CHAPITRE XII
§ 177. — Autrefois l'opinion générale était que les alliages de fer offraient peu d'intérêt, ce qui était dii à une connaissance imparfaite de leur nature et de leurs [)ropriétés. Mais actuellement, le sujet est plus connu ; si nous étendons l'idée d'alliage aux composés qui contiennent de très-petites quantités d'autres métaux, les alliages de fer doivent être considérés comme très importants.
Le fer peut être allié à la plupart des métaux; mais la combinaison est quelque peu difficile à effectuer, et dans la majorité des cas, il n'y a que les alliages avec une petite quantité de fer ou du fer avec une petite quantité d'autres métaux qui aient été l'objet d'applications utiles. Le fer, ajouté aux autres métaux ou aux alliages, leur communique quelquefois de nouvelles et d'importantes propriétés, telles qu'augmentation de la dureté, de l'élasticité et de la ténacité. Beaucoup des métaux les plus récemment découverts ont été ajoutés au fer et ont modifié plus ou moins ses propriétés, et de telles combinaisons sont maintenant des articles commerciaux ordinaires. '
Dans la description suivante des alliages de fer, les métaux connus sous le nom de fer malléable, de fonte et d'acier ne sont pas traités comme métaux séparés, mais considérés comme différentes variétés du fer.
§ 178. — Fer et manganèse. — Notre connaissance de ces
alliages a été considérablement augmentée pendant ces quelques dernières années par les travaux de M. R. A. Iladfieldde Sheffield. Le fer s'unit facilement au manganèse, et si la proportion de ce dernier métal est considérable, l'alliage est très dur, plus blanc, plus fusible et beaucoup plus aigre que le fer. En petite quantité, 0,4 à 0,S 0/0, le manganèse est très utile dans l'acier, et quelques-uns des meilleurs aciers contiennent un peu de manganèse. L'acier contenant de 2,5 à 7 0/0 de manganèse est cassant et relativement sans valeur, mais si la proportion excède 7 0/0, l'alliage obtenu possède une très grande résistance et une très grande ténacité (1). La faiblesse des alliages à faible pourcentage est mise en évidence par les expériences de M. Hadfield. Des barres de métal fondu de 16 cmq. et 73 cm. de long, supportées par des appuis distants de 0 m. 60, ont été rompues par la pression hydraulique. Un échantillon contenant 0,37 0/0 de carbone et 4,45 de manganèse fut cassé par une pression de 3660 kilog., pendant qu'une barre de fonte ordinaire supportait 12000 kilog. et que des barres contenant de d7 à, 20 0/0 de manganèse supportaient respectivement une pression de 30000 et 38600 kilog. Une barre contenant 4,73 0/0 de manganèse, tombant de 0 m. 90 à 1 m. 20 sur un plancher en fonte, s'est brisée en deux ou trois endroits. Un échantillon, contenant 0,48 de carbone et 4,9 de manganèse, quoique très ductile à chaud, peut être réduit en poudre à froid avec un marteau à main, peu ou point de cohésion semblant exister entre les particules. D'autre part, un échantillon de métal forgé, contenant 13,73 de manganèse et 0,85 de carbone, et trempé par reau,''a une résistance à la tension de 102 kilog. par mmq., avec 50 0/0 d'allongement; un autre spécimen
(1) Hadfield, Paper on Manganèse alloys ; 1. C, Eng. (28 fév. 1888). HioRNS 24
370 ALLIAGES METALLIQUES
a présenté une résistance de 108 kilog. et 46 0/0 d'allongement. L'alliage le plus résistant contient environ 14 0/0 de manganèse.
Si on plonge l'acier manganèse dans l'eau, il ne se durcit pas comme avec l'acier ordinaire, mais pour le métal contenant plus de 7 0/0 de manganèse, la ténacité et la dureté sont augmentées. Il résulte d'un grand nombre d'essais que l'effort de rupture est d'autant plus élevé et la dureté et l'élongation d'autant plus grandes que la température à laquelle l'alliage a été porté est plus haute et son refroidissemont plus rapide. L'influence de l'eau dans la trempe de l'acier au manganèse est très évidente dans les alliages destinés à être étirés en fils. Si l'on essaie d'étirer des baguettes martelées ou laminées sans un chauffage et une trempe préalables, on n'obtient aucun résultat, et un recuit ordinaire ne donne aucune différence. Si cependant l'alliage est porté à une température convenable, puis plongé dans l'eau froide, il peut être facilement étiré. Après avoir réduit le fil de deux numéros de la jauge, le métal est de nouveau chauffé et plongé dans l'eau. Par ce moyen, il peut être étiré à un degré convenable de finesse.
La densité de l'acier au manganèse est un peu plus élevée que celle de l'acier ordinaire. Dans son état habituel, il est très dur. S'il y a plus de 20 0/0 de manganèse, l'alliage est pratiquement non magnétique. Le D' Hopkinson a trouvé que les maxima de magnétisme du fer forgé et de l'acier au manganèse (12,36 0/0) sont comme 258 est à 1. L'acier au manganèse ne montre aucun allongement sous l'influence magnétique.
L'acier au manganèse ne subit pas de dilatation anormale, ni le phénomène de récalescence, qui a lieu avec les métaux magnétiques lorsqu'ils sont refroidis à une certaine tempéra-
ture critique après avoir été chauffés au blanc. Une maison de Sheffield rapporte qu'en laminant une longueur considérable d'acier au manganèse, plus il devenait fin, plus de chaleur il retenait ; en fait, il semblait emmagasiner de la chaleur durant l'opération.
Le ferromanganèse est une variété de métal spécialement fabriqué au haut-fourneau avec des minerais riches en oxyde de manganèse, et exclusivement employé pour la fabrication de l'acier doux. Lorsque la fonte contient moins de 20 0/0 de manganèse, sa cassure présente des plans de clivage tout à fait cristallins ; c'est le spiegeleisen. La variété connue comme ferromanganèse est un corps dur et cristallin, mais la surface de cassure ne présente pas les grands plans de clivage si caractéristiques du spiegeleisen. Il contient 20 à 85 0/0 de manganèse. Pour plus de détails, voir l'ouvrage de l'auteur sur Iron and Steel Manufacture (Macmillan).
§ 179. — Fer et nickel. — Ces métaux s'unissent ensemble pour donner une série d'alliages qui ont été très étudiés dans ces derniers temps ; et quoique la plupart d'entre eux contiennent de petites quantités d'autres métaux, tels que le manganèse, ils seront étudiés sous la dénomination précitée. Certains alliages natifs, les aérolithes, renferment de 3 à 10 0/0 de nickel. Faraday et Stodard ont préparé des alliages de fer et de nickel contenant respectivement 3 et 10 0/0 de nickel. Le premier semblait être malléable et pouvait être travaillé comme le fer pur. Le dernier était semi-ductile, très tenace, avec une cassure granulée et s'altérait peu à l'air. Tons deux sont susceptibles d'un beau poli. Bergmann dit que le fer et le nickel se combinent en toutes proportions, et Lampadius qu'un alliage de 5 parties de nickel et 2 parties de fer est modérément dur, facilement malléable, de la couleur de l'acier.
372 ALLIAGES METALLIQUES
M. James Riley de Glasgow et M. Hall de Sheffield ont étudié, chacun de leur côté, les alliages fer-nickel, et dans un mémoire lu par M. Riley devant the Iran and Steel Institiite en mai 1889, les faits suivants sont relatés: « Les alliages peuvent être faits dans un creuset, ou sur une grande échelle dans unfour Siemens, une telle opération demandantsept heures. Il ne faut aucun soin particulier, et la composition de l'acier résultant est facilement contrôlée. Si le travail est bien dirigé, presque tout le nickel se retrouve dans l'acier, le laitier n'en contenant que des traces. Le métal est plus fluide que l'acier ordinaire à l'état fondu ; il se prend plus rapidement, et semble tout à fait homogène. Les lingots sont purs et doux en apparence à l'extérieur, mais les plus riches en nickel sont un peu plus plastiques que ne le sont les lingots d'acier doux ordinaire. Il y a moins de liquationdes métalloïdes, et par suite moins de dangers pouvant résulter de cette cause. Les rognures obtenues pendant le martelage, le laminage, etc., peuvent être refondues au cours d'une autre opération, sans qu'il y ait perte de nickel.
« Si l'acier a été bien fait et s'il est d'une composition correcte, il se marteilera et se laminera bien, qu'il contienne peu ou beaucoup de nickel. Il faut cependant se rappeler que dans l'acier au nickel,nous avons du nickel, du manganèse et du fer, avec du carbone, du silicium, du phosphore et du soufre, et qu'une différence en quantité de ces corps influencera le caractère de l'alliage ; en d'autres termes, le degré de pureté du fer et du nickel employés modifiera le résultat, comme dans le cas du fer et de l'acier ordinaires. » Le tableau suivant donne les résultats des essais faits par M. Riley sur divers alliages :
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374 ALLIAGES METALLIQUES
Le tableau montre que l'addition de nickel à l'acier doux augmente considérablement la limite élastique et l'effort de rupture. Dans les n°' 2 et 5, l'extrême dureté, due en partie à la grande quantité de carbone, est aussi augmentée par la présence du nickel. Le n° 9, qui contient moins de carbone, mais qui renferme 10 0/0 de nickel, est très dur. Cette qualité de dureté s'accroît avec la proportion de nickel jusqu'à 20 0/0 ; au-dessus, il y a tendance à production d'un acier moins dur et plus ductile. Cette action du nickel ressemble quelque peu à ce que l'on a vu plus haut pour l'acier au manganèse. Tous les aciers au nickel jusqu'à 50 0/0 prennent un beau poli, avec une belle surface, d'autant plus claire qu'il y a plus de nickel.
M. Riley dit que les aciers riches en nickel sont pratiquement non attaquables, et que ceux pauvres en nickel sont meilleurs que les autres aciers, à ce même point de vue. L'acier à 1 0/0 de nickel se soude très bien, mais cette propriété diminue en même temps qu'augmente la proportion de nickel. D'après M. Hall, les alliages fer-nickel sont parmi les plus puissants en tant que magnétiques. La conductibilité électrique de ces alliages est extrêmement faible, et leur résistance extrêmement grande.
Les alliages fer-nickel peuvent être préparés par fusion du fer et du nickel, en réduisant l'oxyde de nickel par le charbon en présence du fer, ou en ajoutant du ferromanganèse au fer et au nickel fondus si l'on veut obtenir l'acier au nickel. M. Riley dit que l'on n'a aucune chance de succès, si l'on n'emploie pas le manganèse.
§ 180. — Fei' et cobalt. — D'après les expériences de Brande et de Bergmann, ces métaux se combinent en toutes proportions. Ces alliages sont réputés durs et aussi ductiles que le fer. Hassenfatz a montré que le fer contenant du cobalt peut
être forgé et soudé, et quoiqu'un peu fragile à chaud, il ne l'est pas à froid. D'après Berzélius, les alliages de ces métaux sont durs et magnétiques. Il est probable que l'action du cobalt sur le fer est semblable à celle du nickel, à cause de la similitude de ces métaux dans beaucoup de leurs propriétés physiques et chimiques.
§181. — Fer et molybdène. — Le D"^ Thompson considère que, de tous les métaux, le moiybdèneest l'un de ceux avec lesquels le fer s'unit le plus facilement. Avec parties égales des deux constituants, l'alliage fond au chalumeau. On obtient un alliage d'une couleur blanc-gris clair si l'on prend \ partie de fer et 2 de molybdène. Un alliage à 20 0/0 de molybdène est plus blanc que le fer, très dur, cassant, tenace ; sa fracture est granulée. Berlhier rapproche les alliages fermolybdène des alliages fer-tungstène. Ils sont généralement blanc-grisâtre, durs, cassants ; le grain est fin, ils sont magnétiques. S'il y a moins de 50 0/0 de molybdène, les alliages sont assez fusibles. Les loups de cuivre dans les fourneaux à vent, comme on appelle les masses que l'on trouve dans l'avant-creuset des anciens fourneaux à vent pour cuivre, consistent principalement en fer et molybdène.
§ 182. — Fer et chrome. — Ces métaux ont beaucoup d'affinité l'un pour l'autre et semblent former des alliages en toutes proportions. Le fer chromé est assez abondant dans la nature, et lorsqu'un tel minerai est soumis à une influence réductrice à une haute température, les deux métaux sont réduits. Berthiei' dit que si un mélange d'oxyde de fer et d'oxyde de chrome est fortement chauffé dans un creuset garni de charbon, les deux oxydes sont complètement réduits, et on obtient une combinaison parfaitement homogène. Les alliages sont généralement durs, cassaflts, cristallins, d'une couleur blanc-grisâtre, d'un éclat
376 ALLIAGES METALLIQUES
considérable ; moins fusibles, moins magnétiques et moins solubles dans les acides que le fer ; ces caractères sont d'autant plus marqués qu'il y a plus de chrome.
En 1820, Faraday a produit deux échantillons d'acier chromé (1). Ils se forgeaient bien, étaient aussi malléables que le fer pur, et donnaient un beau damassé par l'action de l'acide sulfurique. Le pourcentage en chrome devait être faible. Ce damassage de l'acier chromé est intéressant si nous remarquons qu'il ne se produit pas avec l'acier ordinaire, et qu'on ne l'obtient qu'avec les échantillons les plus purs de fer malléable, à la condition de prendre beaucoup de précautions. Schneider (2) a montré que la fonte chromée n'est pas un corps homogène, et le fait que l'acier au chrome se damasse indiquerait que cette observation s'applique également à l'acier. Deux alliages préparés par Berthier, l'un à 0,1 0/0 de chrome, l'autre à 0,15, se forgeaient bien et donnaient des rasoirs et des lames d'épées d'excellente qualité.
M. Brustlein, d'Unieux (France), a commencé la fabrication de l'acier chromé en 187S. Le ferrochrome est produit dans des creusets, et une certaine proportion de cet alliage riche est ajoutée à l'acier. Les spécimens usuels de ferrochrome contiennent de 42 à 52 0/0 de chrome. Le métal est coulé dans des moules en fer et refroidi. Le tableau suivant donne la composition centésimale de divers échantillons; il est intéressant de noter la grande quantité de carbone retenue par les alliages :
Pour 100:
Chrome ... 80 66 S2 42 25 18 16 12 Carbone ... 11 9,5 7,8 7,3 6,7 6,2 2,7 2
(1) Quarterly Journal of Science, 1820.
(2) (Esterreichische Zeilschrifl fur B erg und Hûttenwesen, 1886, t. XXXIII, p. 29.
Le reste serait du fer et du silicium, ce dernier excédant quelquefois 2 0/0. La dureté et la fragilité augmentent avec la proportion de carbone et de silicium. Si le ferrochrome est refroidi lentement, il cristallise en une masse d'aiguilles, d'autant plus apparentes qu'il y a moins de carbone.
En ce qui concerne le magnétisme, le chrome a un effet beaucoup moins puissant que le manganèse pour détruire les propriétés magnétiques du fer ; le fer contenant 65 0/0 de chrome est encore attiré par un aimant.
Dans la fabrication de l'acier, on peut employer des proportions variées de chrome. Brustlein dit que l'acier contenant 2 0/0 de carbone et 12 0/0 de chrome peut être forgé. La présence du chrome dans l'acier augmente sa ténacité, et lui communique^une plus grande résistance à l'écrasement. Il rend aussi l'acier plus difficile à travailler à la lime ou au tour, en proportion de la quantité de carbone présent. L'acier trempé contenant du chrome a un grain très fin et se brise avec une cassure vitreuse. L'acier au chrome ne peut pas être soudé ; il brûle, quand il est fortement chauffé, ce qui est dû à la grande affinité du chrome pour l'oxygène ; l'oxyde formé est infusible, même au point de fusion de l'acier. Dans le tableau précédent, on voit que les ferrochromes peuvent être combinés avec des proportions exceptionnellement grandes de carbone ; en conséquence, ils peuvent être employés à la place de ferromanganèse pour faire l'acier Bessemer ou Siemens. Mais l'acier extra-doux, contenant beaucoup de chrome, est actuellement impossible à obtenir. Un ferrochrome contenant peu de carbone est très oxydable et presque infusible, de sorte que l'on aura beaucoup de difficultés à remplacer le ferromanganèse par le ferrochrome.
§ 183. — Fer et titane. — La fonte contient quelquefois du titane, si elle vient de minerais contenant ce métal qui se
378 ALLIAGES METALLIQUES
rencontre souvent dans les minerais de fer. Le titane est ou disséminé au milieu du fer, ou allié avec lui. Quelques analysesdefonle grise de Wiltshire, faites par M. Riley, ont donné respectivement 1,15,0,71, 0,47 0/0 de titane. Mais le fer provenant des minerais titanifères peut être tout à fait exempt de titane. En 1877, M. Riley montrait que l'acier au titane de Mushet ne contenait pas de titane (1). Faraday échoua dans la réduction de l'acide titanique, bien qu'il dise que le rhodium, et imparfaitement le platine, aient été fondus dans le creuset qu'il employa. En 1742, M. Horne fondit avec succès les minerais titanifères du Canada, et obtint un bon acier. Il est à noter que les minerais de fer titanifères sont pratiquement exempts de phosphore, ce qui explique facilement la bonne qualité du produit obtenu. Nous pouvons admettre que l'acier au titane n'existe quede nom. Ce qui se trouve de titane dans la fonte passe dans le laitier au moment de l'affinage.
§ 184. — Fer et tungstène. — Ces métaux s'unissent pour donner des alliages importants ; l'acier contenant du tungstène est très recherché pour les instruments tranchants. D'abord, l'oxyde de tungstène et le charbon furent fondus dans des creusets avec de la fonte suédoise ou avec de la fonte provenant de bonne hématite. L'acier est maintenant fait en introduisant un alliage riche contenant plus de 50 0/0 de tungstène dans le creuset ou dans le bain de métal. L'acier au tungstène est connu en Angleterre sous le nom d'acier spécial de Mushet. Il possède une dureté propre naturelle, et s'il tient plus de 3 0/0 de tungstène, au lieu d'être durci par échauffement et trempe subséquente dans l'eau, comme l'acier ordinaire, il est adouci. Très difficile à forger et impos-
(1) I)-on and Steel Inslitule, 1887. — Brevets de Mushet, 18o9à 1861.
sible à souder s'il y a plus de 2 0/0 de tungstène; il peut être coulé sous la forme d'outils susceptibles d'ôtre rendus tranchants. Le tungstène donne à l'acier une structure très fine et uniformément cristalline, et un tel acier s'altère moins à l'air que l'acier ordinaire. M. Stroh dit que l'acier au tungstène possède des propriétés magnétiques remarquables (1). Il emploie un alliage à 3 0/0 de tungstène pour les aimants de téléphone avec un avantage marqué. Quelques expérimentateurs prétendent que le tungstène communique à la fonte une grande dureté et une grande ténacité, mais Guettier n'a trouvé, en ajoutant du tungstène à la fonte, aucun accroissement de la résistance au choc ni à la flexion. L'opinion générale semble ètic que le tungstène dans l'acier est avantageux pour certains usages, mais que la méthode d'obtention de ces aciers est trop onéreuse pour que sa fabrication sur une grande échelle puisse réussir commercialement. Sieward a examiné six échantillons d'acier au tungstène : quatre contenaient de 0,1 à 3 0/0 de tungstène ; deux n'en contenaient pas du tout. Les meilleurs résultats sont obtenus en partant de minerais de fer contenant un peu d'oxyde de tungstène. La difficulté de fabriquer des alliages stables avec le tungstène est augmentée par son haut point de fusion et sa grande densité.
§ 185. — Fer et cuivre. — D'après Guettier (2), les alliages de fer et de cuivre sont difficiles à obtenir par fusion directe des métaux. Le cuivre reste à l'état pulvérulent à l'intérieur du fer ; il a une tendance à se précipiter au fond de la masse fluide, ou dans les moules, et la combinaison est généralement incomplète. Le cuivre communiquée la fonte un éclat grisâtre, probablement dû au cuivre non combiné.
(1) Transactions of Soc. of Telegr. Eng. , iS82.
(2) Guide pratique des alliages, 1865.
380 ALLIAGES METALLIQUES
Le cuivre est considéré comme très nuisible dans le fer et l'acier, même en petite quantité ; mais M. Willis de Landore a indiqué dernièrement que 0,1 0/0 de cuivre ne produisait aucun effet appréciable sur la qualité de l'acier. Les effets attribués au cuivre sont très marqués s'il y a du soufre en quantité notable ; le métal est cassant à chaud. M. Choubey, des forges de Firminy, a expérimenté de l'acier phosphore contenant du cuivre : un métal contenant 0,3 0/0 de carbone, 0,15 de phosphore, 0,04 de soufre et 1 de cuivre se laminait parfaitement bien.
MM. Bail etWingham ont étudié l'influence du cuivre sur la résistance à la traction du fer et de l'acier (1). Un alliage contenant :
Cuivre 7,550
Carbone 2,720
Manganèse 0,290
Silicium 0,036
Phosphore. 0,130
Soufre . 0,190
était cassant, de couleur blanche, cristallin, très dur; il n'offrait aucune résistance au choc. Des quantités variables de l'allrage furent fondues avec de l'acier Bessemer, et des échantillons de 2 cm. 5 sur 0 cm. 6 et 0 cm. 5 furent recuits et essayés. Les résultats suivants furent obtenus :
N*" Cuivre Carbone Résistance
à la traction
(1) Iran and Steel InsUlute, mai 1889.
Ces expériences montrent que le cuivre augmente la résistance à la traction du fer ; la présence simultanée du carbone concourt au môme effet. Dans le n" 1, la cassure était quelque peu fibreuse; dans les autres, elle était très cristalline. Môme en l'absence du carbone, le cuivre rend le fer extrêmement dur.
M. Stubbs dit que la présence de 0,5 0/0 de cuivre dans l'acier empoche son oxydation au rouge étincelant.
§ 186. — Fer et étain. — Ces métaux peuvent être alliés ensemble dans différentes proportions, mais les combinaisons sont cassantes, et le point de fusion s'abaisse avec la proportion d'étain. Une petite quantité de fer dans l'étain lui communique une plus grande dureté et un éclat plus terne. Une petite quantité d'étain dans le fer le rend cassant à froid et à chaud. La fonte contenant de l'étain peut avoir une cassure aussi fine que celle de l'acier ; elle devient noire, susceptible d'un beau poli et se ternit moins à l'air que la fonte ordinaire. Une proportion de 2 0/0 d'étain rend le métal sec et cassant, et le fer provenant d'une telle fonte est dur et moins malléable. Les alliages suivants ont élé étudiés par Guettier (I).
1 u m IV
Fer 30 50 70 90
Etain .... 70 50 30 10
Le n° I a une cassure gris sombre et est un peu ductile. Le n" II est blanc, cassant et a une cassure granulée. Le n" III est cristallin, avec une texture gris fer ; il peut être pulvérisé sous le marteau.
Le n° IV est gris clair. Le gi'ain, qui est sec et sans bril-
(1) Guide pratique des alliages, i865.
Î82 ALLIAGES METALLIQUES
lant, est limé avec grande difficulté. 11 est très dur et cassant. Poli, il a un bel éclat et est blanc-grisâtre.
Un alliage de fer et d'étain serait préférable à l'étain pur pour l'étamage des vases en cuivre.
§187. — Fer et zinc. — Ces métaux s'unissent ensemble pour former une série d'alliages qui sont durs, plus ou moins cristallins, cassants. La difficulté de fusion des alliages par fusion directe est due au haut point de fusion du fer et à la volatilité du zinc. Greenwood dit que 7 0/0 est la quantité maxima de fer que le zinc peut retenir ; mais Guettier a obtenu des alliages contenant 50 0/0 de zinc et au-dessus en versant le zinc dans un bain de fonte fondue, à l'aide d'un tube de fer. Les alliages deviennent plus blancs et légèrement plus malléables à mesure que la proportion de zinc augmente.
§ 188. — Fer et. aluminium. — Ces métaux s'unissent en proportions diverses, donnant des alliages durs, blancs et cassants, s'il y a de l'aluminium en notable quantité. Les alliages, connus sous le nom de ferro-aluminium, ont été préconisés ces dernières années, et employés pour introduire de petites quantités d'aluminium dans l'acier et la fonte au Heu d'ajouter du métal pur. Si l'aluminium excède une certaine quantité (17 0/0), l'alliage devient non magnétique, et comme le ferro-manganèse, n'est pas attiré par un aimant. L'aluminium ajouté au fer et à l'acier fondu abaisse leurs points de fusion, augmente la fluidité du métal, facilite la coulée dans les moules et la solidification sans production de soufflures. M. Nordenfelt ajoute une petite quantité d'aluminium au fer forgé, de façon à abaisser suffisamment son point de fusion et à le couler comme la fonte ordinaire. La « Cowles Electric Smelting Company » fait maintenant de grandes quantités de ferro-aluminium ; elle estime que cet alliage est
parfaitement homogène, et que si une poche d'acier fondu est versée sur une portion du métal, l'aluminium est également réparti à travers toute la masse. L'action d'une petite portion d'aluminium sur l'acier est d'élever sa limite élastique et sa résistance maximum, aussi bien que de lui communiquer les propriétés ci-dessus.
L'effet de l'aluminium sur la fonte a été étudié par M. Keep de Michigan ; il dit que l'apparence de la cassure est une bonne indication de la nature du métal, et qu'une barre de 6 cmq., plus qu'aucune autre dimension, montre par le changement du grain l'effet des variations de composition (1). Une barre plus petite se refroidit si vite qu'on ne peut observer aucun changement appréciable, tandis qu'une barre plus grosse retient sa chaleur assez longtemps pour qu'on ne remarque aucune tendance vers un grain blanc. M. Keep a commencé ses essais avec une fonte qui contient 1 ,27 de graphite,!,71 de carbone combiné et 0,08 de silicium, et qui donne des pièces pleines de soufflures. A une portion de celte fonte, fut ajouté du ferro-aluminium, de façon à obtenir un métal contenant 0,25 d'aluminium, 1,37 de graphite et 0,2 de silicium p. 100. Le résultat fut un grain plus égal, et il ne se produisit aucune soufflure. Le silicium avait augmenté et contribué à accroître la dureté de la pièce.
Par addition de silicium seul à la fonte ci-dessus, on obtint une coulée presque aussi saine, mais pas aussi forte, spécialement dans la résistance au choc. L'effet de l'aluminium sur la fonte blanche ou truitée est de convertir le carbone en graphite, comme fait le silicium, mais sans affaiblir la pièce. Si la fonte contient tout son carbone à l'état de graphite, il n'y a aucun avantage à ajouter de l'aluminium.
(1) Voir Proceedings ofamerican Assoc. for Advancemenl ofSc. (août 1888) et Proceedings of american Instilule of mining Engineers (1889).
384 ALLIAGES METALLIQUES
D'après M. Keep, l'aluminium par lui-même n'augmente pas la résistance de la fonte ; mais son influence est due à son action sur le carbone. En outre, comme l'aluminium amenant la transformation du carbone en graphite lorsque le métal est refondu, une partie du carbone séparé monte à la surface et est complètement éliminé de la fonte ; la résistance de la pièce est ainsi augmentée. Les fers rendus gris par l'aluminium sont recherchés pour la fabrication des pièces minces, où la résistance aussi bien que la douceur sont demandées.
L'introduction d'aluminium dans la fonte fondue est accompagnée de sérieuses difficultés. Si le ferro-aluminium, brisé en petits morceaux, est introduit dans la poche avant que le métal ne soit pris, il fondra au contact du fer ; dans le cas contraire, il se solidifiera une couche de fer autour de lui. Dans ces conditions, le métal surnage. L'aluminium pur jeté sur le fer fondu fond et s'enfonce dans le métal, mais le tout ne semble pas rester dans le fer, comme s'il était introduit sous la forme de ferro-aluminium. L'aluminium introduit dans la poche de fonderie, en très petite quantité, détermine rapidement l'ébullition du fer, probablement à cause des particules de graphite mises en liberté. Cette ébullition est si rapide que le laitier qui est à la surface'est souvent entraîné en dehors du récipient.
