MV
(4) ^ A% = Re A. = :ïy-,
Il est à remarquer d'abord que cette formule n'est pas applicable à la rupture, le travail total de R, compté de 0 jusqu'en N, étant très supé-
rieur à la surface du triangle ONAr ou — Rr Ar.
De plus, l'observation a fait reconnaître que la résistance vive d'un métal, c'est-à-dire la force vive nécessaire pour briser par le choc une barrette donnée, n'est nullement exprimée par le produit Rr Ar. Il n'y a même pas de correction possible sur ce produit; lui permettant de représenter la résistance vive.
En raison du rôle que le temps joue dans l'allongement, il existe pour les métaux une qualité toute spéciale, la fragilité^ de même qu'il y a, pour les chocs, une vivacité, qui dépend du rapport entre les deux facteurs masse et vitesse.
La fragilité, qui est un défaut grave pour les pièces de machine ex« posées à des chocs, se détermine, en soumettant des barrettes au choc d'un mouton, dans des conditions bien déterminées, et en mesurant, soit la hauteur de chute correspondant, pour chaque métal, à la rupture de la barrette, soit le nombre de coups, tombant tous de la même hauteur, que la barrette supporte. Quelquefois on prend soin d'entamer légèrement le métal au burin, autour de la section destinée à rompre ; dans ces conditions, les expériences, pour être comparables, doivent être faites avec le même instrument et le même personnel.
Ces expériences de choc présentent un grand intérêt, parce que les différences observées d'une barrette à l'autre sont extrêmement prononcées. Ainsi, par exemple, les opérations de trempe et de recuit peuvent faire varier du simple au quintuple, au décuple et même au delà, la hauteur de chute d'un mouton, à laquelle une barrette d'acier résiste sans se rompre.
On peut enfin compléter les expériencas qui précèdent, par des essais de ployage à froid de barrettes, sur un mandrin de diamètre déterminé, qui donnent d'utiles indications sur des qualités du métal touchant de près à ses propriétés élastiques.
188. — Fer y acier ^ fonte de fer. — La plupart des pièces de machines auxquelles se rapportent les calculs de résistance des matériaux sont
aujourd'hui des pièces d'acier et principalement d'acier forgé. Les propriétés de Tacier varient à l'infini, de 30 kilogrammes de résistance à près de 200 kilogrammes ; mais l'échelle dans laquelle on se meut, pour les pièces de machines, est limitée aux aciers doux, ou tout au plus mi-durs, le plus souvent sans trempe. Le tableau XL contient les données relatives à ces deux qualités d'acier, ainsi qu'au fer doux supérieur qui forme un excellent terme de comparaison. Les chiffres sont des moyennes fournies par quatre séries d'expériences exécutées par la commission d'essais des métaux du Ministère des Travaux publics, dans les quatre laboratoires de la Marine, des Ponls et Chaussées, duCreusot, de la Compagnie P.-L.-M. ; ils peuvent donc être tenus pour très exacts, et peuvent servir de terme de comparaison, quand on veut porter un jugement sur des valeurs particulières, nécessairement variables, selon la forme et la grosseur des pièces forgées.
Tableau XL Propriétés élastiques du fei^ et de Vader,
Limite d'élasticilé
Rupture 1
100 ke
Rr
100 Ar
R^+lOOAr
Fer supérieur
( recuit ( trempé
Acier Bessemer doux
( recuit \ trempé
Acier Martin ctoux
( recuit \ trempé
Acier Martin mi-dur
recuit trempé
Les nombres relatifs au fer supérieur se rapportent au sens du laminage. Perpendiculairement au laminage, la charge à la rupture est moindre, de 14 %, et l'allongement moindre de moitié environ.
L'acier a rencontré pendant longtemps une grande défiance, provenant sans doute des défectuosités de pièces de machines forgées autrefois avec des barres fournies parla cémentation ou le puddlage. On n'a accepté ensuite que la qualité la plus douce etla plus voisine des propriétés du fer, bien qu'il n'y ait plus de défauts de soudure à craindre depuis que les pièces s'obtiennent par l'étirage d'un lingot. L'acier doux ordinaire, à l'état naturel, ne donne évidemment pas ce qu'on est en droit
d*attendre de l'acier, soit comme résistance à la rupture, soit comme charge élastique, tandis que son allongement de 30 ^ à la rupture est sans utilité pour les pièces de machines.
Depuis une douzaine d'années, on a abordé, du moins pour les pièces de forme simple, principalement les boulons de bielles et de paliers, l'emploi de la classe plus résistante des aciers qualifiés mi-durs.
De plus, comme l'acier a sa résistance à la rupture très notablement développée par la trempe, les métallurgistes familiarisés avec la trempe par la fabrication des plaques de blindage et des éléments de canons, et en grand progrès d'ailleurs dans Tari d'éviter les tapures, n'ont pas craint d'appliquer la trempe aux pièces de machines. Le recuit des pièces de machines trempées se fait souvent d^une manière particulière et plus précise, par une seconde trempe donnée à une température plus basse que la première. Les deux opérations se font, la première à 950^, la seconde à 700**; l'huile servant à la irempe est à 25** environ. A Indret on pratique la double trempe à l'eau, aux deux températures de 960* et 400**; l'eau est à 30^
Le traitement des pièces de machines par le procédé de la double trempe a pris faveur à la suite des expériences faites à Indret, par M. Auscher. En effet, M. Auscher a établi que, non seulement la double trempe permet de réaliser, dans les essais de traction, les avantages indiqués par le tableau XL, mais que, de plus, elle diminue dans une proportion tout à fait inattendue la fragilité de Tacier, telle qu'on la mesure par le choc d'un mouton.
Les résultats suivants ont été obtenus dans les essais de traction de barrettes prises dans la fourche d'une bielle en acier doux du Bouvet. Le bloom, avant forgeage de la bielle, avait donné des résultats sensiblement supérieurs.
Barrettes
Hr
Rr
100 kr
Bloom primitif, sans trempe . .
Bielle forgée, sans trempe . » . Bielle forgée, après trempe. . .
2îl
L'allongement A,., pour les barrettes non trempées de la bielle forgée, a varié de 16 à 31 %.
L'essai de fragilité fut simplement fait à la main avec un marteau, l'usine d'indret ne possédant pas encore, en 1892, l'appareil à mouton. Après la Irempe, il fallut, pour briser les barrettes, 167 des coups dont 16 suffisaient avant la trempe. A la suite de ces essais, l'emploi de la
trempe à élé généralisé pour les petites pièces en acier doux et même en acier mi-dur. L'acier mi-dur avec double trempe a même été proposé pour les bielles.
Voici, d'après M. Simonot, les résultats de quelques expériences de choc au mouton récemment faites à Indret dans des conditions de précision très supérieures aux précédentes, qui mettent bien en évidence les effets de la trempe, et de la double trempe ou du recuit, sur la fragilité.
Température
de la
première trempe
non trempé
ss
es
Hauteur de chule produisant la rupture
Après retrempe à la température de
Après recuit à la température de
Les barrettes étaient à section carrée de 20 X 20; elles avaient reçu, à franc de l'encastrement, une entaille triangulaire de 5 millimètres de profondeur dans le haut, de 2 "/" 5 sur les côtés. Le mouton pesait 18 kilos, et frappait à 200 millimètres de distance de l'entaille.
La trempe se faisait dans de l'eau à 30**.
La composition chimique de l'acier était :
Nickel 1 9^
Manganèse 0,63
Carbone 0,20
Les résultats donnés par la trempe suivie de recuit à basse température ont été considérés comme les plus favorables dans leur ensemble •
Il est à noter que l'effet de la trempe et du recuit diminue beaucoup, quand les dimensions des pièces qui y sont soumises vont en augmentant. Ces effets sont donc beaucoup moins prononcés, sur des barrettes extraites des pièces trempées, que sur les barettes trempées et recuites après avoir été extraites.
Si nous considérons les usages anglais, nous trouvons, d'après les exemples d'essais de traction cités par M. Seaton pour la matière des arbres à vilebrequins, que les grands allongements de 15 à 20^ ne sont donnés que par le fer doux ; la résistance à la rupture est alors de 30 à 35 kilogrammes. Quand on emploie l'acier, on sacrifie rallongement pour
augmenter la résistance, ce qui indique l'usage de la trempe. M. Seaton donne, en effet, pour des arbres en acier forgé, probablement la plupart sans nickel :
Rr
100 Ar
C en acier Bessemer .
Arbres droits < en acier an creuset .
( en acier Kmpp . .
Arbres à vilebrequins
