DES PROPRIÉTÉS DU FER DANS LES TEMPÉRATURES ÉLEVÉES

io5. Parmi tous les métaux^ c'^esl le fer qui a la plus grande capacité pour la chaleur^ c^est-à-dire qu il faut une plus forte dose de calorique libre pour Félever à un degré de température donné ^ ou^ ce qui revient au mème^ lors—

PROPRIÉTÉS DU FER. qS

qu^îl reçoit ainsi que divers métaux la même quantité de chaleur^ les masses étant supposées égales^ sa température s'*élève moins que celle des autres substances métalliques^ c'*est pour cela que sa chaleur spécifique^ qui représente cette quantité de calorique nécessaire pour quHl acquière un certain degré de température ^ est plus considérable que celle de tous les autres métaux.

La conductricité ou la vitesse avec laquelle la chaleur se meut dans les corps ^ çiinsi que leur dilatabilité , ne paraissent être dans aucun rapport avec leur capacité pour le calorique.

io6. Le temps nécessaire pour que la température s'^é-^ lève à un degré donné, dépend du calorique spécifique et de la conductricité de chaque corps : il est en rapport inverse avec celle-ci et en rapport direct avec Tautre.

Cest donc à tort qu^on a voulu déterminer la conductricité des corps, en supposant qu'haie était simplement en rapport inverse avec le temps qu''ils emploient pour passer d^un degré de température à un autre ^ puisque ce temps est en raison composée de là conductricité et de la capacité. En suivant cette marche , on a dû supposer que la conductricité était aussi en rapport inverse avec la capacité des corps , ce qui n^est pas toujours confirmé par Tcxperience. n est vrai que le fer , dont la capacité est très-grande , ne montre qu'une assez faible conductricité^ il s'^élève plus tard que leô autres métaux à un degré de chaleur déterminé et redescend avec plus de lenteur à une basse température.

107. Buffon a fait des expériences sur le temps qui est nécessaire pour chauffer des fers de différentes dimensions. D a cherché une loi , dVprès laquelle on pût déterminer ce temps pour tous les volumes. Mais les résultats de ses expériences sont inexacts et d^un usage difficile pour la pratique, parce que la forme des corps les modifie diverser ment« La sphère a été choisie de préférence par ce natu*^ raliste.

La répartition de la dialeur dans les corps^ doit suivre du reste des lois constantes. Il nous importe d''examiner ayant tout ^ les changemens principaux que le fer subit dans les différens degrés de température.

108. La chaleur^ en ramollissant le fer^ le dilate dans toutes ses dimensions. Cette dilatation, presqu''impercep-* tible à une basse température , s^accroit de plus en plus quand on élève le degré de chaleur^ et la dureté diminue à un tel point que le fer devient pâteux et qu'ail finit par se liquéfier entièrement.

La dilatation est dans un certain rapport avec Taccroi^^ sèment de température, mais on ne connaît pas encore au )uste Taugmentation de volume qui doit en résulter.

Effets du calorique sur le fer ^jusqu'à Vébullilion

de Veau.

109. L^influence du calorique sur la dureté du fer, est très^ensible , même pour une légère variation de température. Un fer forgé reconnu de bonne qualité, à la température ordinaire de Tété , ne peut soutenir des chocs pendant la gelée. Il parait qu'yen général le froid rend les cQrps beaucoup plus aigres. On ne peut donc juger avec certitude de la quaUté du fer, ni de celle de la fonte, ni de celle de Tacier, en soumettant ces métaux aux épreuves des se»-* cousses et de la chute pendant les froids de Thiver*. Aussi les canons de fusils et toutes les bouches à feu crèvent plus souvent dans cette saison^ et les gros marteaux des forges ont alors besoin d^étre chauffés lorsqu''on veut les mettre eu mouvement.

* Ceç faits nous conduisent à cette conclusion, qu^e certaine es~ péce de nos fers d^artillerie , les essieux qui sont destinés à supporter des cbocs et des secousses, quelquefois pendant les froids les plus rigoureu:( , se devraient être essayés que pendant Tl^^er , et au moment des g^ees. Le T.

PROPRIÉTÉS Dû PER. 97

1 10. Hoellstroni a fait des expériences très-précises sur la dilatation du fer aux différentes températures ^ depuis

^- 4^° j"^<r^^^ "*" ^^^° ^ ^ï ^^ résulte que , si la longueur du fer est i à o*"^ elle subira les variations suivantes :

Degrés du tbermo- .

metre centigrade.

Longueur.

ao ' —

Oi9999o4-

i,oooioa.

i,oooaii.

I,OOo3!28.

I ,ooo588.

i,ooio63.

Le fer dont cet. auteur fit usage ^ était un fil de 3 millimètres de diamètre, dont la pesanteur spécifique, à la température de 19°- centig. ,• était de 777^7^ ce métal s'étend

par conséquent dé 0,00 1 8 i4 ou de"~^ depuis — ^0° jusqu'à 100° et de ^ depuis la glace fondante jjisquà 100°. Son volume augmenterait donc dans le premier .cas , de 7^^, et

dans le deuxième, de —;,

Les résultats que nous venons de' rapporter , ne s'accor^ dent point avec ceux qui' ont été obtenus par d'autres physiciens. Si l'on suppose la longueur du fer à 0° égale à I , il se dilatera au degré de l'ébullition de l'eau , suivant La Condamine, de 0,00 106^ suivant Bouguer, de 0,000 5 5 ^ suivant Elicott , de 0,0006^ suivant Juan , de 0,00092 ^ suivant Lowltz, de 0,0008 ^ suivant Smeaton, de 0,00 1 aS ^ suivant Muschenbroek^ de 0,000785 enfin, suivant Herbert, de 0,00107.

TOM. I. i3

III, Ce» différences considérables dans rérahiatioa de la dilatation du fer ^ depuis la glace fondante jusqu^à Tébul- Htion de Teau ^ nous font présumer que celle des autres corps n'^aura pas été déterminée avec plus dWactitude. MM. Dalton et Davy ont donné un tableau de la dilatation de diverses substances ^ depuis o jusqu^à 80** de Réaumur ^ leurs .résultats ^ puisés probablement à la même source^ sont assez concordans. Si la valeur absolue des nombres laisse quelque doute , leur valeur relative peut néanmoins servir de rapport entre la dilatation du fer et celle des autres corps. Nous allons par conséquent les transcrire tels que Davy les a donnés.

La longueur étant exprimée par 1 00000 ^

Le verre tierieni en se dilatant. iooo83,

— platine éd. 100087.

— or id, 100094.

— antimoine ..... A/. 100108.

— fer cru id, looiii.

— acier • iV/. ....•• xooiia.

-— fer forgé. • , • , . id, iooia6.

— bismuth iV/, ..«.•.••.• • xooiSg.

— cuivre rouge , • 9 . id, 100170.

— laiton jaune fondu. , id. • • 100 180.

— argent id, looaSS.

— étain id. ••••« looayS*

— zinc fondu icL . . . , xooiQÔ.

-^ zinc forgé. id, ioo3o8.

— mercure ...... id, ioi835.

— fluides élastiques. . id, iS^Soo.

Cest le verre , le platine , Tor , Fantimoine et le fer qui éprouvent la plus faible dilatation^ depuis 0° jusqu*à rébulHtion de Teau. M. Davy prétend que le fer cru s^étend moins que Facier^ et celui-ci moins que le fer forgé. On emploie ce dernier ou Tacier pour la confection des pendules^ et Ton corrige, dune manière ingénieuse^

les variations dans la longueur de la vei^e^ au moyen de celles du <;uiYre qui sont plus fortes.

Effets du calorique sur les trois espèces defer^jus^

qu^à la chaleur rouge.

112. Puisque les températures peu élevées produisent dans le fer des ckangemens si marqués^ il est clair que la <^leur rouge ^ qui commence à peu près à 1000 de»grés de Fahrenheit ^^ en produira de très-considérables*

Au reste nous nVvons point de données positives sur la dilatation et le ramollissement du fer. Muschenbroek a fait à ce sujet quelques expériences dont les résultats manquent d'^exactitude. Il paraîtrait ^ selon Binman ^ que le fer s^étend^ d^mis la température ordinaire de leté jusqu'à la chaleur rouge ^ de jf^ , Facier de —^ et la fouie de •—.

Si les observations de Rinman sont exactes^ et si en -même temps ^ il est prouvé quVu- dessous de lebuliition de Teau ^ la fonte se dilate moins que le fer. et Facier ^ il doit exister un degré de chaleur où ces trois espèces de fer obéissent dans leur dilatation à une loi opposée à cdle qui les régissait d^abord. Rinman prétend avoir remarqué que^ à la température de 5oo à ï55o*, le fer se trouve dilaté de ^^ Facier de —^ et la fonte de ^5 il sWsuit que

* Afin d^^aider la mémoire dWe partie de nos lecteurs , aous rappdlerons ici ^e le o° de Réaumur correspond à Sa*^ de Fabrenheit et Vébullition de Teau à ai a**. Pour convertir un nombre A de degrés de Fahrenheit , en degrés dn thermomètre centigrade , et en degrés de Réaumur, onétablitks proportions (aia — 3a) : 100 :: A — 3a : X et (aia — 3a} : 80 :: (A — 3a) : X^ œ qui donne pour les degrés centigrades X=: |- (A — 3a) et pour les degrés de Réaumur., Xz:;=|(A-^3a). Si A était plus petit que 3a , il £ïudrait soustraire A de 3a , et donner au reste le signe — . Le o du pyrométre de Widg-wood correspond à 598° centigrades, et chaque degré est égal à 7a* du thermomètre centigrade.

LeT.

le degré de température dont nous venons de parler ^ ne peut exister qu'entre 212 et 5oo° de Fahrenheit,

1 1 3. Le phénomène le plus intéressant que nous présente le fer dans cette période^ c^est le changement de couleur de la surface^ il se manifeste à 4oo° de Fahr.: cette couleur n'*est point passagère^ elle reste après le refroidissement ^ telle que la chaleur Ta produite. Les métaux qui se liquéfient après avoir passé par la chaleur rouge ^ les métaux précieux exceptés ^ subissent une altération semblable^ les autres fondent aussi tôt que le changement de couleur commence à s''opérer. On fait usage de cette propriété du fer, soit pour orner certains objets , soit pour des raisons dont il sera question plus bas. L^édat des couleurs augmente avec le poli de la surface : il s^'ensuit que Facier doit remporter à ce sujet sur le fer, et celui-ci, sur la fonte grise ^ mais la fonte blanche peut recevoir des couleurs aussi brillantes que Facier.

1 14* La surface du fer se colore diversement à des degrés de température déterminés : elle devient jaune de paille à 4^0°? point de fusion de Fétain^ jaune dW ou jaune foncé à 4^^''^ cramoisi à 4^^° 7 point de fusion dn bismuth:) violet, pourpre et bleu foncé à 54o**, lorsque le plomb se liquéfie^ cette couleur passe ensuite au bleu clair, au vert de mer et finit par disparaître à 700° , point de fusion du zinc. Si Fon élève davantage la température, oa fera renaître la même série de couleurs, à commencer par le jaune pale, le cramoisi, le violet , etc. ^ mais elles seront moins vives et disparaîtront plus vite. Un instant avant la chaleur rouge, il se forme pour la troisième fois une couleur bleu foncé; et, si dans ce moment, le métal est retiré du foyer , on le trouve recouvert d'aune légère pellicule. Nous pouvons admettre en principe que ces couleurs sont un effet de la combinaison de Foxigène avec le fer, quoique ces états d''oxidation nous soient encore inconnus.

PROPRIÉTÉS DtJ FER. ICI

11 5. Toutes ces couleurs ont peu d''éclat, à Texception du bleu foncé de la première série. C^est la seule que Ton soit en usage d'employer pour ornement; mais elles sont tontes dVne grande utilité, parce quelles servent à faire juger du degré de recuit qu'on veut donner à chaque espèce d'acier, aiSn de le rendre moins fragile, sans trop en diminuer la dureté *.

1 16. On est dans l'usage de bleuir quelquefois la surface du fer ou de l'acier, après l'avoir poli , mais il faut de l'adresse et une grande habitude pour exécuter cette opération.

117. Les trois espèces de fer ne se colorent pas à la même température ^ l'acier exige moiios de chaleur que le fer forgé , et celui-ci , moins que la fonte grise. Nous ne pouvons exprimer exactönent ces différences de températures au moyen du thermomètre^ mais elles sont si considérables , que l'acier atteint souvent le troisième terme de la série, quand le fer n'est encore parvenu qu'au deuxième, et la fonte grise, qu'au premier.

On n'a pas encore fait à ce sujet d'expériences sur la fonte blanche comparée aux autres espèces de fer: il est probable qu'elle précéderait même l'acier. Le fer se colore d'autant plus vite qu'il est plus dur. On peut donc ^stinguer de cette façon les endroits durs et les endroits m.ous d'une même barre :; les premiers seront déjà bleus , lorsque les autres paraîtront à peine jaune rougeâtre.

118. Apres avoir passé par tous les degrés de température qui produisent les changemens de couleur à sa surface, le fer étant chauffé davantage, devient lumineux dans l'obscurité^ sa couleur, brune d'abord, s'éclaircit déplus en plus, bientôt elle est rouge, même au grand jour:' ex-

* Cest pour cette raison que nous appelleroiis dorénavant ces couleurs, dont il sera souvent question , ks couleurs du recuiU Le T.

loa PftEMIÉHE SECTION.

posé peu de temps à oe degré de chaleur, ce métal conserve ses propriétés.

n n'en, est pas de même de Tacier ^ trempé^ il peid par la chaleur toute la dureté provenant de la trempe^ nom trempé , il acquiert plus de douceur qu'ail aW avait avant la chaude opérée au contact de Tair. Le fer dur se trouve dans le même cas , tandis que dans le fer mou on ue reconraalt aucune modification après le refroidissement«

Comme Taigreur diminue avec la dureté , ou trouve danc^ le recuit un Bäoyen d^ôter au fer cette mauvaise qualité^ lorsqu'elle est une suite du martelage à froid. Le fer aigre de sa nature (9a) ne peut perdre^ par le recuit, ce défaut, <jui dans ce cas ne résulte pas exclusivement de sa dureté.

IffßU du calorique sur le fer y jusqi^à la température

de la fusion.

1 19. A mesure que la température s'élève, le rouge s'éclaircit davantage (118), se change en jaune et finit par passer à une couleur blanche éclatante. Ce degré de température s'appelle la chaleur blanche. La difierenoe entre la chaleut rouge et la blanche est si considéraUe, que cette -dernière s'estimie à 1 2,000'' de Fahr. , l'autre n'étant que Ae looo. Cependant, on ne connaît encore aucun moyen fapeile de déterminer les nombreux degrés intermédiaires entre ces deux points remarquables. Avant que le fer de^ ^nne lumineux, on juge de sa température par les couleurs du recuit dont nous avons parlé aux paragraphes j^ i4 et suiv. ^ au-delà de ce point , il ne reste d'autres signes pour la connaître que les diffîrentes nuances du rouge , du jaune et du blanc : On ne peut l'apprécier que par une longue habitude.

Les degrés de chaleur nécessaires pour fondre le cuivre , l'argent et l'or , estimés à 4^<>o^ ^'joo et S^oo*" de Fahr., sont encore bien au-dessous de la chaleur blanche.

PROPRIÉTÉS DU PER, Io3

n est essentiel pour la trempe de Facier^ qu'ion puisse juger de rintensité des chaudes avec une grande exaeti-^ tude^ car chaque espèce dWier demande ^ pour ainsi dire^ un degré de chaleur particulier. Les différens fers mém« Tentent être travaillés à divers d^rés de chaleur blanche pour conserver toute leur qualité. Il serait d'aune grande utilité pour la préparation du fer et son emploi dans les arts, qu^on pût trouver un moyen pratique de connaître les degrés de chaudes avee une certaine précision. Rinman propose d^employer à cet eflfet la dilatation même du fer ^ mais nous avons fait observer d^à qu'il est difficile de Tap*« précîer dans les basses températures, et que les résultats obtenus à une chaleur plus forte sont pleins de contradictions (iio — 112). Ce qui s^oppose plus particulièrement encore à Tadoption de ce procédé, c^est que la dilatation varie selon la qualité du fer. Dans les derniers temps on a proposé le platine , parce qu'ail est plus réfiractaîre que le ier et qu'ail ne s^oxide pas. Mais Pemploî de ce pyromètre laisserait encore beaucoup dHncertitude , par la difficulté de Fobservation.

120. LWier, la fonte et le fer prennent les diverses chaudes lumineuses, en conservant entre eux Tordre qu^îls observent pour atteindre les couleurs du recuit. LVcîer devient plus tôt rouge et blanc que le fer forgé , et celuî-d précède la fonte grise ^ mais la fonte Uanche se chauffe aussi vite que Tacier. Cette différence entre les temps d^échauffement , est d^autant plus' forte , que Facier est plus dur et le fer plus mou. Ces faits dVxpérience se vérifient tous les jours dans la Êibrication des objets açiérés.

121. Les fers chauffés au blanc sont extrêmement mous et susceptibles de recevoir toutes les impressions^ ce qui a ëté dît (118) des changemens que le fer et Facier éprouvent après leur refroidissement , s'^applique aussi à ce cas ^ pourvu cependant que les fers ne soient pas exposés au courant

dVir ^ ni chauffés sous une enveloppe de poussière de charbon ^ ni soumis trop long-temps à la chaleur blanche.

122. Il résulte des expériences de Riqman^ que le fer forgé se dilate^ en passant du rouge brun au blanc ^ de ~7 , Tacier de ~ et la fonte de ^ ^ que la dilatation du fer depuis la température ordinaire de Tété jusqu'^au premier degré de la chaleur blanche ^ est de ~j pour le fer forgé , de 7;^ pour Tacier et de ^^ pour la fonte.

123. Si Ton augmente encore la chaleur^ le fer se ramollit à un tel point qu'ail finit par entrer en iusiop. Cest alors ^ sur-tout ^ qu^il. se comporte bien^différemment dans ses trois états. Le fer ductile exige une si haute température pour entrer en liquéfaction ^ qu'ion Ta regardé long-temps comme invisible. Le degré de fission de Facier est en raison inverse de sa ductilité ou du corps qu'ail possède^ on Testime entre i5o à iSS"" de . Wedgwood. Le fer cru se liquéfie ^ dit-on , entre . i ^5 a i3o° de Wedgwood ;j mais ces données sont inexactes puisque la fonte blanche entre en fusion lorsque le fer ductile acquiert le blanc suant. On peut même dire que la fonte grise ^ de toutes la moins fusible ^ se liquéfie à une forte chaleur soudante.

Chacune des trois espèces de fer demande un examen séparé :j parce que la chaleur et Toxigène agissent différemment sur elles , et qu^on n est pas toujours le maître de les préserver entièrement de Tinflueuce de Tair et du combustible.

Des propriétés du fer ductile dans les températures

élei^ées,

124. Le fer jouit d'aune propriété particulière ^ qui n'a encore été reconnue dans aucun métal ^ si ce n^est tout nouvellement dans le platine : il peut s Wir avec lui-

PROPRIÉTÉS DtJ FER. Io5

même à la ehaleur blanche ^ e^est ce qu^'on appelle se souder. Les autres métaux se ramollissent également avatit la fusion^ mais il est impossible de réunir leurs morceaux ramollis en une masse ^ par une pression mécanique, et sans ayaîr besoin de les liquéfier. Cest à la soudabilité que nous devons le» immenses avantages que le fer procure à la société , car ce métal est si difficile à fondi*e, qu'on ne pourrait le mettre en œuvre comme le cuivre ou Tai^ gent. •

Ce n^est qu''à la chaleur blanche qu^on peut effectuer les soudures^ on Fappeüe, pour cette raison, le blanc sou^ dont. Le fer dur y arrive plus vite que le fer mou: cehii qui ne possède qu^une très - faible soudabilité , rentre dans la classe des mauvais fers , quelles que soient du reste ses autres qualités : on le nomme^r rouverin.

Il existe aussi des fers qui se laissent très-bien souder et qui manquent de ténacité. Enfin il en est qui se soudent' bien à Ja chaleur blanche, et qui se fendillent ou se crùjuent sur les arêtes, pendant le forgeage, quand on approche du rouge cerise ^ ce sont aussi des fers rouverins : on les ap^ ipelLeJhrs de couleur^ lorsquHls ne possèdent ce vice qu'à un seul degré de chaleur. En un mot, le fer peut être rou-* Tenu au rouge cerise , au rose ou à la chaleur blanche. Q faut remarquer cependant , quMl existe des fers rouverins. qui ne se criquent pas pendant le martelage. Ces sortes de fers peuvent servir à une foule d'usages, si lé défaut dont il s'agit n'est point très-prononcé : les pièces fabriquées^ et mises en place offrent alors une grande résistance à la tem-» pérature ordinaire.

Le fer mal affiné devient à là fois rouverin et cassant à froid. Le fer tendre (92 — 98) est presque toujours trèssoudable, mais on en trouve aussi qui est brisant à chaud et cassant à froid, sans être imparfaitement afllné ^ c'est le plus mauvais fer. Il serait impossible de souder par lea

TOM. I, ï4

Io6 PREMIÈRE SECTION.

moyens ordinaires^ du fer à^nn très-faîble diamètre^ on ny parvient qu^à laide de la pile galvanique,

I a5. Si le fer en barres ^ chauffé au rouge ^ reste exposé au contact de Fair ^ sa surface se recouvre dVne enveloppe qui devient de plus en plus épaisse^ qui se détache peu à peu^ tombe et se renouvelle^ jusqu^à ce que toute la masse du fer soit convertie en une semblable matière. On Tappelle ordinairement écailles^ battitures ou paillettes da fer^ elle se forme doutant plus vite que la chaleur est plus forte ^ que Taccès de Fair est plus libre ^ et que la surface du fer est plus grande ^ abstraction &ite de Finfiluence que chaque espèce de combustible peut avoir sur cette opération chimique. Les scrupuleuses expériences de Rinman paraissent prouver que le fer mou se couvre plus tôt dVne couche d"'oxide, que le fer dur.

1 26. Une chaleur blanche modérée ^ aidée du contact de Fair^ produit sur le fer une couche noire moins épaisse et plus fine qu elle ne le serait si la température était très^ forte ; mais cette matière se détache plus difficilement du métal et s''y creuse davantage : en séjournant quelque temps sur le fer^ elle prend une couleur brun foncé ^ qui s^édaircit de plus en plus et unit par passer au rouge brun clair.

Si Fon forge le fer sous le marteau^ Fébranlement qui en résulte fait tomber la couche d^oxide qui le dépare. II n^en est pas de même au laminoir :j les barres ne recevront un bel aspect quVutant que le travail se fera avec la plus grande célérité.

Chauffé rapidement , le fer enveloppé d^une couche de paillettes conserve toute sa qualité. Il n^en est pas de même si la chaleur est variable et prolongée : ce métal perd alors une grande partie de sa ténacité ^ subit un fort déchet^ et se rapproche des fers cassans et mous^ après son refroidissement^ on Fappelle alors^er brûlé.

Le fer mou est plus sujet à se détériorer par les mauvaises chaudes que le fer dur^ il suffit du reste de donner au fer brûlé une chaude suante , hors du contact de Taîr^ dans un bain de scories ^ par exemple ^ pour lui rendre sa qualité première. Nous concluons de tout ceci que le fer doit être chauffé très-rapidement. On est souvent averti de la vérité de ce principe par les pertes qu^on éprouve ^ soit lorsque le charbon est humide ^ soit lorsque les soufflets sont en mauvais état ^ soit enfin quand le fer est exposé au contact immédiat de Fair , devant la tuyère ou dans les fours à réverbère.

On a déjà vu (^5) que le fil recuit possède moins de ténacité que le fil non recuit. La cause inconnue de ce fait doit aussi s^étendre au fer en barres fortement recuit ^.

127. Pour éviter le déchet et la détérioration du fer^ il serait à désirer qu^on le couvrît d'aune enveloppe ^ pour le défendre de Faction de Fair et lui conserver sa qualité :j mais on ne connaît pas encore de substance qui ptiisse servir à cet effet ^ dans la pratique. On doit donc empêcher, autant qu*'il est possible , la formation de Foxide , en donnant une chaleur continue et en tenant le fer hors du courant d'air **.

* Ce fait me parait s^expliquer facilement. Le recuit , quand il n'est pas suivi de Teffet d^une machine comprimante , dilate le fer , et lui donne par suite plus de corps et de ductOîté. Le poids agissant sur le métal par traction commencera donc par retirer , par en diminuer le diamètre , dans une proportion plus grande que pour un fer plus raîda et non recuit , possédant alors un diamètre moindre que celui de ce dernier, il se rompra sous une moindre charge. Mais dans l'emploi du fer en barre, on ne prend pas des échantillons si petits que la puissance à laquelle la pièce doit résister puisse Tétirer d'aune manière sensible -, ce dont il faut se défendre, c^est Taigreur, le défaut de corps ou de ductilité. On fera donc toujours bien de recuire le fer dans le plus grand nombre de cas ) et surtout dans nos arsenaux. Le T.

** On a trouyë une composition qui ne se fendille point , qui s^attache

128, La préparation et le trayail du fer, ne pouvant s''exécuter sans la présence de Tair atmosphérique, il faut avoir la plus grande attention de dérober ce métal à son influence nuisible. On y parvient dans les renarderies, et les chaufferies , en le tenant toujours enveloppé dVne couche de matière liquide, formée , soit par les scories qui résultent de Faffinage , soit par la substance que nous avons appelée paillettes , soit avec de Fargile ou du sable projetés sur le fer lorsque est rouge^ mais Fargile ne s^emploie que rarement.

Ces matières vitrifiables forment une enveloppe de laitier qui protège le métal contre Faction de Fair. Si toute sa surface en était parfaitement couverte , on pourrait Fexposer long-temps à une haute température, sans craindre de le détériorer. Ccst ainsi que, chauffé dans un creuset avec du verre et maintenu à la clialeur du blanc soudant, il conserve toutes ses qualités et ne perd que son aigreur (118). Mais dans les foyers de forge, on ne peut Fabriter d^une manière aussi complète ni empêcher, par conséquent , quHl ne subisse , à un degré plus ou moins fort , les changemens dont il a été question ( 1 26). On doit donc hâter les chaudes pour diminuer le déchet et ne point nuire à la qualité du métal. Lorsque , dans certaines circonstances, on est forcé de les prolonger, on enduit la ••"■■"^■^■■~~^"^~— ^■"■»-■~"— ^-^— ^■— ^■— ^— ■— •— "«i— — ^— i^— »•••i»«*»™i«.— »..»•■■i— ^i«i^»— »■■■•■I

fortemeiit au fer et fait ccnrps avec lui. On la prépare avec une partie de briques pilées trés-fîn, une partie de chaux yive, une parue de gypse calciné , deux, de limaille ou à son défaut de battitures de fer , et une partie de verre pilé : toutes ces quantités se prennent à la mesure et non au poids« Ce mélange est converti en pâte avec du sang de bœuf ^ il résiste à la chaleur rouge, mais sans pouvoir supporter la température du blanc soudant , ce qui faitqu''il ne peut guère servir que de mastic^ il est très« propre à cet usage , comme s^opposant très-bien au passage de la vapeur. Pour un degré de température plus élevé que la chaleur rouge , on peut faire usage d^un mélange d^argîley de battitures de fer et de crottin pro« venant de chevaux nos au vert. Note de FAuteur.

surfsœe da fer dWe pâte semblable à celle dont U a été question au paragraphe précédent^ cependant^ on ne doit pas en attendre un succès complet^ à moins <pie la barre n^en soit hermétiquement enveloppée pendant toute la chaude. On trouve un exemple de cette manière d^opérer dans la fabrication de la t61e.

1 29. Les charbons incandescens^ dont le fer est entouré^ agissent à leur tour sur le métal et produisent des phénomènes bien différens de ceux que nous venons de relater. Si la chaude n^est ni très^intense ni très-^prûlongée«» les èharbons ne feront qu empêcher Faction de Tair atmosphérique sur le fer^ sans lui communiquer des propriétés nuisibles : c'^est même un moyen de lui rendre sa qualité^ $i elle a souflFert par une chaude sèche ou par un martelage à froid. Dans le premier cas ^ il faut porter la température jusqu'^au blanc soudant : on ferait encore mieux de chaufiei^ le fer dans un bain de scories ^ parce qu''il ne serait guère possible de Tenvelopper de charbons^ au point que Fair ne pût pénétrer et agir sur le métal. Mais^ en tout cas^ il est essentiel que là chaude soit suivie d^une compression^ d'*un étirage sous le marteau ou le laminoir.

i3o. En chauffaot le fer devant la tuyère^ au milieu de charbons embrasés^ on doit avoir une grande habitude pour ne pas le brûler. Les charbons ne peuvent le couvrir d'aune manière parfaite : il faut donc employer le sable ou des matières vitrifiables pour lui donner une enveloppe artificielle ^ si déjà il n'^existe un bain de laitier ou fond du foyer. La siibstance la plus convenable pour cet objet ^ est la battiture de fer que Ton recueille dans les platineries ^ autour des martinets ^ ou ^ ce qui revient au même ^ les écailles qui se détachent des fers laminés. ^.

* Xai fait plusieurs essais à ce sujet \ ils m''ont prouve que les sables et les terres argileuses produisent souvent un efSet nuisible sur la qua— hté du fer, tandis que fdi toujours ëté satisfait de Pemploi des batti-^ tures. Le T.

n est essentiel dans le travail du fer^ qne les cfaaades soient bien conduites ^ elles lui conservent alors sa qualité^ et Taméliorent quand il a souffert par un traitement défectueux. Mais il n''est pas facile d''y réussir toujours ^ pour peu que le métal reste exposé au courant d'^air ^ il se forme une couche d^oxide ^ qui bientôt est remplacée par une autre et ainsi de suite ^ ce qui occasionne un déchet considérable et change la nature du fer. Si au contraire ^ on le chauffe trop au - dessus de la tuyère ^ crainte de le brûler^ on tombe dans Tinconvénient des chaudes lentes dont nous allons parler. Une expérience journalière nous fait voir que les ouvriers gâtent souvent le meilleur fer ^ et lui attribuent ensuite des défauts qui ne sont dus qu a leur inhabileté.

1 3 1. Si le fer ^ à Tabri de Tair et en contact avec le charbon ^ reste exposé long-temps à la chaleur blsfnche^ il prend toutes les propriétés de Facier : la fabrication de Tacier de cémentation repose sur ce fait d'^expérience. Si la chaleur n^a pas été assez forte ni prolongée assez long-temps^ le fer se couvre seulement d^une couche d acier:; mais le moindre accès de Tair provoque la formation de Foxide qui se liquéfie à Finstant.

1 32. Lorsque la température est élevée encore à un plus haut degré, et que le fer, en présence avec le charbon , est mis en fusion dans un creuset fermé hermétiquement , on obtient , ou de Facier , ou de la fonte blanche , ou de la fonte grise. Il parait que c''est la chaleur seule qui produit ces diverses modifications dans la combinaison du fer avec le carbone^ car le charbon ne manque jamais dans ces sortes d^expériences , le fer pourrait en prendre constamment une même quantité. Au reste , ce n''est que dans le cas où la chaleur a été poussée et soutenue long-temps au plus haut degré, quon obtient de la fonte grise.

i33. Il arrive quelquefois dans les feux de forges que le

fer se combine avec le carbone. On dit alors qu'ail a repris sa crudité on sa première nature^ mais cet accident est assez rare^ et quand il. se présente ^ on peut y remédier par une ou plusieurs chaudes suantes : dans ce cas ^ le fer est seule^ ment aciéreux ^ à moins que ^ par un excès de précaution ^ Fouvrier ^ le tenant toujours sous le vent, ne Fait changé entièrement en fonte.

i34. Le fer ductile liquéfié en contact avec le carbone* perd toujours ses propriétés et se change en acier ou en fonte. On a cru long-temps qu'il était impossible de le fondre sans en altérer la nature^ pour y parvenir , il faudrait Texposer, d*'après M. Kenzie, à la température de i6o* de Wedgwood , sans le mettre en contact ni avec Fair ni avec le charbon. Mais ce degré de température est exagéré. Au reste on est obligé d''employer pour cet objet la plus forte chaleur qu'ion puisse produire dans les meilleurs fourneaux à vent. On ne peut donc déterminer le point de température où il passe à Fétat de fluide élastique.

Quelque intéressante que soit la découverte de M. Kenzie, sous le rapport scientifique, la sidérui^e est loin d'en retirer aucun avantage. La soudabilité du fer nous donne le moyen de Femployer pour tous les usages , tandis que la chaleur extraordinaire qu'il exige pour entrer en fusion, empêche de tirer parti de sa fusibilité. D'après les expé^ riences faites à Londres, on a fondu, en 12 secondes, à l'aide du miroir ardent de Parker, 10 grains de fer forgé. Le 1er ductile fondu a une couleur blanche argentine et une cassure crochue^ il est doux, devient très -nerveux et possède une pesanteur spécifique de 7,7.

Des propriétés de V acier dans les températures élevées»

i35. L'acier se conduit comme le fer dans les hautes températures, et principalement conune le fer dur. Il

soude avant lui ( i ^^) et se coizvre moins vite d^'une couche d^oxide (i25). Les chaudes sèches et prolongées lui font éprouver les mêmes changemens qaan fer (i^aÔ- — iî*8)^ quoiqu''i]s arrivent plus tard^ avant de les subir ^ il perd sa nature d^acier. et prend les propriétés du fer^ c^'est ce que les ouvriers appellent se pâmer. Certains aciers se pâment plus tôt que d''autres : on ne peut les corriger par les chaudes grasses^ mais ils forment ensuite un excellent fer^ s^ils sont eux-mêmes, de bonne qualité.

LVcier non trempé ne change pas quand on lui donne une chaude grasse et rapide^ soumis long-temips à la chaleur blanche^ sans le contact de Tair^ son grain devient plus fin et plus homogène. Mais Facier trempé éprouve des changements considérables étant exposé à la chaleur et refroidi lentement^ il perd sa texture^ sa couleur et reprend Téclat qu^il avait avant la trempe. Ce changement d^un métal aigre dur^ d^une couleur blanche^ en un fer trèsmalléable et vice versa peut se répéter un grand nombre de fois.

i36. ^expérience a prouvé depuis long-temps que le fer fort et dur perd une partie de sa dureté^ étant exposé à la chaleur blanche avec le contact de Tair. Ce fait est d^accord avec les phénomènes que présente Tarier dans les mêmes circonstances. Uun et Tautre se rapprochent alors de la nature du fer le plus pur^ tandis que le fer dur et cassant conserve sa dureté et devient encore plus mauvais. Du reste ^ il ne s"'agit point ici de la dureté et de Faigreur qui sont une suite de la trempe ou du martelage à froid (68)^ on les corrige à un degré de chaleur beaucoup plus faible (ii8).

1 3^. LVcier^ pouvant perdre au feu toutes ses propriétés caractéristiques ^ demande à être chauffé avec plus de soins et de précautions encore que le fer^ on doit le saupoudrer de sable pour le protéger contre Finfluence de Fair atmo-

PROPRIÉTÉS DU FER. |l3

sphérique (i3o) et Fempêcher aussi de se changer en fonte (i33). Enfin ^ les règles prescrites pour chauffer le fer s^'ap^ pliquent également à Tacier.

i38. Soumis à la chaleur blanche^ sans le contact de Faîr^ IVcîer ne subît point de changement (i35)5 mais si Ton fait usage de la poussière de charbon pour le défendre contre Yinfluence de Fair atmosphérique et s^il est maintenu long-temps au degré du blanc soudant^ îl perd une partie de sa ténacité ^ cesse d^êlre ductile et malléî^ble^ et finit par ne plus pouvoir se souder. Si la température s^é** lève jusqu^au point de sa fusion ^ il passe complètement à Fétat de fonte.

1 39. Si donc , on veut liquéfier Facier et lui conserver toutes ses propriétés ^ on doit le préserver du contact de Fair, ne pas le couvrir d'aune couche de poussière de charbon et le chauffer avec rapidité, surtout en faisant usage de creusets brasqués. Une chaleur vive et Femploî d'aune substance vitrifiable ser\^ant à couvrir le métal , sont des points essentiels dans la fabrication de Facier fondu ^ couvert d'une couche de verre et entretenu quelque temps à Fétat liquide, non-seulement il conserve toutes ses propriétés, mais il devient aussi plus fin et plus homogène (i35).

La liquéfaction des aciers durs et des aciers mous mêlés en diverses proportions, est un moyen sûr d'obtenir des produits de différens degrés de dureté , selon Fusage auquel on les destine. Ce moyen parait préférable au raffinage ^ il serait généralement adopté , s'il n'exigeait pas Femploi d'une si haute température, ce qui occasionne une forte dépense en combustible et en creusets. Une addition de i à 2 p. *y^ de charbon pur parait produire un bon effet dans la fusion de Facier de cémentation^ le métal devient plus dur, mais aussi moins soudable ^.

* Les aciers fondus sont toujours moins soudables que des aciers de TOM. I. l5

Iï4 PREMIÈRE SECTION.

Des propriétés de lajbnte dans les températures

élevées.

1 4o. Le fer cru manque en général de soudabilité^ ce qui le distingue du fer ductile et de Facier^ la fonte blanche en est entièrement dépourvue^ parce qu^à une température peu élevée elle devient déjà pâteuse et ne peut alors être soumise ^ une forte compression^ tandis que la fonte grise ^ qui demande un plus haut degré de chaleur pour entrer en fusion ^ est très-légèrement soudable : mais le passage de la chaleur soudante à la chaleur de la fusion est si rapide ^ que le soudage ne peut être effectué que par une extrême célérité, La manière d^être du carbone dans ce métal ^augmente encore la difficulté : il se trouve d^ailleurs dans le même cas que Tacier très-dur ^ qui ne possède non plus qu'Hun faible degré de soudabilité. Cette propriété si précieuse pour le fcr^ ne serait du reste dVucun usage pour Temploi de la fonte dans les arts, puisque devenue liquide, elle est susceptible de prendre toute espèce de forme , étant versée dans les moules.

i4i* Si dans les hautes températures la fonte reste ex-* posécàTinfluence de Tair atmosphérique , elle se comporte comme le fer et l'acier^ mais il faut une chaleur plus prolongée pour qu elle se couvre d^une couche d^oxîde ; cette couche est toujours plus épaisse , plus rude , d^un grain moins fin que celle qui couvre le fer ductile ^ poreuse et très-fusible , elle fournit au métal une enveloppe liquide , qui ralentit les progrès de Toxidation , si le coup de feu est rapide. Une chaleur faible et prolongée long-temps, produit

forge du même degré de duretë. II s'ensuit que la fusion ne deviendrait jamàU un moyeu général de rendre les aciers homogènes , lors même qu'ion ferait abstraction des dépenses qui en i:ésii],tent. Le T.

PROPRIÉTÉS DÛ FER. Il5

du contraire une couche moins épaisse et d^un grain plus . fin^ dont la couleur noire passe peu à peu au brun ^ et finit par devenir entièrement rouge. Cet oxide est alors moins fusible.

On ne connaît pas eiicore de substance qui puisse servir d''enveloppe artificielle à la fonte ^ et résister aux températures élevées: la terre glaise dont on fait usage ^ ne remplit ce but qu''imparfaitement. On est donc réduit à n^empêcher Faccès de Tair qu^en partie^ et à éviter les changemens de température pour les vaisseaux exposés à la chaleur.

142. On pense que le fer cru se fond à 17 ou 18000" de Fahrenheit. Cette estimation est certainement trop élevée. La fonte blanche arrive plus tôt au point de fusion que la fonte grise ^ mais cette dernière devient plus liquide: Tune et Tautre occupent alors un volume moins considérable qu^avant leur chailgement d'état ^ la fonte solide surnage dans le baîn^ si toutefois elle est déjà pénétrée d'un haut degré de chaleur^ car la fonte froide se précipite. Le fer cru fait donc une exception aux lois générales delà dilatation des corps ^ cette apparente anomalie provenant de la cristallisation ^ a également lieu pour le bismuth^ Fantimoine^ le zinc^ le soufre et Feau : la fonte n'en devient que plus propre à être moulée^ parce qu'eUe remplit les moules parfaitement.

La fonte blanche se dilate moins que la grise , en passant de Fétat liquide à Fétat solide , ou ce qui , dans certaines circonstances ^ revient au même , elle subit un retrait plus considérable par le refroidissement. En employant la fonte dé cette nature pour des objets coulés , on ne 4oit point négliger cette considération ^ si au contraire, on fait usage de Fàutre , il faut opposer à la pression que la fonte exerce Contre les paroîô du moule, une pression extérieure et augmenter sa coinpacité par la hauteur des jets et le {>oids des masselottes.

Il6 PREMIÈRE SECTION.

i43. Il est essentiel pour la pratique que Ton connaisse exactement le retrait de la fonte ^ passant de Tétat liquide à Tétat soKde et froid ^ parce qu''on est obligé d^augmenter de cette quantité les modèles qui servent à la confection» des moules. Ce retrait varie selon la qualité de la fonte entre tj et ^ pour chacune des trois dimensions. Terme , moyen ^ on compte ordinairement sur -^ pour la bonne^ fonte grise.

i44« La fonte grise soumise à une chaleur continue et modérée^ se couvre dW oxide plus friable et moins compacte que celui de la fonte blanche \ mais sa ténacité nVug-« mente guère«

Grillée long-temps à la chaleur blanche^ elle devient poreuse^ perd de sa résistance et finît par se convertir entièrement en oxide. Si^ au contraire^ la température est portée rapidement jusqu^au point de fusion^ la couche: d^oxide devenue liquide couvre et protège la surface dix bain. Exposé dans cet état à un vent fort ^ le métal s^oxide entièrcnjent^ si Ton enlève les scories à mesure qu^eUes se. forment^ jusqu'^à ce que toute la masse liquide soit réduite, en laitier.

Si la fonte grise est tenue en bain sans éprouver Faction. d'*un fort courant d^air^ elle conserve son état métallique^ sa couleur s'*éclaircit^ sanfr cependant passer au- blanc ^ sa texture reste toujours grenue et ne devient j aidais rayonnante comme celle de la fonte blanche. Ce fer cru prend alors un certain degré de malléabilité^ se rapproche de la nature du fer forgé ^ devient un peu soudable et se comporte à la trempe comme Tacier le plus mou.

Plus on la tient long-temps en bâin^ en la soumettant à Taction lente de Tair atmosphérique ^ et plus on augmente sa résistance et sa malléabilité ij cette opération ne peut devenir néanmoins une méthode d^affînage ^ à cause de la grandeur du déchet ^ de la difficulté de renouveler toujours

PROPRIÉTÉS Dû FER. II7

la surface du bain et principalement à cause de la mauvaise qualité du produit.

145. La fonte grise liquéfiée à Tabri de Pair et refroidie lentement ^ conserve toutes les propriétés quelle avait avant la fusion. Si elle est couverte d^une couche de charbon^ elle parait^ après son refroidissement^ avoir pris une couleur un peu plus foncée. On peut la fondre à plusieurs reprises, sans changer sa nature ^ mais si on la refroidit subitement en la projetant sur une plaque froide ou sur un sol humide^ elle devient blanche^ dure et aigre. Ce changement est d'hantant plus complet que le refroidissement est plus subit. La granulation et Tarrosage avec de Teau^ sont les moyens lesplus efficaces qu'ion puisse employer pour parvenir à ce ' but^ c'^est par cette raison que les objets coulés en fonte grise ^ dans un sable humide^ sont blancs vers les bords et gris au centre de la cassure : cet effet n^a point lieu dans les gros objets, parce que la masse de la fonte est trop considérable pour se figer subitement , même sur les bords.^ Les objets minces, fabriqués dans les mêmes circonstances,, présentent souvent une cassure entièrement blanche. Si la fonte grise, en masse épaisse, a été refroidie avec lenteur et jusqu^à ce que la surface soit devenue ro^ge - brun , et si on la jette ensuite dans Feau froide, pour accélérer le refroidissement , la cassure de la fonte présentera un aspect contraire à celui dont il a été question: c^est le noyau qui,, dans ce cas , s^est changé en fonte blanche, tandis que Ten— veloppe est restée grise ^ parce que le noyau était encore à Tétat liquide, lorsque le refroidissement subit a été opéré par la trempe,

i46« La fonte blanche ^ soumise aux températures élevées , se conduit différemment^ exposée au contact de Tair et à Faction de la chaleur au-dessous du point -de fusion, die perd sous la couche d'oxide sa texture rayonnante et sa couleur blanche^ elle dcrient grenue, grisâtre, douce,

ii8 PREMIÈRE Section.

malléable^ et se rapproche de Tacier. On peut hàtcr cet effet^ en Tenduisant d^une substance infusîble et poreuse ^ afin dé la préserver du contact immédiat de Fair atmosphérique ^ sans empêcher le fluide de pénétrer en petite quantité jusqu'au métal. Mais dans le cas même quVUe fût parfaitement abritée de Fair ^ elle éprouverait ces changemens dans sa texture ^ quoiquVvec plus de lenteur , si toute fois elle n'est pas lamelleuse. La poussière de charbon peut servir d'enveloppe^ le graphite convient davantage ^ mais on doit lui préférer la chaux ^ l'argile réftactaire ^ la calamine ^ lés cendres et particulièrement les cendres d'os : ces diflerentes matières ont pour but de diminuer la formation de l'oxide ou l'influence de l'air sur le métal. La fonte grise éprouve ces modifications à un degré beaucoup plus faible ^ sur-tout lorsqu'elle est enveloppée dans la poussière de charboil.

147. La fonte blanche^ exposée à une chaleur lente avec ou sans enduit , devient très-réfractaire. Une chaude faible et de peu de durée ^ ne produit ce changement qu'à la surface« Si alors on élève la température^ le noyau intérieur ^ qui ne change point de nature ^ est mis en fusion ^ et la couche d'oxide ^ sous laquelle se trouve une couche d'acier malléable^ restant à l'état solide^ laisse sur la sole du four, une enveloppe creuse qu'on appelle car cas. Liquéfié, ce fer cru présente en général des propriétés variables selon les circonstances de la fusion. Si la chaleur a été prolongée long-temps , la fonte sera épaisse et matte en sortant du foyer 5 après le refroidissement, elle aura de la doupeur^ une texture grenue , une couleur grisâtre dans la cassure , un peu de malléabilité , et elle se rappro-* âiera de l'acier : en cet état, elle est si peu fusible qu'on ne peut la liquéfier k la température de la fusion du fer cru. Si , au contraire , le coup de feu a été fort et soutenu , il se forme peu d'oxide, la fonte est bien plus liquide, et après le refroidissement , reparaissent sa cassuse rayonnante et sa

PROPRIÉTÉS Dû FER. tîQ

couleur blanche, Q en sera de mème^ si elle çst fondue dans des creusets sans le contact de Fair atmosphérique^ pu dans les cubilots^ au milieu des charbons.

Elle entre plus tôt en fusion que la fonte grise et devient très-liquide dans le foyer ^ mais elle s''épaissit au moindre abaissement de température. Si Ton dirige sur le bain ^ le jet d^air d^une forte machine souillante ^ on peut aussi la convertir entièrement en scories. LVction lente de Wair atmosphérique lui fait éprouver les mêmes changemens qu^à la fonte grise (i44)) i^^î^ ^^^ changemens arrivent plus vite^ de sorte qu''elle devient plus tôt msdléable ^ elle est d^ailleurs plus disposée à prendre les propriétés de Tacier q\ie celles du fer«

i48. Puisque la fonte blanche conserve ordinairement sa couleur en une seconde fusion ^ on a cru long -temps qu'ion ne pouvait la changer en fonte grise. U suffit pourtant d^élever la température à un haut degré et de retarder la congélation^ pour changer la fonte blanche en fonte par^ faitement grise ^ non seulement dans les fourneaux à cuve^ mais aussi dans des creusets dVrgile comme dans des creusets brasqués. Ce changement n^a pas lieu lorsque la ten^*pérature ne s^est guère élevée au-dessus du point de liqué^ faction et lorsque le refroidissement de la fonte liquide s^est opéré avec trop de rapidité. Mais nous pouvons a0ir-* mer que toute espèce de fonte blanche, sans en excepter la fonte blanche lamelleuse et même les flösse^ caverneux, se change en fonte grise, par une seconde fusion, dans de^ creusets d''argile et par Temploi d^une chaleur très-intense, suivie dVne lente congélation*

i49- £n résumé, voici quelles sont les différences essentielles entre ces deux espèces de fer cru, soumises aux températures élevées. La fonte grise ne se couvre pas aussi vite d^me couche d^oxide pendant le grillage ^ elle conserve plus long-temps sa première nature, mais elle finit par

îaO PREMIERE SECTION.

devenir poreuse ij loin de prévenir cet état dlncohérence ^ à Faide dVn enduit^ on Faugmente encore^ si e^est de la poussière de charbon qu'ion fait usage. Elle demande un plus liaut degré de chaleur pour entrer en fusion ^ devient plus liquide que la fonte blanche et exige plus de temps «t une plus forte influence de Fair pour prendre un certain degré de malléabilité.

La fonte blanche se couvre plus vite d''une couche d''oxîcle ^ perd plus tôt sa nature de fonte et devient alors douce ^ grenue^ grisâtre et aciéreuse : si on Fenduit dWe substance poreuse, on accélère ces changemens. A Fétat pâteux , elle ne demande qu^une faible influence de Fair pour acquérir de la malléabilité. Elevée rapidement au point de fusion , elle conserve sa nature de fonte et sa liquidité , quoiqu^le «'^épaississe très -vite en sortant du foyer; refroidie, elle possède encore sa dureté, son aigreur, sa texture et sa couleur. Si on la jette dans un moule i) son aigreur augmente à tel point que les objets coulés se brisent avant le refroidissement. Si au contraire la chaleur de la fusioù était très-intense et le refroidissement très-lent , elle perdrait sa texture , sa dureté , son aigreur et sa couleur blanche , deviendrait grenue j douce et grise , ou plutôt elle se changerait en fonte grise.

1 5o. Bien que Fune et Fautre espèce de fonte puissent acquérir de la malléabilité dans les températures élevées et par Finfluence de Fair , elles présentent sous ce rapport des résultats très -différents. Chauffée au-dessous du point de iusion, la fonte grise ne change guère ^ elle devient trèstard un peu malléable, sans que sa résistance en soit l>eaucoup augmentée^ tandis que la fonte blanche devient tellement malléable qu^on peut Fétirer en barres. Elle est alors susceptible de prendre la trempe, au point qu'acné peut servir à la confection d'instrumens tranchans de toute espèce.

PROPRIÉTÉS DD FER. lül

i5i. n est presque impossible de méconnaître Tanalogie qui existe entre Facier trempé et la fonte blanche^ aussi bien qu^entre Tacier non trempé et la fonte grise ^ quand on les considère dans les températures élevées. LVcier trempé devient doux et prend une couleur plus foncée^ lorsqu'^il se refroidit lentement^ après la chaude^ la fonte blanche se conduit de la même manière^ et les changemens qu'acné éprouve sont encore plus marqués. Uacier non trempé^ chauffé et refroidi subitement^ devient aigre et prend une couleur blanche^ la fonte grise présente la même apparence lorsqu''elle est refroidie subitement après la chaude ^ mais dVne manière moins frappante qu^après la fusion« La fonte blanche reste blanche^ si elle se refroidit subitement après la fusion^ la fonte grise le devient si le refroidissement est subit ^ elle reste grise ^ si elle se congèle lentement'^, et Tautre le devient dans la même circonstance. LVcier trempé reste blanc et dur après un refroidissement subit ^ et Facier non trempé conserve sa ductilité et sa couleur foncée s^ü est refroidi avec lenteur. L^analogie est donc parfaite et les phénomènes ne diffèrent que par le plus ou le moins.

i52. Il résiste des diverses propriétés du fer cru que cVst la fonte grise qui convient le mieux pour une seconde fusion ^ eUe acquiert plus de liquidité ^ ne subit pas d^aussi fortes modifications par Finfluence de Fair atmosphérique^ rem*plit mieux les moules ^ fige moins vîte^ donne des objets moins durs et plus résistans ^ enfin elle présente moins de déchet que la fonte blanche. Cette dernière conserve à la seconde fusion sa dureté et son aigreur^ à moins que la température ne soit élevée au plus haut degré ^ ce qui en-* traîne une foule d^inconvéniens et ajoute encore à Fincertitude des résultats. Ces principes recevront par la süitfe un plus grand développement^ et alors il sera question de3 cas d^exception à la règle.

TOM. I. i6

On doit avoir soiu^ pendant Topération^ de préserver le métal de Faction du vent autant quHl est possible^ et d^élever la température avec rapidité , Jusqu^au point de fusion. Si Ton opère dans les creusets ^ il faut les luter^ ou ce qui vaut mieux encore ^ couvrir la fonte d'une couche de sub^ tance vitrifiable^ c'est un moyen certain de la défendre contre Tinfluence de Tair^ et de lui conserver toute sa liquidité^ etc. Si on la refond dans un fourneau^ au milieu des charbons embrasés^ on doit craindre d'employer un vent trop faible ^ dont l'action incertaine et lente produit un déchet considérable^ et altère les propriétés du fer cru.

Le défaut de chaleur est encore plus préjudiciable dans les. fours à réverbère:; non-seulement la fonte grise peut perdre^ avant de se fondre une partie de sa ténacité, (i 44) mais parvenue au point de fusion , elle présente une cou-» leur rouge, reste épaisse et coule lentement du foyer ^ après le refroidissement, elle est noire dans sa cassure et plutôt écailleuse que grenue, possède un peu de malléabilité et n'offre plus qu'une faible résistance: ce sont les écailles prises séparément qui paraissent être malléables , mais dUes manquent de cohérence entre elles. Exposée très-longtemps à cette faible température, la fonte rouge de chaleur se change en une matière pulvérulente qu'on ne peut plus mettre en liquéfaction^ fondue rapidement et tenue en bain, elle devient au contraire plus résistante , et plus douce, et sa couleur s'éclaircit en même temps.

On ne doit jamais refondre la fonte blanche au four à réverbère: dans les circonstances les plus favorables (lorsque la fusion est rapide) , elle donne toujours un produit aigre , en subissant un déchet considérable : dans le cas contraire, le déchet augmente encore, la fonte cesse d'être coulante et ne remplit point les moules.

i53. La surface des objets coulés, lors même que la fonte est très-grise, possède souvent une grande dureté due

PROPRIÉTÉS Dû FER. ia3

ail reffoidissemeat subit ^ qui proyieut de Thumidite des moules. Cet inconvénient n'^a rien de fâcheux ^ sous le rapport de leur aspect^ la fonte étant devenue blanche et plus coihpacte ^ la surface de ces objets parait plus belle ^ mais ils deviennent cassans et difficiles à travailler au ciseau ^ à la lime^ au foret et sur le tour. On a donc cherché à remédier à cet inconvénient. Réaumur fit de nombreux essais pour adoucir la fonte et lui donner un plus haut degré de ténacité. On ne peut douter quVn simple recuit ne conduise à ce but^ mais il ferait naître une épaisse couche d^oxide ^ qu''on diminue en couvrant la surface du fer cru d^une substance poreuse.

Réaumur recommande pour enduit le graphite^ et Binman les cendres d''os. Le premier de ces auteurs attachait le plus haut prix à Tart dVdoucir la fonte ^ il espérait que Findustrie en tirerait un avantage considérable^ qu^une grande partie d^objets fabriqués aujourd'hui en fer foi^é pourraient Têtre par la suite en fer cru^ mais cette opération n est pas sans inconvéniens^ la fonte grise peut perdre de sa résistance ^ et la fonte blanche se couvre quelquefois d''une forte couche d'oxide. Cependant^ dans certaines circonstances^ on doit adoucir à la surface les objets coulés, n suffit alors de le recuire avec un enduit quelconque : le sable quartzeux même peut servir à cet effet ^.

ï 5 4. Si radoucissement du fer cru n'avait d'autre but que d'ôter aux objets coulés la dureté à la surface provenant du refroidissement subit ^ il suffirait de les griller dans la

* Quand les pièces ooulëes sont minces , on fait toujours bien de les adoucir. En Angleterre on les recuit à cet effet, pendant 36 heures, dans la ponssiôre de coke. Tai vu traiter de cette manière différens objets , et même des ustensiles culinaires , qu^on expédiait en Espagne et en Italie. Adoucis, ils étaient ensuite tournes à Tintérieur, ëtamés et recouverts à Pextërieur d^pn vernis. Ces vases en fonte étaient à la fois très "légers et très -solides.

I2l4 PREMIÈRE SECTION.

poussière de charbon^ ou bien dans la craie ^ les cendre» d''os, etc.^ en donnant toutefois un degré de chaleur élevé et soutenu. Maïs on ne parvient alors qxi"'à ramollir leur enveloppe qui a été convertie en fonte blanche^ si Ton désire^ au^contraire ^ que la pièce entière devienne non-seulement douce , mais aussi malléable et plus tenace ^ on n'*y parviendra qu^imparfaîtement par Femploi de la fonte grise. Au lieu d^un objet doux^ malléable et solide^ on n obtiendrait qu^une matière poreuse ^ qui bien que douce et malléable ^ ne pourrait guère résister au choc et offrir les qualités requises. Dans ce cas^ lorsque par économie on ne veut employer ni le fer, ni Tacier, on doit se servir de la fonte blanche, comme par exemple pour la fabrication de couteaux, de clous, de ciseaux, de fers à cheval, etc.

La fonte blanche grillée hors du contact de l'air prend toutes les propriétés de Facier : elle devient douce, acquiert une couleur matte et une cassure grenue. Chauffée ensuite et refroidie subitement , elle se durcit au point que la lime ne peut Fattaquer^ chauffée de nouveau, elle reprend sa ductilité, et ne diffère en général de Facier que par un moindre degré de résistance. Au reste elle n'*éprouve aucune perte de poids par Fadoucissement , à moins qu^on n emploie la craie ou la sanguine pour enduit.

^expérience démontre qu'une température modérée et continuée long-temps ne produit pas de meilleurs résultats pour Fadoucissement du fer cru, quWe chaleur très-forte, dont Fintensité et la durée doivent être proportionnées à Fépaisseur des pièces.

L'oxide de fer, et après lui la craie, produisent un effet plus prononcé que ne le ferait toute autre matière^ mais il parait que cet effet n''est que trop rapide , parce que la fonte prend un grain très -gros, suite d^une trop forte action de ces corps. La meilleure substance est un mélange de cendres d'os et de poussière de charbon : les premières ne semblent

PROPRIÉTÉS Dû FER. 1^5

servir que pour augmenter la densité du mélange. Il est hors de doute que plus tard on ne fasse un usage trè&-fré-» quent de radoucissement de la fonte blanche.

Le fer cru obtenu par la fusion de riblons d^acier ou de fer ductile ^ avec addition de poussière de charbon ^ donne une fonte blanche qui s'^adoucit parfaitement. La fonte mêlée qui contient peu de grapbite àTctat libre, convient aussi très-bien pour la fabrication d'objets coulés qu'on veut adoucir.

DE L^CTION DE l'oxIGÈNE' SUR LE FER.

i55. En examinant le fer dans les températures élevées^ on ne pouvait passer sous silence les changemens qu'il éprouve par l'influence de l'air atmosphérique : c'est l'examen de sa manière d'être, lorsqu'il est soumis à la chaleur tantôt avec tantôt sans le contact de l'air, qui répand le plus de lumière sur la nature de ce métal, considéré dans ses trois états difierens.

A une basse température et dans un air sec, il ne subit aucune modification ;j son affinité pour l'oxigène ne se manifeste qu'à un certain degré de chaleur.

On ne peut révoquer en doute que les couleurs du recuit (ii4) ne soient un eflFet de l'oxidation, mais on ignore la nature de cette combinaison avec l'oxigène. Ces couleurs répandues comme un léger souffle sur la surface du métal , échappent à toutes les opérations de la chimie. Elles disparaissent avant la chaleur lumineuse, et avec elles disparait aussi l'éclat métallique. Le fer est alors couvert d'une enveloppe grise qu'il porte toujours. Nous ne savons pas si cette enveloppe et les couleurs du recuit sont dues à un état d'bxidation particulier. Il nous est également impossible d'indiquer avec certitude la cause de la fragilité que le fer acquiert, lorsque, dans les chaudes et sous la

couche d^oxide^ il est exposé long-temps à Taction de Tait. Serait-ce TefiFet d^une légère oxidation?

Les taches jaunes et bleues qu^on voit dans la cassure des fers dits brûlés ^ sont entièrement semblables aux couleurs du recuit de la deuxième série. Une ou plusieurs chaudes suantes ^ sans le contact de Tair^ suffisent ensuite pour lui rendre sa première qualité ^ ce fait incontestable viendrait k Tappui de cette supposition. .

L''expérience nous prouve aussi que le fer ductile^ exposé long -temps à la chaleur blanche^ mais à Tabri de Tair ^ ne change point. Si , au contraire, il n^est pas entièrement dérobé à Faction de Tair , sa surface se couvre d^une couche d^oxide qui le préserve des progrès de la combustion , sans pouvoir cependant le défendre complètement de Tinfluence de Tair ^ et alors il perd sa ténacité et devient cassant : la couche d^oxide agit dans ce cas de la même manière qu^un enduit poreux quelconque. Il semble résulter de tout cela, que la mauvaise qualité du fer brûlé ( 1 26 , 1 3o ) est due à un changement de texture provoqué par Foxidation à la surface des facettes qui se forment dans la masse.

i56. Les battitures ^ paillettes ou écailles ^ qui ne se produisent sur le fer qu^à là chaleur lumineuse , depuis le rouge jusqu^au blanc , constituent un oxide dont le degré d'oxidation n^est pas encore parfaitement connu.

15^. L''oxidule de fer nV pas été trouvé à Tétat libre dans la nature^ on ne Fobtient que par des moyens artificiels, et malgré les précautions employées , il est souvent encore souillé d^oxide. On le produit en faisant passer des vapeurs d^eau à travers des tubes rougis , contenant du fer métallique. Cest le procédé de M. Bucholz. Ce corps a une couleur noire et un fort éclat ^ il fond en une masse poreuse noire et brillante , qui ressemble plutôt à Témail qu''au verre.

ML Stromayer vient de Tobtenir dWe autre manière ,

en réduisant Foxîde rouge à Faide deThidrogène, à un degré de température un peu au-dessous de la chaleur rouge. L^oxidule obtenu est parfaitement pur ^ possède une couleur noire bleuâtre, qui, exposée directemient à la lumière, paraît entièreqient noire. H communique au verre une couleur bleue, s^allume spontanément à Pair libre et se change en oxide rouge. Cest le seul moyen d^obtenir Toxidule parfaitement pur. La nature ne peut nous FoÔrir en cet état , parce qu^îl manque de permanence. Diaprés M. Ber— zelius, 100 parties de fer métallique se combinent avec 29,47 parties d^oxigène pour former Toxidule ^ ou, ce qui revient au même , il se compose de 77,^3 de fer et 22,77 dWîgène. On sait que M. Berzelius admet que Foxidule contient un atome de fer et deux atomes d^oxigène *.

i58. M. Berthier ayant analysé des battitures de plusieurs forges , pense qu'acnés sont composées de trois atomes de fer et de sept atomes d^oxîgène, quVUes contiennent par conséquent ^25,4 de ce gaz, et 74,6 de fer. Ce chimiste fait observer que si Ton ne veut pas les regarder comme un oxide particulier, on doit admettre qu^elles contiennent deux atomes d^oxidule et un atome d^oxide.

M. M^sander a prouvé depuis que les battitures ne constituent pas un corps homogène^ maïs qu'acnés se composent en général de deux couches parallèles, dont celle qui est à Textérieur contient plus d^oxigène que n en renferme la couche tournée vers la masse métallique^ de plus, que les quantités d^oxigène ne sont pas constantes, et qu^eUes augmentent dans les deux couches , à mesure que le fer est exposé pliis long-temps à Faction de la chaleur et de Fair. Cet auteur a trouvé dans la couche intérieure 76,2573 de fer et 24,74^5 d^oxigène, et dans la couche

* Diaprés son ancienne manière de compter. Maintenant M. Berzelius admet que Toxidule est compose de i atome de fer et de i atome d^ozigâne. Le T.

laS PREMIÈRE SECTION.

extérieure à peu près ^3 de fer et 27 d^oxigène. Il parait résulter aussi de ses expériences que le rapport entre les composans doit varier avec Tépaisseur des couches^ et que des battitures très -épaisses peuvent oflFrir plus de deux couches^ dont la composition change avec le degré de chaleur qui a servi à les produire^ avec la durée et la continuité de la chaude.

LVccroissement de Toxigène dans la couche extérieure est dû à Tinfluence de Tair sur Toxide primitif qui constitue probablement les battitures les plus minces. Mais les expé-riences de MM. Berthier et Mosander ne nous expliquent point la nature de cet oxide^ elles prouvent seulement qu**!! diffère de Toxidule. Est-il composé de deux atomes d^oxi— dule et d^un atome de péroxide^ ou Test-il^ diaprés M. Mosander^ de trois atomes d^oxidule et d^un atome de peroxide? voilà ce qui reste abandonné à de nouvelles recherches. Il est certain toutefois que ces battitures ou écailles forment un composé particulier d'oxidule et d^oxide^ tel qu^on ne Ta pas encore trouvé dans la nature. Si la composition annoncée par M. Berthier se vérifiait^ il serait permis de les regarder comme un oxide particulier^ ce qui ne pourrait avoir lieu, diaprés les résultats de M. Mosander.

i5g. Exposées à la plus forte chaleur, au-nlessus même du point de fusion de la fonte, les battitures s^aglutinent seulement en une masse poreuse et frittée , ressemblant à Témail^ mais traitées dans le creuset d^argile, ou bien mises en contact avec la silice d'une autre manière, elles deviennent très-fusibles et forment alors une matière plus ou moins vitrifiée , comme les scories de forge qui ne diffèrent des battitures que par un contenu de silice. Cest pour cette raison que les scories, quoique bien plus faciles à liquéfier que les battitures, se réduisent plus difficilement. Si la silice sV trouve en quantité convenable, elles forment un verre noir extrêmement fusible. ^a

PROPRIÉTÉS DU FER. îag

ï6o. Des battîtures grillées long-temps et dont la surface est fréquemment renouvelée^ se changent peu à peu en une poudre brun foncé d^abord et qui passe ensuite par une foule de nuances au rouge brunâtre^ jusqu''à ce qu*'elles soient converties entièrement en péroxide^ connu dans la pharmaceutique sous le nom de crocus martis astringens^ En cet état^ le fer est combiné avec le maximum d^oxigène qu'ail peut recevoir. Sa composition atomîstique serait^ dV^ près M. Berzélius^ 3 atomes d''oxigèneet i de fer. Il contient 69^34 parties de fer et 3o^66 d^oxîgène.

Le péroxide^ ainsi que Foxidule^ est répandu abondamment dans les trois règuQg de la nature ^ le premier se trouve pur et doué souvent d^une si grande dureté qu^il fait feu au briquet: on s^en sert pour polir Pacier. Le péroxide est permanent à la chaleur rouge et même aux premiers degrés de la chaleur blanche. A une température plus élevée, il abandonne une partie de son oxîgène et se change en oxidule , surtout lorsqu''il est en contact avec la silice* G^est pour cette raison qu^on ne peut combiner avec le péroxide, que des flux vitreux très -fusibles. H leur donne alors une couleur jaune, tandis que Toxidule colore les matières vitreuses en vert, brun, noir et même en bleu, quand il est en petite quantité.

16 !• Les auteurs varient considérablement sur Taugmentation de poids que le fer éprouve en s^oxidant. Il est ^ indubitable que le fer forgé contient plus de fer pur que Facier , et celui - ci plus que la fonte ^ mais cVst un moyen très - défectueux que dW vouloir déterminer la quantité en les oxidant et en comparant le poids des oxides entre eux, ainsi qu^à celui des métaux : dans cette opération, on ignore toujours ce que deviennent les matières étrangères , et elles doivent nécessairement influer sur le poids des oxides. Ajoutons à cela , que les contradictions ^ombreuses des auteurs anciens ne peuvent même s'ex- TOM. I. 17

i3q PREMIERE SECTION,

pli({uer par la difierence de la quantité de fer pur cou-* tenu dans ces trois métaux*.

162. Les chimistes ne peuvent pas encore sVccorder sur les états d^oxidation du fer. Le protoxide passant à Tétat de péroxide^ subit dans son poids une augmenta-r tion graduelle. M. BerthoUet en a conclu que le nombre des oxides était égal à celui de ces augmentations succès-* sives. DVutres cliimistes firent observer que ces oxides de M. BerthoUet ne sont que des mélanges d''oxidule et d^oxide dans des proportions variables à Tin fini ^ puisque toute la masse ne peut passer que par partie au summum d^oxida— tion. Telle est Topinion de Proust ^ de Bucholz^ de Berzer* lius^ etc. ^ tous les chimistes Tont adoptée depuis^ avec d^autant plus de raison quWe foule dje mélanges semblar blés existent dans la nature^ et que partçut on voit les combinaisons suivre des lois constantes.

H existe aussi des chimistes ^ qui sans adopter le système des proportions variables , croient que le fer est susceptible de s''oxider à plus de deux degrés. Ces chimistes regardent efiectivement les battitures comme le 2"'^ et le fer magnétique comme le 3™* degré d^oxidation. D'^après cette manière de voir^ le protoxide serait composé de 77^28 defer et de 22^77 d'oxigène^ le deutoxide (battitures)^ de 74^61 de fer et de 26^4 d''oxigène^ le tritoxide (fer magnétique)^ de 71,785 de fer et de 28,21 5 d^oxigène^ enfin le péroxide ou Toxide rouge, de 69,34 de fer et de 3o,66 doxigepie» Ils donnent pour raison de leur manière de voir , que les deux, degrés intermédiaires sç trouvent dans la nature en

proportion constante et que le tritoxide forme dVîUeurs la

1^— — ■^— — Il ■ ■ I 11^—»— I ^—^—1 Él I I . I III II I I I I I ■

* La qualité dû fer est si variable que Ton ne trouye jamais deux, ëchantillons entièrement semblables,* il s^ensuit que sa composition doit varier aussi , et ce qu7on dit du fer forg^ s'^applique à plus forte raison au fer cru. Il n^est pas ëtonnant , diaprés cela , qu^il y ait si peu d^harmonie entre les résultats obtenus par les divers auteurs. Le T.

Le fer magnétique. • • . ] .

PROPRIÉTÉS DU FER. t3l

base de plusieurs sels. Ces opinions diverses, fort indifférentes pour la pratique de la métallurgie, sont d'une haute importance pour la théorie. Il ne sera donc pas déplacé d'indiquer les compositions atomistiques qui s'y rapportent. D'après cela r

r « . , , , ( d^un atome dé fer et de 3 atomes d^dxîcféne , ou

L< oudule ferait compose ] ^ ^

( de 3 atomes de fer et de 6 atomes d^'oxigéne.

• , . ( de 3 atomes de fer et de 7 atomes d^oxieéne « ou

Les batutures j ' --b î

j de a atomes dVxidule et d^tm atome d''oxide.

de 3 atâmes de fer et de 8 atomes d''oxigéiie , ou

''nû atome d^oxidule et de a atomes d''oxide.

^ ^ , . , l d^ua atome de fer et de 3 atomes d^oxieéné • ou

liJifiii le peroxide. '••!,,, , ^ , , « . ,

( de 3 atomes de ter et de 9 atomes d oxigene.

Cent parties de fer seraient donc combinées dans ces quatre degrés d'oxidation avec 29,47 parties, atec 34,39, avec 3g,3o et avec 44?^^ d'oxîgène.

i63. Le protoxide est attirable à l'aimant, tandis que le peroxide pur ne l'est aucunement. Plusieurs auteurs ont cru cependant que le peroxide exerçait une légère action sur l'aiguille aimantée^ ils sont tombés dans cette erreur, en examinant des mélanges ou des combinaisons d'oxides

dont la nature nous offre beaucoup d'exemples *.

* Les iatéressantes expériences de Hauy, citées dans le deuxième tome des Amialcs des Mines ^ page 3^9, pourraient faire croire au premier abord, que le peroxide de fer même est sensible à Paimant, lors^'^on a ^in de le griller d'abord et d« diminuer la résistance provenâttc du frot** ument dé FaijguiHe, en combinant son action avöc celle d'un barreau aimanté ; mais il £ïut se raippeler (ju^aucune de ces expériences n''a été faite sur un oxide artificiel parfaitement pur, conmie par exemple, le rouge de Colcotàr, et que même plusieurs morceaux de fer oxidé pulvéfùlctit , if ont dooaé aucmi signe de magtfétisme: il est done assez ]f>robable que leS hématites qui agissaient sur Faigaille, contenaient une certaine quantité dtf protoxide. CTest parce que les oxides les plus purs offerts par la nature , sont toujours mélangés ou combinés avec une petite dose de fer oxidé au premier degré , que TaiguiUe aimantée peut servir à constater la pr^ence de ce métal dans les minerais. Le t.

l3a PREMIÈRE SECTION.