ACTION DE LA CHALEUR

Larmes btttaviqués. Trempé du vêrre. — Le verre est mauvais conducteur dé la chaleur; refroidi brusquement, il se brise, de là la nécessité de

HENRIVAUX. — LE VERRE.

recuire toutes les pièces après leur fabrication. Le verre, soumis à l'action de la chaleur, se ramollit et passe par tous les degrés de plasticité possibles avant d'arriver à la fusion complète.

Le verre conduit mal la chaleur et l'électricité. Lorsqu'on le chauffe en un seul point, il se brise en éclats irréguliers : c'est ce qui a lieu quand on verse un liquide chaud dans un vase de verre à parois épaisses; mais si le verre est mince, il s'échauffe rapidement dans toute sa masse, et la dilatation se produit assez également pour que la rupture n'ait pas lieu. Dans les laboratoires on se sert de la mauvaise conductibilité du verre pour le couper. On entaille légèrement avec une lime la surface du verre sur laquelle on applique une goutte de verre fondu ou un charbon incandescent, le verre se sépare suivant la forme de l'entaille.

Avec certains crayons combustibles dont on place la partie allumée sur le verre, on donne à la fissure qui se produit la direction voulue, c'est ainsi qu'on découpe souvent des feuilles de verre que l'on change en spirales douées d'élasticité. Le verre soumis à un choc se brise, mais sa cassure est tout à fait particulière et spéciale. Quelquefois le verre se sépare en fragments terminés par des surfaces arrondies : c'est ce que l'on appelle la cassure conchoïde; d'autres fois la rupture a lieu suivant plusieurs directions formant ainsi des esquilles plus ou moins aiguës, c'est ce que l'on nomme la cassure en aiguilles. Le recuit est d'autant plus difficile à obtenir que les pièces sont plus épaisses et plus volumineuses. Lorsqu'une pièce de verre un peu épaisse se solidifie, les parties extérieures sont déjà solidifiées, quand la partie intime est encore molle; de là un équilibre instable qui se rompt sur le moindre choc, et la pièce vole en éclats; les fioles d'épreuve, les larmes bataviques sont des exemples de ce fait.

Le verre brusquement refroidi, c'est-à-dire trempé, reste dans un état de dilatation plus grand que si le refroidissement s'était opéré avec lenteur. Une lame de verre à faces parallèles étant chaude, se courbe et devient convexe du côté de la surface soumise à un refroidissement brusque.

D'autre part, en brisant l'extrémité de la queue d'une larme, on produit dans le verre des vibrations dont il est impossible de mesurer l'effet. M. de Luynes, dans un travail qui date de 1873, cite ses expériences et a substitué à ce moyen mécanique violent, qui consiste à briser la pointe d'une larme, l'emploi de l'acide fluorhydrique qui permet de détruire à volonté et sans secousse la partie de la larme qu'on veut attaquer. Voici, du reste, comment M. de Luynes rend compte de ses expériences intéressantes (1) :

« Je suspends, à l'aide d'un fil et par le gros bout, une larme au-dessus d'un vase de platine plein d'acide fluorhydrique, de manière que l'extrémité de la queue plonge dans l'acide. La queue est rongée par TacidCj et, à mesure qu'elle se dissout, je descends le fil de telle sorte qu'une nouvelle portion de la queue soit immergée dans le liquide. En continuant ainsi, j'ai vu qu'il était possible de dissoudre entièrement la queue des larmes bataviques, sans en déterminer

(1) Ce mémoire a été publié dans les Annales de phtjsique ét de dhimie, éditées paf M. 0. Masson.

l'explosion; mais lorsqu'on arrive au col de la larme, c'est-à-dire au point de divergence de la poire, l'équilibre est toujours rompu. Le plus généralement la larme se sépare en une infinité de fragments qui tombent dans l'acide sans produire d'explosion; pour les grosses larmes ou les larmes très fortement trempées, la désagrégation est quelquefois accompagnée de bruit, comme dans le cas d'une rupture brusque.

» Réciproquement, je plonge une larme dans l'acide fluorhydrique, par la partie renflée, de manière à maintenir en dehors de l'acide la queue tout entière et la partie du col dont la dissolution produit la rupture de la larme. L'acide ronge peu à peu les différentes couches du verre, et, au bout d'un temps suffisant, la larme est complètement dissoute, sans qu'il se soit produit d'explosion, et la queue reste tout entière intacte avec l'origine du col (fig. 12).

FiG. 12.

» Ces deux expériences prouvent d'abord que la stabilité de la larme dépend surtout de Vexistence des parties de verre qui constituent Vorigine du coly et, en second lieu, qu'en respectant ces parties, on peut enlever successivement toutes les couches extérieures de la larme sans que la rupture ait lieu, ce qui semble bien annoncer que Vexistence de ces couches n'est pas nécessaire au maintien de Véquilihre.

» Or, pour obtenir une larme batavique, on prend à l'extrémité d'une canne du verre très chaud ou très liquide, et Ton en laisse tomber brusquement une goutte dans l'eau froide; les couches extérieures se solidifient immédiatement, par suite du refroidissement subit qu'elles éprouvent, tandis que l'intérieur reste rouge et met un certain temps à se refroidir, à cause de la mauvaise conductibilité du verre pour la chaleur; la larme peut donc être considérée comme formée par la superposition de couches de verre inégalement trempées, et, par suite, inégalement dilatées.

» Les couches extérieures plus fortement trempées sont les plus dilatées, et les couches qui viennent ensuite le sont de moins en moins, à mesure qu'on

HENlilVAUX. — Lli VEliRE. 33

approche des parties centrales de la larme. Les couches extérieures soudées les unes aux autres et maintenues par la résistance des couches intérieures ne peuvent céder à la force de ressort qui les sollicite que si, par une cause quelconque, elles sont rendues toutes ensemble libres de revenir à leur position première. Or il résute de la forme de la larme que toutes ces couches inégalement tendues viennent se réunir à l'origine du col, de sorte qu'en détruisant le col ce point commun de résistance disparaît et, comme elles sont sollicitées à se déplacer suivant les mêmes directions, leurs actions de ressort s'ajoutent et déterminent la rupture de la larme. En un mot, on peut comparer la larme à une série de poires de caoutchouc superposées, gonflées sous pression et soudéesy se réunissant toutes par leurs cols qui seraient assujettis par une seule ligature. Il est clair (\\xen détruisant la partie commune à tous les cols, f équilibre du système serait détruit, tandis qu'on pourrait couper successivement chaque poire sans détruire le tout, les poires intérieures maintenant l'équilibre du système. »

On s'expliquerait ainsi pourquoi la dissolution du col d'une larme la détruit, et pourquoi elle se maintient au contraire quand on enlève successivement les couches supérieures, les couches intérieures formant un système stable semblable au premier.

Mais, si cette hypothèse est exacte, il en résulterait qu'on peut faire éclater en la coupant par le gros bout, de manière à rendre libres toutes ensemble, mais à l'autre extrémité, les couches de verre inégalement trempées, et c'est, en effet, ce qui a lieu et ce qui peut se réaliser de deux manières :

1" On use sur le plateau d'un tour l'extrémité renflée d'une larme; on peut en enlever ainsi une plus ou moins grande longueur, mais à un certain moment, sans doute quand on a attaqué un nombre suffisant de couches actives, la rupture a lieu;

2'' On scie, à l'aide de l'émeri et d'un fil de fer, une larme vers la grosse extrémité; on peut la fendre jusqu'à la moitié environ sans la briser, mais si l'on va plus loin la rupture a lieu.

En dissolvant une larme dans l'acide fluorhydrique et en préservant l'origine du col, on arrive à enlever toutes les couches extérieures, et le noyau qu'on obtient ne se brise plus lorsqu'on casse le bout de la larme; on peut même l'écraser sous un marteau : il se sépare sans bruit comme du verre non trempé, en fragments irréguliers. Si l'acide n'a pas enlevé une épaisseur de verre assez grande, à partir de la surface, les propriétés de la larme persistent, mais avec une intensité qui décroît à mesure que l'épaisseur de la couche extérieure enlevée augmente.

Les faits précédents s'expliquent par Vexistence de couches extérieures inégalement trempées, et ils montrent que ces couches seules contribuent à Veffet de rupture.

Si les tensions inégales des couches superposées déterminent la rupture par leurs effets de ressort, lorsqu'on les rend libres de se détendre, les molécules de verre de chaque couche doivent se déplacer en sens inverse suivant que la rupture a lieu du côté de la queue ou du gros bout, et il doit en résulter une différence dans l'arrangement de ces molécules après la rupture. En effet,

en considérant une section plane transversale de la larme, les parties centrales qui appartiennent aux couches qui ne sont pas ou qui sont peu trempées ne doivent pas se déplacer, tandis que les molécules situées sur les bords de la section doivent se déplacer d'autant plus que les couches dont elles font partie sont plus tendues. La section plane après la rupture aura donc l'apparence de la surface d'un cône tronqué, et le sommet de ce cône sera dirigé du côté de la queue ou du gros bout, suivant que les couches trempées auront été mises en liberté du côté de la queue ou du gros ^out.

Pour vérifier ces conséquences, j'encastre à moitié les larmes dans du plâtre en laissant dépasser la queue, de sorte qu'une partie de la larme soit seulement plongée dans le plâtre (un peu plus de la moitié de leur épaisseur) ; j'attaque la queue par l'acide fluorhydrique, ou je coupe le gros bout à la scie. Après la rupture, les fragments maintenus par le plâtre restent juxtaposés.

Quand ce plâtre est frais, on peut l'enlever avec un peu de soin et la larme s'offre dans l'état représenté par la figure 14.

En séparant délicatement l'ensemble de la larme en plusieurs fragments, on voit nettement qu'elle se compose alors de petits chapeaux coniques, tronqués, emboîtés les uns dans les autres.

La figure 15 montre une larme dont la queue a été rongée à l'acide; les sommets du cône sont dirigés vers la queue.

La figure 16 représente une larme sciée par le gros bout en a, et les sommets sont dirigés en sens inverse du précédent.

Enfin, dans la figure 17, on voit une larme sciée par le milieu et qui offre de chaque côté du trait de scie a la disposition conique, mais avec des directions contraires.

IIENIÎIVAUX.. — LIL VEURE. 35

On peut, du reste, vérifier le mode de cassure sans séparer les fragments de verre agglomérés; car ces derniers forment des espèces d'écaillés soulevées dans un sens ou dans l'autre suivant la position du plan de rupture, de sorte qu'en promenant le doigt sur la surface de la larme brisée le doigt glisse ou est arrêté, suivant le sens de soulèvement de ces écailles.

FiG. 14. FiG. 15. FiG. IG. FiG. 17 (b).

Il est presque inutile d'ajouter que le retrait des molécules ne se produit pas seulement suivant la longueur de la larme, mais dans tous les sens; c'est à cause de cela que le verre se sépare en une multitude de fines aiguilles dont le groupement prend la forme dont je viens de parler.

D'autres faits viennent confirmer le mode de structure que j'attribue aux larmes bataviques.

Ainsi il m'est arrivé souvent, en rongeant une larme par l'acide, de voir la queue se désagréger en même temps que les couches voisines delà surface. On obtient alors une larme ayant la forme de la figure 18; cela provient de la manière dont se forme la larme, la queue étant surtout le prolongement des couches extérieures. C'est en opérant ainsi que j'ai pu obtenir des noyaux tout à fait inertes.

Les grosses baguettes ou tubes pleins, en verre trempé, présentent des phénomènes semblables à ceux qui sont offerts par les larmes bataviques.

En les cliaufTant par un bout, ils se brisent souvent dans FiG. 18. toute leur longueur en présentant la cassure conique en

aiguilles. La figure 19 indique la disposition. Les constructeurs d'instruments en verre ont souvent observé ce fait.

Si l'on coule dans l'eau des fils de verre plus ou moins gros en opérant

comme pour l'aire des larmes, ils se solidifient en spirales quelquefois très longues et toujours fortement tordues (fig. '20); ces fils, qui demandent à être maniés avec précaution s'ils sont gros, possèdent une tension très forte, prove-

FiG. 19 (b).

nant de la trempe des couches superficielles, de sorte qu'en rongeant ces spirales ou ces tubes tordus sur une partie de leur épaisseur, ils font explosion comme les larmes.

Fig. 20 (b).

En encastrant ces tubes dans du plâtre et les sciant par le milieu, on observe à droite et à gauche du trait de scie la disposition conique en écailles de sens inverse.

La figure 21 représente l'un de ces tubes, scié en a.

la

Fig. 21 (/>).

La figure 19 représente l'échantillon qui a été dessiné en opposant deux fragments pour mieux faire comprendre ce qui se passe dans le cas que je viens d'indiquer.

Quand les fils trempés sont très fins, ils sont alors très fortement tordus et il suffit souvent d'en tremper une extrémité dans l'acide fluorhydrique pour que l'explosion ait lieu instantanément au contact de l'acide.

Lorsqu'on étire des masses de verre à la canne pour en faire des tubes ou des baguettes, il reste à l'extrémité des cannes de grosses poires en verre ayant la forme de larmes volumineuses et dont le poids peut atteindre 1 kilogramme environ. Séparées de la canne, ces larmes se brisent en se refroidissant, comme

des larmes sciées par le gros bout, en présentant la cassure conique, les sommets dirigés vers le gros bout.

La figure i22 représente une de ces masses de verre qui provient de l'usine de MM. Appert frères, à Clichy.

Un des fragments de cette larme a offert un phénomène curieux. Rapporté de Clichy au laboratoire du Conservatoire des Arls et Métiers, il s'était divisé en route en plusieurs fra^s^ments.

FiG. 2:2 (/>).

L'un de ces fragments, du poids de 100 à 150 grammes, pressé entre les doigts, s'échauffa subitement; la température pouvait s'èlre élevée à 40 ou TO degrés, ce qui confirme les faits avancés par M. Léon Dufour relativement au dégagement de chaleur produit au moment de la rupture, qui a lieu aussi, comme on le sait, avec dégagement de lumière.

J'ai rongé des larmes bataviques par l'acide en arrêtant l'expérience de temps en temps, et j'ai déterminé la densité des noyaux successivement obtenus. La

FiG. 23. Fie. 24. Frc. 25 (h).

densité paraît être moindre vers le milieu de la larme qu'à la,,^uvface. Je ne donne ce résultat que sous toutes réserves :..^'.il était e^^act, le verre dans l'inté-

rieur de la larme serait dans un état forcé analogue à celui que M. Berthelot a observé pour les liquides dans certains états de dilatation forcée.

J'ajouterai que les bulles que Von remarque dans les larmes ne sont qu'accidentelles et ne sont pas dues à la contraction du verre; elles existent au moment oii la larme se fait et avant le refroidissement, comme le prouve la forme allongée des bulles qui se trouvent dans beaucoup de larmes (fig. 23, 24 et 25).

Enfin M. Feil m'a remis une larme représentée figure 26; cette larme, faite en crown léger, s'est brisée partiellement au moment de sa solidification, et elle laisse bien voir la structure lamellaire provenant de la différence de trempe et do dilatation des couches superposées.

FiG. 20.

Toutes les expériences que je viens de décrire ont été faites avec des larmes préparées dans de bonnes conditions, c'est-à-dire ayant subi et conservé l'action de la trempe avec une intensité suffisante dans les couches voisines de leur surface. En effet, on ne peut pas obtenir des larmes bataviques avec des verres d'une composition quelconque. Si le verre est trop dur, les larmes éclatent sous l'eau. Si le verre est trop tendre, et si la larme est trop grosse, la partie renflée ne se trempe pas assez, et l'on obtient des larmes qui n'éclatent qu'à moitié quand on brise leur queue. Il faut donc tenir compte de la composition du verre et des dimensions des larmes lorsqu'on veut produire des effets énergiques, la rupture d'un vase plein d'eau, par exemple. Les larmes les mieux trempées et les plus explosibles m'ont été données par M. Feil, qui les avait faites avec du crown léger. Je dois aussi à l'obligeance de M. Richarme, de Rive-de-Gier, une collection nombreuse de petites larmes faites avec du beau verre à bouteilles, et qui produisaient une explosion assez forte.

En observant des larmes sous l'appareil de Noremberg, ou sous le microscope polarisant, on observe les colorations produites dans ce cas par le verre trempé conanaera indiqué Brewster. En opérant sur un fragm.ent de larme imparfaitement trempée, et qui s'était cassé nettement suivant une section transversale, j'ai observé les anneaux dus à i?iitt«îière polarisée, avec la croix noire à l'intérieur.

HENIUVAUX. - LE VERRE. 39

En résumé, les phénomènes de rupture des larmes bataviques et du verre trempé sont principalement dus à la tension des couches extérieures qui subissent et conservent Faction de la trempe.

Ces couches inégalement trempées, et par suite inégalement dilatées, cèdent, dans les circonstances indiquées plus haut, à la force de ressort qui les sollicite en se déplaçant dans le sens suivant lequel elles deviennent libres, ce qui prouve bien qu'il ne préexiste pas dans le verre trempé un état particulier d'arrangement des molécules.

L'existence de ces couches inégalement dilatées permet d'expliquer les effets de rupture qui se produisent dans le verre trempé par des changements de température ou sous l'influence de vibrations.

On peut supposer, en effet, à cause de la mauvaise conductibilité du verre pour la chaleur, qu'une couche très mince k la surlace du verre se trouve, par une cause quelconque, assez trempée pour être dans un état de dilatation très différent de celui des couches intérieures.

Le moindre ébranlement ou le plus léger changement de température produira la rupture et par suite une fissure qui se propagera dans la masse du verre.

C'est exactement ce qui a lieu lorsqu'une tressaillure se manifeste sur une poterie dont la glaçure a été mal composée.

Les tubes épais peuvent être trempés sur leurs surfaces intérieures et extérieures. Les effets provenant de la trempe peuvent, en se composant, produire une cassure résultante, présentant une régularité et une disposition remarquables.

C'est à une cause du même genre qu'il faut rapporter la production des tressaillures régulières qu'on obtient sur les poteries dites craquelées.

Enfin ces expériences montrent le parti que l'on peut tirer de l'observation de la cassure des matières vitreuses dans l'étude de leur structure ou de leur mode de formation..

Théorie de la trempe. — La trempe est l'opération par laquelle un corps, après avoir été chauffé, est brusquement refroidi (1).

Pour tremper le verre, on l'immerge, chauffé au rouge, dans un bain qui a une température donnée.

C'est-à-dire que le verre, lorsqu'il a reçu sa forme définitive, au lieu d'être porté dans un four appelé arche, où il se refroidit progressivement après avoir subit l'opération du recuit, est au contraire réchauffé au rouge et plongé dans un bain de graisse.

La trempe est d'autant plus énergique que le corps a été plus fortement chauffé et que le refroidissement a été plus considérable et plus rapide.

Le refroidissement est donné par la différence entre la température du verre au moment de son immersion et celle du bain.

(1) Je dois la plupart des détails de ce chapitre sur la trempe, à l'obligeance de M. l'ingénieur Bourée, qui a passé quelques mois à la cristallerie de Choisy-le-Koi, où sont mis en pratique les procédés de trempe du verre et du cristal.

Les effets de la trempe sont purement physiques. La trempe change la constitution moléculaire du verre, il devient moins dense et ses fragments, lorsqu'on les brise, n'ont pas des arêtes vives comme le verre ordinaire; pressés dans la main, ils ne blessent pas.

Ce phénomène de métamorphisme s'accomplira dans des conditions d'aulant meilleures, que les molécules auront entre elles moins de cohésion. Plus le verre sera malléable et se rapprochera de l'état pâteux, plus les molécules se déplaceront facilement pour se grouper suivant une certaine loi.

Un verre qui n'aura pas été amené à un état suffisant de malléabilité, sera imparfaitement trempé, et au-dessous d'une certaine température il sera insensible à l'action du bain; mais trop ramolli il se déformera.

On est donc conduit à dire : que le verre, pour subir la trempe, doit être chauffé à la température voisine de celle qui produirait sa déformation, c'està-dire jusqu'au ramollissement.

La trempe est d'autant plus énergique que le refroidissement a été plus considérable. Mais le verre trempé dans un bain dont la température est trop basse se brise. La réaction étant trop brusque, le déplacement des molécules se produit d'une façon trop accentuée, et l'équilibre est rompu. Dans une certaine limite, la température du bain est fonction de celle du verre.

On est amené à chercher la température minima du bain à laquelle le verre chauffé jusqu'au ramollissement est susceptible d'être trempé.

Elle se trouve par tâtonnements et varie :

1° Avec la composition du verre ;

2"^ Avec la forme, l'épaisseur et les dimensions de la pièce ; 3° Avec la température du verre.

De l'influence de la nature du verre sur la trempe. — Suivant sa composition, un verre entrant en fusion et passant par ses différents états de malléabilité à des températures très variables, celle du bain doit aussi varier.

Des expériences multipliées restent à faire; on devrait pouvoir déterminer à priori quelles sont la température et la nature du bain qui conviendraient le mieux, pour un verre dont la composition exacte est donnée.

On peut dire en général : que le bain doit être d'autant plus chaud que le moment où le verre se ramollit est plus retardé.

Cristal. — Tout cristal se trempe dans un bain de graisse pure dont la température varie entre 60 et 120 degrés centigrades. Des essais concluants ont été faits avec le cristal de Baccarat. Le mélange suivant :

300 de sable, 100 de potasse, 50 de minium,

donne un cristal qui réussit très bien à la trempe.

Verre. — Le verre se trempe dans un mélange d'huile et de graisse dont la

HENUIVAUX. — L1-: \VA\\\E. Al

température varie entre 150 et 300 degrés et qui est d'autant plus haute, que ce verre fond plus difficilement.

Les proportions dans lesquelles la chaux et la soude entreront dans les compositions influeront donc d'une manière notable sur la température du bain.

Le verre de Bohême à base de potasse se trempe dans un bain atteignant au moins 300 degrés.

La température du cristal varie avec répaisseur et la forme des pièces. — Des pièces façonnées avec le cristal sortant d'un même creuset, suivant leur forme, leur épaisseur et leurs dimensions doivent être plusou moins réchauffées avant de subir la trempe ; la température du bain doit aussi varier dans certaines limites.

Les pièces épaisses, demandant à être réchauffées plus fortement, nécessitent un bain un peu plus chaud.

Ainsi à Choisy-le-Roi, les tubes à gaz, les verres de lampes, etc., sont trempés dans un bain à 60 degrés. Les verres à boire, les gobelets, suivant leur forme et leurs diiuensions, sont trempés dans des bains accusant 60, 65, 70 et 75 degrés.

Les carafes, les soucoupes, les « menchesters » sont trempés dans des bains variant entre 75 et 90 degrés.

Composition du bain pour le verre et le cristal. — La composition du bain a une influence notable. Tous les liquides ne sont pas propres à la trempe. M. R. de la Bastie^ l'inventeur des procédés de trempe, a commencé par déterminer pour chaque liquide le coefficient de solidité qu'il donne au verre. Dans l'eau, le verre se brise presque toujours. La graisse parfailement épurée et les huiles vierges exemptes de tout mélange donnent de très bons résultats.

La graisse pure est employée pour la trempe du cristal, de préférence à l'huile (les pièces trempées dans l'huile étant d'un nettoyage beaucoup plus dispendieux). La trempe du verre exigeant un bain dont la température varie entre 150 et 300 degrés, la graisse pure ne peut plus être employée en raison de son degré d'ébullition, on a recours à un mélange de 3/4 d'huile de lin et de 1/4 de graisse.

La glycérine pure ou certains mélanges de graisse et de glycérine, qui n'entrent en ébullition que vers 300 degrés, pourraient être employés avec avantage pour la trempe du verre.

Un bain de graisse qui ne serait pas parfaitement homogène, qui contierfflrait des impuretés ou la plus petite quantité d'eau, serait impropre à la trempe.

C'est pourquoi une graisse nouvelle ne doit jamais être employée avant d'avoir été préalablement chauffée, pendant quatre ou cinq jours, à une température constante de 150 degrés. Elle sert ensuite indéfiniment et est d'autant meilleure qu'elle est plus ancienne.

Dans une usine il faut avoir, à poste fixe, un bain de graisse chauffant constamment qui sert à alimenter toutes les cuves.

Température parfaitement uniforme que doit avoir le verre pour être trempé. — Une condition indispensable pour le succès de la trempe est : que

l;i température du verre soit parfaitement uniforme en tous les points de sa surface.

Moyens de la réaliser pour les pièces de gobeletterie. — Un verre irrégulièrement cliauffé se brise dans le bain. La trempe n'étant plus uniforme, l'inéi^ale tension des molécules rompt Téquilibre.

Dans la gobeletterie, l'objet sortant fini des mains du chef de place est loin d'avoir une température uniforme en tous les points de sa surface, il est toujours plus chaud à son extrémité qui a été façonnée la dernière et réchauffée davantage.

Dans cet état, il n'est pas susceptible de recevoir la trempe, outre qu'il n'est plus assez chaud : il doit être remis dans l'ouvreau et le plus profondément possible pour assurer l'égale répartition de la chaleur en tous ses points : en le retirant, l'ouvrier s'assurera, avant de le plonger dans le bain, que cette condition est bien réalisée; si les parties extrêmes lui semblent plus rouges que d'autres, il les essuiera délicatement avec un morceau de papier imbibé d'eau ou soufflera dessus, et replacera la pièce dansTouvreau pendant quelques secondes avant de la tremper.

Pendant combien de temps le verre doit-il rester ainsi dans l'ouvreau?

C'est à l'ouvrier de savoir apprécier ce temps. Je dirai cependant qu'un bon ouvrier trempe très chaud. Telle pièce qui, amenée au ramollissement, se déforme entre des mains inhabiles, conserve au contraire parfaitement sa forme si elle est confiée à un trempeur exercé.

Température uniforme dans Vouvreau. — Il importe aussi que la température, dans l'ouvreau, soit bien uniforme. On l'obtient en faisant brûler des bûchettes qu'on a le soin de répartir bien uniformément.

Les courants d'air dans l'usine, qui viendraient refroidir le verre au moment de la trempe, doivent être soigneusement évités.

Homogénéité du verre nécessaire pour la trempe. — La bonne conduite des fours de fusion a une importance capitale, la parfaite homogénéité de la matière étant aussi une des conditions du succès.

Un verre qui a séjourné longtemps dans un creuset et qui, par ce fait, a été maintenu trop longtemps à une température élevée, tend à subir un commencement de dévitrification; dans cet état, il se brise dans le bain. Aussi le travail doit-il être mené rapidement et n'être jamais interrompu, quand on veut utiliser la presque totalité de la matière contenue dans le creuset.

Un verre présentant des stries, défectuosité qui tend à se produire si la conduite du four n'est pas régulière, ne réussit pas à la trempe.

Appareils servant à tremper les pièces de gobeletterie. — Le bain de graisse est contenu dans des cuves cylindriques en tôle placées sur le sol de l'usine et le plus près possible de l'ouvreau.

On leur a donné :

0"\75 de hauteur, 0'",60 de diamèlro.

HEiNRlVAUX. — LE VERRE. 43

Pour la commodité du déponlillage, leur hauteur ne doit pas dépasser celle de l'ouverture de l'ouvreau au-dessus du sol.

Leur capacité est limitée par la nécessité de pouvoir les déplacer facilement dans l'intérieur de l'usine : elle est cependant suffisante pour que l'on puisse y tremper, pendant deux ou trois heures consécutives, des pièces de dimension moyenne.

En plaçant les cuves à une certaine profondeur dans le sol et en les faisant mouvoir sur rails dans les tranchées, on pourrait augmenter leur capacité et leur profondeur, tout en rendant leur déplacement plus facile.

Il faudrait pour cela avoir des ouvreaux chauffés dans des fours indépendants de ceux qui contiennent les creusets, dont les abords doivent l'ester enlièrement libres.

Panier de la cuve. — Dans la cuve s'emboîte un panier de 0"',50 de hauteur et de 0'",55 de diamètre; ses parois, en treillis de fil de fer à mailles larges, sont élastiques et soutenues par des armatures en tôle.

C'est dans ces paniers que tombent les verres au moment de la trempe.

Manière de tremper les objets de gobeletterie. — La pièce étant bien uniformément réchauffée, l'ouvrier la retire de l'ouvreau, la plonge rapidement dans le bain, la détache ensuite du pontil par un petit coup donné latéralement sur la tige avec un coin en bois et la fait tomber au fond du panier.

Cette opération demande une grande surveillance, et de la part de l'ouvrier trempeur beaucoup de soin et d'attention.

Il y a de nombreuses précautions de détail à observer, pour éviter la déformation du verre au moment de son immersion.

Ces précautions varient avec la forme des pièces, et il y a une étude à faire pour chacune d'elles.

Différents appareils ont été imaginés pour faciliter l'opération.

Trempe des verres d'éclairage et des pièces lourdes. Usage de la poche. — Une poche à fond mobile dont les parois sont en toile métallique, est fixée sur le bord de la cuve et immerge de 0'%30 à 0"',3r), dans le liquide. Elle est destinée à recevoir préalablement les pièces qui, en raison de leur poids ou de leur forme, viendraient, par une chute trop brusque, briser les verres qui garnissent le fond de la cuve.

Trempe des gobelets. — D'autres pièces (par exemple les gobelets) ont été détachées du pontil directement dans la cuve, sans que l'on ait à redouter de casse.

Trempe des carafes. Usage du siphon. — La trempe des carafes et de tous les récipients à col présentait une difficulté, puisqu'il fallait réaliser l'introduction instantanée du liquide à l'intérieur. Avec le siphon on a trouvé la solution du problème.

Le col de la carafe est introduit dans la petite branche du siphon qui s'élève d'un demi-centimètre au-dessus de la surface du bain.

L'air comprimé s'échappe par le tube et le liquide prend sa place ; en même temps, un mouvement de bascule fait tomber la pièce au fond du panier.

On peut adapter au siphon une pompe pour aspirer l'air du flacon ; par ce moyen on réussit à tremper les bouteilles aux goulots les plus étroits.

On n'est pas encore parvenu à tremper les objets fabriqués en plusieurs morceaux, ils se dessoudent dans le bain.

Refroidissement, netloijage et rinçage du cristal trempé. — Il importe de Liisser le cristal trempé se refroidir graduellement avant de le retirer du bain.

A cet effet, les cuves, placées sur des tricycles, sont éloignées des ouvreaux et amenées dans une chambre où I on maintient la température constante de 40 degrés, celle de la fusion de la graisse.

Au bout de quatre ou cinq heures, les paniers sont retirés des cuves, et les verres, mis à sec, sont enlevés un à un et rangés sur des claies.

Les claies sont portées dans une étuve appelée four d'égouttage qui est maintenue à la température de 70 degrés. Au bout de deux heures, les verres sont dépouillés de la graisse qui était restée adhérente aux parois. Retirés del'étuve, ils sont replacés dans les paniers en treillis de fil de fer à mailles larges.

Ces paniers sont successivement plongés dans trois cuves : la première contient un bain saturé de soude caustique et chauffé à 60 degrés, la seconde renferme de l'eau à 50 degrés^ la troisième de l'eau à la température ambiante.

Les verres, lorsqu'ils sortent de la troisième cuve, sont parfaitement rincés : essuyés, portés au magasin, ils subissent un premier triage avant d'être envoyés à la taillerie. J'ajoute ici que le verre trempé se taille et se grave aussi facilement que le verre ordinaire.

Refroidissement, nettoyage et rinçage du verre trempé. — Lorsque au lieu de graisse on se sert d'un bain d'huile, on laisse les pièces se refroidir davantage avant de les retirer de la cuve. Mais le nettoyage est beaucoup plus dispendieux, il faut se servir d'essence de térébenthine.

Prix de revient de la trempe du cristal. — L'installation de la trempe dans une cristallerie exige par four trois « places » travaillant d'une façon continue : 1° Comme personnel :

Un ouvrier déplus par place, appelé trempeur, — soit six trernpeurs;

Deux releveurs de cuves ;

Trois hommes préposés au nettoyage du cristal ;

2" Comme matériel :

Quatre cuves par place, — soit douze cuves, contenant chacune 170 à 150 litres de graisse ; Deux ou trois poches, autant de siphons;

Trois cuves en tôle de la capacité d'un mètre cube pour le nettoyage et le rinçage;

Une certaine quantité de claies et de paniers, pour le transport du verre dans les cuves de nettoyage.

Une cuve à tremper avec ses accessoires revient de 100 à 120 francs. La

graisse coûte l'^O francs les 100 kilogrammes. Par four de fusion de trois places (contenant G creusets et 4 ouvreaux) les frais de la trempe du cristal s'élèvent, par mois de vingt-six jours, à la somme de 2200 francs environ. Soit :

Six trempeurs, à 150 francs par mois 900

Deux releveurs de cuves à 150 francs par mois 200

Trois hommes préposés au nettoyage, à 110 et 120 francs

par mois 350

Perle de graisse par l'évaporation et dans la manutention du

verre 200

Combustible pour le four d'égoultage pour les cuves à tremper et celles de nettoyage 100

Soude [)our le nettoyage 150

Entretien des appareils et des fours d'égouttage, intérêts et

amortissements du capital engagé pour leur construction. 250

La perte occasionnée par la casse et la déformation des pièces dans le bain était assez importante. Mais elle tend chaque jour à diminuer, avec les perfectionnements que l'on apporte dans la naanière de tremper.

D'après ces données, connaissant exactement le nombre de pièces d'un même modèle, que l'on pourrait fabriquer dans une journée, il sera facile d'établir le prix de revient de la ti^empe pour chaque objet.

En admettant 10 pour 100 de casse et de déformation, ces prix seront approximativement :

De 0,022 à 0,025 pour* les gobelets (de toutes formes) ; 0,030 pour les verres à gaz, 0,040 pour les verres de lampes ; 0,050 pour les globes de lampe ;

Prix de revient de la trempe du verre. — La trempe du verre est d'un prix plus élevé que celle du cristal.

Le verre se trempant dans l'huile, et à une température beaucoup plus élevée que le cristal , la perte de liquide due à l'évaporation est plus considérable, et le nettoyage des pièces est plus dispendieux.

Puis le refroidissement du bain étant plus lent, la continuité du travail exige, par place, un plus grand nombre de cuves à tremper : au lieu de quatre, il est nécessaire d'en avoir huit ou dix.

Nous donnons ci-après le croquis d'un appareil employé en Angleterre pour la trempe d'objets en verre de diverses formes, ainsi que la manière dont on opère:

La figure 27 représente une section transversale, la figure 28 une section longitudinale, la figure 29 un plan de section de ce four à tremper.

Les bouteilles à vin, les gobelets, verres et autres objets analogues sont préalablement chauffés dans un fourneau séparé ; on les introduit par le trou ; on les place sur la sole B, qui est faite de pierre ou de matière réfractaire, et posée sur un châssis b, que supportent deux bras b", b^, sur une tige C, ayant elle-même un bras et un contrepoids c, et une tige extérieure D ; quand

on presse dessus, la sole prend obliquement la position indiquée par les lignes pointées E. Quand la sole est horizontale, elle couvre le bain et est de niveau avec une tige au côté du point a. Quand les objets placés sur la sole sont convenablement chauffés, un râteau les fait mouvoir vers la tablette et alors au moyen du levier D, la sole s'oblique de manière à découvrir le bain, les objets y tombent, et la sole reprend sa position horizontale. Gomme la sole ne forme pas une fermeture hermétique au bain, il y a sous la sole une plaque /", que Ton fait mouvoir par un manche f^, au moment du plongeon. Une écu-

FiG. 27.

moire g est suspendue par des bras de l'axe qui a un manche extérieur (/"^ et immédiatement avant l'immersion celte écumoire enlève l'écume ou croûte vers le côté. On arrange les choses de façon que l'écumoire agisse en même temps que la sole s'incline.

Pour empêcher les objets de heurter les côtés du bain, il y a une sorte de panier en fil d'archal à parois obliques et ouvert par le fond, suspendu dans le bain, — l'obliquité des parois guide les objets vers la toile mobile H. — Cette toile suit la forme du fond du four, elle reçoit les objets et les reporte par intermittence du panier h au panier suspendu par des trébuchets m, dans le puits 1 du four. La toile H avance d'un cran chaque fois qu'on presse le levier D.

HEiMlIVAUX. - LE VEIUIE.

Le chauffago. du four et du bain s'effectue par deux foyers d'une manière similaire à celle déjà décrite pour le verre soufflé (en feuilles), et le bain est muni d'un couvercle ayant des portes, un thermomètre et autres choses nécessaires.

Un tuyau U, ayant une porte à pan u, peut être fixé dans le mur du four ; ce tuyau recevra du four une chaleur suffisante pour chauffer de petits objets, tels que les verres de lampe, que l'on place dans ce tuyau avant de les poser sur la sole B.

La figure 30 représente la bouche d'un four et un bain mobile, qui est très avantageux pour tremper des articles spéciaux, tels que les plaques de miroir, ou les verres optiques.

Fir.. 28.

Ce bain mobile est un vaisseau rectangulaire plat, contenant une grille et ayant un côté ouvrant. Il est monté sur des tourillons ou bras près de la bouche du four et ajusté à une inclinaison qui coïncide avec celle de la sole, quand elle est penchée.

On ouvre le bout du bain, et la sole s'incline vers lui, de manière que les objets glissent de la sole dans le bain, que l'on ferme alors et qu'on éloigne.

Faisant face à la bouche du four, est placé un châssis assemblé C, muni de segments de cercles et de vis qui s'emboîtent, de manière à lui donner tous les angles et les attitudes désirables. Le bain mobile G, qui contient un liquide et une grille, est chauffé séparément et placé sur la table c, du châssis assemblé, et tenu en position par la vis J. Pour l'immersion, on ouvre la porte K du bain, le verre glisse de la sole dans le bain ; on ferme la porte K, et on éloigne le bain, pour donner sa place à un autre bain de la même espèce.

Pour tremper les objets cylindriques, tels que les verres de lampe, l'appareil consiste en un long essieu, ou arbre, sur lequel on place le verre entre deux cônes ou entre un cône et un collier. L'arbre est arrangé pour glisser par un

48 EiNCVGLOPÉDlE CHIMIQUE.

coUiei', et tourne avec un pignon, auquel on peut donner une grande vitesse de

pasilion de ce bras, l'arbre est horizonlal, ou à peu près, et peut glisser avec le

HENRIVAIX. LE VERRE. 49

verre qu'il porte par une ouverture clans le four, où, grâce au mouvement de rotation, e ven-e est chautTé d'une manière uniforme. On meut ensuite Tiras pour le placer dans une attitude inclinée, lorsque le bout de l'arbre e 1 verre qu. est dessus, s'.nchnent jusque dans le bain qui est en bas de la chambre du

Fie. 31

La figure 31 représente une partie de la section d'un bain avec appareil pour tremper es verres de lampe ou les tubes en général. La figure 32 est la vue de lace de 1 appareil.

FiG. 32.

Un châssis a, pivote en et grâce à une forte clavette d, portant sur un axe c avec une friction suffisante pour tenir le châssis en toute attitude. Sur le châssis a est monté un tambour K, que l'on peut tourner par un manche à manivelle m; et il y a aussi monté sur deux portants fj, et s'appuyant sur le châssis a,

T^NCYCLOP. Cii:.M, . '

par uae colonne une manche i, sur laquelle il y a une petite poulie, qui porte contre le tambour K, et poussée par le contact de friction à travers la manche i, glisse une baguette n, qui peut être carrée, de manière à tourner avec i, mais à glisser librement à travers elle. A une extrémité de la barre ou tige il y a un manche sphérique, par lequel on peut tirer ou pousser la barre pendant qu'elle tourne. A l'autre extrémité, il y a un cône sur lequel on place le verre de lampe. L'ouvrier pousse la barre 7i,de manière que le verre entre par un trou dans le four ou dans un tuyau U chauffé (fig. 28), et tournant le tambour K, il donne au verre une rotation rapide, afin de le chauffer uniformément à la température voulue. Il le retire ensuite jusqu'à ce qu'il soit audessus du bain, comme on peut le voir sur la figure 31 ; alors levant le châssis a, il fait prendre à l'appareil la position inclinée qu'indiquent les lignes pointées, et le verre plonge dans le bain.

Fig. 33.

Les figures 33 a ei 33 b montrent des barres i, telles que celles indiquées en n, ci-dessus, pour tenir les verres, soit cylindriques en forme de poire ou de globes, soit de toute autre forme ronde ; des colliers a et ô, en porcelaine ou autre matière réfractaire, qui sont adaptés aux barres, pour y maintenir les verres en place. Des pinces de diverses formes peuvent aussi être employées pour tenir entre leurs griffes les verres à tremper pendant qu'on les chauffe, de sorte qu'en ouvrant les griffes ces verres tombent dans le bain. Quand on emploie ces pinces, il y a un troisième bras, auquel est attaché un anneau, ou des parties d'anneau, qui détache le verre des griffes, quand il adhère trop et hésite à tomber.

La figure 33 c est une vue de côté et la figure 33 d un plan de pinces pour verres de lampe, a sont les griffes des pinces, qui font agir les manches a*, a* ; et 6 est un anneau embrassant le verre, et agissant grâce au bras intermédiaire c, de manière que si le verre restait adhérent aux griffes après qu'elles sont ouvertes, l'anneau b puisse les détacher.

La figure 33 e montre une barre ê, avec un cylindre creux c, en terre à pipe ou autre matière réfractaire, tenu entre deux griffes b, guidées par la bosse a. Un tube en verre ou tout autre objet cylindrique est placé dans l'intérieur du

HENRIVAUX. — LE VERRE. 51

cylindre c, que l'on met en rotation, et, quand l'objet est chauffé suffisamment, on le fait tonriber dans le bain, en inclinant le cylindre vers le bas.

Les petits objets, comme les plats, les coupes et autres verres semblables, peuvent être chauffés dans des moules en terre réfractaire, de manière à éviter toute déformation; et en renversant le moule, ils tombent naturellement dans le bain.

Pour tous les vases faits d'une pièce, par exemple les gobelets, etc., ce procédé est excellent et il est probable que si l'on arrive à pouvoir traiter ainsi le cristal creux, on échappera à l'emploi des appareils mécaniques compliqués, qui ont été indiqués plus haut, et on trempera le verre dans le cours de la fabrication au lieu de le réchauffer et de le tremper, après l'avoir complètement fabriqué et recuit.

Sur la résistance à la flexion du verre trempé, — La résistance au choc du verre modifié par la trempe a paru remarquable. Aujourd'hui que le verre trempé est entré dans le domaine de l'application, il est devenu pltis facile d'apprécier exactement, sur des échantillons nombreux et homogènes, ses principales propriétés.

Des essais ont été faits au laboratoire d'épreuves de M. Thomasset, dans le but de comparer la résistance à la flexion des verres et glaces ordinaires avec celles des verres et glaces trempés. Une première série de trente-six essais comparatifs a montré que :

1° L'élasticité est plus que doublée dans le verre trempé ;

2" Le verre simple trempé a une résistance d'environ i2,5 fois plus grande que le verre double ordinaire ;

3" Le verre demi-double trempé est environ 3,10 fois plus résistant que le verre double ordinaire.

Une autre série de quarante-trois essais montre que :

1° Tandis que les flèches prises par les glaces ordinaires sont si faibles qu'elles n'ont pu être relevées, les glaces trempées s'infléchissaient sous les charges;

2° Les glaces polies trempées, ayant des épaisseurs variant de 0" ,006 à 0'",013, présentaient une résistance 3,67 fois plus grande que celle des glaces ordinaires d'épaisseur sensiblement égale;

3*" Les glaces brutes trempées avaient une résistance environ 5,33 fois plus grande que celle des glaces brutes ordinaires.

Verre durci de compression^ de F. Siemens. — La méthode de M. de la Bastie, de même que toutes celles qui se sont fait jour depuis et qui sont basées sur le même principe, exigent que l'objet en verre soit entièrement achevé avant que l'on puisse le tremper, ce qui élève considérablement le prix des articles et occasionne un grand nombre d'autres inconvénients. Ainsi, lorsque l'on chauffe le verre jusqu'à la température nécessaire pour la trempe, il est tellement ramolli qu'il est presque impossible de transporter l'objet du four dans le bain sans qu'il se produise une déformation plus ou moins importante ; c'est de là que proviennent les déformations que l'on constate dans un si grand nombre d'articles commerciaux en verre trempé et notamment le manque de

(j2 ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

planimétrie des verres à vitres. Un autre inconvénient très sérieux et qui occasionne des dépenses très grandes, réside dans la nalure du bain. On sait que ce dernier est formé de suif, d'huile ou d'autres matières grasses que Ton doit maintenir à une température variable entre 200 et 300 degrés, suivant la quantité du verre à tremper ; quand on plonge dans ce bain chaud un objet chauffé au rouge, il prend feu très aisément; ce danger peut être évité par des précautions soignées, mais il n'en est pas moins à craindre. L'odeur pénétrante qui se dégage du bain est encore une chose très désagréable ; la consommation d'huile est considérable, parce que cette substance se décompose peu à peu par son contact avec le verre chauffé au rouge et que Ton doit, par conséquent, renouveler fréquemment le bain. Enfin chaque composition spéciale de verre exige une autre température du bain et il est très difficile de maintenir exactement cette température pendant l'opération de la trempe ; de tout cela, il résulte évidemment que le bain constitue un côté éminemment faible de la trempe du verre.

M. Siemens, qui a pris beaucoup de peine pour rendre pratique le procédé de la Bastie, s'est convaincu bientôt qu'il fallait prendre une autre voie si l'on voulait tirer utilement parti de la nouvelle découverte. Sans parler du prix élevé de la méthode, il n'était pas possible de fabriquer certains articles, notamment le verre à vitres, sous la forme et la grandeur voulues; or le verre à vitres semble être celui auquel la trempe s'appliquerait le plus utilement. Il s'agissait donc de trouver une méthode qui prévînt entièrement la déformation de l'objet : M. Siemens eut l'idée de substituer aux bains à refroidir des corps solides correspondant à la forme des objets.

Les premiers essais, faits dans le but de durcir de petits carreaux de vitres entre des plaques en terre cuite, montrèrent clairement que ce système pouvait conduire à un résultat réellement pratique, et cette manière de voir se trouve confirmée aujourd'hui. Il y a environ trois ans que ces premières tentatives furent effectuées et, depuis lors, les résultats obtenus ont été de plus en plus avantageux.

La méthode de fabrication du verre durci de compression n'est pas seulement un procédé de durcissage du verre : elle constitue, en même temps, un véritable mode de fabrication du verre, puisqu'elle a lieu dans des moules. La trempe, le soufflage et le façonnage ont donc lieu en une seule et même opération. On conçoit que tous les objets en verre ne peuvent être obtenus par ce procédé : il faut qu'ils puissent être pressés entre deux formes simples. A cette catégorie appartient le verre à vitres, le seul que M. Siemens produise actuellement dans sa fabrique de Dresde; cependant, il se propose plus lard de fabriquer également d'autres articles, tels que assiettes, verres à boire, tasses, soucoupes, etc.

Les deux méthodes de la Bastie et Siemens ne doivent pas, en réalité, être regardées comme concurrentes; chacune a sa sphère d'application particulière. Celle de M. de la Bastie convient surtout pour les cylindres, les verres creux et autres articles de forme compliquée, tandis que celle de M. Siemens s'applique mieux aux formes plus simples et notamment au verre à vitres.

M. Siemens déclare qu'il ne croit pas que son verre durci soit destiné à supprimer l'emploi du verre à vitres ordinaire; le verre duici présente l'inconvé-

HENRIVAUX. — llù VERPili. 53

nient de ne pouvoir être coupé à la manière ordinaire : le diamant ne mord pas sur lui; par contre, il se laisse parfaitement polir, percer et mater. La résistance du verre durci contre les chocs et la pression est décuple au moins de celle du verre ordinaire de même épaisseur, de sorte que, malgré son prix encore relativement élevé, il pourra être employé pour un grand nombre d'usages. Comme on peut diminuer l'épaisseur, la différence du prix tend aussi à disparaître.

M. Siemens recommande l'emploi de verre en tables durci pour les toitures de fabriques, phares, etc.; pour les carreaux unis, mats, en couleur, etc., pour les fenêtres; pour les vitres des réverbères, des voitures, des portes; pour les signaux, les aquariums, les dalles et enfin dans tous les cas où, par suite du prix élevé des objets, il est à désirer qu'ils aient une plus grande résistance. Le verre durci convient encore partout où il s'agit de résister à des différences de température extraordinaires : regards et portes de fourneaux, verres de lanternes, etc.

Relativement au prix, on peut dire déjà maintenant que le verre durci ne sera pas, en général, sensiblement plus coûteux que le verre ordinaire et que, dans certains cas, comme pour les vers façonnés et courbes, le verre durci sera d'un prix moindre que le verre ordinaire. Aujourd'hui, le verre durci coûte encore 50 pour 100 plus que le verre ordinaire, mais comme il résiste dix fois plus, ce prix n'est pas encore trop élevé; il est d^ailleurs à supposer qu'il y aura diminution, par suite des perfectionnements que la pratique introduira dans la fabrication.

Le verre durci de compression possède une résistance bien supérieure à celle que présentent les autres verres trempés; sa cassure est tout à fait différente, elle est fibreuse et non pas cristalline.

On peut également obtenir du verre à cassure cristalline par la compression ; mais il résiste alors moins que celui qui est fibreux et il se brise seul, comme le verre trempé. Ce dernier offre encore l'inconvénient de ne pouvoir être poli ni percé et d'éclater en morceaux dès que l'on entame sa surface extérieure ; ceci n'arrive jamais avec le verre durci de compression.

Verre trempé au moyen de la vapeur. — Nous allons résumer brièvement le travail présenté par M. Léger, l'un des inventeurs de ce procédé, à la Société des sciences industrielles de Lyon et publié dans ses Annales de 1877.

L'auteur commence par passer successivement en revue les tentatives faites jusqu'à ce jour. Il s'occupe ensuite des appareils et de la méthode de M. de la Bastie qu'il apprécie de la manière suivante :

c Jusqu'ici, le procédé de M. de la Bastie semble enfermé dans le cercle étroit des objets plats ou ouverts, d'épaisseur sensiblement uniforme, plus spécialement en cristal, mais ne paraît pas, si l'on en juge par les seuls échantillons mis dans le commerce, s'appliquer avec bonheur aux objets en verre, aux pièces de forme irrégulière ou inégale, ou composées de plusieurs parties, ou de grandes dimensions, comme les bouteilles, les verres à pied, les grandes vitres, etc., celles qui ont précisément le plus d'intérêt à être rendues plus résistantes. »

L'auteur développe les avantages que présente la vapeur pour opérer la

54 ENCYCLOPËDIE CHIMIQUE.

trempe du verre. Elle a surtout celui de s'appliquer avec une simplicité et une économie d'outillage qui n'apportent aucune modification aux installations et aux pratiques actuelles de l'induslrie verrière et qui les conserve presque entièrement, souvent même en les simplifiant.

« On peut, en trempant le verre, avoir non du verre incassable, mais un verre trois ou quatre fois plus résistant, toutes choses égales d'ailleurs, et obtenir une matière qui, avec les facilités et l'économie de façonnage, avec les avantages propres que l'on sait, offre une résistance à la traction par millimètre carré de section transversale allant jusqu'à 11 et 12 kilogrammes; soit des qualités de résistance comparables à celle de la fonte (12 kilogrammes), ou du laiton (12kii.j6). Voilà la mesure exacte de l'intérêt que présente le trempage du verre : elle suffit à en faire apprécier l'importance véritable. L'élasticité et la sonorité croissent dans une proportion comparable et deviennent encore caractéristiques. »

L'auteur décrit les installations nécessaires au mode de trempage à la vapeur et qu'il a cherché à établir en restant dans les conditions que l'on rencontre actuellement dans le travail des verreries. Il fait connaître les modifications à adopter, ainsi que la marche des opérations, détails qu'il nous suffit de signaler; les industriels intéressés pourront recourir au travail dont nous indiquons plus haut l'origine.

L'auteur étudie ensuite l'application industrielle du trempage aux produits céramiques. « Outre l'intérêt, dit-il, que l'industrie peut avoir à pratiquer le refroidissement plus rapide, la trempe qui en résultera nécessairement offrira toujours les plus grands avantages pour la poterie, qu'elle rendra moins fragile, pour les briques, dont elle augmentera la cohésion et la résistance à l'écrasement, pour les carreaux, dont elle accroîtra la résistance à la rupture et à l'user, et même pour les petits boutons en porcelaine vitrifiée, qui résisteront mieux aux chocs qui les brisent si facilement dans le lavage. »

Traverses en verre trempé pour voies permanentes. — Une application très curieuse de verre trempé a été faite par M. Hamilton-Lindsay Bucknall ; il s'agit de l'emploi du verre trempé pour la construction des traverses et des coussinets de chemins de fer. Le verre est moulé à la forme voulue et le refroidissement du verre est réglé de telle façon que le rayonnement de chaque point de sa surface corresponde à l'épaisseur du verre, ce qui assure l'uniformité de la trempe. A cet effet, on se sert de moules creux en fer et l'on fait circuler de l'eau froide ou de l'air froid aux points où le verre est le plus épais, afin de rendre le refroidissement uniforme.

Le verre est chauffé à une température élevée, puis plongé dans un bain froid d'huile ou d'un autre liquide. M. Siemens a trouvé que la trempe pouvait être effectuée dans les moules eux-mêmes en empêchant soigneusement le verre d'être en contact direct avec le moule métallique, afin de prévenir le durcissement de la surface du verre et ensuite en se servant de moules creux, pour maintenir une température uniforme dans toute la pièce pendant la trempe. On modifie le degré de la trempe en recuisant les objets dans un four.

Les moules sont protégés par de la toile métallique, par des tôles perforées ou

HENRIVAUX. — LE VERRE. 55

du plâtre, en couches d'épaisseur variable suivant la rapidité et le degré de trempe qu'on désire, d'après la nature et la composition du verre. Toutes les variétés de verre soumises à l'essai ont été également effectuées pour l'opération.

Voici le résultat d'une analyse que nous avons faite d'un fragment de verre vert foncé, trempé, servant au moulage des traverses et coussinets pour voies ferrées :

Silice 58,10

Soude 8,02

Potasse 0,97

Chaux 18,17

Magnésie 0,11

Alumine 10,70

Oxyde de fer 1,81

Oxyde de manganèse (Mn^O*). . . 1,95 Pertes 0,17

Le prix de revient de ce verre trempé ne dépasse pas celui de la fonte, mais sa densité n'est que le tiers de celle du fer et sa résistance pratique est aussi grande. Les traverses en verre ne s'altèrent pas et leur durée doit, par suite, être considérable.

De semblables traverses sont placées sur les tramways du North Metropolitan, à Londres. M. Kirkaldy a trouvé que, placées sur deux supports distants de 0'",45, elles résistaient à une charge d'environ 766 kilogrammes par centimètre carré. Dans les essais exécutés à l'usine de M. Henderson, d'Irvine, un poids de 450 kilogrammes tombait sur une plaque de verre de 0'",225 X 0™,225 X 0'",0528, placée sur un ballast en gravier de 0"','^^^ de profondeur, un coussin en bois de 0'",003 d'épaisseur étant placé entre le verre et le rail ; la hauteur de chute fut portée successivement de O'^.SO à l'",65, 2^,10, 3'", 75, 4^^,50 et 0 mètres, sans qu'il se produisît de rupture; le rail se brisa par cette dernière hauteur, et comme la grue ne pouvait soulever le poids plus haut et qu'on ne pouvait employer un poids plus lourd, on prit un rail à section plus faible et le verre céda avec une hauteur de chute de 6 mètres. Une plaque de fonte de 0'",225 X 0'",225 X 0'",013, essayée dans les mêmes conditions se brisa pour une hauteur de chute de 3 mètres.

M. Bucknall propose de faire ces traverses en laitier de haut fourneau, d'après le procédé de M. Bashley-Brittain, combrné avec la méthode de trempe de M. Siemens. L'inventeur mentionne que les traverses placées sur le tramway North Metropolitan sont en service depuis six mois et que la voie a été traversée à angle droit par des charges de 15 tonnes remorquées par une locomotive; les traverses sont en aussi bon état dans ces croisements qu'aux autres endroits.

Du degré de la trempe du verre. Sa constatation. — L'étude de la trempe et de l'homogénéité des verres présente un intérêt scientifique quand il s'agit de choisir une matière pour la construction d'un objectif, et surtout pour la construction des appareils interférentiels. D'un autre côté, il peut être utile

dans l'industrie d'avoir un procédé rapide pour constater le degré de trempe des verres, afin d'éviter les cas de rupture spontanée qui se présentent quelquefois, même dans les grandes glaces.

On peut sans doute tailler des faces à peu près parallèles dans différentes directions, et examiner le verre avec un analyseur et un polariseur; mais cette méthode est longue et ne peut être appliquée que dans des cas très particuliers.

« Lorsque mon attention a été appelée sur ce sujet, dit M. Mascart dans sa communication à la Société de physique, séance de mars 1874, je me suis rappelé une belle expérience que j'avais vue dans le laboratoire de M. Coulier: une baguette de verre tordue en tire-bouchon était plongée dans de l'acide phénique rendu liquide par une petite quantité d'eau. La baguette était presque invisible par transparence directe ; on l'apercevait bien par un éclairage latéral, surtout à cause des fils et des défauts d'homogénéité du verre. Si un bloc de verre de forme quelconque et bien homogène était ainsi immergé dans un liquide ayant exactement la même réfrangibilité et la même dispersion, le verre disparaîtrait absolument. Ce phénomène a déjà été observé pour certains sels qui ont les mêmes propriétés optiques que les eaux mères dans lesquelles ils cristallisent. L'identité des propriétés optiques est à peu près réalisée pour le verre ordinaire et l'acide phénique; on voit seulement, sur les contours de l'objet immergé, une faible irisation qui tient aux spectres secondaires dus à la différence des dispersions.

3) Si l'on veut maintenant étudier le verre d'une coulée de glaces, on en découpe un morceau que l'on plonge dans une cuve de verre, à faces parallèles, collée à la gomme et renfermant de l'acide phénique hydraté. En examinant la glace par la tranche on distingue immédiatement tous les fils qu'elle renferme. Pour observer la trempe, il suffit de polariser la lumière à 45 degrés de la lame et d'armer l'œil d'un analyseur.

» Si, l'analyseur étant orienté de manière à éteindre la lumière incidente, on interpose la cuve, on voit deux bandes noires parallèles à la surface de la lame et à peu près à égale distance du centre et des bords. Il y a donc dans toute la glace coulée et recuite par les procédés industriels deux couches dont la double réfraction, et, par conséquent, la trempe sont nulles. Tout étant symétrique par rapport à la normale, la double réfraction des autres régions est évidemment comparable à celle d'un cristal à un axe dont l'axe de cristallisation coïnciderait avec la normale à la lame. Si l'on place entre la cuve et l'analyseur une lame de spath d'Islande perpendiculaire à l'axe et qu'on incline cette lame autour d'une normale à la glace, on voit les deux bandes noires se rapprocher du milieu. Il résulte de là que la double réfraction du verre étudié est négative dans la zone comprise entre les couches neutres, et positive dans les deux zones extérieures.

)) On peut évaluer le degré de trempe en déterminant l'épaisseur de quartz nécessaire pour annuler la double réfraction. Plaçons par exemple, entre l'analyseur et la cuve, un compensateur à teintes plates, et supposons que ce compensateur soit au zéro, c'est-à-dire ne produise pas la différence de marche, lorsque la plaque mobile est au milieu de sa course. Dans ces conditions, les bandes noires ne sont pas déplacées; mais, si l'on fait glisser dans un sens ou dans l'autre la plaque mobile du compensateur, on voit les bandes noires marcher

HENRIVAUX. . LK VERKE. 57

vers le milieu ou vers les bords de la glace. Si le compensateur est gradué, on obtient ainsi la différence due à la trempe. L'expérience indique que les d ifférences de marche produites par le milieu ou par les bords sont à peu près égales et de signes contraires, de sorte que la somme algébrique des doubles réfractions d'une pareille glace est sensiblement nulle. Une bonne glace de commerce de iO à 13 millimètres d'épaisseur, donne ainsi, pour une longueur de 20 centimètres, une différence de marche qui varie entre 1/3 à 1/2 longueur d'onde. Si la trempe dépasse cette valeur et surtout si elle est irrégulière, le verre est médiocre et risque de se briser dans le travail du polissage. Le verre est tout à fait mauvais quand la différence de marche atteint une longueur d'onde. — Pour donner une idée de l'état moléculaire des verres trempés il est bon de comparer la double réfraction ainsi produite avec celle que l'on obtient par les actions mécaniques. — Brewster a reconnu depuis longtemps que le verre comprimé acquiert une double réfraction négative. Le milieu d'une glace est donc dans un état analogue à celui que produirait une compression normale ou une dilatation parallèle aux faces; les couches superficielles sont au contraire comparables à une lame de verre soumise à une traction normale. D'autre part, Werlheim a montré que la différence de marche produite par la pression ou la traction est proportionnelle à l'effort exercé dans les limites où le verre peut résister sans écrasement. Il résulte de là que, pour une lame taillée en parallélipipède rectangle, et comprimée sur deux faces opposées, la différence de marche due à une pression déterminée est indépendante de la longueur de celte lame, c'est-à-dire du chemin parcouru par le rayon lumineux, et en raison inverse de sa largeur: c'est ce que Wertheim a vérifié par de nombreuses expériences. Il a trouvé ainsi qu'avec le verre à glaces il faut une pression de 166 kilogrammes pour produire une différence de marche d'une longueur d'onde, pour une largeur de 1 centimètre; si l'on suppose que cette lame ait 20 centimètres de longueur comme celle dont j'ai parlé plus haut, cela correspondrait à une pression de 8kii.,25 par centimètre carré, c'est-à-dire d'environ 8 atmosphères. Gomme les glaces du commerce donnent une différence environ moitié moindre, il résulte que la couche centrale et les couches superficielles d'une pareille glace sont dans un état analogue à celui que produiraient une compression centrale et une dilatation superficielle de 4 atmosphères.

» Les larmes bataviques, qui sont un cas tout à fait excessif détrempe du verre, donnent des résultats bien plus remarquables. Une larme de 5 millimètres de diamètre environ, observée dans l'acide phénique, montre cinq ou six franges d'un grand éclat; c'est une expérience très facile à répéter, et la projection de ces courbes colorées avec la lumière de la lampe de Drummond est l'un des plus beaux phénomènes de la polarisation chromatique. La structure d'une larme batnvique est complexe; mais, si l'on suppose la goutte parfaitement cylindrique, il est clair que la distribution des pressions dans l'étendue d'une section normale sera déterminée par une série de cercles concentriques. La différence de marche éprouvée par les deux composantes d'un rayon polarisé que parcourt une corde de celte section sera la somme algébrique des effets produits par les différentes couches séparément, et, en examinant le phénomène depuis le bord jusqu'au centre, on peut calculer le détail des actions en chaque

point; mais, sans faire aucun calcul, on peut dire qu'une larme batavique est dans un état comparable à celui d'une plaque de verre de même longueur qui donnerait la même différence de marche. Or la pression nécessaire pour produire une différence de marche de cinq longueurs d'onde serait de 825 kilogrammes, et, si l'on suppose une longueur de 5 millimètres, la pression par centimètre carré sera de 1650 kilogrammes. L'état moléculaire d'une larme est donc analogue à celui que produirait sur une lame de verre une pression d'environ 1600 atmosphères.

» Enfin, si l'on veut étudier des verres plus réfringents, tels que le cristal du commerce ou les flints d'optique, l'acide phénique ne convient plus; on aura recours alors à un mélange de sulfure de carbone avec de l'alcool ou de la benzine. Le liquide ainsi obtenu n'a pas en général la même dispersion que le verre; on aperçoit alors des colorations très vives dues à des spectres secondaires; mais ces couleurs ne gênent guère pour l'observation que l'on a en vue. »

La réfraction est simple dans le verre ordinaire, double dans les verres refroidis rapidement ou comprimés. Les verres de plomb et de bismuth sont les plus réfringents. Les coefficients de réfraction de diverses variétés de verres, rapportés au vide, sont :

Diamant 2,506

Cristal de roche 1,547

Crown-glass D =^ 2,52 1,534

Crown-glass D = 3,77 1,637

Verre de thallium D = 5,62 .... 1 ,965

MM. V. de Luyneset Feil ont étudié divers phénomènes se rapportant au verre trempé, nous reproduisons la communication faite à ce sujet à l'Académie des sciences, le 16 août 1875:

(( La cassure des blocs et des plaques de verre trempé, de différentes formes et de diverses dimensions, présente de l'analogie avec celle des larmes bataviques par les circonstances dans lesquelles elle se produit et par la forme et l'arrangement des fragments provenant de la rupture du verre.

» En général, il n'est pas possible d'entamer un morceau de verre trempé à l'aide de la scie, du foret ou de la lime, sans que le verre trempé éclate à la façon des larmes bataviques. Cependant, dans quelques cas particuliers, il est possible de scier ou de percer le verre trempé sans déterminer sa rupture. Ainsi un disque peut être percé à son centre sans éclater; il se brise, au contraire, quand on le perce en tout autre point ou quand on le scie suivant un diamètre. Une plaque carrée de glace de Saint-Gobain trempée montre, lorsiju'on l'examine à l'aide de la lumière polarisée, une croix noire dont les branches sont parallèles aux côtés du carré. Il est toujours possible de scier la plaque suivani ces directions, sans qu'elle se brise. Mais en dehors de ces lignes, parallèlement ou transversalement à leurs directions, on ne peut pas parvenir à scier ou à percer la plaque sans la briser, comme cela peut se voir sur les nombreux échantillons que nous présentons à l'Académie.

» En regardant à la lumière polarisée les deux fragments provenant d'une

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plaque carrée sciée en deux, on aperçoit des bandes noires et des franges colorées dont la disposition prouve que l'état moléculaire des fragments n'est plus le même qu'avant le sciage. En plaçant ces deux fragments directement l'un sur l'autre, les franges et les bandes noires disparaissent. En les superposant en sens inverse, les franges et les bandes noires prennentl'aspect qu'elles présenteraient avec une plaque d'épaisseur double. Ces faits montrent bien que tout est symétrique dans la plaque par rapport au trait de scie. On peut de plus en conclure que, le verre trempé étant dans un état de tension semblable â celui qui existe dans les larmes bataviques, on pourra toujours le scier ou le percer toutes les fois que les fragments résultant de ces opérations pourront prendre un nouvel état d'équilibre stable. L'étude de la lumière polarisée permet d'indiquer la marcbe à suivre pour arriver à ces résultats. En dehors de ces conditions, le verre éclate à la façon des larmes bataviques. Dans le cas de rupture, les fragments sont toujours disposés symétriquement par rapport au point où l'équilibre a d'abord été rompu. Pour les blocs et les plaques d'une certaine épaisseur, il est extrêmement rare que la trempe soit la même sur les surfaces opposées. Ils se brisent alors en fragments plus ou moins réguliers provenant de l'action des différentes tensions produites par la trempe suivant des directions qui dépendent de la forme du verre et du mode de distribution de la trempe. Avec des plaques très minces, la trempe est plus uniforme, et, la tension étant plus forte suivant les petites dimensions, la brisure est plus régulière. Les fragments sont plus allongés, toujours symélriques par rapport au point qui a reçu le choc déterminant la rupture, et ils présentent souvent des effets de craquelé très remarquables.

» Le verre trempé ne diffère pas par son aspect du verre recuit; cependant on y observe plus fréquemment que dans ce dernier la présence de bulles qui atteignent parfois un volume considérable. Certains physiciens avaient pensé que ces bulles, qu'on rencontre souvent dans les larmes bataviques, provenaient du retrait du verre intérieur après la solidification par la trempe de la couche extérieure. Ils admettaient que les espaces étaient vides de toute matière pondérable, et ils leur avaient même attribué la cause d'explosion des larmes. On avait cru aussi, ce qui est plus exact, que ces larmes, étant généralement obtenues avec du verre commun et mal affiné, on y retrouvait les bulles provenant de la mauvaise fabrication du verre servant à les préparer. Cependant, comme nous avions remarqué plusieurs fois de grosses bulles dans des blocs trempés de crown et de flint, préparés et affinés avec beaucoup de soin, nous avons étudié de plus près les circonstances dans lesquelles elles se forment, afin d'en trouver la véritable cause.

» Et d'abord l'expérience montre que ces bulles se produisent presque subitement au moment de la trempe dans du verre en apparence homogène. Nous avons constaté ce fait en trempant des masses de flint et de crown dans lesquelles, à première vue, on n'apercevait aucune bulle. Cela se manifeste également dans les grosses boules en verre de Saint-Gobain qui présentent cet aspect.

» Ces boules laissent dégager subitement, au moment de leur brusque solidification à l'air, des bulles assez nombreuses qui restent emprisonnées dans leur masse.

)) En second lieu, lorsqu'on recuit ces verres, on reconnaît qu'après le recuit les bulles semblent avoir disparu ; mais, en se servant de la loupe, on aperçoit des bulles extrêmement petites à la place des bulles volumineuses qui existaient dans le verre trempé. Le même verre étant trempé de nouveau, les bulles reprennent par la trempe leur volume primitif.

» Nous avons pris un bloc de verre trempé présentant des bulles dont nous avons marqué la place; nous l'avons recuit pour pouvoir le scier. Nous avons séparé ainsi les parties qui contenaient des bulles de celles qui en étaient exemptes; puis nous avons trempé de nouveau les diiïérents fragments ainsi obtenus. Les bulles ont reparu dans ceux où elles se trouvaient déjà; mais nous ne sommes jamais parvenus à en produire dans les fragments au milieu desquels une première trempe n'en avait pas développé. Enfin nous mettons sous les yeux de l'Académie une baguette en verre mal affiné, dont une des extrémités a été plus fortement chauffée que l'autre. Cette baguette a été ensuite trempée. Il est facile de constater que, d:ins la partie la plus fortement trempée, les bulles présentent un volume bien plus considérable que dans la portion quia été moins trempée.

» Ce sont donc les bulles extrêmement petites provenant des matières gazeuses retenues par le verre qui subissent, par le fait de la trempe, la dilatation énorme qui les amène au volume qu'on observe dans le verre trempé.

» Or, au moment où le verre se trempe, sa densité diminue et son volume augmente, comme cela aurait lieu sous l'influence d'une traction considérable exercée sur sa surface. C'est sous l'influence de cette traction, qui produit sur ces bulles gazeuses le même effet qu'une diminution de pression, qu'a lieu leur dilatation. Des bulles à peu près sphériques acquièrent ainsi un diamètre au moins douze fois plus grand, ce qui correspond à un volume au moins de dixsept cents à dix-huit cents fois plus considérable; et, par suite, si la loi de Mariotte est applicable dans ce cas, à une pression dix-sept cents à dix-huit cents fois plus faible. »