pour les productions restreintes; ils travaillent vite et fournissent un acier très fluide, quoique doux. Une difficulté sérieuse réside dans la préparation des moules, qui doivent être fortement réfractaires, avoir été étuvés à haute température et offrir des garanties contre les accidents de retrait. Ici, Tunique moyen d'éviter les soufflures est l'addition de silicium, de manganèse ou d'aluminium. L'application méthodique du recuit, parfois suivi d'un refroidissement rapide à l'air, améliore notablement les coefficients mécaniques du métal. En recourant à lare électrique ou à l'aluminothermie, on est parvenu à réparer extérieurement les pièces par application de métal fondu.

Tantôt les lingots d'acier sont laminés, tantôt ils subissent le forgeage; cette dernière opération est réservée aux pièces spéciales et son champ tend à se restreindre par suite du développement des applications de l'acier moulé. Préalablement au laminage, le lingot doit être porté à une température plus ou moins élevée. Autrefois, on le laissait se refroidir complètement avant de le réchauffer; cette pratique est aujourd'hui exceptionnelle, car elle augmente la dépense de combustible et expose à des fissures au moins superficielles. Quelquefois, on supprime tout réchauffage en introduisant les lingots dès leur démoulage dans des pits ou fosses à parois réfractaires, où l'excès de chaleur de la partie centrale du métal relève la température des zones super-

ficielles (méthode imaginée par M. Gjers); dans certaines usines, les pits sont chauffés extérieurement d'après le système Siemens. En tout cas, il importe de réduire au minimum le refroidissement des lingots démoulés; maintenant, le démoulage s'exécute le plus près possible des pits ou des appareils de réchauffage, à l'aide d'engins mus par l'eau sous pression ou l'électricité. Un pont roulant porte les lingots chauds au basculeur, qui les couche sur les rouleaux du premier train (blooming); le déplacement transversal et le retournement de ces lingots sont obtenus au moyen d'appareils à commande hydraulique; de petits moteurs réversibles à vapeur ou des moteurs électriques mettent les rouleaux en mouvement. A la sortie du train, le bloom est ordinairement découpé par des cisailles hydrauliques. Les blooms destinés à la vente peuvent être repris par des transporteurs qui les versent dans un wagon ; ceux qui sont destinés à l'étirage immédiat vont au laminoir, selon les cas, sans ^voir été réchauffés ou après réchauffage dans des fours horizontaux, les uns chauffés directement, les autres se rattachant au type Siemens } les manœuvres se font mécaniquement. Généralement, le laminage des billettes, poutrelles, rails et autres profils de grande section est effectué par un duo réversible; celui des grosses tôles et des larges plats , par un train réversible puissant; etc.

Actuellement, les machines à vapeur employées pour la commande des trains de laminoirs ont une puissance considérable. Pour les trains à rotation continue, ce sont des machines à un seul cylindre ou des machines compound tandem. Pour les gros profils, les machines réversibles s'imposent; au point de vue de la régularité du fonctionnement, l'emploi de trois cylindres à 120 degrés donne des résultats satisfaisants; certaines machines vont jusqu'à 10,000 chevaux; la commande a lieu par servo-moteurs.

Une des fabrications les plus dignes d'attention est celle des plaques de blindage. Il convient de distinguer entre les blindages de forte épaisseur, capables d'arrêter les projectiles qui les frappent sous un angle d'incidence accusé, et les plaques de pont de faible épaisseur, destinées à faire ricocher les obus. Les blindages de forte épaisseur exigent une grande dureté, au moins superficielle, unie à une duc-

tilitë suffisante, qualités dans une certaine mesure incompatibles et devant être plus ou moins sacrifiées lune à Tautre. Autrefois, le peu de dureté relative des projectiles et leur médiocre puissance de pénétration conduisaient k la prédominance de la résistance au choc et à l'emploi du fer puddlé. L'augmentation du calibre et de la vitesse des projectiles amena à des accroissements d'épaisseur compromettants pour la navigabilité, et bientôt, la substitution dobus en fonte trempée aux obus en fonte ordinaire compliquant encore le problème, les métallurgistes durent, à partir de 1877, recourir soit à 1 acier homogène au carbone, soit à une paroi extérieure en acier dur soudée sur un sommier en fer (procédé Wilson). Plus tard, ladoption des projectiles en acier forgé et trempé rompit de nouveau l'équilibre ; il fallut ajouter à l'acier, soit du nickel seul, soit du nickel et du chrome. Ces additions exagèrent les difficultés du travail mécanique, quand l'épaisseur devient un peu grande. Aussi préfère-t-on maintenant, pour les plaques très épaisses, un durcissement superficiel, qui comporte, par exemple, les manipulations suivantes : chauffage de la surface extérieure au contact du charbon de bois, pendant un délai de plusieurs jours; refroidissement sous la couche de charbon jusqu'à la température du rouge sombre; réchauffage pour gabarier définitivement la plaque; nouveau réchauffage et trempe par arrosage de la surface carburée; recuit local au moyen de l'électricité ou de l'aluminothermie, à l'emplacement des trous de boulons; finissage à la meule d'émeri. En ce qui concerne les plaques de pont, la qualité essentielle est la ductilité; au fer puddlé de qualité supérieure a succédé, en 1887, l'acier extra-doux. Des essais ont été entrepris en vue de la fabrication des plaques par moulage.

Le travail de grosse forge se répartit entre deux types distincts d'appareils : pilons et presses. On est tout étonné, en se reportant aux rapports sur les anciennes Expositions, de voir avec quel enthousiasme Michel Chevalier, organe du jury de 18/19, citait les marteaux-pilons ffdu poids énorme w de 8,000 à 4, 000 kilogrammes. Ces merveilleux engins n'étaient que des joujoux, à côté du marteau de 80 tonnes que le Creusot exposait en 1878 et qu'il destinait k la fabrication des canons de 1 90 tonnes ou des blindages de om.70aom.80. Malgré la

concurrence naissante des presses, les dimensions des marteaux-pilons ont continué à croître et leur poids a atteint 126 tonnes. Néanmoins ils sont restés d'une souplesse admirable, obéissant à la main de rhomme avec une docilité merveilleuse, pouvant au gré du forgeron broyer une masse gigantesque de métal ou fendre délicatement une coquille de noisette : c'est un jeu que le préposé au marteau ne manque pas de pratiquer devant les visiteurs de distinction. Depuis quelques années, on n'installe plus de pilons d'une puissance exceptionnelle.

Un mouvement très marqué se manifeste en faveur de la substitution des presses hydrauliques aux appareils de choc. Les presses peuvent être alimentées d'eau sous pression, soit directement, soit par l'intermédiaire d'accumulateurs, au moyen de pompes que commandent des machines à vapeur à rotation continue; mais ce système entraîne des dépenses élevées de premier établissement, une fâcheuse complication de fonctionnement et des risques d'avaries. Mieux vaut l'action directe de la vapeur sur un piston multiplicateur; l'installation devient économique et la manœuvre très simple. La puissance des presses atteint 16,000 tonnes.

Quel que soit le procédé de forgeage, un intérêt capital s'attache à ce que l'organisation des appareils de levage et de manœuvre permette d'éviter toute perte de temps. Les ponts roulants prévalent sur les grues, depuis qu'on y a adapté des moteurs électriques.

La fabrication des tubes et pièces embouties s'est beaucoup développée et a subi de profondes modifications, grâce à la résistance et à la ductilité des nouveaux métaux fondus. Jadis, les tubes étaient soudés par rapprochement, suivant la méthode Whitehouse, brevetée en 1825. Ensuite vint la soudure par recouvrement, que l'Angleterre avait inaugurée vers 18/12 et que MM. Mignon et Rouart installèrent chez nous vingt ans plus tard. À partir de 1880, Brunon et Valette, Ehrhardt, Mannesmann, Robertson ont créé des procédés sans soudure. Ces procédés consistent soit à emboutir progressivement des disques en tôle,, soit à faire pénétrer des mandrins ou des poinçons dans des blocs compacts dont la matière se trouve refoulée latéralement, soit à laminer une barre ronde entre des cylindres dont les axes ne sont pas dans le même plan. La fabrication des ébauchés

est généralement suivie d un étirage et d un laminage sur mandrin. On obtient ainsi des obus, des bouteilles à fond pour gaz comprimés, des tubes ayant jusqu'à 17 mètres de longueur et o m. 10 de diamètre. Le matriçage s'applique parfaitement à Tacier dur, à lacier au nickel.

A l'époque de l'emploi exclusif du combustible végétal, les produits ferreux étaient, à l'exception des fontes grises, des composés de fer et de carbone, que l'on classait, suivant la proportion de ce métalloïde, parmi les fers, les aciers ou les fontes; seules, les fontes grises contenaient un peu de silicium, dont le rôle restait d ailleurs mal connu, comme celui du manganèse entrant parfois dans la composition de la fonte. Le changement de régime dû k l'usage du combustible minéral et au chauffage plus intense du vent amena la production de fontes plus riches en silicium ou en manganèse, qui trouvèrent un débouché important dans l'industrie du métal fondu. Ainsi naquit l'industrie des fontes spéciales. Bientôt parurent les ferro-chromes et les ferrotungstènes, puis une série d'alliages ou aciers spéciaux, caractérisés soit par l'introduction isolée du nickel, du molybdène, du vanadium, etc., soit par l'intervention simultanée de plusieurs de ces corps, seuls ou associés avec le carbone, le manganèse, le silicium.

Quelques^ indications sur les aciers spéciaux ne seront pas inutiles. Mais auparavant, il convient de rappeler les propriétés des aciers purs au carbone de Suède. L'augmentation de la teneur en carbone, du moins jusqu'à un certain chiffre, relève la limite d'élasticité apparente et la résistance à la rupture ; elle diminue l'allongement.

Additionnés de silicium, les aciers doux continuent à se forger assez facilement jusqu'à la teneur de 4 p. 100; au delà de ce chiffre, leur travail à chaud devient difficile; la difficulté s'atténue avec une proportion plus forte de carbone. Pour une résistance donnée, les alliages au silicium ont une limite élastique et un allongement supérieurs à ceux des aciers au carbone. La trempe, même à une température très élevée, ne modifie pas sensiblement leurs propriétés mécaniques, s'ils sont exempts de carbone; dans le cas contraire, elle relève les limites d'élasticité et de résistance , sans changer beaucoup l'allongement de rupture ni la striction; un recuit est indispensable.

Les aciers au manganèse se forgent sans peine josqn a une l^^eiir de 18 p. ioo, mais sont très durs et deviennent impossibles à percerau-dessus de 8 ou 9 p. 100. Allie à l'acier dans une proportion de 3 ou /( p. 100 au plus, le manganèse relève notablement la limite d'élasticité et la résistance à la rupture, tout en laissant à rallongement une valeur suffisante. De 4 à 8 p. 100, la fragilité et la faible résistance des alliages les rend impropres à toute utilisation pratique. Au delà de 8 p. 100, leurs propriétés se transforment; très durs et très tenaces, ils conservent une limite d'élasticité de valeur moyenne et acquièrent un allongement avant rupture considérable; en outre, de même que les aciers à haute teneur en nickel, ils s'adoucissent par la trempe à l'eau, suivie d'un fort recuit.

Réunis, le silicium et le manganèse fournissent des aciers moins fragiles que ceux au silicium , moins durs et un peu plus faciles à forger que ceux au manganèse. Les effets de la trempe à l'eau se rapprochent de ceux qui ont été indiqués pour les aciers au silicium seul.

En ajoutant du chrome aux aciers peu carbures, on obtient un métal facile à forger et à travailler. La limite élastique et la résistance à la rupture de ce métal, après recuit, sont voisines de celles des aciers à teneur moyenne en carbone; mais elles se relèvent notablement par la trempe et le recuit au rouge sombre; l'allongement de rupture prend alors une valeur moyenne et la striction reste fort élevée. Quand la proportion de chrome atteint 30 ou 3o p. 100, le métal accuse une extrême fragilité perpendiculairement au sens du laminage, ce qui semble résulter d'une structure en aiguilles allongées suivant la direction de l'étirage.

Depuis vingt ans, l'industrie emploie des aciers au chrome et au carbone. Ils sont durs, tenaces; néanmoins leur allongement assez fort permet de les utiliser dans les applications exigeant une haute résistance au choc.

Une fois recuits, les aciers à faible teneur en tungstène ont des propriétés analogues à celles des aciers d'une teneur moyenne en carbone; cependant leur limite élastique est plus élevée. La trempe à l'eau et le recuit au rouge sombre relèvent leur résistance et leur limite élastique, en même temps qu'ils leur laissent un allongement de rupture

de 8 à là p. 100. Avec 6 p. loo de tungstène et lo p. loo de manganèse, on obtient un acier dit ir^emal, dont la dureté s'intercale entre celles du feldspath et du quartz.

Le molybdène produit des effets semblables à ceux du tungstène, mais plus accentues. Après trempe et recuit, les aciers au molybdène acquièrent une résistance k la rupture pouvant dépasser 170 kilogrammes par millimètre carré.

Vers la fin du siècle, les aciers au nickel sont franchement entrés dans la période de production industrielle. L'étude de leurs propriétés mécaniques reste pourtant incomplète. Une addition de nickel, jusqu'à 6 ou 7 p. 100, aux aciers peu carbures augmente leur résistance à la rupture, relève surtout leur limite élastique et leur laisse un allongement considérable; un refroidissement rapide à Tair les rend très durs, difficiles à travailler, et ils ne reviennent à Tétat malléable que par un recuit prolongé. Alliés à o.3 ou o.û p. 100 de chrome, les mêmes aciers présentent, après recuit, les caractéristiques suivantes: limite élastique, 4o à 45 kilogrammes; résistance à la rupture, 55 à 65 kilogrammes; allongement, i5 à 18 p. 100. Entre 7 et 1 5 p. 100 de nickel, les meilleurs résultats sont obtenus avec une très faible teneur en carbone et moyennant un recuit prolongé: limite élastique, 75 kilogrammes; résistance à la rupture, 1 1 5 à 1 20 kilogrammes; allongement, 16 p. 100. Quand la proportion de nickel atteint ou dépasse 16 p. 100 et celle du carbone o.k ou 0.5 p. 100, les propriétés éprouvent une modification profonde et se rapprochent, notamment après la trempe à l'eau, de celles des aciers à haute teneur en manganèse. Pour une teneur de 2 5 p. 100 en nickel, on trouve: limite d'élasticité, 2 5 kilogrammes; résistance à la rupture, 65 à 75 kilogrammes; allongement, 55 p. 100. Les alliages riches sont dépourvus de dureté, à moins qu'ils ne contiennent un autre corps exerçant par lui-même une action durcissante. Cinq à six millièmes de chrome déterminent, après recuit, un durcissement remarquable et donnent une limite élastique de 90 kilogrammes, une résistance à la rupture de 1 10 kilogrammes, un allongement de 10 à i4 p. 100. Aujourd'hui, le métal à 20 ou 25 p. 100 de nickel, o.5 à 0.6 de chrome et 0.6 à 0.9 de manganèse est d'un usage fréquent

pour les pièces mécaniques de grande résistance ; les aciers à s o ou 3 5 p. 100 de nickel et â ou 3 p. loo de chrome sont aussi employés et se distinguent par leur allongement. Les propriétés mécaniques des îiciers au nickel semblent liées à d'autres propriétés physiques anormales, telles que propriétés magnétiques différentes suivant les températures, variations de volume, etc.

En 1900, la production dans les principaux pays a dépassé 8 millions de tonnes de fer et presque atteint 3 o millions de tonnes d'acier. Les tonnages des deux métaux réunis sont:

Etats-Unis 1 9,8 1 7,000 tonnes.

Allemagne et Luxembourg 7,872,000

Grande-Bretagne et Irlande 6,981,000

France 1,985,000

Russie 1,877,000

Autriche-Hongrie 1, 33 1,000

Belgique 937,000

Suède 488,000

Italie 807,000

Les principales données relatives à la production et à la consommation françaises depuis i83ooui8&o sont récapitulées ci-après :