SULFATE DOUBLE D'ALUMINIUM ET DE POTASSIUM

les grès, el en poteries à pâte poreuse, telles que les faïences, les poteries communes et les terres cuites.

Porcelaines. Elles sont fabriquées avec le kaolin, auquel on ajoute Ju sable, qui en diminue le retrait, et du feldspath, qui lui fait éprouver un commencement de fusion et rend la masse liauslucide. Ces matières, finement pulvérisées et mélangées avec de l'eau, sont converties en une pâte que l'on malaxe longtemps pour la rendre homogène. Les pièces façonnées avec cette pâte sont soumises à une première cuisson, qui leur donne une certaine cohérence. La porcelaine dégourdie et poreuse que l'on obtient ainsi doit être enduite d'un vernis ou couverte qui doit fondre et s'étaler à la surface. Ce vernis est formé par la pegmatite, mélange de quartz et de kaolin qu'on réduit en poudre impalpable. Celle-ci élanl délayée dans l'eau, les pièces sont plongées dans cette bouillie. Elles sont alors prêtes à subir une seconde cuisson, dans des fours où la température est assez élevée pour fondre la couverte et faire éprouver à la pâle un commencement de vitrification.

Grès cérames. On les fabrique avec les matériaux employés pour la porcelaine, mais moins purs; aussi sont-ils légèrement colorés. On les cuit à une haute température, et on les recouvre d'un vernis en jetant dans le four, sur les objets incandescents, du sel marin humide ; il se dégage de l'acide chlorhydrique, et il se forme un silicate double d'aluminium et de sodium qui fond et s'étale à la surface.

Faïences. Elles sont fabriquées avec de l'argile plastique mêlée de quartz réduit en poudre impalpable.

Les pièces façonnées avec cette pâte sont soumises à une première cuisson, puis recouvertes d'un vernis fusible, formé de quartz, de carbonate de potasse et d'oxyde de plomb. Par une seconde cuisson, la pièce se recouvre d'une couche vitreuse et imperméable, de silicate double de potassium et de plomb. Ce vernis est transparent. Pour les faïences communes, il convient de le rendre opaque en y ajoutant de l'oxyde d'étain. C'est un véritable émail.

Les poteries communes qui servent aux usages culinaires sont faites avec de l'argile ferrugineuse, mêlée de sable et de marne. Leur couverte est formée par un silicate double d'aluminium et de pio'.iib.

Z'.i LEÇONS DE CHIMIE MODERNE.

Fe = 56

État naturel et métallurgie. — Le fer est le plus important de tous les métaux. La pré|iaration et le travail en sont difficiles. Aussi n'est-il pas le premier de» métaux dont l'homme civilisé ail fait usage. Chacun sait que l'âge de bronze a précédé l'âge de fer. Les premiers hommes qui onl employé ce métal l'ont extrait peut-être de ces masses qui tombent de temps en temps à la surface du globe et qu'on connaît sous le nom de météorites. Leur principal élément est le fer métallique. 11 y est allié au nickel, au cobalt, au chrome.

On emploie le fer sous trois états : à l'état de fer doux, de fonte, d'acier. Le fer doux est du fer presque pur ; la fonte est une combinaison de fer avec du charbon et du sihcium ; l'acier renferme pareillement du charbon, mais en moindre proportion que la fonte.

Les principaux minerais de fer sont le fer magnétique ou pierre d'aimant Fe^O*, le fer oHgisteet l'hématite rouge Fe-O^, le ferspathique ou carbonate ferreux CO^Fe. Les différents hydrates de sesquioxyde de fer (fer oolilhique, hématite brune, etc.) et le carbonate ferreux mêlé d'argile (l'er limoneux), plus abondants que les précédents, sont moins riches et moins estimés.

Tous ces minerais sont oxydés. La métallurgie du fer consiste à les réduire par le charbon, et à séparer le fer réduit de la gangue qui est ordinairement siliceuse. Deux méthodes sont en usage pour arriver à ce but. La première consiste à chauffer des minerais riches, avec du charbon seulement : une partie de l'oxyde de fer se combine alors avec la gangue pour former une scorie Irés-fusible (silicate double d'alumine et de fer). C'est la méthode catalane. L'autre consiste à mélanger le minerai avec du charbon et du carbonate de chaux : la gangue se combine alors avec la chaux pour former un silicate double d'alumine et de chaux qui ne fond qu'à une température très-élevée. Dans ces conditions, le fer s'unit à une portion du charbon pour former de la foîite. C'est la méthode deshauis fourneaux.

l' Mélliode catalane. Ou ne peut l'appliquer avec avantage qu'à des minerais très-riches, dans des pays où le combustible est cher, comme en EspaL-ne, dans les Pyrénées, en Corse.

lEh.

La figure 102 représente un four catalan. C'est un four à cuve en maçonnerie avec un creuset. On y place, sur une couche de charbon de bois bien allumée, doux tas juxtaposés : l'un de charl>on.

du côté de la tuyère ; l'autre de minerai, du côté opposé. Le premier est double de l'autre. On alimente la combustion par le vent d'une soufflerie D qui arrive au bord du creuset. Le gaz carbonique produit de ce côte se convertit, dans l'épaisseur du foyer de charbon, en oxyde de carbone, qui réduit le minerai en le traversant, et repasse lui-même à l'état de paz carbonique. Il se forme ainsi du fer métallique. En même temps, une portion de l'oxyde ferrique, réduit à létat d'oxyde ferreux, se combine avec la gangue pour former un silicate double alumino-ferreux qui est trèsfusible et qui constitue le laitier. Quant au fer réduit, il se rassemble dans le creuset sous forme d'une masse spongieuse, que l'on agglutine et que l'on forge sous le marteau.

2" iléthodedcs hauts foumcaxLX. On peut y traiter tous les minerais de fer.

Après les avoir bocardés, on les mêle avec du calcaire (castine) et on introduit le mélange par couches alternatives avec du charbon de terre dans le haut fourneau.

Le haut fourneau offre la forme de deux troncs de cône superposés parleur base. Il est fermé à la partie inférieure où l'on injecte par les tuyères l'air destiné à alimenter la combustion. Il est ouvert à son sommet où on le charge continuellement, à mesure que la masse incandescente s'affaisse dans le fourneau, et que la masse fondue est extraite au dehors. Celle-ci se rassemble d'abord dans une cavité placée au dessous du point où arrive le vent de la tuyère, et se sépare

34fi LEÇONS DE CllOIIE MODEP.NE.

dans ce crevsd, en métal qui gagne le fond et en laitier qui déborde et

coule au dehors. Quand le creuset est rempli de fonte, on lait couler

celle-ci dans des canaux creusés dansdusaLle, sur le sol de l'usine. Dans ces sortes de moules, elle se solidifie sous forme de masses à section demi-circulaire, qui portent le nom de gueuses.

Les réactions qui se passent dans le haut fourneau présentent un grand intérêt. A la parlie inférieure où la température est la plus élevée, il se produit du gaz carbonique, par la combustion du char-

buii ; plus haut, dans la partie évasée, ce gaz est réduit par le charbon incandescent, en oxyde de carbone; plus haut encore, dans la partie où le haut fourneau se rétrécit de nouveau, et où la température atteint le roui;e sombre, le gaz oxyde de carbor.e réduit l'oxyde de fer. Il se forme là une masse spongieuse de fer métallique.

En descendant, ce fer s'unit au charbon pour former la /"oh /c. En même temps, la silice de la gangue se combine avec la chaux pour former un silicate qui fond et qui va constituer le laitier. Une petite quantité de l'acide silicique est réduite dans la partie la plus chaude du fourneau, avec formation de silicium qui passe dans la fonte.

V affinage a pour but de réduire la fonte en fer doux. Cette opération consiste à enlever à la fonte la plus grande partie de son charbon. Pour cela on la fond au contact de l'air : le s-ilicium, une partie du charbon et même une petite quantité de fer s'oxydent pour former un silicate basique dont l'excès d'oxyde finit par être réduit par le charbon de la fonte. Celle-ci, appauvrie en charbon et en silicium, devient moins fusible et se convertit en masses spongieuses de fer doux. L'ouvrier rassemble ces masses et les porte sous le marteau qui en exprime les scories. Cet affinage se fait au charbon de bois. Un autre procédé consiste à faire l'affinage à la houille. On commence par fondre le métal au feu de coke dans un four rectangulaire. En injectant de l'air à la surface de la lonte et dans la masse du coke incandescent, on dépouille la fonte brute de son silicium et d'une portion de son charbon. Le métal ainsi affiné (fine-melal) est fondu ensuite sur la sole d'un fourneau à réverbère, sous une couche de scories ferrugineuses et de battitures de fer. L'oxygène de ces matières brûle le carbone de la fonte. Cette dernière opération porte le nom de piiddlage.

Préparation du fer pur. On obtient du fer pur en réduisant l'oxyde ferrique pur par l'hydrogène à une température voisine du rouge, ou encore en réduisant du chlorure ferreux anhydre, placé dans un tube de porcelaine incandescent, par un courant de gaz hydrogène. Celui-ci se porte sur le chlore pour former de l'acide chlorhydrique et le fer reste sous forme de masse grise, spongieuse, douée de l'éclat métallique à l'endroit où elle revêt la surface de la porcelaine. (Peligot.)

Propriétés du fer doux. — Le fer forgé en barres n'est point

chimiquement pur. Il renferme une très-petite quantité de carbone, des traces de silicium, de soulre, de phosphore et même d'azote. Le fer doux le plus pur est celui qui est étiré et qui forme les fds de clavecin ou les pointes de Paris.

La densité du fer forgé varie de 7,4 à 7,9. Ce métal est trés-tenace, ductile et malléable. Le fer réduit en feuilles se nomme tôle. La tôle recouverte d'une couche d'étain constitue le fer-blanc. On nomme fer galvanisé le fer recouvert d'une couche de zinc.

Le fer ne fond qu'aux températures les plus élevées qu'on puisse produire dans un fourneau à vent. Ramolli par une forte chaleur rouge, il peut se souder à lui-môme, propriété très-importante pour le travail de ce métal

Le fer obéit à l'action de l'aimant : il est magnétique; mais il n'est pas susceptible comme l'acier de s'aimanter, c'est-à-dire de devenir aimant lui-même.

Il se conserve sans altération dans l'an- sec, à la température ordinaire. Au rouge, il absorbe l'oxygène et se convertit en oxyde noir de fer (oxyde des batlitures).

On peut obtenir le fer sous forme d'une poussière noire très-ténue, en réduisant l'oxyde ferrique très-divisé par un courant d'hydrogène, à une température aussi basse que possible. Dans cet état, le fer s'enflamme à l'air, à la température ordinaire : il e?,t pyropJiorique.

Le fer s'oxyde rapidement dans l'air humide ; il se couvre de rouille, et la rouille est un hydrate ferrique. On admet quel'oxydaliondu fer mouillé par l'eau s'accomplit d'abord aux dépens de l'oxygène dissous dans cette eau, et qu'elle continue avec plus d'intensité dès qu'une légère couche d'hydrate ferrique s'est déposée sur k métal. Cet hydrate formant avec le fer lui-même un couple voltaïque, il en résulte que l'eau est décomposée : l'hydrogène déplacé par le fer s'unit en partie à l'azote de l'air pour former de l'ammoniaque. On a observé, en effet, que la rouille renferme toujours une petite quantité d'ammoniaque.

Le fer décompose l'eau à la température rouge, en mettant l'hydrogène en liberté (page 75). Il se dissout aisément dans l'acide chlorhydrique avec dégagement d'un gaz hydrogène impur et fétide, iîon oxydation par l'acide azotique présente des phénomènes ciu'ieux.

Expériences. 1* Je verse de l'acide azotique faible sur des pointes

KEl'.. .143

de Paris bien brillantes : le métal est immédiatement attaqué et S3 dissout avec un dégagement abondant de vapeurs rouges.

2° D'un autre côté, le même métal n'est pas attaqué par l'acide azotique très-concentré (monohydraté). Ce liquide jaune surnage les pointes de Paris, et c'est à peine si je vois quelques bulles trèspetites se dégager de la surface du métal. Je décante maintenant l'acide concentré et je le remplace par l'acide faible qui tout à l'heure attaquait si vivement le métal : il ne l'attaque plus.

En séjournant dans l'acide concentré, le fer est devenu passif; il s'est recouvert d'une mince couche de gaz qui protège maintenant sa surface. Mais il suffit que je le louche en un point quelconque, avec un fil de cuivre, que je plonge rapidement dans la liqueur, pour que l'action de l'acide sur le fer se manifeste de nouveau et à l'instant même.

Ces phénomènes singuhers se rattachent à ce qu'on nomme la passivité du fer.

Fontes et aciers. — Les propriétés et l'aspect de la fonte varient avec la proportion de charbon et de silicium qu'elle contient. Le ferne forme point avecces corps un composé défini, llssemblent s'être dissous dans la fonte tant quelle est liquide. Lorsque, étant saturée de charbon, elle se refroidit brusquement, elle forme des masses dures et cassantes, plus blanches que le fer, et qui semblent homogènes. C'est la fonte blanche. Soumise à un refroidissement lent, elle laisse déposer, à l'état de graphie lamelleux, une portion notable du charbon qu'elle renferme. Moins homogène, elle est alors douée d'une certaine mallèabiUté. C'est la fonte grise.

Certaines fontes renferment des traces de soufre et de phosphore. Celles-ci restent blanches, même après un refroidissement très-lent. D'autres sont lamelleuses el miroitantes: elles renferment du manganèse et sont très-riches en charbon.

La proportion de carbone que renferment les fontes varie entre 2 et 5, 5. p. 100. L'acier est moins carburé : il renferme de 0,7 à 2 p. 100 de charbon. Les quantités de carbone que renferment les aciers et même les fontes sont telles, qu'il est difficile de supposer que ces produits constituent de véritables carbures de fer.

On peut obtenir de l'acier par une décarburation partielle de la fonte. C'est la fonte raanganésifère qui est surtout propre à cet usage. On la soumet à un affinage partiel en la maintenant pendant quelques heures à l'élat liquide soas une couche de scories riclie>

en oxyde de fer. Une partie du carbone de la fonte est brûlée par l'oxygène de cet oxyde. On obtient ainsi Vacier naturel.

Le fer doux peut être converti en acier. L'opération s'exécute dans des caisses en briques réfractaires dans lesquelles on introduit, par couches alternatives, des barres de fer, du charbon de bois pulvérisé et mêlé avec une petite quantité de cendres et de sel marin. Les barres se trouvant ainsi isolées au milieu d'un lit de charbon, on chauffe au rouge, dans un four, les caisses fermées. Le métal incandescent s'imprègne de charbon et se trouve converti, l'opération terminée, en acier, dit de cémentation.

L'acier le plus homogène et le pins estimé est Vacier fondu. On l'obtient en fondant l'acier brut dans des creusets placés dans un four à vent.

Récemment M. Bessemer est parvenu à introduire dans la fabrication de l'acier un perfectionnement important. Son procédé consiste à introduire dans du fer fondu et complètement afilné des quantités variables d'une fonte convenablement choisie.

Dans ce procédé, qui porte le nom de son inventeur, la décarburation préalable de la fonte, que l'on veut transformer en acier, est produite sous l'influence d'un courant d'air arrivant sous pi'ession dans le métal en fusion. L'opération s'effectue dans l'appareil représenté (^gf. 104), et que l'on nomme convertisseur. Cet appareil, qui présente une forme ovoïde, est construit en tôle avec un fort revêtement de briques réfractaires. On peut lui imprimer un mouvement de bascule. L'air arrive sous pression par la tuyère qui débouche dans la partie inférieure du convertisseur. Pour faire fonctionner celui-ci, on le remplit

Fig. 104.

d'abord de coke incandescent ilont on active la combuàlion par la soufflerie. Quand il est porté à la température blanche, on vide le coke et on le remplace par de la fonte en fusion, en inclinant le convertisseur, pour empêcher le métal fondu de couler dans la tuyère. On fait alors marcher la soufflerie et Ion redresse l'appareil. L'air comprimé barbotte dans la fonte et en brûle tout le carbone. L'orifice supérieur de l'appareil donne issue à une flamme d'une grande intensité. L'aspect de cette flamme permet de juger de la marche de l'opération et en indique très-nettement le terme. A ce moment, on incline l'appareil, on arrête l'insufflation de l'air, et on ajoute au fer affiné la quantité de fonte nécessaire pour le transformer en acier, environ 7 p. 400. On coule ensuite cet acier fondu dans des cylindres préalablement chauffés.

Tout le monde connaît les précieuses qualités del'acitr. Il est susceptible d'un beau poli. Il est ductile et malléable comme le fer et se laisse forger comme lui. A la température où celui-ci se ramollit, l'acier fond. Il devient dur et cassant lorsqu'on le refroidit brusquement après l'avoir chauffé au rouge. Cette opération, qu'on nomme la trempe, développe dans l'acier des qualités nouvelles : l'élasticité, la dureté. Il les prend à des degrés divers, suivant la rapidité du refroidissement et suivant la différence entre la température où il a été porté et celle du milieu où il se refroidit. Plus la température était élevée, et plus le refroidissement était rapide, plus grande est la dureté qu'il acquiert. A la suite d'un refroidissement très-lent, il devient malléable comme le fer.

Lorsqu'on réchauffe l'acier trempé et qu'on le laisse refroidir ensuite lentement, il perd sa dureté en totalité ou en partie. Il la perd complètement si on le porte à la température où il avait été exposé avant de subir la trempe elle-même. Il se détrempe incomplètement, cest-à-dire qu'il conserve un certain degré de dureté et d'élasticité si on le recuit à des températures inférieures. On peut juger à l'avance des qualités qu'il prendra après le refroidissement, par les teintes diverses qui se développent à sa surface pendant qu'on le réchauffe. Chacune de ces teinles correspond à une température déterminée.

Le jaune paille

correspond à

Le brun

Le bleu clair

ÎSS-SKO*

Le bleu indigo

Le vert d'eau

352 LliÇOSS DE CHIMIE MODLllîiE.