DE L’ACIER DE CÉMENTATION

1102. On connaît depuis si long-temps la propriété du fer de se durcir étant chauffé dans des vases clos, en contact avec des matières charbonneuses, qu’on

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ne peut assigner l’époque et le pays «ou la première fois on a fait usage de cette propriété , pour fabriquer l’acier de cémentation. Il est probable qu on se borna d’abord à cémenter de petits objets pour en augmenter la dureté; c’est plus tard qu’on a songé à convertir par ce moyen le fer en acier. Lorsque Réaumur composa son excellent ouvrage sur la cementation, cet ait était déjà parvenu au degré de perfection ou nous le voyons aujourd’hui. Les ameliorations dont il a été 1 objet, depuis cette époque , ne se rapportent qu a la maniéré de chauffer les fourneaux. C’est à Réaumur qu’appartient le mérite d’avoir porte le premier son attention sur les caractères extérieurs des différentes espèces de fer forgé, d’acier ou de fer cru, et de s en être servi pour juger de leurs autres propriétés. Il est indubitable que ses recherches ont été provoquées par les changemens qui s’opèrent dans les tissus des barres soumises à la cémentation.

i ro3. Depuis qu’on a répandu plus de lumières sur la combinaison du fer avec le carbone, il est facile d’expliquer tous les phénomènes que présente ce métal à la chaleur rouge et à celle de la fusion opérée avec ou sans addition de matières étrangères. On sait à présent que la moindre variation dans les proportions du carbone, produit les plus grands changemens dans la dureté, la texture, la couleur et la fusibilité du fer. Mais il est digne d’attention que le fer, à l’état solide et soumis à une haute température, puisse se combiner avec le charbon et qu’il se convertisse en acier , sans pouvoir se changer en fonte, à moins de subir une entière liquéfaction. Si on le maintient en contact avec le charbon à une chaleur inftense et soutenue , sans le fondre, on obtient un compiosé très- aigre qui

perd sa ténacité de plus en plis , et qui ne présente l’image d’une combinaison géiérale qu’en passant à l’état de fonte par une fusior complète. Ce fait est de la plus haute importance ; il nous montre que la force de cohésion s’oppose à me combinaison généraie qui ne peut avoir lieu que lorsque la résistance a été vaincue par le calorique. S’il était possible de graduer la chaleur de maniéré qu’elle pût approcher très-près du point de fusion sens l’atteindre , on obtiendrait, par la cémentation, un produit intermédiaire entre l’acier et le fer cru, produit qui ne pourrait devenir homogène que par la liquéfaction et qui , soumis à une haute température , se détruisant de lui- même , donnerait naissance au graphite et à la fonte grise*.

1104. Lorsqu’en vertu d’une longue cémentation, le tissu fin de l’acier a été remplacé par une grainure à facettes, on est certain que le fer s’est chargé du maximum de carbone qu’il peut contenir à l’état d’acier : passé ce point, il devient aigre et semblable au fer cru. Un plus haut degré de chaleur le change alors en fonte et fait disparaître la couleur blanche argentine. Il est impossible que la transition de l’acier à la fonte , puisse être plus frappante ou que la vérité de la théorie soit mieux prouvée que par les phénomènes de la cémentation.

1 io5. On doit croire d’après cela, qu’il est facile de fabriquer au moyen de la cémentation , l’acier le plus dur , qui se rapproche de la fonte , ou l’acier le plus mou , qui ressemble au fer dur ; qu’il suffit pour

* La fonte qu’on obtient de l’acier mis en fusion dans les caisses de cémentation , est toujours grise. Voyez le paragraphe 10 du mémoire annexé au premier volume. Le T.

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cet effet, de bien régler la température ainsi que la durée de l’opération. L’expérience le prouve effec— ? veinent; mais, malgré cet avantage, elle ne se prononce pas en faveur de l’acier de cémentation, inférieur aux autres, probablement à cause de la difficulté qu’éprouve le carbone à se mouvoir dans l’intérieur du fer. Les combinaisons intimes n’ont lieu qu’entre les corps liquides; c’est donc par la fusion seule que le fer peut se changer, soit en acier homogène, soit en fonte , selon la quantité de carbone dont il s’est chargé. Il est impossible que par les chaudes , le fer en barre passe d’une manière uniforme à l’état d’acier : la combinaison ne s’effectue que par couches ; les parties extérieures sont par conséquent aciérées déjà, lorsque le noyau est encore à l’état de fer ductile ; celles-là se sont changées en acier dur quand celui-ci commence à devenir de l’acier mou; enfin les premières se rapprochent de la fonte quand l’autre devient de l’acier dur. La masse ne peut donc acquérir une homogénéité parfaite qu’au moyen de la fusion , mais il faut empêcher alors qu’elle ne se combine avec une nouvelle quantité de carbone.

1 106. On aurait un moyen facile de diminuer l’inégalité de la carburation : il consisterait à ne cémenter que du fer tres*mince ; mais on ne peut dépasser une certaine limite, parce que les lames trop minces entreraient en fusion. On est forcé en outre, sous le rapport de l’économie , de travailler en grand ; il arrive alors qu’une partie du fer est exposée à une chaleur plus élevée qu’une autre, parce qufon en cémente à la fois une quantité considérable. Il ne faut donc pas que les barres soient très-minces, parce qu’elles seraient trop exposées à fondre.

SIXIEME SCTION.

Le second moyen de rendre l’acier de cémentation plus homogène , c’est de le raffiner. Ce moyen, quoique purement mécanique, conduirait au but proposé , si l’opération était répétée un grand nombre de fois , et si pendant les chaudes on pouvait préserver le métal du contact de l’air, afin de ne pas en brûler le carbone .

Lorsque l’acier de cémentation est versé dans le commerce sans être raffiné , on l’étire du moins en barres carrées , de dimensions variables , en le chauffant pour cet effet dans un four à réverbère. Ce martelage équivaut à une espèce de raffinage , car si l’on admet que toutes les parties de la barre s’étendent et s’amincissent également, il s’ensuit que les couches fortement carburées, se rapprochent davantage de celles qui le sont moins ; l’acier devient donc plus fin et plus homogène , ce qui est confirmé par l’expérience. J1 est évident que cette opération produit d’autant moins d’effet que les barres soumises au martelage sont plus minces. Plusieurs métallurgistes conseillèrent pour cette raison de ne pas réduire les lames qu’on veut cémenter à une faible épaisseur, oubliant que le forgeage et le raffinage deviennent moins nécessaires , lorsque l’acier est plus homogène en sortant des fourneaux de cémentation *.

1107. Il est essentiel d’empêcher que, pendant la cémentation, le fer ne se trouve en contact avec l’air

* C'est aussi pour resserrer les molécules et pour rendre le tissu de l’acier plus fin, qu’on doit le forger ou le comprimer sous le marteau ; et il est évident que cette opération , qui change entièrement la texture du métal dont elle augmente d’ailleurs la ténacité, ne pourrait produire tout son effet, si les barres étaient déjà trèsminces, en sortant des caisses de cémentation. Le T.

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atmosphérique qui finirait par l’oxider entièrement. Pour le cémenter , on doit donc l’exposer , en contact avec le charbon, à une charleur continue, le protéger contre l’action de l’oxigène et le maintenir toujours au-dessous du point de fusion.

On satisfait à ces conditions en plaçant les barres dans des vaisseaux clos ou caisses hermétiquement fermées, dans lesquelles le fer stratifié avec le charbon, est soumis à une chaleur intense, qu’on prolonge jusqu’à ce que le carbone ait pénétré toute la masse du métal. Ces caisses sont liées aux fourneaux; car il serait trop difficile de les manoeuvrer, de les enlever ou de les replacer , soit à cause de leur longueur qui dépasse souvent 3 mètres, soit parce qu’elles sont confectionnées en terre et qu’elles ne peuvent supporter les chocs ou les secousses.

1108. Les fourneaux de cémentation doivent être construits de manière que les caisses se trouvent chauffées uniformément. Il faut en outre que ces foyers ne soient ni trop hauts ni trop larges , pour qu’on ne perde pas trop de chaleur et qu’on puisse graduer la température avec des registres servant à augmenter ou à diminuer le tirage.

Les caisses doivent être enveloppées par la flamme de tous les côtés ; elles ne peuvent donc reposer sur l’aire du fourneau ni se trouver adossées contre ses parois ; on les place pour cette raison sur des supports. La voûte doit être très-surbaissée , afin que les caisses ne restent pas trop froides dans leur partie supérieure. En général il faut éviter que les dimensions du fourneau, ou, pour mieux dire, la distance entre les parois du mur et les caisses ne soit trop grande.

Les ouvertures qui sont pratiquées dans la voûte

pour le dégagement de la flamme et sur lesquelles ou place ordinairement des hausses , ainsi que la quantité d’air qu’on laisse entrer dans le fourneau , déterminent le degré de chaleur.

On chauffe avec la houille , le bois en nature et le charbon de bois. Il ne faudrait pas employer ce dernier, puisqu’on doit maintenir la température au-dessous du point de fusion , et que le feu de flamme suffit au- delà pour communiquer au fer le degré de chaleur voulu et en opérer l’aciération. Aussi les fourneaux chauffes avec le charbon de bois sont devenus trèsrares. Les anglais ont commencé à substituer la houille au charbon, ce qui a fait naître l’idée d’employer le bois. On ne peut douter que la bonne tourbe ne puisse servir au même usage.

1109. Les fourneaux de cémentation chauffés avec le charbon de bois, se composent d’une aire enfermée entre quatre murs verticaux terminés par une voûte. Les caisses placées dans l’intérieur de ces foyers, reposent sur des supports ou des arceaux. Tout l’espace qui n’est pas occupé par ces vaisseaux est rempli de charbons incandescens. Des ouvertures pratiquées au niveau de la sole dans les faces latérales donnent entrée à l’air atmosphérique 5 d’autres issues pratiquées dans la voûte laissent échapper la flamme et la fumée: ces dernières sont pourvues de registres qui servent à régler le tirage et à graduer la chaleur. L’ouvrier juge par la couleur de la flamme, si le courant d air est uniforme ou bien si l’un des évents doit etre ouvert ou fermé davantage, et en général, s’il est nécessaire d’élever ou d’abaisser la température. La flamme présente dàbord une couleur rouge ou sombre, et s’éclaircit ensuite, de manière que, vers la fin de

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l’opération, tous les évents sont blancs. Si les barres contenues dans les caisses chauffaient inégalement, leur dureté varierait d’une extrémité à l’autre.

Le fourneau doit toujours être rempli de charbons incandescens ; il les reçoit par des tuyaux adaptés à la naissance de la voûte. Toutefois , si , dès le commencement, la chaleur a été trop vive, on laisse souvent descendre et brûler le combustible sans le remplacer tout de suite, afin d’abaisser la température. Il faut qu’en général les tuyaux soient pleins et que le charbon soit embrasé avant d’arriver dans le foyer, pour qu’il ne puisse occasionner de refroidissement. On Le pousse toutes les deux ou trois heures dans le fourneau et l’on remplit ensuite les tuyaux.

On ne peut empêcher qu’il ne se consume en pure perte une grande quantité de charbon , dans la partie supérieure du foyer; c’est pour cette raison que ces fourneaux ont été abandonnés et qu’ils ne se rencontrent plus que dans les anciennes aciéries.

irio. Les fourneaux de cémentation activés avec la houille et ceux qui sont chauffés avec le bois , ont la meme forme ; ils ne diffèrent entr’eux que par l’étendue de la grille. Si le four est très-grand, on introduit le combustible par deux côtés opposés, afin que la chaleur se répartisse avec plus d’uniformité.

Ces foyers ressemblent en quelque sorte à des fours de verrerie, mais ils sont rectangulaires. On ne pourrait adopter la forme ronde ; il en résulterait des espaces vides trop considérables, parce que les caisses sont nécessairement longues et à faces planes. Le fourneau se compose donc d’une aire divisée en deux parties dans le sens de sa longueur, par une grille qui laisse à droite et à gauche deux espaces égaux

destinés à recevoir les deux caisses. La largeur de la grille et son abaissement au-dessous de, l’aire , dépendent et du combustible et de la largeur des caisses de cémentation. Si Ton brûle de la bouille dans ces foyers, il n’est pas toujours nécessaire de faire régner la grille dans toute la longueur du fourneau : il suffit que la clialeur soit distribuée également au moyen des différentes ouvertures ménagées non - seulement dans la voûte, mais aussi dans les faces latérales du four, afin que la flamme, au lieu de s’échapper directement par le haut, vienne envelopper les caisses sur tous les points avec une égale activité.

Lorsqu’on chauffe avec du bois, la grille doit être plus large pour contenir une suffisante quantité de ce combustible, ce qui agrandit la capacité du fourneau. Pour profiter dans ce cas, de toute la chaleur et pour la concentrer davantage, Rinman plaça une troisième caisse au-dessus des deux premières : cette disposition, très - avantageuse , si l’on chauffe avec du bois, ne pourrait convenir aux fourneaux à houille, parce qu’ils peuvent être très-étroits et que l’emploi d’une troisième caisse deviendrait alors nuisible , s’il devait en résulter un élargissement. Toutefois on ferait bien d’employer une troisième caisse assez étroite pour n’apporter aucun changement aux dimensions du fourneau.

Si l’on fait usage de trois caisses , il devient d’une nécessité absolue de pratiquer des évents aux faces latérales du four , afin de ne pas trop échauffer la caisse supérieure exposée à l’action immédiate de la flamme.

La voûte doit être très-surbaissée. On la construit en argile ou en briques réfractaires : elle est percée

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de plusieurs ouvertures auxquelles on adapte des tuyaux ou évents qu’on peut fermer plus ou moins. On ménage dans un des petits côtés une porte, afin que l’ouvrier puisse entrer dans l1 inté rieur du foyer pour charger et décharger les caisses; on la mure avant d’allumer le combustible. Il existe aussi des trous pratiqués dans les petits côtés du fourneau, immédiatement au-dessus des caisses, par lesquels on introduit et l’on retire les barres.

irrr. Les caisses ont 2m,5i à 3m, 76 de longueur sur 68 à 73 centim. de largeur et 78 à 94 centim. de hauteur. Si elles étaient trop larges, le fer placé vers le contrevent ne serait point soumis à une assez forte chaleur ; il ne faut pas non plus qu’elles soient trop hautes, parce que la flamme ne pourrait plus être distribuée avec autant d’uniformité. En un mot, le métal se carbure plus également, si les caisses sont étroites et basses; dans le cas opposé, on ne peut empêcher que le fer rangé vers les bords de la caisse, ne s’acière trop fortement, si celui du milieu doit recevoir le degré de dureté convenable.

Les caisses sont confectionnées en briques réfractaires ou en argile. Cette terre ne doit pas être trèsgrasse ; on la mêle avec une certaine quantité de sable quartzeux pur , afin d’en diminuer le retrait et d’éviter qu’elle ne se fende dans les tempéi’atures élevées. Les caisses ont plusieurs pouces d’épaisseur aux parois. On doit les traiter avec beaucoup de ménagement, les sécher d’abord à l’air atmosphérique , lgs exposer ensuite à une douce chaleur, les laisser refroidir, les visiter et les réparer soigneusement : on doit aussi les examiner de la manière la plus scrupuleuse après chaque cuite, car la moindre fente pourrait occasionner les plus fâcheux accidens.

Ce qu’il y a de plus commode , c’est de confectionner ces caisses avec des briques réfractaires , longues, larges et jointes ensemble à rainures, afin qu’elles ne laissent aucun passage à l’air atmosphérique.

On supprime dans quelques usines les petits côtés des caisses de cémentation , en prolongeant les grandes faces jusqu’à la rencontre des parois du fourneau. Ailleurs , ces caisses sont entièrement isolées et composées par conséquent de cinq surfaces planes.

Il ne serait guères possible de .les fabriquer en tôle ou en fonte ; la chaleur les ferait ployer et le courant d’air les oxiderait, quelque soin qu’on mît à les enduire d’une couche d’argile réfractaire. Ce 11’est que pour la cémentation de petits objets confectionnés ( la trempe en paquet ) , qu’on emploie des vases de cette espèce fermés hermétiquement.

Il paraît que les anglais construisent souvent les caisses avec du grès réfractaire, dont les joints sont remplis d’argile, Ces pierres qui sont minces et grandes , pourraient servir avantageusement pour le fond ; mais on doit préférer à toute autre matière l’argile avec laquelle on fait les creusets. Les fragmens des vieilles caisses sont pulvérisés et mêlés aux terres qui servent à la fabrication des caisses neuves ; leur durée dépend en général de la nature des substances dont elles sont confectionnées.

1 1 1 2. En préparant l’acier de cémentation , on doit tenir compte et de la nature du fer et de la forme des barres. Il faut préférer le fer fort et dur au fer fort et doux, parce que le premier est mieux disposé à se convertir en acier. Il faut accorder aussi la préférence aux fers extraits des minérais manganésifères : nous en avons développé les raisons aux para-

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graphes 222 et 1073. On ne doit pas cémenter le fer rouillé fortement. Il faut se garder aussi des fers pailleux, criqués ou fendus dans le sens de la longueur. Les fentes longitudinales indiquent à la vérité un fer tenace et nerveux, mais aussi très-mou, ce qui le rend peu propre à la cémentation.

La largeur des barres est assez indifférente en ellemême; elle varie entre 3 et 5 centimètres. Quant à leur épaisseur, elle 11e devrait jamais s’élever au-dessus de 9 millimètres , à moins qu’on ne veuille fabriquer des aciers durs et communs; dans ce cas, on peut donner aux barres i3 à i5 millimètres d’épaisseur; mais on doit les soumettre à une chaleur plus intense et plus prolongée. L’acier, quoique bon au centre , devient alors très-dur à la surface; on est donc obligé de le raffiner à plusieurs reprisés, pour le rendre plus homogène. Les barres minces donnent souvent par un seul raffinage , un acier meilleur et plus homogène que celui des barres épaisses soumises deux fois à la même opération. Il s’ensuit que si l’on ne considérait que la qualité des produits et la grandeur du déchet, on devrait toujours cémenter de préférence des barres minces.

Comme l’acier s’alonge de (94)» lorsqu’il passe de la température ordinaire de l’été à la chaleur blanche, on doit y avoir égard en déterminant la longueur des barres , afin qu’élevées à une haute température, elles ne viennent pas toucher et rompre la caisse. Si par exemple la longueur de celle-ci était de 10 pieds, on ne pourrait donner aiux barres que 9 pieds 1 1 pouces tout au plus. Pouir éviter toute espèce d’accident, on les rend ordinairement de quelques pouces moins longues que les caisses; cependant

on ne doit pas, entraîné par un excès de précaution, laisser trop d’espace vide.

ma. Le cément doit ou contenir du charbon ou en être entièrement composé. Réaumur et Rinman ont essayé un grand nombre de substances 3 mais , n’ayant pas été guidés dans leurs recherches parles principes d’une saine théorie , ils ont quelquefois employé des corps qui adoucissent le fer au lieu d’en augmenter la dureté. Après une foule d’essais , Réaumur parvint au résultat suivant : que le meilleur cément devait être composé de deux parties de suie , une partie de poussière de charbon, une partie de cendre et une demi -partie à trois quarts de sel marin ; qu’après ce mélange , c’était le graphite qui tenait le premier rang , et qu’en général tous les corps contenant du charbon , par conséquent aussi la limaille de fonte , pouvaient servir de cément. On savait d ailleurs que le fil de fer plonge dans un bain de fonte , se changeait en acier.

L’utilité du sel ne peut s’expliquer par la théorie actuelle ; d’un autre côté, il paraît que l’expérience n’a pas encore prouvé d’une maniéré bien positive, que Réaumur ait été induit en erreur. Rinman croyait, d’après ses observations , que le sel de cuisine donne à l’acier une plus grande dureté , mais qu il le rend aigre.

On n’en sait guères davantage sur 1 utilité des cendres mêlées aux cémens, bien qu’elles soient employées encore aujourd’hui dans la proportion d un dixième. On prétend savoir par expérience qu’elles rendent l’acier plus homogène et plus dur. Il est possible qu elles ne produisent qu’un effet mécanique 3 que, modérant l’action du carbone sur le fer, elles favorisent l’u-

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informe distribution de cette matière dans le métal puisqu’elles empêchent que les nouvelles doses n’arrivent et ne se succèdent avec trop de rapidité.

Le charbon doit être pulvérisé et passé au tamis. Il parait que la poussière qui a déjà servi une fois, ne peut être employée que par moitié , qu’elle devient impropre à la cementation apres une deuxieme cuite et qu’il faut alors la renouveler en entier. On sera obligé de s’en rapporter à l’expérience tant que la nature du charbon restera problématique. La théorie ne peut nous indiquer la différence qui existe entre un charbon chauffé à plusieurs reprises, et un autre qui n’a été exposé qu’une seule fois à la chaleur.

Il paraît que le charbon de genièvre est le plus efficace, et qu’en général le charbon de bois dur est meilleur que le charbon de bois tendre. On recom— menderait l’usage de la suie , qui se trouve réduite en poudre très-fine, si l’on n’était pas obligé de tempérer l’effet des cémens forts, par une forte addition de cendres. Il est probable cependant qu’un mélange de ces deux corps dosés convenablement, composerait la meilleure poudre de cementation.

11 14. Pour charger une caisse, on répand d’abord sur le fond une couche de cément de 5 centimètres d’épaisseur assez fortement comprimée. On y place les barres disposées de champ de manière à laisser entr’ elles des intervalles de 7 à i3 millim; la première et la dernière sont éloignées de 26 millim. des parois de la caisse : si les barres sont minces, il faut les rapprocher plus que si elles étaient épaisses. Il n’y a pas de doute que les grands intervalles ne retardent l’aciération , parce que le charbon est un trèsmauvais conducteur du calorique. S’ils sont trop grands5

il est impossible de bien échauffer le centre de la masse sans trop élever la température, ce qui nuit à la qualité de l’acier placé le plus près des parois du vaisseau. Mais si les barres sont grosses , le calorique se propage avec plus de facilité dans l’intérieur de la caisse; on peut donc pour cette raison augmenter la distance d’une barre à une autre. Après avoir répandu sur le fer une couche de charbon de i3 à 20 millim. d’épaisseur , on y place une deuxième rangée de barres, et ainsi de suite jusqu’à 16 centim. au-dessous du bord supérieur de la caisse. Le reste de sa capacité est rempli d’ancien cément; c’est de la poussière qui a déjà servi. On la couvre ensuite de sable réfractaire humecté d’eau qu’on entasse par-dessus les bords.

En stratifiant le fer avec le charbon, on doit avoir grand soin que les barres n’aient entre elles aucun point de contact, et qu’elles ne touchent pas les parois du vaisseau; les bouts des barres, qui d’ordinaire ne sont pas bien affinés , doivent être coupés, et cémentés ensuite avec une poussière moins fine.

Dès que le four est chargé , on en mure la porte , on ferme les ouvertures qui ont servi à y introduire le fer et on le met en activité.

1 1 1 5 . On ne doit pas donner dans le commencement un coup de feu violent, parce qu’on risquerait d’endommager le fourneau ainsi que les caisses.; il faut donc élever la température peu à peu pendant 3 ou 4 jours : portée à 90 et même à 100 degrés de Wedgewood, elle est entretenue ensuite à la même intensité jusqu’à la fin de l’opération.

La durée d’une cuite dépend de la nature du combustible, de la grosseur des barres, de la grandeur du foyer et de l’activité de son tirage. Un ouvrier qui

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connaît son fourneau , sait indiquer avec assez de précision le moment où Ton doit cesser l’opération. Pour plus de certitude, on place cependant aux deux extrémités de petites barres ou éprouvettes , à différentes hauteurs dans les caisses. Il faut qu’elles y entrent sur une longueur de 26 à 3g centim. , et qu’011 puisse les en retirer à volonté. En construisant les caisses et les fourneaux, on y pratique donc des ouvertures pour cet objet.

Les fourneaux qui ont une grande capacité , doivent être chauffés d’abord avec plus de ménagement et entretenus ensuite plus long-temps au même degré de température. En faisant usage de houille pour combustible, on abrège le temps de l’aciération, parce que, toutes choses égales d’ailleurs, on peut resserrer le foyer et concentrer la chaleur, avantage que ne présentent pas les fourneaux chauffés avec le bois.

Si les fourneaux sont petits , on peut achever une cuite en quatre jours; s’ils sont grands , il en faut souvent ro ou 12 pour la linir. La quantité de fer qu’on cémente à la fois varie entre 5oo et 5ooo kilog. ; il paraît que les fourneaux moyens qui contiennent 2000 à 2600 kilog. , consomment le moins de combustible. Au reste l’acier sera d’autant plus homogène que les caisses seront plus basses et plus étroites.

irib. Le premier soin de l’ouvrier est de bien gouverner le feu au moyen des évents et des i~egistres. Si le degré de chaleur du fourneau n’est pas suffisamment élevé, et il faut le proportionner à la grosseur des caisses , ainsi qu’à celle des barres , on consume une trop grande quantité de combustible; s’il est trop élevé , l’acier peut entrer en fusion : on obtient alors de la fonte, ou du moins une matière aigre,

impropre à toute espèce d’usage. Le cémenteur doit connaître son fourneau et savoir juger par la couleur de la flamme jointe à l’aspect des éprouvettes, le degré de température qu’il faut employer et le temps qui est nécessaire à la cémentation : on ne peut donner aucune règle à ce sujet. Si l’on connaissait un pyromètre commode, on ne serait pas forcé de se lier uniquement au coup d’œil des ouvriers.

Une chaleur intense accélère l’aciération ; il semble par conséquent que l’on peut abréger le travail eu élevant la température; mais l’expérience a prouvé que l’acier devient alors moins homogène qu’il ne le serait si l’action du carbone sur le fer était plus lente, probablement parce qu’il lui faut un certain temps pour se distribuer uniformément dans toute la niasse. En donnant d’abord un coup de feu si violent, on doit craindre d’arriver au point de fusion.

Les matières s’affaissent pendant la cémentation ; il vaut donc mieux fermer les caisses avec du sable qu’avec un couvercle immobile , afin qu’il ne se forme pas des espaces vides qui laisseraient entrer l’air atmosphérique.

1 1 17. Les éprouvettes doivent avoir non-seulement la même grosseur , mais aussi la même qualité que le fer soumis à la cémentation. S’il enétait autrement, on pourrait être induit en erreur.

On peut suivre pas à pas la marche de l’opération par l’inspection de la cassure des éprouvettes. Le carbone se combine d’abord avec les parties extérieures et s’avance progressivement jusqu’au centre, qui présente quelquefois tout le caractère, la couleur et la texture du fer, lorsque la première enveloppe est déjà changée en acier. On cesse d’alimenter le feu quand on

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n'aperçoit plus aucune trace de fer dans les éprouvettes. On laisse refroidir le fourneau lentement et pendant plusieurs jours, afin que les caisses ne soient pas exposées à se fendre. Lorsqu’il est froid, un ouvrier qui entre dans le foyer, enlève le sable et la poussière de cémentation, retire l’acier des caisses, les visite, les répare et les recharge. ^

Les barres d’acier sont couvertes d’une foule à' ampoules d’autant plus grandes et plus nombreuses , que le fer employé à la cémentation était moins dense. Les ampoules qu’on aperçoit sur la surface de l’acier préparé avec du fer fort et dur, sont peu grandes et en petit nombre. Il est très- singulier que ces ampoules ressemblent à des soufflures produites par un gaz qui voudrait se dégager de la masse, comme si le mouvement du carbone dans le fer donnait naissance à un fluide élastique. C’est a cause de ces ampoules, que l’acier brut obtenu par la cémentation s’appelle acier poule * .

En sortant du fourneau, les barres sont parfaite-

* Il est probable que les ampoules ne proviennent que des scories mêlées avec le fer. Le carbone, en pénétrant la masse du métal, les rencontre , les décompose et produit un dégagement d’acide carbonique. Les cendrures, les pailles , les moines et toutes les solutions de continuité ne sont dues qu’à ces scories, qui, renfermées dans la loupe , n’ont pu en être exprimées par l’action du marteau : or ces défauts se rencontrent bien fréquemment dans les fers mous, c’est pour cette raison qu’ils se couvrent d’une si grande quantité d’ampoules pendant la cémentation. Le fer dur au contraire , susceptible de recevoir un très-beau poli, parce qu'il est plus compacte et qu’il contient moins de cendrures que le fer mou, est moins sujet aussi à se boursoufler lorsqu’on le cémente. L’acier préparé avec du fer semblable ne présente quelquefois aucune souillure.

Sy6 SIXIEME SECTION.

ment dépouillées ; la texture nerveuse et la couleur bleue du fer ne doivent plus se retrouver dans leur cassure. Si les dimensions du fer sont très-fortes, le tissu sera gros, la couleur matte, blanche et légèrement nuancée de jaune vers les bords, preuve que le fer a été sur-aciére à ces endroits, ce qui est inévitable , parce qu’on ne doit jamais conserver de noyau ferreux. Si le centre de la cassure est brillant, la barre contient encore du fer, lors même que sa texture ne semble pas l’annoncer.

On ne peut éviter qu’il ne se rencontre dans les barres quelques endroits trop fortement cémentés; on y remédie par le raffinage. C’est en raison de ce défaut d’homogénéité que les barres non raffinées sont trèsaigres et donnent un son d’instrument fêlé, lorsqu’on les brise sous le marteau. On est certain qu’elles ont un noyau ferreux si l’on est obligé de faire quelque effort pour les rompre : elles doivent se briser facilement sous le marteau. Il est essentiel d’assortir l’acier au moment où on le retire du fourneau , car les barres placées au centre de la caisse, sont toujoui’s moins carburées que les autres.

1118. Si les surfaces des barres ne sont pas couvertes d’une trop forte coucbe d’oxide, le fer augmente par la cémentation de ^ à ~ de son poids.

On compte ordinairement en Angleterre sur trois quarts pour cent d’augmentation de poids , lorsque le fer est d’une bonne qualité ; dans le cas contraire , il n’y a ni perte ni gain*.

ii 19. Il existe une espèce particulière de cémen-

* Voyez aussi, pour l’acier de ce'mentation, les annales des mines, volume 5 , pages 247 et suivantes. Le T.

DE L’A CIE Pu.

tation , qu’on emploie pour durcir des objets extérieurement par la trempe : on l’appelle la trempe en paquet. Ces objets, stratifiés avec du cément dans des caisses de tôle, sont chauffes fortement et plongés dans l’eau à la chaleur rouge : c’est ainsi qu’on durcit des boutons, des chaînes, des aiguilles et toutes sortes d’outils et d’instrumens qu’on veut polir. On entoure la caisse de charbons incandescens , qu’on renouvelle jusqu’à ce que la cémentation soit suffisamment avancée, ce que l’on reconnaît à des fils de fer plongés dans ces caisses et retirés de temps à autre. A me sure qu’on prolonge l’opération, la couche d’acier devient plus épaisse, mais on rend les objets aigres. C’est pour cette raison que les aiguilles à coudre confectionnées de cette manière sont très- mauvaises, parce que leurs pointes se brisent facilement ; aiguisées de nouveau elles deviennent molles et finissent par se courber, à cause du noyau de fer qu’elles conservent encore. Les instrumens tranchans ou pointus devraient toujours être confectionnés en acier, mais on peut employer la trempe en paquet pour les objets qu’on veut polir ou pour ceux qui doivent être durs sans offrir une grande résistance.

Le meilleur cément pour la trempe en paquet consiste, d’après Rinman, en 4 parties de charbon de bouleau pulvérisé, 3 de suie et 1 de cuir carbonisé. Il paraît qu’en faisant usage de charbon animal on change le fer en acier plus promptement qu’avec le charbon de bois j on s’cn sert pour cette raison avec beaucoup d'avantage pour la trempe en paquet, mais la cause de ce fait est encore inconnue *.

* Cette observation ne me paraît pas de voir être négligée , depuis

Il est évident qu’on doit luter la caisse , pour empêcher le contact de l’air atmosphérique. Après avoir ouvert le vase, on se hâte de plonger les objets dans la matière refroidissante , afin qu’ils ne puissent se couvrir d’une couche d’oxide. On les travaille à la lime ou même on les polit à l’éméril avant de les tremper en paquet.

Si l’on veut conserver à l’acier le grain fin et ne pas le rendre aigre, il faut le tremper à un faible degré de température. Cette précaution devient plus nécessaire encore pour les instrumens tranchans , parce que les pointes ou les taillans s’ébrécheraient s’ils devenaient trop durs et trop aigres. C’est pour cette raison que ces objets ne devraient jamais être confectionnés en fer trempé en paquet ; car , si la chaleur est faible , le cément n’a point d’action ; dans le cas contraire , on change la texture du métal et on la rend moins fine; l’objet se durcit davantage, mais il s’aigrit considérablement. On peut augmenter la dureté des limes et des râpes, par la trempe en paquet; car le cément peut agir sur les petites aspérités de ces instrumens à une chaleur modérée. On les chauffe au brun dans un feu de charbon , on les noircit ensuite à la corne, on les remet dans le feu, jusqu’à ce qu’ils soient rouge cerise , et 011 les plonge verticalement dans l’eau froide. On peut aussi les enduire à froid avec une substance pâteuse composée de levure de bière, d’une partie de cuir carbonisé et d’une partie de suie : le lait peut remplacer la levure. Il faut sécher cet ea-

que plusieurs personnes ont voulu attribuer au silicium une si grande influence dans la cémentation : le charbon animal ne contient point de silice. M. Dobereiner l’a trouvé composé de 0,717 de carbone et de 0,^83 d’azote, Le T,

DE L’ACIER

duit rapidement , chauffer les limes dans un feu de charbon au rouge cerise, et les plonger ensuite dans l’eau froide *.

DE LA PRÉPARATION DE l’ACIER FONDU.

1120. Bien que l’acier de cémentation puisse être tenace, dur, élastique, et que, sous ce rapport, il puisse surpasser quelquefois l’acier fondu, il n’en est pas moins vrai que, chauffé à plusieurs reprises, il perd son carbone et se change facilement en fer ductile. La combinaison du carbone avec le fer ne peut devenir très-intime que si le composé est rendu liquide. Il paraît qu’en Angleterre on a fait, en 1750, les premiers essais pour fondre l’acier de cémentation , afin d’obtenir un acier plus homogène et d’une composition plus intime. La fabrique d’acier fondu la plus ancienne et dont les produits jouissent de la plus grande réputation, est l’aciérie Hunzman , à Scheffield.

* Au lieu d augmenter la dureté de l’acier à sa surface , on peut avoir besoin de le ramollir tout en le pre'servant de l’oxidation ; pour cet effet on l’enveloppe d’une couche de limaille de fer de 9 à 10 lignes d’épaisseur, en le mettant dans une boîte de fonte qu’on lute parfaitement, et qu’on expose pendant quatre à six heures à une chaleur blanche continue. On laisse ensuite éteindre le feu , et, pour empecher l’accès de l’air, on couvre la boîte d’une couche de charbon réduit en poussière fine. C’est le procédé qu’on emploie pour préparer l’acier qui doit être travaillé au burin , ou qu’on destine à recevoir des empreintes par une simple pression. Cela fait, on le trempe eu paquet pour lui rendre toute sa dureté: on le chauffe au milieu de charbon animal dans des vaisseaux parfaitement clos. Voyez un mémoire sur la sidérographie ou l’art de graver sur l’acier iondu, dans les annales de l’industrie nationale et étrangère, tome 8, n°. 35, 1822, page n3. Le T.

Eu fondant l’acier de cémentation, on a le double but, de rendre le métal plus homogène et la combinaison plus intime. Si on liquéfie l’acier de fusion , on ne peut avoir d’autre intention que celle de le rendre plus homogène; il faut par conséquent que le métal acquière une liquidité parfaite et qu’on le tienne quelque temps en bain.

L’acier fondu est préparé depuis long-temps dans les Indes, mais nous ignorons par quels procédés. Celui qui vient de Bombay, sous le nom de JVootz, est très- dur, très-tenace et possède les propriétés de l’acier au plus haut degré ; son aspect extérieur prouve évidemment qu’il a été fondu *.

* Les métallurgistes français et étrangers se sont occupés depuis quelque temps avec une infatigable persévérance, à perfectionner l’acier fondu et à imiter le W^ootz, non-seulement sous le rapport de sa qualité, mais aussi sous le rapport de sa teinte damassée.

MM. Stodart et Faraday ont commencé par décomposer cet acier ; ils y ont trouvé de petites quantités de silicium et d’aluminium, et ils ont attribué sa supériorité et sa teinte damassée, à la présence de ces métaux terreux , sur-tout du dernier. Entreprenant ensuite une série d’expériences, ils ont combiné d abord l'acier fondu avec une certaine dose d’aluminium, pour recomposer le Wootz; puis ils ont allié l’acier ordinaire avec différens métaux , dans l’intention de le rendre plus dur et plus brillant et de lui donner du moiré. Leurs expériences faites en petit, ont été aussi exécutées en grand et leur ont donné de très -bous résultats. Celle des combinaisons qui leur paraît promettre le plus d’utilité dans les arts, est l’alliage de l’acier avec 0,002 d’argent; on l’obtient en fondant les deux métaux dans un creuset fermé hermétiquement. Annales des Mines , tome 6, page 260 et 265 — 280, et pour les expériences en grand, Annales de Chimie et de Physique , tome 21, page 62.

Aux travaux des chimistes anglais ont succédé ceux de MM. Berlhier, Bréant , Héricart de Thury, Lenormand et de plusieurs de nos manufacturiers , MM. Pradier , Sir-IIenry , etc. , etc. Le premier, M. Berthier, a obtenu un très-bon alliage, en combinant

DE L’ACIER

liai. La théorie de Monge, Bertliollet et Van— dermonde , sur la nature du fer considère dans ses trois états métalliques, fit] naître chez Clouët l’idée d’essayer de différentes manières la fabrication de 1 acier fondu dont les Anglais faisaient un mystère.

Ce métallurgiste commença ses expériences avec M. Chalut, et les continua seul; il obtint de l’acier fondu :

i°. Avec 20 à 3o parties de fer ductile et une partie de carbone liquéfiées avec ou sans addition de verre dans un creuset de Hesse;

2°. Avec le protoxi de de fer réduit par une dose de carbone égale à une et demie ou deux fois le volume du premier;

3°. Avec une partie de protoxide et quatre de fonte grise mises ensemble en fusion ;

l'acier fondu avec o,oi à o,oi5 de chrome. Il a commencé par désoxider le fer chromé , en le traitant dans un creuset brasque , avec 0,40 parties de borax et o,6o de battitures de fer. lia ajouté ensuite à l’acier ordinaire , une certaine portion de l’alliage de fer et de chrome. Annales de Chimie et de Physique, tome 17, pages 55 et 64, et Journal des Mines, tome 6, page 679. Les instrumens faits avec l’acier chrômifère, paraissaient très-bons et se distinguaient par le beau damassé qu’ils ont montré après avoir été frottés avec l’acide sulfurique.

M. Bréant a fait observer d’abord, que la teinte damassée du Wootz, n’est due qu’à une surabondance de carbone contenue dans cet acier, parce qu’il se forme alors deux composés de fer et de carbone qui finissent par cristalliser séparément, si la matière liquide reste long -temps en repos, se fige et se refroidit avec lenteur. Partant de ce principe , ce métallurgiste distingué est parvenu à faire avec de l’acier fondu, des lames de sabre du plus beau damassé , parfaitement semblable à celui des lames orientales. Bulletin de la société d’encouragement pour 1823, pages 22 et suivantes.

Voyez aussi pour le mémoire de M. Héri cart de Thury, le tome 20, page 36i. Le T.

58a SIXIEME SECTION.

4°. Avec trois parties de fer pur liquéfiées, avec une partie de carbonate de chaux et une partie d’argile calcinée (débris de creusets).

Quelques chimistes qui ont répété ces expériences, ont trouvé les mêmes résultats. En augmentant la dose du carbone dans les deux premiers essais et celle de la fonte grise dans le troisième, on produit du fer cru au lieu d acier. Si dans le troisième on augmente la dose de protoxide , on obtient du fer ductile.

Les résultats des trois premières expériences sont conformes a la théorie 5 dans la troisième on pourrait employer la fonte blanche au lieu de la fonte grise; mais le résultat de la quatrième est directement opposé aux principes de la chimie; aussi ne peuton douter que Clouët n’ait été induit en erreur en opérant dans des vases qui n’étaient pas entièrement clos *.

Il existe des métallurgistes qui prétendent que le meilleur acier fondu s’obtiendrait par un mélange de fonte grise et de fonte blanche liquéfiées ensemble en proportions convenables. Cette assertion est si con-

* Il est probable que si, dans le troisième essai, on employait la fonte blanche , il en faudrait une plus faible dose , et l’on obtiendrait un acier qui serait moins traitable et qui n’aurait pas autant de corps que l’autre.

Quant à la quatrième expe'rience de Clouët , il parait que c’est à la présence des métaux terreux et non à celle de l’acide carbonique , qu’est dû le changement du fer en acier. (Voyez les expériences, de M. Boussingault, Annales de Chimie et de Physique , tome 16): on ne peut douter qu’il n’existe beaucoup de métaux qui , alliés au fer, lui donnent la propriété de se durcir par la trempe ; mais on ne peut conclure de ces faits , que ce soit exclusivement au silicium que l’acier de cémentation doit sa dureté, puisqu'on cémente et qu’on durcit le fer très-promptement dans le charbon animal qui ne contient point de silice. Le T.

DE L’ACIER. 583

traire à toutes les idées reçues, qu’on n’a besoin d’aucun essai pour la réfuter.

C’est faire usage d’un moyen extrêmement défectueux que de préparer l’acier fondu avec la fonte grise et le fer ductile mis en fusion , quoiqu’il n’y ait aucun doute que la masse entière ne puisse se changer en acier. En employant la fonte blanche au lieu de fonte grise, on serait plus d’accord avec la théorie , mais on obtiendrait aussi de mauvais acier, à moins que le fer cru ne fût d’une pureté parfaite *.

Mushet a poussé les essais de Clouët plus loin ; il a proposé de préparer l’acier fondu avec du fer ductile et du minérai riche fondu ensemble en contact avec le charbon ou le graphite.

Il diffère de Clouët en ce qu’il fixe le rapport du carbone au fer tout au plus à ~ , tandis que Clouët prétend avoir encore obtenu de l’acier avec ^e. Tiemann a élevé de nombreux doutes sur l’exactitude de ces expériences (i3y, etc. j 235, etc.).

1122. Les essais de Clouët et de Mushet servent plutôt à fortifier la théorie, qu’à fournir des applications utiles. Pourquoi fondre un corps aussi réfractaire que le fer pur, lorsqu’on peut arriver au but proposé, en liquéfiant l’acier naturel ou l’acier de cémentation ? Pourquoi se livrer à l’incertitude d’un semblable procédé, lorsqu’il est si facile de préparer l’acier fondu avec un acier quelconque? Nous disons que le succès de cette opération est incertain, parce qu’on ne peut jamais connaître d’avance la quantité de carbone qui entre en combinaison avec le fer ductile, lors même que les vaisseaux sont clos et lutés avec le plus grand

* Voyez la note précédente.

Le T.

soin , attendu que pour fondre le fer ductile , il faut employer un degré de chaleur si élevé , qu’il dilate les creusets et détache les couvercles. Le succès est d’ailleurs incertain parce qu’on n’est pas toujours sûr, dans les opérations en grand , de pouvoir produire une si haute température *.

La réduction des minérais riches avec une petite dose de poussière de charbon, présente les mêmes incertitudes et donne en outre un produit impur , à cause de la présence des métaux terreux , dont une partie entre en combinaison avec l’acier et dont le reste forme un bain de scories qui s’oppose à la réduction, de sorte qu’on ne peut jamais connaître d’avance la quantité de carbone qui agira sur le fer. Il s’ensuit que la nature du produit obtenu sera plutôt un effet du hasard qu’un résultat du calcul.

On pourrait, à la rigueur, préparer l'acier fondu, en liquéfiant du fer ductile avec de la fonte blanche la plus pure : celle qui provient de minérais manganésifères conviendrait sur-tout à cause de sa fusibilité. Les établissemens qui auraient à leur disposition un semblable fer cru , pourraient fabriquer de bon acier. Quant aux proportions de fer et de fonte , elles dépendraient et de la nature de cette dernière

* M. Bréant que nous avons déjà cité, a trouvé que 100 parties de fer mises dans un creuset avec 2 parties de noir de fumée, fondent aussi facilement que l’acier. Ce métallurgiste a fait aussi de l’acier qu’il juge propre à la fabrication des armes blanches , en fondant 100 parties de limaille de fonte très -grise jointes à IOO parties de pareille limaille préalablement oxidee. Cet acier , dit— il , est très-élastique , et devient d'autant plus nerveux que la proportion de fonte oxidée , est plus considérable. Voyez les Annales de Chimie et de Physique, tome 24, page 383, et le bnlletin de la société d’encouragement pour 1823, pages 225 et 226. Le T.

DE IAaCIER.

fet des propriétés de l’acier qu’on voudrait produire : il deviendrait plus dur et plus aigre, si l’on diminuait la quantité de fer ductile; le contraire aurait lieu, si on l’augmentait. C’est donc à l’expérience qu’il faut recourir pour déterminer le dosage.

Mais, pour suivre ce procédé, il faudrait disposer d’une fonte si pure, qu’on ne pourrait guères l’obtenir dans les hauts fourneaux et qu’on serait forcé le plus souvent de la composer d’abord avec le fer ductile et le carbone. Il faudrait employer un degré de chaleur extrêmement élevé, et les propriétés des résultats seraient toujours incertaines. Mieux vaut donc se servir de l’acier de cémentation comme matière première, même sous le rapport de l’économie.

L’usage de l’acier fondu est devenu très-général en .Angleterre ; il se répand de jour en jour davantage. On peut donc présumer que dans peu de temps l’aeier de fusion ne se préparera plus que dans quelques provinces de l’Allemagne douées par la nature des meilleurs fers spathiques.

ri23. Comme le fer cru n’est point sondable et comme la fonte blanche ne diffère essentiellement du fer ductile , que parce qu’elle contient une plus grande dose de carbone , il s’ensuit que la soudabilité du fer doit diminuer dans le rapport inverse de la quantité de carbone qu’il renferme. L’acier se soude à un moindre degré de chaleur que le fer ; mais il faut le garantir soigneusement du contact de l’air atmosphérique : on est obligé pour celle raison d’enduire les endroits où la joiîfction doit avoir lieu, avec une argile fusible délayée dans l’eau, afin de former une légère couche de scories. Cette précaution est plus nécessaire encore, si l’on soude l’acier avec le fer qu’avec lui-même , parce que

If 74

le fer exige une chaude plus intense et qu’on est alors obligé d’exposer l’acier à la chaleur plus longtemps qu’il ne faudrait le faire eu égard à la nature de ce métal.

La soudabilité diminue à mesure que l’acier devient plus dur et plus aigre , ’ si toutefois la dureté et l’aigreur ne proviennent pas de la présence de matières étrangères. Enfin il arrive un point où le métal cesse de pouvoir se souder. Il est probable que la quantité de carbone qui détermine cette limite entre l’acier et la fonte est constante, mais on ne la connaît pas encore avec assez d’exactitude *. L’acier fondu préparé autrefois en Angleterre ne pouvait se souder , mais il se distinguait du fer cru par sa malléabilité; c’était donc un véritable produit intermédiaire entre le fer et la fonte : il ressemblait à l’un puisqu’il était malléable , et à l’autre puisqu’il ne pouvait se souder et qu’il ne demandait pas une chaleur extraordinaire pour se liquéfier de manière à remplir un moule quelconque. 11 paraît qu’au moyen d’une légère augmentation de carbone, il se serait changé enfer cru, et qu’en y ajoutant une faible dose de fer pur, on en aurait fait un acier soudable.

L’acier fondu, non susceptible de se souder, ne peut pas servir à un grand nombre d’usages, et l’on 11e peut même l’employer pour les instrumens qui doivent offrir de la résistance; mais il convient pour les objets dont le mérite essentiel consiste dans le poli et la dureté. Il exige beaucoup de soins pour être

* Des aciers qui contiennent les mêmes quantite's de carbone peuvent être plus ou moins soudables. L’acier fondu se soude en général moins facilement que l’acier qui a servi à le préparer. Voyez le paragraphe 8 du mémoire annexé au premier volume. Le T. .

DE L’ACIER. 587

travaillé , parce qu’il tombe en morceaux à une forte chaleur et qu’on ne peut le forger, si la chaude est trop

faible . . ja inziil al Jinbufil pn li'up aqmei

1124. On croyait anciennement qu’il existait de

l’acier fondu qu’on ne pouvait forger , et qu’il fallait couler les objets qu’on voulait fabriquer avec ce métal; mais dans ce cas il ne doit plus recevoir le nom d’ar-

* Il existe des aciers qui , maniés par un grand nombre d'ouvriers, paraissent ne pas être soudables et qui cependant le deviennent, s’ils sont traités convenablement. Voici une note sur la soudure de l’acier fondu, extraite du bulletin de la société d’encouragement pour l’année 1818, page i5a:

Il faut d’abord limer les faces qui doivent être juxta posées, les couvrir de borax, les joindre et les retenir ensemble par des anneaux ou des liens de fer; au lieu de borax, on peut employer aussi le verre noir de bouteille, auquel on ajoute un peu d’alkali. On chauffe ensuite les barres dans un feu de charbon de bois ; lorsque le flux est fondu, on les retire du feu , on les trempe encore une fois dans de la poudre de borax ou de verre, et l’on donne une nouvelle chaude dont l’intensité ne doit pas dépasser le degré strictement nécessaire pour la soudure. En opérant de cette manière , on conserve à l’acier toute sa dureté.

On peut unir deux barres d’acier fondu quelconque, ou même deux barres de fonte , en introduisant les extrémités que l’on veut joindre ensemble , dans une boîte et en élevant la température jusqu’au point de fusion ; mais alors on n’exécute pas ce qu’on appelle une soudure , qui doit s’effectuer sur des métaux à l’état solide , chauffés au blanc . et soumis ensuite à une certaine compression.

Il est possible aussi de braser la fonte au fer ou à la tôle. On commence par décaper, avec du sel ammoniac, les surfaces qui doivent être superposées. On y étend ensuite une couche d’un mélange composé de borax calciné et de limaille de fer fine, mis en pâte liquide par une addition d’eau, et l’on maintient les pièces ensemble à l’aide de rivets ou de fil de fer comme pour la brasure ordinaire. On lute , pour empêcher l’oxidation, et l’on chauffe assez fortement pour opérer la fusion ; les pièces s’unissent alors et adhèrent l’une à l’autre avec beaucoup de force. Annales de l’Industrie, numéro 42> page 272, i8a3. Le T.

eier, car ce n est que par la malléabilité qu’on peut le distinguer du fer cru.

I/acier qui est très -dur diffère à la vérité du fer ductile par le manque de soudabilité ; mais ce n’est pas une distinction caractéristique, car la plupart des aciers peuvent se souder.. L’acier non soudable est de tous les aciers le plus dur, le plus aigre et le moins tenace, parce qu’il ressemble le plus à la fonte.

Quand on connaît parfaitement l’acier qu’on veut fondre, on peut composer à volonté un acier doux et tenace , ou dur et aigre , se rapprochant du fer ou de la fonte dont il ne se distinguera que par sa ductilité.

1125. Nous pouvons conclure de tout ceci qu’on fait mieux de préparer l’acier fondu avec un composé de fer et de carbone, que de le fabriquer avec les élé — mens de cette composition. On aura le double avantage de pouvoir opérer à un bien plus faible degré de chaleur, et de ne pas se tromper si fortement sur la nature et les propriétés du résultat : l’acier qu’on met en fusion ne perd point de carbone, le composé devient seulement plus homogène, tandis qu’en liquéfiant le fer ductile mis en contact avec le charbon, on n’est pas maître de combiner avec le métal une dose de combustible jetée dans le creuset.

La matière première la plus px’opre à la fabrication de l’acier fondu, est donc l’acier lui-même. La nature du produit dépendra uniquement de l’acier brùt qu’on fera entrer en liquéfaction; il devient du reste par la fusion, plus homogène, plus dense et plus tenace ( iT2o). Si l’on veut obtenir un acier tellement dur qu’il ne puisse être soudable, il faut employer un acier brut qui se rapproche de la fonte plutôt que du. fer ductile. L’objet essentiel d’où dépend le succès de T g-

DE L’ACIER

pération , consiste donc dans l’assortiment et le choix des matières premières. Les ouvriers chargés de ce travail , doivent posséder une parfai te connaissance des aciers , afin qu’en mêlant ceux qui sont durs avec ceux qui sont mous en proportions convenables , le îesultat de la fusion puisse, dans chaque cas particulier, acquérir les quali tés exigées. L’expérience et une longue habitude sont les seuls guides auxquels on puisse se confier. Il ne peut exister aucune règle concernant cet assortiment, vu les variations sans nombre qui régnent parmi les aciers bruts et les aciers fondus qu on veut obtenir. Si l’on voulait donner à ces derniers le plus haut degré de dureté , on ferait bien d ajouter à 1 acier brut un peu de fonte blanche tres-pure.

1 126. La fusion a lieu dans des creusets, dune manière semblable à celle du fer cru, mais la chaleur doit être bien plus intense ; il faut donc donner au fourneau un tirage plus considérable. On peut entourer les creusets de cokes incandescent et les chauffer dans un fourneau à vent , ou bien les placer dans des fours à réverbère semblables à ceux des verreries.

Les fourneaux à vent sont généralement préférés ; on active le tirage à l’aide de tuyaux ou de portevent adaptés au cendrier, et au moyen d’une trèshaute cheminée. Le charbon de bois ne pourrait etre employé, parce qu’il ne donne pas assez de chaleur. Pour en faire usage , il faudrait que les fourneaux fussent très-profonds, c’cst-à dire que la grille fût à une grande distance de l’ouverture intérieure de la cheminée. On serait force d’ailleurs de renouveler les charbons fréquemment, c<e qui serait assez incommode et occasionnerait une* perte de temps et une

grande dépense de combustible. Il vaut donc mieux alimenter ces foyers avec du coke.

On peut augmenter l’affluence de l’air , en faisant des trous coniques immédiatement au-dessous de la grille, dans les trois faces du cendrier, et en établissant un canal de communication entre la grille et 1 air extérieur , canal qu’on ferait aboutir au nord du batiment. I.e rampant est pourvu d’un tiroir servant à modifier le courant d’air.

Les fourneaux ne peuvent recevoir qu’un seul creuset à la fois, parce qu’on doit l’entourer de combustible et qu’on est obligé d’ailleurs de resserrer le foyer, afin de concentrer la chaleur.

1127. Pour opérer la fusion au feu de flamme, on emploie de petits fours à réverbère, dont la sole est divisée en deux parties égales par une grille qui la traverse au milieu. On place des creusets de chaque coté de la grille, de sorte que le foyer peut en contenir quatre ; on les fait entrer ou sortir par des ouvertures pratiquées dans les faces latérales et fermées par un mur de briques lorsque le four est en activité. On chauffe avec la houille : le bois exigerait une grille trop large et ne donnerait pas assez de chaleur. On pratique dans les deux faces non pourvues d’ouvertures, des canaux qui doivent recevoir la flamme et la conduire au sommet de la voûte, d’où elle se rend dans la cheminée ; c’est par ce moyen que les creusets enveloppés de flamme se trouvent chauffés unifqvmgment. L’ouverture pratiquée dans la voûte doit être assez petite , afin qu’elle ne puisse attirer la flamme avec trop de force ni l’empêcher de se rendre dans les conduits dont nous venons de parler; ceux-ci communiquent dans la partie supérieure de la yoûte,

DE L’ACIER. 591

avec la cheminée dont la hauteur doit être la plus grande possible.

Cette manière de refondre l’acier présente toutes sortes d’inconvéniens : il est assez difficile de placer et d’enlever les creusets ; on perd du temps pour murer les ouvertures pratiquées dans les faces latéiales du four, et l’acier, s’il ne contient point de manganèse, se liquéfie difficilement au feu de flamme. On ne peut d’ailleurs se dispenser d’opérer au feu de charbon, lorsqu’on veut produire un acier doux et soudable , parce qu’il faut employer des aciers bruts peu carbonés et très- réfractaires .

1128. La qualité des creusets mérite la plus grande attention. Ceux qui sont confectionnés en graphite jouissent de la propriété de ne pas se gercer, d’endurer la plus forte chaleur et de passer d’un degré de température à un autre sans en etre endommagés , mais, dans certains pays, on les vend à un prix trèsélevé. On doit alors faire les^creusets avec une argile très- réfractaire, qu’on mêle avec du sable quartzeux pur, afin de rendre la terre moins grasse, de diminuer le retrait et de prévenir les gerçures. On est obligé de cuire les creusets très- fortement avant de les employer, et de rebuter ceux qui montrent quelque défectuosité.

Des métallurgistes praticiens assurent que les creusets d’argile confectionnés par compression avec deux moules , à la maniéré des coupelles d essai, résistent mieux à la chaleur, sont plus denses et peuvent sou tenir un plus grand nombre de fusions que les creusets faits à la main. C’est avec beaucoup de force qu’on enfoncé le noyau dans la matière argileuse renfeimee dans un moule de fer 3 ou ne peut donc les fabriquer qu’au moyen d’une machine comprimante.

La capacité des creusets est arbitraire et variable 5 cependant 011 ne leur donne guère» plus de i3 centim. de diametie et 21 centim. d’élévation, en sorte qu’ils contiennent tout au plus 20 à 25 kilog. d’acier.

1 i2Ç). Anciennement on faisait un grand secret de la composition du flux destiné à recouvrir le métal pendant la liquéfaction. Il est évident que cette matière doita^oir des propriétés telles, qu’elle ne puisse ni enlever du carbone au fer ni lui céder quelque substance étrangère. Du verre parfaitement pur mêlé d’un peu de borax qui en accélère la fusion, est par conséquent la meilleure composition qu’on puisse employer pour couvrir l’acier. Au reste on peut se dispenser de l’emploi des flux, si les creusets sont hermétiquement fermés et si l’on est assuré que la chaleur ne puisse les ouvrir *.

Il faut elever la température par degrés et ne pas donner dans le commencement un coup de feu violent. Les creusets doivent être chauffés le plus fortement à leur base, afin que le métal placé dans la partie inférieure, puisse enti-er le premier en liquéfaction. La durée de la fusion et le nombre de fois qu’il faut recharger en coke, dépend de l’activité du tirage et de la fusibilité de 1 acier. C’est encore l’expérience qui est ici le meilleur guide.

Quelquefois on continue la chaleur de la fusion pendant une heure ; «dans tous les cas, il est nécessaire que la masse parfaitement liquide soit entretenue dans

* H est avantageux que le couvercle du creuset ne soit pas fabriqué avec la matière la plus réfractaire, afin que par un commencement de fusion, il puisse se coller contre le creuset et le fermer hermétiquement. Voyez les Annales des Mines, tome 5 , page 252. Le T.

DE L’ACIER

cet état pendant plusieurs minutes avant qu’on procède

tes creusets sont retirés du four avec des tenailles courbes, elle métal liquide se verse dans des lingotieres en fer de forme carrée ou octogonale, et composées ordinairement de deux pièces qu’on peut séparer. Les barres d’acier obtenues de cette manière sont forgees ensuite avec beaucoup de précautions avant cl etre livrées dans le commerce.

Il est bien entendu que le courant d'air doit être

intercepté, lorsqu’on veut retirer les creusets du fourneau.

Il résulte des expériences de Clouèt, que les composans du verre employés comme flux, produisent un ont autre effet que le verre lui-même : il paraît qu’une parüe du potassium et du silicium se combinent avec

acier dont ils augmentent l’aigreur, tandis que la potasse et la silice fondues en verre ne peuvent agir mr e métal. Ce fait digne d’attention, prouve la difficulté

de la réduction des corps vitrifiés et nous montre corn- Lien la force de cohésion peut s’rmnnco lt

combinaisons. P PP“ei aUX n0uvelles

C’est avec des bouts de barres qu’on prépare en Angleterre l’acier fondu. Ces bouts, pli/fortement cementes que le milieu des barres, constituent un acier aigre et impropre à tous les usages; mais ils conviennent très-bien à la préparation d’un acier fondu clur et non soudable. On fabrique dans ce r,~ une immense quantité d’acier de cémentation , on ne peut donc manquer de ces débris, avantage qu’on ne .encontre pas ailleurs : dans les autres pays , on est oblige de se procurer à grands frais la matière premieie qu on veut convertir en acier fondu P

de la trempe de l’acier.

I i3o. Le but de la trempe est de durcir l’acier au moyen d’un refroidissement subit : on le plonge communément dans une matière liquide, après l’avoir chauffé au rouge. L’acier refroidi avec lenteur n est guères plus dur que le fer ordinaire et il possédé les propriétés qu’il avait avant d’avoir été porte au leu. Voici les cbangemens que la trempe lui fait éprouver : i°. Il augmente de volume , parce qu’il conserve en partie la dilatation produite par le calorique, tandis que l’acier chauffé et refroidi lentement reprend le

volume qu’il avait auparavant; .

20. Sa densité et sa pesanteur spécifique diminuent ; mais, chauffé de nouveau, il reprend celles qu’il avait

avant d’être trempé ; ,

3°. La surface de l’acier se décape, c’est ce qu on

appelle découvrir. Elle reçoit l’éclat métallique, parce nue la couche de profonde qui la couvre prend alors un retrait différent de celui du métal. St 1 acier qu on trempe ne se dépouille pas , il est ferreux ; car la surface du fer pur chauffé et refroidi subitement ne decouvre jamais,

A». La texture de l’acier change complètement; son grain devient si fin qu’il ressemble à celui de l’argent le plus pur et qu’il est impossible de l’apercevoir

sans une loupe ;

5°. Sa couleur s’éclaircit; son éclat augmente pai

conséquent par la trempe;

6° Il devient beaucoup plus dur et conserve cette

dureté jusqu’à ce qu’il soit chauffé de nouveau;