DIFFÉRENTES ESPÈCES DE FONTES
Le fer, en se combinant, dans les hauts fourneaux, avec une certaine quantité de carbone, devient fusible, et donne naissance à une substance que l’on connaît sous le nom de fonte.
La fonte n’est pas exclusivement formée de fer et de carbone, elle contient quelques corps étrangers, tels que le silicium, le manganèse, le phosphore, qui exercent souvent une grande influence sur ses propriétés.
Les fontes sont divisées en trois espèces principales, savoir : la fonte noire, la fonte grise, et la fonte blanche.
On connait en outre une fonte que l'on appelle fonte truilée, et qui est un mélange de fonte blanche et de fonte grise.
On distingue aussi une espèce particulière de fonte qui provient du traitement des minerais manganésifères, et que l'on nomme fonte blanche manganésifère.
Les fontes contiennent de 2 à 4 centièmes de carlmne.
Fonte noire. — Cette fonte peut prendre l’empreinte du marteau ; elle se casse facilement, et présente de gros grains au milieu desquels on aperçoit très distinctement du graphite ; la présence de ce corps lui donne sa couleur caractéristique. La fonte a donc la propriété de dissoudre du charbon sous l’influence de la chaleur, et de le laisser déposer sous la forme de graphite, quand on la refroidit lentement. La fonte noire est plus fusible que les autres fontes; lorsqu’on la traite par les acides, elle dégage de l’hydrogène, qui est toujours accompagné d’un carbure d’hydrogène fétide, et laisse un résidu abondant de graphite.
Cette fonte se produit dans les hauts fourneaux lorsqu’on a employé un excès de charbon relativement au minerai ; elle est très recherchée pour les moulages en seconde fusion.
FOXTF.S.
Font» grise. — La fonte grise provient en général des minerais de bonne qualité, lorsque leliaut fourneau fonctionne régulièrement ; sa couleur est d’un gris foncé, et quelquefois d’un gris clair. Sa cassure est grenue, elle est toujours poreuse ; elle ne prend jamais un beau poli. Elle se laisse limer, couper au ciseau et forer facilement. Traitée par les acides, elle laisse un résidu de graphite qui est moins considérable que pour la fonte noire. La fonte grise contient toujours une quantité notable de silicium.
Celte fonte, exposée à l’air, s’oxyde avec plus de rapidité que la fonte blanche, paree qu’elle est plus poreuse que celte dernière.
Lorsque après avoir fondu la fonte grise, on la refroidit subitement en la jetant dans l’eau froide, on lui fait éprouver une sorte de trempe, et on la transforme en fonte blanche. Cette modification se produit toujours partiellement lorsqu’une fonte grise est refroidie trop brusquement ; la fonte devient alors beaucoup plus dure et plus cassante; on peut, du reste, l’adoucir en la faisant fondre de nouveau et refroidir lentement. Toutes les fontes blanches ne s’adoucissent pas par le recuit; celles qui contiennent du manganèse restent toujours blanches.
Dans une fonte blanche obtenue par la trempe d’une fonte grise, le charbon se trouve probablement en combinaison avec le fer, et n’y est plus à l’état de graphite ; car lorsqu’on dissout celte fonte dans un acide, elle ne laisse plus de résidu noir, et la plus grande partie du carbone se dégage à l’état de carbure d’hydrogène.
La fonte noire et la fonte grise, coulées dans des manchons de fer épais, éprouvent une sorte de liquation. La partie qui s'est refroidie en premier lieu, et qui est probablement moins fusible, necontientenvironquel,oul,5pour 100 decharbon ; elle est très dure et présente la plupart des propriétés de l'acier,
MÉTAUX
tandis que la partiejqui se trouve au centre est riche en j carbone et beaucoup plus fusible. Un prolite souvent de cette propriété pour durcir à la surface certaines pièces de fonte qui servent à la confection des laminoirs.
Le phosphore contenu dans les fontes grises diminue leur ténacité, mais augmente leur lluidité, et les rend propres au moulage des objets d’art.
La foute grise sert soit pour le moulage en première fusion, soit pour l'allinage.
Fonte blanche. — Nous avons dit que l’on peut obtenir une fonte blanche en refroidissant subitement la fonte grise; mais les foules blanches ordinaires se produisent dans le haut fourneau, soit en réduisant les minerais mauganésifères, soit en employant uue proportion de minerai trop grande par rapport au charbon.
Lu fonte blanche a un éclat métallique, elle est quelquefois d’un blanc d’argent; lorsqu’elle est manganésifère, elle cristallise souvent en pyramides quadrangulaires volumineuses.
La foute blanche est très dure ; elle ne peut être entamée par la lime, et casse sous le marteau sans en recevoir l'empreinte. Elle résiste à l'écrasement mieux que la fonte grise ; elle est aussi plus fusible que la fonte grise, mais reste toujours à l’état de fusion pâteuse, tandis que la fonte grise acquiert une graude lluidité.
Le carbone parait s’y trouver dans un autre état que dans la fonte grise ; lorsqu'on traite, en effet, la fonte blanche par un acide, elle ne laisse pas de résidu de graphite.
D’après M. Karsten, les foutes blanches sont d’autant plus dures qu'elles contiennent plus de charlfcii. Un les emploie quelquefois au moulage ; mais elles sont presque toujours affinées. Les fontes manganésifères servent en général à la fabrication des aciers de forges ou des fers aeiéreux.
ACIK.RS,
ACIF.R.
On donne le nom d’acier ù un carbure de fer contenant des traces de silicium et de phosphore, et dans lequel la proportion de carbone ne dépasse jamais un centième. L’acier contient plus de charbon que le fer du commerce et moins que la fonte.
L'acier peut contenir en outre de petites quantités de manganèse , d’aluminium , et quelquefois même des traces d’arsenic. Les minerais de fer rnanganésifères sont éminemment propres à la fabrication de l'acier.
L’acier est plus dur que le fer ; il peut prendre un beau poli ; sa texture présente des grains très fins, égaux et serrés. Il est sonore et rend des sons harmonieux.
L’acier que l’on porte à une température rouge, et que l’on refroidit subitement, éprouve le phénomène de la trempe; il devient excessivement dur, très cassant, et peut même rayer le verre. Cette propriété de l’acier est celle dont les arts tirent le plus de parti.
La dureté d’une trempe dépend de la température à laquelle l'acier a été porté, et de la nature du corps dans lequel on le plonge lorsqu’il est rouge.
Pour produire une trempe très dure, il faut porter l’acier au rouge blanc et le plonger dans de l’eau très froide, ou mieux encore dans du mercure.
Les trempes douces s’obtiennent en refroidissant l’acier dans des corps gras ou dans de la résine en fusion.
Quelquefois, dan^les arts, on trempe l’acier en le chauffant à une température élevée, et en le refroidissant subitement. Mais le plus souvent l’acier est trempé trop fortement, et on le recuit à des températures variables pour lui donner le degré de dureté que l’on désire. Pendant le recuit , l’acier perd
MÉTAUX
d'autant plus de dureté qu'on le chauffe à une température plus élevée.
L’ouvrier apprécie la température du recuit en profilant de la propriété que présente l'acier, quand on le chauffe a différentes températures, de prendre des teintes qui varient avec la chaleur à laquelle, il a été exposé.
Ces teintes sont dues à la formation de couches très minces d’oxyde de fer qui réfléchissent des couleurs variables suivant leur épaisseur. La chaleur donne à l’acier les teintes suivantes :
A 220* J«un* clair;
245" jaune d'or;
255" brun ;
265° pourpre;
285 & 290 ", bleuâtre;
300" indigo ;
320" vert d’eau.
Les rasoirs , les canifs, sont recuits au jaune ; les ciseaux , les couteaux, se recuisent au brun; les ressorts de montres au bleu, les ressorts de voiture au rouge brun, etc.
On juge encore de la température du recuit, en suivant les altérations qu’éprouve une couche de suif répandue sur l’acier que l’on chauffe. Pour opérer les premiers recuits en jaune, on s’arrête au moment où le suif répand des fumées blanches; on obtient le recuit au brun en chauffaut jusqu'à ce que les vapeurs soient très abondantes et colorées ; pour le recuit au bleu , on doit élever la température de l’acier jusqu’à ce quê le suif soit sur le point de s'enflammer.
L'acier éprouve par la trempe une modification comparable à celle que subit la fonte. Après la trempe, le carbone ne se trouve plus dans le même état qu’avant la trempe. En effet, l’acier non trempé, traité par un acide, se dissout en laissant un résidu très sensible de graphite , tandis que l’acier trempé ne donne pas de graphite lorsqu’on le traite par les acides ; le carbone se dégage à l’état de carbure d’hydrogène*
