DOSE PE CARBONE RÉSULTATS

contenu« dan« le fer.

IYq .......... Aeîrf fondu mou.

* Âcîe;r fondu ordinaire.

Acier fondu ua peu dur«

<ua ••••

jq •........• Acier fondu txés-dur,

■^ .......... Fonte "blanche.

•^ Fonte méle'e.

Fonte trés-grisc.

Ces principes ont passé dans tous les traités de métallurgie^ ils paraissaient fournir une explication simple et satisfaisante des propriétés du fer considéré dans ses divers états ^ maïs ils sont tout-à-fait inexacts et n''ont servi qua retarder les progrès de la science. Us ne peuvent expliquer comment ^ à égalité de teneur en carbone , le fer cru cons-» tîtue tantôt un métal gris, doux et grenu et tantôt blanc ^

l4o PREMIERE SECTION.

dur^ aigre et lamelleux^ ni comment Tun peut se changer en Tautre.

L^inexactitude de cette hypothèse se montre d**une manière frappante^ quand on \oit la fonte blanche lamelleuse liquéfiée dans un creuset brasqué^ ne pas augmenter de poids^ et la fonte grise^ traitée de la même manière^ éprouver une augmentation considérable.

1^5. Plusieurs phénomènes dont il sera question plus bas, déterminèrent les chimistes Monge, Berthollet et Vandermonde à admettre Fexistence de Toxigène dans la fonte blanche. Il est probable qu^une légère différence de carbone leur parut insuffisante pour expliquer la différence considérable des propriétés de ces deux espèces de fer cru. Cette hypothèse ne les aurait point séduits , si leur attention se fût portée sur le mode de combinaison du carbone avec le fer dans Tune et Tautre espèce de fonte.

LVnalyse na. jamais découvert une trace de carbone non altéré ou de graphite dans la fonte blanche, si ce n''est dans de petites parties de fonte grise dont elle était souillée^ tandis que la fonte parfaitement grise donne toujours une quantité beaucoup plus petite de carbone altéré par l'opération , et offre en même temps une assez grande quantité de graphite. Mais Tune et Tautre espèce de fonte n'ont jamais présenté une trace d^oxigène. L^acier ne donne que du carbone altéré et ne laisse point de graphite. Il en est de même du fer ductile, à la quantité de carbone près. Le fer ductile qu''on obtient en liquéfiant la limaille de fer avec 2 5 pour cent de battitures, ne contient point de carbone.

I ^6. La différence que nous avons faite entre la teneur en graphite et la teneur en carbone paraîtra superflue, puisque nous avons montré (173) que le graphite nest autre chose que le charbon métallique parfaitement pur. Mais nous ferons observer que par la dissolution de la fonte

PROPRIÉTÉS DU FER. li^l

dans les acides ^ on obtient le carbone tantôt en poudre ^ dans un état d'^altération^ et tantôt sous forme métallique en petites lames i^ constituant le graphite. Ces résultats différens prouvent que tout le carbone ne se trouve pas de la même manière dans le fer. Si Ton pouvait conclure d'^un seul fait^ on admettrait simplement que la fonte blanche^ Facier trempé et Facîer non trempé ^ ainsi que le fer ductile ^ appartiennent à une espèce et la fonte grise à une deuxième tout autre que la première. Mais Tanalogie frappante qui existe entre Tacier trempé et la fonte blanche^ ainsi qu^entre Facier non trempé et la fonte grise ( 1 5 1 ) ^ fait voir {/ue ceux des composés de fer et de carbone qui^ dans le traitement par les acides ^ ne donnent point de graphite^ manifestent pourtant dans leurs propriétés des différences qui ne peuvent s^expliquer uniquement par la teneur en carbone.

Les changemens que subit Facier trempé par les chaudes se montrent aussi dans la fonte très-blanche et à un degré beaucoup plus élevé (i49^ '^4): grillée et devenue grise ^ douce ^ malléable^ grenue parfaitement semblable à la fonte grise ^ au point qu^on la confondrait avec elle^ si Fou ne connaissait son origine ^ cette fonte ne donne [jas une trace de graphite par Fanalyse ^ elle ne laisse dans le résjdu que du carbone altéré. Cependant ce fer cru parait différer de la fonte blanche ^ autant que la fonte grise ordinaire. On sera donc obligé de faire une subdivision entre les composés de fer et de carbone qui^ par Fanalyse^ ne donnent point de graphite^ et de distinguer les composés blancs^ durs^ et aigres ( Facier trempé et la fonte blanche )^ de ceux qui sont gris ^ doux et malléables (Facier non trempé et la fonte blanche grillée). On jugera pluà tard si cette subdivision se justifie aussi par les différens modes de combinaison du carbone avec le fer. On voit au reste que Fétat de la combinaison n'^est pas modifié aussi fortement par le grillage que

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par la fuston, La fonte grise grillée et refroidie subitemenC devient un peu plus dure ^ mais elle conserve ses propriété» caractéristiques^ qu'acné perd seulement par la fusion suivie d'^un refroidissement subit ^ et réciproquement la fonte blanche ne subit qu^une certaine altération par le grillage^ tandis que par la fusion elle éprouve un changement complet.

177. Il parait que le fer est saturé de carbone^ quand il en contient 5^25 p. °/,^ sa composition atomistique serait alors de s atomes de fer et i atome de carbone. Cest la fonte blanche lamelleuse seule qui peut en contenir une sî grande quantité.

A partir de ce point maximum ^ la fonte blanche renferme des quantités très*variables de carbone : à 4^25 p-^de carbone elle conserve sa texture. Au-dessous de cette limite la fonte devient grenue et d'aune couleur grise qui s'^éclaircît ensuite à mesure que la dose de carbone va en diminuant et que le métal ^ passant par une infinité du nuafices^ se change en fonte aciéreuse ^ en acier très-dur^ en acier mou et en acier féreux. Les floss-Kîaverneux renferment encore trois et de-* mi pour cent de carbone et se conduisent comme Tacier très-dur et non trempé. Les changements qu'*éprouvent la fonte blanche^ Tacier et le fer acîéreux, quand on les grille au contact de Tair^ s^expliquent très-bien par une diminution successive de carbone. Mais il reste enccM-e à expliiquer la conversion de Tacier trempé en acier ductile et celle de la fonte blanche en fonte douce et grise par le simple grillage hors du contact de Tair^ et par conséquent sans diminution de carbone. Nous donnerons plus tard Fexplication de ce phénomène^ remarquable.

Il peut arriver que la fonte blanche^ fortement grillée à Pair et couverte alors d^une forte couche d'^oxide, ne se laisse pas étirer^ à moins qu^ôn ne Tarrose d^eau pendant le föi:^eage. Ce fait doit s^expliquer par la décomposition du

PROPRIÉTÉS DÛ FER. l43

liquide et la combustion dn carbone qui en résulte ^ en eifet lorsque la couche d^oxide est devenue très -épaisse ^ il peut arriver un poînt ou Teffet du grillage seul soit presque nul. Il est nécessaire alors que lé marteau et Tarrosage fassent tomber cette couche, afin que la combustion du carbone reçoive plus d'*activité.

1^8. Les quantités de carbone contenues dans les divers aciers, exigeraient de nouvelles expériencçs pour être connues avec plus de précision : dans les aciers de forge et dans les aciers fondus que j^ai eu occasion d^analyser, cette Substance variait entre 2,3 et i,25 p. '/^^ dans Tacier cémenté, je n'^en trouvais jamais au-delà de i,y5 pour cent. Bergman, dans son intéressant mémoire De analjsi Jerri ^ fixe le maximum à 0,8 et le minimum à o,ü pour cent. Cest probablement un acier cémenté qui lui a donné une si faible dose de carbone. D''un acier semblable, provenant de la Haute «-Silésie, j'ai retiré i,3 pour cent. L« fer pur ne devrait point contenir ce combustible ^ cependant il existe du fer qui en renferme jusqu^'à o,5 pour cent^ alors il se rapproche de la nature des aciers. Tous lès fers forts et durs sont dans ce cas^ les fers les plus mous en retiennent encore o,^ pour cent. Le fer dit brûlé ne mV jamais donné une trace de carbone. M". Vauquelin fixe les quantités de carbone contenues dans les aciers de forges dont il a fait Tanalyse, entre o,63 et 0,79. On ne peut ajouter une très-grande confiance à ces diverses données, parce qu^il est très-difficile de doser avec précision le carbone contenu dans le fer.

179. La quantité de graphite que la fonte grise contient, varie, diaprés mes expériences, entre 2,5 7 et 3,^5 pour centij mais elle renferme en outre du carbone que l'analyse donne toujours dans un état d^altération. La teneur totale en carbone que jVi reconnue dans ce fer cru, variait entre 3,1 5 et 4^65. Elle est moins grande que celle de la fonte

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blanche lameUeuse et de la plupart des autres fontes blanches qu^on tire des hauts fourneaux. Cest une nouvelle preuve que la quantité de carbone seule ne suffit point pour déterminer la différence entre les propriétés des deux espèces de fer cru. Comme le graphite ne peut se former qu a la température la plus élevée ^ on obtient rarement de la fonte grise ^ dans les opérations en petit, lors même qu'*on agit sur des minerais disposés à donner dans les hauts fourneaux cette espèce de fer cru.

i8o. Le passage rapide de la fonte grise en fonte blanche par une solidification subite, jointe à Fimpossibilité d^un changement inverse sans Femploi delà plus forte chaleur et sans une fusion suivie d^une très* lente congélation, nous prouvent avec la dernière évidence que le graphite ne se forme que dans les températures les plus élevées , et que formé déjà il ne peut subsister que par un lent refroidissement. Lorsque la masse liquide est solidifiée subitement, le carbone, au lieu de s''isoler et de présenter alors avec le fer une espèce de mélange, se combine avec le métal d^une manière plus intime et le change en fonte blanche. Si au contraire la congélation est très -lente, le carbone est séparé, probablement par Teffet de sa propre cristallisation et de celle des composés naissants , de sorte qu^il se forme de la fonte gq^ e ou mêlée. Par le simple grillage , le carbone ne peut sHsoler que d'aune manière imparfaite^ il reste toujours uni avec une certaine quantité de fer, et forme alors des carbures particuliers qui restent interposés entre les parties métalliques.

i8i. Si donc la fonte grise ne contient pas plus de carbone que la blanche dont elle a été formée, et si la première renferme la majeure partie 'de son carbone à Vétat de mélange^ sous forme de graphite , il s^ensuît que la masse de fer dont elle se compose ne peut être combh' née qu''avec une très-petite quantité de caibone, souvent

PROPRIÉTÉS DU fer/ i45

beaucoup plus petite que celle qu'ion trouve dans lacîer. D'après cette composition de la fonte grise nous pouvons nous rendre raison de ses propriétés ^ comparées à celles de la fonte blanche : comme sa texture grenue^ son faible degré de dureté, le temps prolongé qu^^elle exige pour recevoir les couleurs du recuit et la chaleur lumineuse , les modifications qu^le éprouve au contact de Fair dans les températures élevées , le degré de chaleur nécessaire pour la mettre en fusion, sa liquidité, enfin le défaut de se rouiller plus vite que la fonte blanche*.

182. Ce qui précède fait voir clairement que le carbone se combine avec le fer de plusieurs manières.

La fonte grise peut être regardée comme un mélangé de fer aciéreux et de graphite.

La fonte blanche grillée devenue grise et douce est un composé de fer aciéreux et d^un carbure de fer dans lequel le carbone domine ^ Facier non trempé est de même nature.

L^acier trempé et la fonte blanche sont des composés de fer et de carbone dans lesquels ce dernier est toujours uni à toute la masse du métal , en proportion variable, à la vérité , mais toujours de la manière- la plus honiogène. La combinaison du fer avec le carbone est de la plus haute importance dans Fétude de la sidérurgie. C est à elle seule que sont dus les trois états de ce métal ^ cVst elle seule qui donne aux deux espèces de fer cru des propriétés si opposées , qui varie la dureté de Facier et qui peut expliquer les phénormènes de la préparation du fer.

* Le mélange du graphite avec le fer , fait que la fonte grise aniye

plus tard aux divers degrés de chaleur , quelle est moins fusible et par

la raison inverse , conservant mieux le calorique , elle est plus liquide ,

* étant sortie du foyer de la chaleur. Enfin sa porosité Texpose davantage

à. Faction de la rouillé. Le T.

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