CO* -^ C = 2 CO

Acide carbonique Carbone Oxyde de carbone Dans ce cas, l'acide carbonique est un oxydant. Le gaz carbonique n'est pas un poison, mais il n'entretient ni la vie ni les combustions ordinaires.

20 ALLIAGES METALLIQUES

h'oxtjde de carbone {CO) est un gaz incolore, ayant environ le même poids que l'air, extrêmement vénéneux ; il brûle dans l'air en donnant de l'acide carbonique, avec production d'une flamme bleue caractéristique et dégagement considérable de chaleur. Le gaz combustible qui se produit dans les gazogènes est principalement de l'oxyde de carbone. C'est un réducteur puissant, probablement le principal facteur de la réduction de l'oxyde de fer dans les hauts-fourneaux et de l'oxyde de zinc dans les moufles à zinc. Aux hautes températures, l'oxyde de carbone est décomposé, spécialement en présence d'autres corps, comme le fer qui se combine au

charbon :

2C0 = CO' -f G

Oxyde de carbone Acide carbonique Carbone

C'est probablement ce qui se passe dans les hauts-fourneaux et dans la cémentation de l'acier.

Phosphore {P). — Ce métalloïde est généralement un solide cristallin, ressemblant à la cire, qui fond facilement et se vaporise. Il est facilement inflammable dans l'air, donnant un nuage blanc de pentoxyde de phosphore P'O", appelé aussi acide phosphoriquc. 11 se combine avec l'oxygène pour former deux oxydes. Un de ces oxydes se combine avec les bases pour donner des composés appelés phosphates. Le phosphore existe probablement dans les métaux à l'état d'élémeni, et dans les laitiers à l'état de phosphates. Ainsi, dans l'affinage de la fonte, le phosphate de fer (3 FeO.P'O') se retrouve dans les scories, et le phosphate de chaux (4 CaO.P-0°) dans les laitiers basiques.

Les phosphates sont décomposés par là silice à haute température, parce que, dans ces conditions, la silice n'est pas volatile :

3 FeO.P'O» + SiO= = 3 FeO.SiO' + P'0=

Phosphate de fer Silice Silicate de fer Acide phosphorique

INTRODUCTION il

L'acide phosphorique est réduit par le carbone, même par le fer, le phosphore se combinant au fer :

P^0= + 5C = SCO + P'

Acide phosphorique Carbone Oxyde de carbone Phosphore

Soufre (S). — C'est un métalloïde solide à la température ordinaire. Il fond facilement et se volatilise ; il se combine aux métaux pour donner des sulfures (sulfure de fer, FeS). Avec l'oxygène, il forme des oxydes (bioxyde SO-, trioxyde SO^).

Chlore (Cl). — Cet élément existe dans la nature, combiné principalement au sodium, au calcium, au potassium, au magnésium, etc. A la température et à la pression ordinaires, c'est un gaz jaune verdâtre, ayant une odeur forte et irritante; par une grande pression, il peut être liquéfié en un liquide jaune verdâtre foncé; aux basses températures, il peut ôtre solidifié. Il est facilement soluble par l'eau. C'est un agent chimique actif se combinant avec la plupart des métaux pour donner les chlorures. Indirectement, il agit comme oxydant énergique ; de là son emploi dans le blanchiment et dans la désinfection. Combiné à l'hydrogène, il donne l'acide chlorhydrique HCl.

Propriétés des métaux.

Métaux nobles : Or, platine, argent.

§ 6. — L'o?* se rencontre généralement à l'état métallique, souvent associé à l'argent, quelquefois au cuivre, au plomb et au platine. On le trouve enfin dans les minerais de plomb, de zinc, de fer et de cuivre. L'or est un métal jaune, brillant ; c'est le métal le plus malléable et le plus ductile ; son poids spécifique est 19,5 ; son point de fusion est 1063° ; il n'est volatil qu'aux très hautes températures. Il est aussi mou que

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le plomb et peut être soudé par pression à froid ; c'est l'un des meilleurs conducteurs de la chaleur et de l'électricité.

L'or ne s'oxyde pas à l'air , il n'est attaqué par aucun acide simple, sauf par l'acide sélénique, mais est dissous par certaines substances comme l'eau régale qui contient du chlore. Le chlore à l'étal gazeux s'unit directement avec l'or pour donner le chloi'urc AuCI '. Il reste inattaqué par le soufre ou ses composés, de telle sorte que l'or exposé aux fumées sulfureuses ne se ternit pas comme l'argent placé dans les mêmes conditions. L'or pur est trop mou pour l'usage courant; on l'allie ordinairement à l'argent et au cuivre qui le durcissent sans altérer sensiblement sa malléabilité et sa ductilité. L'antimoine, l'arsenic et le plomb, même en petites quantités, modifient totalement les propriétés de l'or.

he platine est un métal blanc, brillant, très malléable et très ductile. Aussi doux que l'argent, il peut être soudé ; il est très tenace, venant immédiatement après le fer et le cuivre ; il fond à la plus haute température, celle produite par exemple dans la flamme oxhydrique ou dans l'arc électrique. Il ne s'oxyde à aucune température et résiste à l'action de tous les acides simples ; son meilleur dissolvant est l'eau régale. C'est un des métaux les plus lourds ; sa densité est 21 ,5. Gomme l'argent, à l'état fondu il absorbe l'oxygène, et par refroidissement, produit le phénomène du rochage. Il absorbe des quantités considérables d'hydrogène et d'autres gaz quand il est fortement chauffé en leur présence. Le noir de platine possède cette propriété au plus haut degré ; si on en introduit dans un mélange d'hydrogène et d'oxygène, il provoque la combinaison avec production d'une grande quantité de chaleur.

Le platine se trouve dans la nature à l'état métallique, comme l'or, sous la forme de grains ou pépites ; il est souvent

associé au fer, au cuivre, à l'argent, à l'or, et à quelques métaux rares.

Uargent est remarquable par sa blancheur et son brillant éclat, quoiqu'à l'état précipité il se présente sous l'aspect (l'une poudre grise. Plus dur que l'or, il est plus mou que le cuivre, la dureté relative étant comme 4:3:7,2.11 est très malléable et très ductile. Son poids spécifique est 10, S; il peut être augmenté par Je laminage, le martelage, etc. Il fond à 1000° G. environ, c'est un des meilleurs conducteurs de la chaleur et de l'électricité; volatil aux très hautes températures, il peut distiller à la température de l'arc électrique.

Chauffé dans un courant d'hydrogène, il se volatilise à 1330" C. ChaulTé à l'air, il ne s'oxyde pas ; mais fondu, il absorbe de l'oxygène et, par refroidissement, produit le rochage. A l'état finement divisé, l'argent chaulTé s'oxyde au contact de certains oxydes métalliques (oxyde de cuivre, bioxyde de manganèse, minium), et ces corps sont ramenés à un état inférieur d'oxydation. L'argent est solubie dans les acides nitrique et sulfurique. Il se combine facilement au soufre quand il est chauffé, en donnant le sulfure Ag'S, qui est un corps cristallin, d'un gris foncé, avec un brillant faible, assez mou et légèrement malléable. Chauffé à l'air, ce sulfure ne forme pas l'oxyde ou le sulfate, comme la plupart des autres sulfures métalliques; au rouge, il se décompose en argent métallique et acide sulfureux. L'acide chlorhydrique dilué n'a pas d'action sur le sulfure d'argent ; l'acide concentré l'attaque. Le plomb, le cuivre ou le fer le décomposent si les deux corps sont chauffés ensemble. Quand le sulfure d'argent est chauffé avec du sel marin, en présence d'air humide, il se forme du chlorure d'argent.

L'argent et tous ses sels se dissolvent dans l'hyposuHitede sodium, en formant un sel double (S^O'Na- -\- S'O'Ag-), si

le sel de sodium est en excès. L'argent se combine directement au chlore pour donner le chlorure AgCl. Le même corps se produit si on ajoute de l'acide chlorhydrique ou une solution de sel marin à une liqueur contenant de l'argent : AgCl se précipite en une poudre blanche. Si cependant le sel de sodium, en solution concentrée, est en grand excès, AgCl se dissout en formant un sel double soluble :

AgÂzO» + NaCI = AgCl + AzO'Na AgCl + NaCl = AgCl,NaGl

Le chlorure d'argent fond au rouge sombre en un liquide jaune, et se volatilise facilement au rouge vif. Insoluble dans les acides, il se dissout dans l'ammoniaque, le chlorure de sodium, l'hyposulfile de sodium et le cyanure de sodium. Il peut être réduit par l'hydrogène, le carbonate de soude, le zinc, le fer et quelques autres métaux, partiellement par le soufre. Il se combine à l'oxyde de plomb en toutes proportions, et en partie avec le sulfure de plomb et quelques autres sulfures.

L'argent se trouve dans la nature à l'état métallique ; à l'état de sulfure souvent asâocié à ceux de plomb, d'antimoine et de fer ; à l'état de bromure, d'iodure, de chlorure dans l'argent corné. Il se rencontre dans quelques minerais de plomb, de zinc, de cuivre, et quelquefois dans la pyrite de fer.

L'argent est trop mou pour être travaillé seul ; l'argent pur n'est employé que dans quelques cas où la présence d'autres métaux est alors très fâcheuse. Dans la plupart des cas, l'argent est allié au cuivre, et à l'occasion, avec d'autres métaux comme dans les soudures d'argent.

Groupe du cuivre (cuivre, mercure, plomb et bismuth).

§ 7. — Le cuivre a une couleur rouge ; il est très malléable, ductile, tenace ; il fond vers 1045* et n'est pas sensiblement volatil, excepté aux très hautes températures ; son poids spécifique, égal à 8,96, peut être légèrement augmenté par le laminage et le martelage. Le cuivre est un des meilleurs conducteurs de la chaleur et de l'électricité, mais cette propriété est considérablement changée par la présence de petites traces d'impuretés. Lorsqu'une barre de cuivre est fraîchement brisée, elle présente une cassure d'aspect fibreux et de couleur saumon clair. Le cuivre se combine facilement avec l'oxygène au rouge, en donnant l'un ou l'autre des deux oxydes connus sous les noms d'oxyde rouge ou d'oxyde noir, selon leur couleur. L'oxyde rouge est très basique et s'unit aux substances acides, telles que la silice, pour former des sels de cuivre. Il est soluble dans le cuivre fondu, et le rend sec et cassant. Pour remédier à cet inconvénient, on refond le cuivre avec un peu de charbon de bois en ayant soin de le remuer avec du bois vert. Le cuivre commercial ou affiné n'est jamais pur, mais les impuretés sont détruites par la présence d'an peu d'oxygène. Si l'agitation avec le bois vert est poussée trop loin, l'oxygène actif est éliminé et les autres impuretés rendent le cuivre sec. Le cuivre est alors dit surraffiné.

Le cuivre s'unit directement au soufre si on les chauffe tous deux ensemble pour former du sulfure de cuivre ; ce sulfure, d'une couleur gris-bleuàtre, présente une cassure à grain fin quand il est brisé, et possède un^éclat métallique.

Le phosphore rend le cuivre très mauvais ; mais une petite quantité peut, dans certaines circonstances, favoriser

M ALLIAGES METALLIQUES

l'affinage à la condition toutefois qu'il soit ensuite éliminé.

Le silicium, produit de la réduction du sable par le carbone, s'unit au cuivre, le rendant beaucoup plus dur et lui donnant l'aspect du bronze ; mais il diminue sa faculté d'être affiné et sa malléabilité.

Le plomb, l'arsenic, l'antimoine rendent le cuivre dur, sec et cassant.

Les impuretés communes dans le cuivre sont le fer, l'arsenic, l'antimoine et l'oxyde cuivreux, quelquefois l'étain, le bismuth, le plomb, le nickel et le cobalt. Les variétés de cuivre commercial sonl : cuhre rosette ou cuivre du Japon dont la surface présente une couleur rouge particulière due à une couche d'oxyde produit en projetant de l'eau sur la surface du métal encore chaud ; — cuivre en grains el en phwies obtenus respectivement sous la forme de grains et de lamelles en coulant le métal dans l'eau chaude ou froide ; — toughcake est une variété en plaques convenant pour le laminage ; — best-selected est la variété de cuivre commercial la plus pure ; on apporte le plus grand soin à le débarrasser du soufre, de l'arsenic, de l'antimoine et du fer. Le cuivre de Russie contient généralement des traces de fer, autrement il est très pur. Le cuivre du Chili : cette variété est préparée en barres pesant jusqu'à 200 Ibs ; elle demande àôlre raffinée avant d'être employée.

Mercure. — C'est le seul des métaux usuels qui soit liquide à la température ordinaire ; il est aussi appelé vif-argent et a été connu depuis les temps les plus reculés. Il a une couleur blanc d'argent avec un éclat brillant; pur, il n'a ni goût ni odeur. Il bout à 360° et se solidifie à — 39''4 C. en une masse molle, blanche, malléable, dont la cassure récente présente une surface à aspect granulé. 11 a un coefficient de dilatation très élevé et très régulier, ce qui le rend propre à la cons-

truction des thermomètres et appareils semblables ; sa chaleur spécifique est 0,0332 et sa densité à 4° C. 13,59. Le mercure liquide ne s'oxyde pas à l'air, excepté près de son point d'ébuUition, ce qui permet de déceler facilement la présence d'autres métaux, comme le plomb et lantimoine, ajoutés comme fraude ou constituant des impuretés. Le mercure impur, exposé à l'air ou à l'oxygène, se recouvre d'une pellicule grise, due à l'oxydation des impuretés. A son point d'ébuUition, le mercure est lentement transformé en oxyde mercurique HgO. 11 se combine directement au soufre pour donner yn composé important, le sulfure de cuivre ou vermillon HgS.

Le mercure s'unit avec la plupart des métaux pour former les amalff âmes, (\m sont liquides, demi-liquides ou solides. Les amalgames solides sont regardés comme des composés chimiques, pendant que les amalgames liquides peuvent être considérés comme des solutions des composés dans un excès de mercure ; mais l'affinité est si faible que le mercure est partiellement chassé par pression, et complètement éliminé par la chaleur dans la plupart des cas. Les amalgames sont formés : 1° par agitation du métal finement divisé avec le mercure, une élévation de température facilitant l'amalgamation ; — 2° en plongeant un métal dans une solution d'un sel de mercure ; — 3° par action voltaïque, le métal étant mis au contact du mercure et d'un acide ; — 4° en mélangeant un métal, comme l'or, avec l'amalgame d'un métal fortement positif comme le sodium. -

Le mercure se trouve à l'état métallique, quelquefois amalgamé avec l'argent, et aussi à l'état de chlorure, bromure et iodure de mercure. La principale source^est le sulfure de mercure HgS, ou cinabre.

Plomb. — Ce métal a une couleur gris-bleuâtre et possède

28 ALLIAGES METALLIQUES

un éclat brillant; il est malléable, ductile, mais a une faible ténacité. Le brillant d'uncsurface fraîchement coupée, exposée à l'air, se ternit bientôt, par suite de la formation d'une pellicule de sous-oxyde de plomb. Le plomb pur émet un son lourd s'il est frappé, mais la présence d'impuretés le rend plus sonore ; si le métal pur est fondu en forme de splière creuse, il devient sonore. Son poids spécifique est 11,45 et tous les métaux usuels avec lesquels il est allié diminuent sa densité. Il fond vers 330°C. et n'est pas apte au coulage parce qu'il se contracte beaucoup au moment de sa solidification. Il est si mou qu'il peut être facilement coupé avec un couteau et amené à l'état de tubes ou de tiges ; deux surfaces planes de plomb peuvent être aisément soudées ensemble par pression à froid ; si le métal est à l'état très divisé, il peut être réuni en une masse compacte parla pression. La chaleur spécifique du plomb enlre Cet 100" C. est 0,0314, et son coefficient de dilatation est 0,0003 par degré entre 0° et 100° C.

Si le plomb est chauffé dans de l'eau bouillante contenant de l'oxygène, il se dissout en partie, et le liquide a une réaction alcaline. Le métal s'oxyde à l'air humide ; il est quelque peu volatil quand il est chauffé à l'air, en formant un oxyde PbO ; cet oxyde agit comme oxydant sur plusieurs métaux, comme le cuivre, le zinc, le fer, etc. Le plomb et le soufre chauffés ensemble se combinent, formant un sulfure PbS, qui est un corps cristallin, gris-bleuàtre, cassant.

Le plomb commercial est parfois presque pur ; mais il contient généralement de l'argent, du cuivre, de l'antimoine, de l'étain et du soufre ; quelquefois, du fer, de l'arsenic, du zinc, du manganèse.

— Le bismuth est un métal dur, blanc-grisâtre avec une teinte rougeâtre et un brillant métallique éclatant. Son poids spécifique est 9,9; il peut être modifié parla pression. Le

bismuth fond à 270» C, se volatilise à haute température, brûlant avec une tlamme bleue et donnant des tleursde bismuth Bi-O^ ; il se dilate en se solidifiant. Le métal étant fondu et refroidi jusqu'au commencement de la solidification, si on brise la croûte superficielle et si on enlève l'excès de bismuth, on obtient de beaux et grands cristaux. Ils s'oxydent à l'air, et fréquemment se recouvrent d'une pellicule irisée d'oxyde. Le bismuth se combine au soufre pour donner un sulfure Bi*S^ gris foncé, à aspect métallique.

Le bismuth est employé pour la préparation de produits pharmaceutiques et de cosmétiques. Le principal usage de ce métal est dans la fabrication des alliages fusibles, dont le point de fusion peut être modifié en variant les proportions des constituants.

Le bismuth se trouve dans la nature à l'état métallique, à l'état de sulfure Bi'S% d'oxyde Bi^O% et souvent dans les minerais d'argent, de plomb, d'étain, de cuivre et de cobalt.

Groupe de l'étain (Étain, antimoine et arsenic).

§ 8. — Vétaiii est un métal blanc, brillant, très malléable ; on connaît l'extrême minceur des feuillets d'étain. Une barre d'élain ployée produit un son particulier connu sous le nom de cri de Vélain ; ce son est supposé dû au frottement des cristaux les uns contre les autres. Son poids spécifique est 7,3 ; l'étain fond à 230°C. et peut même être fortement chauffé sans volatilisation. Chauffé à une température voisine de son point d'ébuUifion et tombant d'une hauteur considérable, le métal prend la forme de grains longs, connu sous le nom d'étain en larmes. Fondu et versé dans un moule à une température un peu supérieure au point de solidification, la surface du métal devient éclatante s'il est pur; la présence d'une

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petite quantité de plomb, de fer ou d'un autre métal, donne une apparence plus ou moins sombre, de sorte que le brillant de la surface est une preuve de pureté.

L'étain est facilement obtenu à l'état cristallin en traitant sa surface par un mélange d'acides nitrique et sulfurique dilués ; la décoration connue sous le nom de moiré métallique, s'obtient de cette façon. L'étain est un mauvais conducteur de la chaleur et de l'électricité ; il prend un beau poli, et il réfléchit peu les radiations calorifiques. C'est un métal de valeur pour la confection des instruments de cuisine. Il est peu attaqué par l'air à la température ordinaire, ce qui le fait employer pour protéger le fer de la rouille. Il se combine facilement au soufre sous l'action de la chaleur pour donner le sulfure SnS. L'étain commercial contient souvent de petites quantités de plomb, de fer, de cuivre, d'arsenic, d'antimoine, de bismuth, de tungstène, quelquefois de manganèse et de zinc. On distingue dans le commerce l'étain commun, l'étain raffiné et l'étain en larmes. L'étain raffiné se retire des meilleurs minerais et est plus travaillé que l'étain commun. L'étain en larmes est extrait des meilleurs saumons, qui sont chaulfés et traités comme il a été dit plus haut.

Le seul minerai important d'élain est la cassitérite ou bioxyde d'étain SnO-.

Ajitimoine. — L'antimoine commercial ordinaire est souvent très impur; il contient du fer, du plomb, de l'arsenic, du soufre, et est appelé régule d antimoine . C'est un métal blanc-bleuâtre, brillant, très cristallin, montrant des cristaux en forme de feuilles de fougère à la surface; il est très sec, ce qui permet de le pulvériser facilement. Son poids spécifique est 6,72 ; il fond à 632° C. et se volatilise à une température plus haute. Il ne s'oxyde pas à la température ordinaire,mais chauffé à l'air, il donne l'oxyde antimonieux Sb'O'.

Au rouge, il brûle avec une flamme blanc-bleuâtre en produisant des fumées denses de Sb^O'.

L'antimoine et le soufre chaufTés ensemble se combinent pour donner Sb'S' ; on obtient le même composé en chauffant l'oxyde avec du soufre :

2Sb-0^ + S» = 3S0^ -1- 2Sb'S»

L'antimoine s'unit aux autres métaux pour former, des alliages recherchés à cause de leur dureté ; mais il diminue la malléal)ililé et la ductilité des métaux malléables. La présence de petites quantités d'antimoine dans les métaux malléables, comme le cuivre, l'or, le fer, etc., les rend durs et secs.

L'antimoine se trouve à l'état natif, et combiné avec d'autres minerais ; mais le principal composé est la stibine Sb^S'.

Arsenic. — Ce métal a une couleur brillante, d'un gris d'acier foncé ; il est cristallin, excessivement sec, facilement réductible en poudre. Chauffé à ISO^C. en vase clos, il commence à se volatiliser sans fondre, et cristallise en se condensant dans les mêmes formes que l'antimoine. La vapeur est incolore ; elle a une odeur particulière d'ail. A l'air sec, l'arsenic ne se modifie point ; chauffé dans l'air, il absorbe l'oxygène et brûle avec une flamme bleuâtre, formant de l'acide arsénieux As^O', qui se condense en une poudre blanche au contact d'un corps froid. Le poids spécifique de l'arsenic est 4,71.

L'arsenic se trouve dans la nature à l'état de réalgar As^S% d'orpiment As'^S', de mispickel FeAs -f- FeS, dans les pyrites et les arséniures de nickel.

Il s'obtient en chauffant le mispickel, l'arséniure, etc., dans des cornues closes; l'arsenic'se sublime dans des chambres de condensation.

L'arsenic entre dans la composition de quelques alliages.

comme le plomb de chasse ; son influence est do rendre les alliages durs et secs, en même temps que plus fusibles. Ses composés sont employés en médecine et dans la fabrication du verre.

Groupe du fer (fer, chrome, manganèse, nickel et cobalt).

§9. Fer. — Le fer malléable'esl d'une couleur blanc-gris, ayant une cassure granulée, cristalline ou fibreuse selon le mode de traitement. Laminé on martelé à cliaud, le fer devient fibreux ; mais si l'on continue à le marteler à froid, il prend une structure granulée ou cristalline qui le rend dur et sec. La nature de la surface de rupture varie suivant la manière dont le fer a été brisé : pour les échantillons brisés par un ctîort progressivement croissant, on observe toujours une structure fibreuse, tandis que pour les spécimens brisés brusquement, on peut avoir une texture cristalline. La présence d'impuretés tend généralement à communiquer un aspect granulé ou cristallin, et rend le fer moins malléable. Si les impuretés, telles que le soufre et l'arsenic, rendent le métal impropre au travail au rouge, le métal est dit cassant à chaud. D'autre part, certaines substances, comme le phosphore, rendent le fer cassant s'il est'martelé à froid : le métal est dit cassant à froid. Le poids spécifique du fer est environ 7,8. Son point de fusion est environ 2000° C. ; mais avant d'ôtre fondu, le fer prend un état pâteux, qui permet de réunir deux pièces ensemble par soudure. Pour obtenir une bonne^soudure, les surfaces doivent ôtre très propres, et le fer doit être au blanc. Afin de]dissoudre quelques battitures, le forgeron ajoute un peu de sable qui se combine à l'oxyde produit par l'union du fer avec l'oxygène de l'air pour former un silicate fusible. La présence de quelques corps étrangers,

comme le carbone, le silicium, le soufre, le phosphore, le cuivre, l'oxygène, etc., augmente la difficulté du travail. Le fer possède «ne malléabilité, une ductilité et une ténacité considérables. Sa résistance à la traction, comme ses autres propriétés physiques, est modifiée par la présence d'impuretés qui rendent le métal plus dur, plus fusible et sec. Quand le fer est chauffé dans l'air au blanc soudant, il brûle en donnant l'oxyde noir Fe'O*, et devient friable et aigre : il est alors appelé fer brii/é. Le fer peut être rendu magnétique en le portant au contact ou on l'approchant d'un aimant, mais le fer doux perd son magnétisme si l'aimant est éloigné. La chaleur spécifique du fer est 0,H37; sa conductibilité est d'environ 120, celle de l'argent étant iOOO. Sa résistance électrique est 5,8 fois celle du cuivre pur. Exposé à l'air humide, il se rouille facilement, de sorte que pour le préserver de cette action, on le recouvre souvent d'une aulre substance (élamage, galvanisation, peinture). Le professeur BarlT empêche le fer de se rouiller en l'exposant au rouge à l'action de la vapeur d'eau surchauffée: il se forme une couche d'oxyde noir Fe^O*.

Le fer pur ne se trouve pas dans le commerce, mais on peut l'obtenir de différentes manières : 1° en réduisant l'oxyde ferrique pur dans un tube de porcelaine par un courant de gaz hydrogène à 700° C. ; le fer obtenu est une poudre brune qui, encore chaude, brûle spontanément à l'air en donnant l'oxyde ferrique Fe^O^ Si la réduction est opérée à plus haute température, on a une masse spongieuse gris d'argent ; — 2" en chauffant la variété la plus pure de fer en fil avec un peu d'oxyde de fer pur, couvrant le tout avec du verre pulvérisé exempt de plomb et chauffant à haute température dans un creuset luté à l'argile. La petite portion de carbone contenu dans le fer est réduite par l'oxyde, pendant que les autres im-

HlOR.NS 3

34 ALLIAGES METALLIQUES

puretés passent dans le laitier ; — 3° par décomposition électrolytiqiio d'une solution de chlorure ou de sulfate ferrique pur, on obtient une masse de fer gris d'argent, mou, malléable, dont le poids spécifique est 7,81 après recuit.

Le fer peut être exposé indéfiniment à l'air sec sans être altéré ; en présence de l'humidité, il se forme une couche de rouille Fe-0\ L'oxydation est accélérée par la présence de l'acide carbonique, qui est toujours présent dans l'air; il se forme un carbonate de fer. Ce composé absorbe rapidement une nouvelle quantité d'eau et d'oxygène de l'air, et de cette manière, l'oxydation ne tarde pas à pénétrer toute la masse de fer. La couche d'oxyde et de carbonate est éleclronégative par rapport au fer, de telle sorte qu'une action galvanique s'établit et amène la décomposition de l'eau. Celte condition électrique augmente toujours la facilité pour le fer de se rouiller.

Si le fer est fortement chauffé au contact de l'air ou de l'oxygène, sa surface est rapidement couverte d'une couche d'oxyde noir Fe'O*, qui s'enlève facilement si l'on frappe avec un marteau.

Fer et soufre. — Les composés du fer et du soufre se trouvent dans la nature ; ce sont les pyrites. Ces éléments se combinent si on les chauffe ensemble en donnant du sulfure FeS. Le soufre, même en petite quantité, a une mauvaise influence sur le fer doux ; il le rend cassant à chaud, quoique le métal puisse être facilement travaillé à froid. Avec la fonte, une petite quantité de soufre est quelquefois avantageuse ; la fonte devient plus forte, plus fusible et plus liquide pour le coulage. Le soufre dans la fonte crue tend à la production de la fonte blanche ; la surface et les portions rompues montrent souvent des taches noires, caractéristiques du sulfure de fer. Le sulfure de fer, chauffé avec du carbone, est peu attaqué,

mais il est décomposé à haute température par les substances oxydantes. Si le sulfure est chauffé avec du sulfate ferreux en proportions convenables, tout le soufre est transformé en acide sulfureux SO-, et il reste de l'oxyde ferrique Fe'O'.

Fer et phosphore. — Ces corps se combinent facilement si le phosphore est jeté dans le fer au rouge, en donnant un phosphurc de fer Fe^^P. Si l'oxyde de fer est réduit en présence d'un phosphate terreux, le phosphore se sépare et se combine au fer. 0,3 pour cent de phosphore dans le fer doux le rend plus dur et diminue sa ténacité. 0,5 pour cent le rend cassant à froid, mais non cassant à chaud ; aveci pour cent le fer est très sec. L'effet du phosphore sur lefer est delui communiquer une structure grossièrement cristalline, de diminuer sa résistance, d'augmenter sa fusibilité et de le rendre aigre. La présence du phosphore dans la fonte diminue sa résistance, mais comme il donne de la fluidité au métal, il facilite la fabrication des pièces délicates.

Fer et arsenic. — L'effet de l'arsenic sur le fer est le môme que celui du soufre, une très petite quantité rendant le métal cassant à chaud. Quelques composés du fer et de l'arsenic sont connus, dont la couleur varie du gris au blanc. L'arsenic n'est pas une impureté très fréquente dans le fer.

Fer et silicium. — Un composé de silicium et de fer, cristallin et d'une couleur blanc d'argent, connu sous le nom de ferrosilicium, est maintenant courant dans le commerce ; il est employé pour donner de la solidité aux pièces d'acier. Il est obtenu en réduisant la silice par le carbone en présence du fer. Si le fer est chauff'é seul avec la silice, il n'y a pas d'action. L'effet du silicium sur la fonte est de rendre le carbone à l'état libre, de sorte que plus la fonte est grise, plus elle contient de silicium. Le silicium rend le fer dur et sec, plus facilement fusible.

36 ALLIAGES METALLIQUES

Fer et carbone. — Le carbone se combine au fer dans des proportions variables, jusqu'à 4,5 pour cent, en donnant les différentes variétés d'acier et de fonte. Quand il y a du manganèse,on doit employer une plus grande proportion de carbone. La différence entre le fer malléable, l'acier et la fonte dépend principalement des quantités relatives de carbone combiné au fer.

Plus il y a de carbone, plus dur et plus fusible devient le métal, et cet effet est considérablement augmenté par la présence d'autres corps, tels que le phosphore, le soufre, etc. La combinaison a lieu quand le fer est chauffé en présence d'un combustible gazeux, comme l'oxyde de carbone, le cyanogène, les hydrocarbures, ou à haute température en contact prolongé avec du carbone solide (opération de la cémentation). Si le carbone présent dans le fer atteint 0,15 pour cent, le fer est sensiblement plus dur; cette proportion peut être considérée comme la plus grande pouvant exister dans le fer malléable sans diminuer sa douceur ni sa malléabilité. L'acier peut être considéré comme du fer contenant de 0,iS à 1,8 pour cent de carbone. Si la proportion de carbone est inférieure, le métal est appelé acier doux\ par suite, le métal qui en contiendra une plus forte proportion sera appelé acier dur. Le carbone existe dans la fonte sous deux états, libre ou combiné. Si le carbone est principalement à l'état combiné, on a la fonte blanche ; d'autre part, si le carbone est à l'état libre, étant diffusé à travers le fer en lamelles cristallines, on a la fonte grise ; mais aucune variété n'est respectivement entièrement exempte de graphite ou de carbone combiné. Dans quelques variétés, le carbone est partiellement combiné, partiellement libre, ce qui donne à la surface de rupture du métal une apparence mouchetée, consistant en taches grises encloses dans un tissu réticulaire de lignes blanches ; c'est alors le fer truite.

Chrome. — C'est un métal assez rare qui existe à l'état naturel combiné à d'autres éléments ; le principal minerai est le fer chromé FeO,Cr*0^ Le chrome et ses oxydes constituent la matière colorante de quelques minéraux : la couleur verte de l'émeraude, par exemple, est due à l'oxyde de chrome. Le métal est obtenu par réduction de l'oxyde ou du chlorure, ou par électrolyse du chlorure ; le chrome se sépare alors en brillantes écailles cassantes. Le chrome a une couleur blanc d'étain ; son poids spécifique est 6,8. Le métal est réputé ôtre dur comme du corindon ; il fond plus difficilement que le platine et s'oxyde lentement à l'air, s'il est chauffé. Il est employé sous la forme d'un alliage avec le fer el le carbone, constituant un acier brillant, dur et blanc, très estimé pour certains usages.

Manganèse . — Le métal pur, obtenu par réduction de l'oxyde, est un corps gris ou blanc-rougeâtre, dur el sec ; son poids spécifique est environ 8 ; il s'oxyde plus facilement que le fer et doit être mis à l'abri de l'air; on le conserve sous l'huile de naphte ou dans des vases hermétiquement fermés. Son principal emploi est dans la fabrication d'alliages avec le fer, l'acier, le cuivre. Il n'est pas utilisé à l'état libre. Les composés de manganèse sont très répandus dans la nature : l'un des plus communs est la pyrolusite ou l'oxyde noir de manganèse MnO*.

Nickel. — C'est un métal d'un blanc brillant, malléable, ductile, soudable et très tenace ; son point de fusion est un peu moins élevé que celui du fer, mais la présence du carbone et d'autres impuretés l'abaisse considérablement. Son poids spécifique est 8,9 ; comme le fer, il est magnétique, mais à un degré moindre. Il ne s'oxyde pas facilement dans l'air à la température ordinaire, mais chauffé, il donne le protoxyde NiO. Il se combine facilement au soufre pour former le sul-

38 ALLIAGES METALLIQUES*

fure NiS, d'une couleui* jaune bronze; avec l'arsenic, on a l'arséniure NiAs.

Le nickel se trouve dans le commerce sous la forme de cubes ou de plaques gris terne ; en les fondant à haute température, on obtient un métal compact, blanc d'argent. La malléabilité du nickel permet de le façonner en articles variés qui possèdent un beau brillant. La conservation facile de cet éclat le rend très propre à recouvrir les métaux usuels par le procédé du nickelage, d'autant mieux qu'il est très difficilement oxydable.

Le nickel commercial était autrefois très impur, à cause de la présence du carbone et d'autres corps qui le rendaient dur et cassant. Le D' Fleitmann et d'autres métallurgistes ont institué pour le raffinage du nickel des procédés simples et efficaces, qui sont maintenant très employés. Fleitmann ajoute au métal fondu de petites quantités de magnésium en plusieurs fois : une once de magnésium est suffisante pour raffiner 60 Ibs de nickel impur. Le magnésium est supposé réduire l'oxyde de carbone en donnant de la magnésie, le carbone se séparant à l'état de graphite. Le nickel s'unit facilement avec la plupart des métaux pour former des alliages dont quelques-uns sont d'une grande utilité commerciale. Le plus important est le maillechort. Le nickel se trouve dans la natui% à l'état de sulfoarséniure qui est un minerai d'un rouge cuivre doué d'éclat métallique, et de sulfure d'une couleur jaune bronze. La garniérite est un hydrosilicate de nickel, de fer et de magnésie.

Cobalt. — Par son aspect et ses propriétés, ce métal ressemble au nickel auquel il est généralement associé dans la nature. Le cobalt est un métal blanc, très malléable, ductile et tenace ; son poids spécifique est 8,9 ; il est magnétique comme le nickel. Presque malléable à l'air à la température

ordinaire, il s'oxyde si on le chauffe, et brûle avec une flamme rouge à haute température. Il est rarement employé à l'état métallique ; mais ses composés sont d'un très grand usage pour la fabrication des couleurs. 11 se combine à l'arsenic pour donner des composés couleur fer. fusibles et cassants. Les principaux minerais sont la smalline CoAs, le sulfoarséniure Go'AsS et l'arséniate Co'As*0, 4H'0.

Groupe du zinc (zinc, cadmium et magnésium).

§ 10. Zinc. — C'est un métal blanc, à reflets bleuâtres, avec un beau brillant métallique. Le zinc ordinaire est dur et sec ; sa cassure montre une structure cristalline. Pur, il est malléable à la température ordinaire ; le zinc ordinaire fondu est cassant. Cependant, si on le chautTe à lOO'-lSO" C, il devient malléable et ductile ; si on dépasse ce point, il perd de nouveau ces propriétés. Son poids spécifique, à l'état fondu, est 6,9 ; par le laminage et le forgeage, il monte à 7,1. Étant liquide, il se contracte légèrement par refroidissement, ce qui le rend très apte au coulage. Les saumons faits à haute température sont secs et cristallins ; ceux faits près du point de solidification sont plus malléables. Le zinc fond h 420° C. et bout à 930° C. Au rouge, il s'oxyde rapidement à l'air et brûle avec une flamme verdâtre, donnant l'oxyde ZnO ; s'il est chauffé au rouge vif dans un vase fermé, il peut être facilement distillé. Si le zinc laminé est exposé à l'air humide, il se forme une couche grise de sous-oxyde qui préserve alors le métal de l'oxydation. Le zinc ordinaire se dissout facilement dans les acides chlorhydrique et sulfurique dilués, tandis que le métal pur est inattaqué ; les deux se dissolvent dans l'acide nitrique et les alcalis. Le zinc déplace l'argent, l'or, le platine, le bismuth, l'antimoine, l'étain, le mercure

40 ALLIAGES METALLIQUES

et le plomb de leurs solutions. Les principales impuretés du zinc commercial sont le fer, le plomb et l'arsenic.

Le zinc et le soufre ne se combinent pas facilement, mais si on projette dans un creuset au rouge un mélange de zinc finement pulvérisé et de soufre, il se forme un peu de sulfure ZnS. Ce sulfure se forme au.ssi si on chauffe du zinc avec du cinabre HgS.

Chauffé avec du phosphore ou de l'arsenic, le zinc donne des composés à éclat métallique, qui possèdent quelquefois une cassure vitreuse.

Les principaux minerais de zinc sont :

L'oxyde ZnO appelé zincite ou oxyde rouge de zinc ; blanc quand il est pur, il est généralement rouge à cause de l'oxyde de manganèse qu'il contient ;

Le sulfure ZnS, appelé blende ou black-jack, qui est la principale source du métal ; généralement noir ou jaune-noir, il a quelquefois une teinte rougeâtre par suite de la présence de la galène ; blanc à l'état pur, il contient 67,03 pour cent de zinc ;

Le carbonate ZnCO' ou calamine et le silicate 2ZnO, SiO', H'O ou hydrowillemite .

Le zinc forme avec les autres métaux une classe très importante d'alliages, tels que les bronzes, le maillechort. etc. Il est employé sous forme de feuilles, il protège le fer contre la rouille, dans le fer galvanisé; il constitue l'élément électropositif dans beaucoup de piles; sous forme de poussière il est obtenu en grandes quantités mélangé à l'oxyde de zinc : il est alors utilisé comme agent réducteur.

Cadmium. — Dans l'extraction du zinc, on observa qu'une vapeur distillait quelquefois avec les premières portions du zinc : on trouva que c'était le cadmium. Ce métal a une couleur blanc d'étain, une structure fibreuse ; il prend un beau

poli. Plus dur que l'étain. il est malléable, ductile et facilement volatil. Il a une densité de 8,6; il fond à 320" C. et bout à 860". Sa vapeur, d'une couleur jaune foncé, a une odeur désagréable. Comme l'étain, il émet un son particulier quand on le courbe. Il est employé pour faire un alliage fusible fondant au-dessous de 100° G. ; un amalgame de cadmium est utilisé par les dentistes ; cet amalgame, mou lorsqu'il est récemment préparé, devient bientôt dur.

Magnésium. — Ce métal est d'un blanc brillant; exposé à l'air humide, il se ternit bientôt à cause de la formation de magnésie MgO. Il est reconnu comme ayant une grande résistance à la traction, qui est presque égale à celle du bronze d'aluminium. Son poids spécifique est 1,74. A 430" C, il peut être laminé et travaillé sous toutes les formes. Les vis et les écrous faits avec ce métal sont plus fins et plus exacts que ceux d'aluminium. Dans la flamme, il brûle en donnant une lumière éblouissante que l'on a dit voir en mer à une distance de 28 milles. Cette lumière est employée en photographie. Le magnésium se trouve abondamment dans la nature combiné avec d'autres éléments : magnésite CO^Mg^ dolomie (CO')^ MgCa, etc.

Aluminium.

§ 11. Aluminium. — A part l'oxygène et le silicium, c'est l'élément le plus répandu dans la nature; il entre en très grande quantité dans la coriiposition de la croûte terrestre. II existe comme oxyde sous une grande variété d'états; le plus généralement, il est combiné aux autres métaux (zinc, fer, magnésium) formant des aluminates. Dans les argiles, il est à l'état de silicate ; dans la cryolithe, à l'état de fluorure (6NaF, AIT").

4Î ALLIAGES METALLIQUES

L'aluminium est un métal blanc, prenant un beau poli, sans goût ni odeur. Il est doux, très malléable, ductile, avec une élasticité et une ténacité égaies environ à celles de l'argent. Son poids spécifique est 2,5 ; il augmente par le martelage ; il fond vers 650° et n'est volatil que s'il est fortement chaulTé à l'air. La conductibilité pour la chaleur et l'électricité passe pour très grande ; mais selon M. Roby, elle serait très faible. Allié au cuivre, il en diminue considérablement la conductibilité. Il ne s'oxyde pas à l'air, et ne se combine pas au soufre ; il est insoluble dans l'acide nitrique ; l'acide sulfurique est sans action. L'acide chlorhydrique et les alcalis le dissolvent facilement.

L'aluminium est très employé pour faire les objets dans lesquels la légèreté est un facteur important. Combinée à son brillant, à son inaltérabilité à l'air et à l'hydrogène sulfuré, à son innocuité et à son travail facile, cette propriété lui donne un très grand intérêt. C'est cependant dans ses alliages que sa plus grande valeur apparaît. Dans quelques cas, il augmente la résistance, dans d'autres il modifie la couleur ou donne de la solidité aux pièces coulées.

Métaux alcalino -terreux.

1^ 12. — Le terme terres était autrefois employé pour désigner les corps insolubles ou peu solubles dans l'eau, inaltérables lorsqu'ils sont portés à une haute température. Quelquesuns ont une réaction alcaline et neulralisent les acides, d'où le nom A'alcalino-terreux. Ces oxydes, comme la baryte, la stronliane, la chaux et la magnésie, sont des combinaisons d'un métal avec l'oxygène.

Le baryum est un métal jaune pâle, malléable et fusible au rouge. 11 se ternit rapidement à l'air et brûle avec éclat au

rouge en donnant de l'oxyde de baryum. Son point de fusion, d'après Frey, est voisin de celui de la fonte. Il décompose l'eau rapidement à la température ordinaire. Son poids spécifique est 4.

Le strontium a une couleur analogue à celle du baryum ; il est malléable, fusible au rouge ; il s'oxyde vivement à l'air et y brûle avec éclat si on le chauffe ; il décompose l'eau violemment. Son poids spécifique est 2,58.

Le calcium est un métal jaune, tenace et malléable ; il fond au rouge, s'oxyde à l'air, et brûle s'il est chauffé ; il décompose l'eau rapidement. Son poids spécifique est 1,58.

Les métaux alcalino-terreux, quoique leurs composés soient très communs, ne se trouvent pas dans la nature à l'état métallique ; ils n'ont d'ailleurs aucune application dans les arts à cause de leur facile oxydation. Ils peuvent être employés pour enlever l'oxygène d'autreslmétaux et de leurs alliages.

Métaux alcalins (sodium, potassium, lithium, etc.).

Î5 13. — Le mot alcali désignait autrefois un sel soluble extrait des cendres des végétaux marins ; il est maintenant appliqué à une classe de corps bien définis ayant les propriétés suivantes. Le tournesol rouge devient bleu ; les acides sont complètement neutralisés; solublesdans l'eau, leurs solutions exercent une action caustique sur la matière animale. Les alcalis proprement dits sont les oxydes de sodium, potassium, lithium, rubidium et caesium. On doit y ajouter le radical hypothétique AzH', [appelé a/ca/et'o/a^//, en opposition avec la potasse et la soude. Les métaux de ces alcalis sont mous, difficilement fusibles, volatils, facilement oxydables à l'air ; ils décomposent rapidement l'eau à la température ordinaire.

44 ALLIAGES METALLIQUES

Sodium. — Ce métal fond à 96°C. et donne une vapeur bleu foncé. Il s'oxyde rapidement à l'air et, fortement chauffé, il brûle avec une flamme jaune. 11 décompose l'eau rapidement à la température ordinaire. C'est un métal blanc d'argent avec un poids spécifique de 0,98. Il est employé pour la préparation de l'aluminium, du magnésium, du bore et du silicium. Comme amalgame, on l'utilise dans l'extraction de l'or ; dans les laboratoires, il sert comme agent réducteur. Le sodium se trouve abondamment dans la nature à l'état combiné (chlorure, nitrate, borate, carbonate, silicate).

Potassium. — Cet élément est très analogue au sodium. C'est un métal brillant, blanc d'argent, dont le poids spécifique est 0,86 ; il est cassant à 0°C. Mais à 4S°C., il devient mou, malléable et soudable ; il fond à 62°5 C. en un liquide semblable au mercure ; au rouge, il bout et émet une vapeur verte. 11 a une grande affinité pour l'oxygène, et décompose l'eau avec un grand dégagement de chaleur. Il est employé pour les mêmes usages que le sodium et se trouve très répandu dans la nature sous le même état.

Lithium. — C'est un élément très diffusé, trouvé dans beaucoup de micas et de feldspaths, dans les cendres des plantes et dans l'eau de la mer. 11 a la couleur et le brillant de l'argent ; il est mou et soudable ; il fond à 180°C., est volatil à haute température, brûle avec une flamme blanche. Il s'oxyde rapidement au contact de l'air à la température ordinaire ; son poids spécifique est 0,58 : c'est le plus léger de tous les corps solides et liquides.

Rubidium et cœsium. — Ces métaux rares ressemblent tellement au potassium qu'ils ne peuvent pas en être distingués par beaucoup de procédés ordinaires ; leur présence est décelée à l'aide de l'analyse spectrale.

Nature des alliages.

§ 14. — Si deux ou plusieurs métaux sont réunis ensemble d'une manière permanente, ils forment un alliage ; si Je mercure est un des constituants essentiels, l'alliage est appelé amalgame. Là méthode générale d'obtention consiste dans l'emploi de la chaleur ; mais pour certains métaux mous, les alliages peuvent être obtenus en soumettant les corps à une pression considérable, môme à la température ordinaire.

Les alliages, comme il a été brièvement indiqué dans l'esquisse historique du début, ont été d'abord obtenus par le traitement métallurgique des minerais mélangés, dont la réduction simultanée donnait lieu à formation d'alliages ; ou dans quelques cas, comme dans les minerais d'or et d'argent, ils étaient obtenus naturellement par simple fusion. La préparation des alliages par simple fusion des métaux constituants a été énormément développée dans les temps modernes, et l'intérêt avec lequel les chimistes étudient cette question n'a jamais été aussi grand en aucune période de l'histoire.

Relativement peu de métaux possèdent des propriétés leur permettant d'être employés seuls dans les arts industriels ; mais la plupart ont des applications très importantes sous la forme d'alliages. Même parmi les métaux qui peuvent être utilisés seuls, il arrive souvent qu'on leur ajoute des autres métaux pour améliorer ou- modifier leurs propriétés physiques. Ainsi l'or, par addition do cuivre, est rendu plus dur et résistant à l'usure, en même temps que le prix est abaissé ; l'argent est de même rendu plus dur en Talliant au cuivre ; la monnaie de bronze est formée par un alliage de cuivre, de zinc et d'étain pour des raisons similaires.

46 ALLIAGES METALLIQUES

Les raisons pour lesquelles les métaux sont alliés sont aussi variées que les usages des métaux eux-mêmes, mais comme règle, la combinaison est employée pour durcir, rendre plus fusible, charger la couleur, ou diminuer le prix de production. Ainsi les alliages connus sous le nom de soudures, employés pour réunir ensemble les difTérentes parties d'un ou de plusieurs corps, sont tels qu'ils ont des points de fusion inférie^rs à ceux des corps devant être soudés. La classe des bronzes donne un exemple d'alliages dans lesquels on produit différentes couleurs ; ces corps sont composés de cuivre et de zinc en proportions variables, et leur couleur dépend beaucoup de la quantité de cuivre présent. Si le cuivre prédomine, la couleur est jaune ou rougeâtre ; si les deux métaux sont en quantités égales, elle est encore jaune ; cependant si le zinc est en excès, elle devient blanche, ou blancbleuâtre, ressemblant à celle du zinc impur. Le nickel est ajouté au bronze pour le blanchir, formant le maillechort.

Avec quelques métaux, comme le cuivre pur, il est difficile d'obtenir des produits sains ; le métal est trop sec pour être convenablement travaillé au tour ou à la lime; mais si l'on y ajoute du zinc ou de l'étain, on obtient facilement de bons produits, pouvant être laminés, tournés et limés avec une extrême facilité. Dans quelques cas, la résistance h la traction peut être énormément augmentée par l'addition d'un autre métal, môme en très petites proportions; les dilTérents bronzes peuvent être cités comme exemples. L'addition d'un second métal est souvent une source de faiblesse, comme dans le cas de l'antimoine et du plomb. On pourrait croire que l'alliage de deux métaux malléables donne toujours un alliage malléable ; s'il en est ainsi dans certains cas, il en est d'autres où c'est l'opposé qui se produit. Ainsi le plomb allié à l'or en de très petites proportions le rend excessivement sec et cassant.

Le poids spécifique d'un alliage diffère presque toujours de la moyenne des poids spécifiques des consliluanls, étant tantôt plus grand, tantôt plus faible. Si la densité augmente, il y a eu contraction, et probablement combinaison chimique entre les composants. C'est le cas avec le bronze riche en cuivre; avec les alliages similaires riches en zinc, il y a dilatation, et le poids spécifique est alors plus faible que la moyenne des densités des métaux. Une des plus grandes difficultés relatives aux alliages est la tendance des consti tuants à se séparer durant le refroidissement selon leurs poids spécifiques. Comme règle, il est plus difficile d'allier trois ou quatre métaux que deux, surtout si les composants diffèrent beaucoup quant à la fusibilité, à moins cependant qu'il ne puisse se former une combinaison chimique vraie. Le mélange est favorisé par une agitation continuelle lorsque le corps est à l'état liquide, et en versant le métal dans le moule à la plus basse température compatible avec le degré de fluidité.

La plupart des métaux peuvent, dans une certaine étendue, exister à l'état de combinaison chimique les uns a^^ec les autres, mais, comme règle générale, ils s'unissent avec de faibles affinités, car il est nécessaire, pour produire une combinaison énergique, que les constituants aient des propriétés très différentes. Il est piobable que les métaux s'unissent en proportions définies, mais il est difficile d'obtenir ces composés à l'état séparé ; ils se dissolvent en toutes proportions dans les métaux fondus, et. la différence entre les points de fusion de ces composés et des métaux constituants n'est généralement pas suffisante pour les séparer par cristallisation, dans des conditions définies. Pour ces raisons, on s'est demandé si les alliages étaient des composés chimiques vrais. Les composés définis existent cependant en proportions dé-

48 ALLIAGES METALLIQUES

finies quant au poids à l'étal naturel aussi bien qu'à l'état artificiel. Tel est le cas du mercure et de l'argent que l'on trouve cristallisés ensemble dans la proportion d'un atome (l'argent pour deux ou trois atomes de mercure. Un bon exemple de combinaison chimique entre deux métaux est l'alliage de cuivre et d'étain, qui peut être représenté par la formule SnCu' et qui contient 38,4 pour cent d'étain et 61 ,6 de cuivre. Il se distingue par une couleur particulière, son homogénéité après des fusions répétées, son aigreur; parmi tous les alliages de ces métaux, il a de plus la densité maxima.

Comme règle générale, il peut être établi que tous les métaux qui se combinent à l'oxygène pour ne donner que des bases ont une grande tendance à s'unir avec ceux dont les oxydes ont un caractère acide; dans chacune de ces catégories, les différents métaux ont peu d'affinité l'un pour l'autre. Ainsi, le potassium et le sodium, quoique miscibles en proportions quelconques, ont peu ou point de tendance à s'unir en quantités définies ; de même pour l'antimoine et l'étain. D'autre part, le cuivre et l'étain forment des alliages très stables. Quelquefois, comme dans le cas du plomb et du zinc, les métaux ne peuvent s'allier qu'en proportions très inégales, la plus grande partie se séparant par refroidissement; le plomb retient 1,6 pour 100 de zinc, et le zinc 1 ,2 pour 100 de plomb. Dans tous les cas des alliages, on ne peut constater cette altération complète des propriétés qui est le caractère distinctif de l'action chimique entre un métal et un métalloïde et les alliages possèdent encore le caractère métallique ; mais il y a fréquemment un dégagement considérable de chaleur; les points de fusion sont considérablement abaissés ; la densité moyenne est augmentée, la couleur et les autres propriétés piiysiques sont très modifiées. Cependant, le plus souvent, comme il a déjà été indiqué, la plupart des alliages semblent être des

mélanges de composés définis, avec un excès de l'un ou de l'autre métal, et la séparation des composants est généralement effectuée avec facilité par des moyens simples. Ainsi un alliage de plomb et de cuivre peut être facilement séparé en l'exposant à une température supérieure au point de fusion du plomb, mais inférieure à celui du cuivre; le plomb se liquate, laissant une masse poreuse do cuivre contenant un peu de plomb. Dans la refonte des bronzes, une quantité considérable de zinc est perdue par volatilisation. L'amalgame d'argent se dissout dans un excès de mercure qui peut être chassé par simple pression; de plus la quantité de mercure amalgamé peut être complètement séparée sous l'intluence de la chaleur.

Beaucoup de métaux se combinent ensemble s'ils sont fondus, et l'union n'a lieu qu'entre certaines limites de températures, comme cela a été montré par les grandes différences entre les points de fusion et de solidification. Matthiessen considère comme probable que la condition d'un alliage de deux métaux à l'état liquide peut être: 1) ou une solution d'un métal dans l'autre, 2) ou une combinaison chimique, 3) ou un mélange mécanique, 4) ou un cas complexe résultant des trois cas précédents, et que des différences analogues peuvent être observées pour l'alliage à l'état solide. Aussi classifie-t-il les alliages solides composés de deux métaux d'après leur nature chimique delà façon suivante :

I. — Solutions solidifiées d'un métal dans un autre : alliages plomb-étain, cadmium-élain, zinc-étain, zinc-cadmium et plomb-cadmium.

II. — Solutions solidifiées d'un métal dans la modification allotropique d'un autre : alliages plomb-bismuth, étain-bismuth, étain-cuivre, zinc-cuivre, plomb-argent et étainargent.

HlOKNS 4

SO ALLIAGES METALLIQUES

III. — Solutions solidifiées des modifications allotropiques des métaux l'une dans l'autre : bismuth-or, bismuth-argent, palladium-argent, platine-argent, or-cuivre et or-argent.

IV. — Composés chimiques des alliages correspondant à Sn'Au, Sn-Au et SnAu^

V. — Solutions solidifiées des composés chimiques l'un dans l'autre : alliages intermédiaires entre ceux correspondant aux formules ci-dessus.

VI. — Mélanges mécaniques de solutions solidifiées d'un métal dans l'autre : alliages de plomb et de zinc contenant plus de 1,2 pour 100 de plomb et plus de 1,6 pour 100 de zinc.

VII. — Mélanges mécaniques de solutions solidifiées d'un métal dans la modification allotropique d'un autre : alliages de zinc et de bismuth contenant plus de 14 pour 100 de zinc et plus de 24 pour 100 de bismuth.

VIII. — Mélanges mécaniques de solutions solidifiées des modifications allotropiques de deux métaux l'une dans l'autre : la plupart des alliages argent-cuivre (1).

Comme il a déjà été dit, beaucoup de mélanges dont les composants s'unissent à l'état liquide, se séparent plus ou moins par le refroidissement. En fait, une masse refroidie d'un alliage se comporte souvent comme l'eau contenant une matière en suspension, lorsque la glace d'abord formée rejette cette matière étrangère ; de môme la portion d'un alliage qui se solidifie d'abord rejette certaines autres portions des métaux constituants. Ainsi un mélange de plomb, antimoine et cuivre coulé dans un moule cylindrique, commençant à se refroidir, montrera, si on le brise, que pendant que le cuivre et l'antimoine se sont unis, le plomb a été rejeté vers le cen-

(1) Mattriessen, Brit. Assoc, 1863.

tre de la niasse. Un mélange de plomb et de zinc se comporte d'une manière similaire ; de même pour les alliages de cuivre et d'argent, mais dans ces derniers, il se forme un alliage particulier de cuivre et d'argent qui se réunit intérieurement ou extérieurement suivant que c'est le cuivre ou l'argent qui est en excès dans le bain. Dans tous les cas, la séparation n'est jamais complète, une petite quantité au moins de l'autre métal étant fondue dans chacune des portions des constituants séparés. La masse solide dans les trois cas cités est un mélange de solutions solidifiées des métaux l'un dans l'autre (i).

Le D' Guthrie, il y a quelques années, apporta beaucoup d'attention à ce sujet, et conclut que certains alliages par refroidissement se comportaient comme une masse refroidie de granit. Le granit entièrement fondu donnerait lieu à la formation de corps at07niquement définis, laissant une masse fluide, nondéfinie'en décomposition, de même que le quartz et le feldspath se solidifient avant le mica. Le même phénomène a lieu pendant le refroidissement des alliages: si un mélange de plomb et de bismuth, ou de bismuth et d'étain, se refroidit, un certain alliage des métaux se sépare, laissant le plus fusible que Guthrie appelle alliage eutectique. C'est lalliage le plus fusible de la série, mais les proportions entre les métaux constituants ne sont pas en proportions atomiques, et Guthrie dit : « la notion préconçue que l'alliage de température minimum de fusion doit avoir ses constituants en proportions atomiques simples et être un composé chimique, semble avoir trompé les savants, et l'hypothèse que certains métaux peuvent s'unir et s'unissent avec un autre suivant les petits multiples des poids mis en présence peut

(1) RoBERTS-AusTEN, Journal of Society of Arts, 1888, p. lHô.

ALLIAGES METALLIQUES

être admise; la constitution des alliages eutectiques n'est pas dans le rapport d'un multiple simple des équivalents chimiques des constituants, mais leur composition n'en est pas moins fixée, ni leurs propriétés moins définies (1) ».

« Matthiossen considère que les conductibilités calorifique et électrique sont parmi les caractères des alliages ceux qui sont les mieux connus pour indiquer leur nature chimique. D'après la conductibilité électrique, il divise les métaux en deux classes :

« A. — Métaux qui, alliés l'un à l'autre, conduisent l'électricité dans les rapports de leurs volumes relatifs; plomb, étain, zinc, cadmium.

wa

Cadmitini —

tuio -g

Zinc

Plomb

W 20 30 <0 50 eO 70 80 90 100

Volumes pour cent Fig. 1.

« B. — Métaux qui, alliés l'un à l'autre ou avec un métal de la classe A, ne conduisent pas l'électricité dans les rapports de leurs volumes relatifs, mais toujours dans un degré moindre que celui calculé au moyen de leurs volumes : bismuth, antimoine, platine, palladium, fer, aluminium, or, cuivre, argent, etc.

« Les courbes représentant la conductibilité de dilFérentcs séries d'alliages sont les suivantes :

(1) l'hil. Mag., juin 4884, p. 462.

« Groupe I. — Les courbes appartenant aux alliages des métaux de la classe A sont presque des lignes droites ; celle de l'alliage piomb-éfain est donnée comme exemple (fig. 1).

Argent Cuivre

Argent avec or 22 carats

Cuivre avec or 22 carats