DU FER. I

Le fer est, sans contredit, un des plus beaux présents que ' la nature ait faits à l'homme. L'abondance avec laquelle il se trouve répandu sur la surface du globe, semble démontrer

lajuste répartition de ses bienfaits. Dans les époques les plus ' reculées, où l'histoire et les monuments se taisent également le fer était déjà connu. Lors des temps fabuleux, il reçut le nom de marSy sans doute parce qu'il était employé à la fabrication des armes du terrible dieu de la guerre. Sous les Romains, cette fabrication était perdue, puisque leurs armes étaient faites avec un alliage de cuivre et d'étain.

Le fer a été travaillé par tous les peuples civilisés \ on le trouve maintenant dans toutes les peuplades connues. Les services qu'il nous rend sont infinis : c'est à lui que nous devons les progrès de presque tous les arts, et la pratique du premier de tous, l'agriculture. Si l'or et l'argent sont l'emblème conventionnel et représentatif des produits agricoles et industriels ; si, par les formes élégantes qu'on leur donne, ainsi que par leur éclat et leur beauté, ils sont l'ornement de nos temples, de nos palais, et les attributs du luxe et de l'opulence ; le fer, par son abondance, son bas prix et son utilité générale, est d’une nécessité absolue, tant dans la modeste cabane du laboureur que dans le magnifique palais des rois. Sans lui, une foule d'arts seraient inconnus, et les autres seraient encore au berceau ; sans lui , la civilisation serait moins avancée, puisque nous serions dépourvus du plus grand qombre d'objets indispensables pour l'économie rurale et domestique, ainsi que pour les divers besoins de la vie. Ainsi, quel que soit le prix que le vulgaire attache à l'or, aux yeux du sage, le fer sera toujours le premier comme le plus précieux de tous les métaux.

Propriétés physiques. — Ce métal est dur, odorant par le frottement, d'un blanc-bleuâtre^ cassure à gros grains.

BÜ FER- 191

un peiï lamelleuse ; très-ductile , et passant mieux à la filière qu’au laminoir. Pour la ténacité, il tient le premier rang parmi les métaux. Son poids spécifique est de 7.788.

Propriétés chimiques. — Fusible à 130o du pyromètre de Wedgwood. Susceptible de s’aimanter : en le plaçant dans une position verticale, sous un angle de 70® ; 2® par la percussion, au moyen de la liiachine électrique ; 3^ enfin en le frottant pendant quelque temps, et toujours dans le môme sens, contre un aimant, soit naturel, soit artificiel : ce procédé est le meilleur de tous.

Ce métal est très-combustible; il brûle avec une vive lumière, en dégageant beaucoup de calorique ; dans cet état , si on le bat avec le marteau, il s’en détache des particules enflammées sous forme d’aigrettes très-brillantes. Lorsque le fer est porté au rouge, il absorbe l’oxygène, passe à l’était d’oxyde; et, s’il se trouve en contact avec le calorique, assez longtemps et à l’air libre, il s’oxyde complètement, et son poids augmente de 50 pour 100. Si on l’expose à l’air humide, il décompose rea,u à la température atmosphérique, s’empare de son oxygène, passe à l’état d’oxyde, absorbe l’acide carbonique de l’air, et se convertit en souscarbonate : c’est ce qu’on appelle vulgairement rouille.

A l’exception de l’hydrogène et de l’azote, le fer s’unit avec tous les combustibles non métalliques, et avec presque tous les métaux. Avec le carbone, il donne lieu à deux composés : l’un, en contenant de 4 à 12 pour 100, constitue les divers aciers, et à plus haute dose, le fer fondu; et Fautre, formé de 96 de carbone et 4 de fer, la plombagine.

Ce mét^l se combine aussi avec les acides, et forme des sels.

Lé fer se trouve daiis la nat«re sous quatre états : 1® natif; 2» oxj^dé; 3® en combinaison saline; 4" uni à quelques combustibles, surtout avec le soufre et le carbone.

Fer natif.

Le fer natif est assez rare; suivant Karsten, on en fencontre en Saxe, disséminé dans beaucoup d’oxyde et de carbonate de fer, et uni au 0.06 de plomb et 0.015 de cuivre ^ Schreiber dit qu’on le trouve près de Grenoble, affectant la forme de stalactites rameuses, et recouvert d’oxyde de ce métal, de quarz et d’argile. Proust l’a reconnu en particules, dans un sulfure de fer d’Amérique qu’il a analysé, Bergmann a parlé d’un fragment de fer natif malléable, découvert dans une gangue de grenats de Steinbach, en Saxe. Comme l’existence du fer natif est révoquée en doute

l92 Deuxième partie.

par quelques minéralogistes, nous croyons qu^il est nécessaire d"en offrir ici de nouvelles preuves.

Les minerais contenant du fer natif ou oxydulé sont faciles à reconnaître en ce qu'ils attirent Taimant, et que, traités par Tacide sulfurique, ils donnent une solution qui précipite en bleu par les hydrocyanates, et en noir par l'infusion de noix de galles.

Le fer, au sortir des fourneaux de fusion, n'est pas, bien s'en faut, en état de pureté; il peut être distingué dans trois états : 1° Le fer cru blanc ou fonte blanche. La cassure de cette espèce est brillante, la texture cristalline ; elle est beaucoup plus cassante que les autres espèces ; elle n'est pas malléable, et sa dureté est telle qu'elle résiste à l'action de la lime; 2® fer cru gris ou la /bn/e grise. Ni aussi dure ni aussi cassante que la précédente ; sa texture est granulaire et mate ; 3o la fonte noire, cassure encore plus inégale et les parties moins adhérentes entre elles que celles de la fonte grise.

Le fer de ces diverses fontes n'est pas malléable ejt ne peut, par conséquent, être travaillé au marteau. Mais il sert à la fabrication de divers objets dits en fer de fonte; suivant la puretj^ de celle-ci, on le coule en tables, plaquets de cheminées, en escaliers, rampes, grilles, balustrades, vases, marmites, mortiers, etc., etc. Le fer de fonte, réduit à son état de pureté par des procédés qui sont un secret pour chaque fabricant, est coulé en divers objets de quincaillerie, et en bijouterie, même à l'instar de celle de Berlin.

Pour convertir la fonte en fer malléable, on la place sur un foyer entourée de charbons, et l'on dirige à la surface de ce foyer un courant d'air très-actif, au moyen de deux soufflets ; dès que la fonte est en fusion, un ouvrier la remue constamment avec un long instrument de fer. Dans quelques heures la masse devient pâteuse; on la soumet alors à l'action d'un gros marteau qui en chasse toutes les parties qui participent de la fonte. En chaussant et martelant ainsi la masse à plusieurs reprises, on la dépouille de plus en plus du fer fusible. Le fer est alors devenu malléable; on le tire en barre, etc. Par cette sorte d'affînage, la fonte perd du quart à la moitié de son poids.

DE l'acier.

L'acier peut être considéré comme un sous-carbure ou proto-carbure de fer; on le divise en acier de cémentation et en acier fondu, damassé, etc.

DE l'acier.

Acier de cémentation.

On prend le fer malléable le plus pur qu'on place dans un creuset couvert^ ou mieux dans des caisses en tôle^ en fer de fonte, en grè^, en brique, etc., dans lesquelles on place une couche de cément, composée :

ï)e suie . 0,4 à 0.8

Charbon de bois . 0.4

Cendres, de . 0.3 à 0.8

Sel marin . 0.3

Le charbon animal passe pour être le meilleur. On y met alors les barres de fer par couches au milieu d'un lit de charbon en poudre; on entretient à une forte chaleur rouge égale à environ 80 à 90® du pyromètre de Wedgwood pendant cinq à six jours. La couche supérieure des barres en laisse passer Textrémité de quelques-uns au-dehors de la caisse afin de servir d'épreuve. Cette couche de fer est couverte de sable ou d'argile en pâte. Quand on pense que l'opération est terminée , on tire, les barres éprouvettes pour essayer si la conversion en acier est parfaite jusqu'au centre. Dans le cas négatif, on continue de chauffer; dans le cas positif, on laisse refroidir le fourneau, l'on retire les barres qui sont boursoufflées, on les casse par leurs extrémités, et l'on niet de côté celles qui ne sont pas bien aciérées. Celles qui le sont complètement se nomment acier poule; on les fait chauffer, on les bat au marteau, on les forge et l’on y applique la marque de la fabrique. Le fer, en se convertissant en acier, absorbe depuis 60 jusqu'à 375 grammes de charbon. On n'emploie pour l'acier de cémentation que deux espèces de barres de fer : le fer doux et mou, qui est le plus pur, le fer doux et dur qui, contenant déjà du carbone, est plutôt préparé. L'épaisseur des barres de fer doit être de 10 à 15 millimètres.

Acier fondu. '

On prend de très-bons creusets, ayant de 15 à 16 centim. de diamètre et de 30 à 35 de hauteur; l'on met dans chacun de ces creusets de 12 à 13 kilog. de fragments d'acier naturel ou de cémentation, qu'on recouvre d'un flux composé de quatre parties de verre de bouteille , olive en poudre et une de chaux, ou simplement de poussière de charbon] de houille ou de bois. On place le creuset dans un fourneau à vent et on chauffe fortement pendant six à sept

Bijoutier, Tome 1. ^ 17

194 DEUXIÈME PARtlE*

heures ; quand l’acier est fondu, on enlève le verre qui est à sa surface, on le remue bien et on le coule dans une linge tière. Cet acier est plus homogène que le naturel et celui de cémentation ; il prend aussi une plus grande dureté par la trempe et est susceptible de prendre le poli le plus brillant. Mais il ne se forge et ne se soude a\ec lui-même que difficilement; l’acier de cémentation se forge et se soude plus facilement, mais moins que l’acier naturel. Ce dernier acier se fait avec de la fonte grise ; et, plus souvent, avec de la fonte blanche qu’on chauffe dans un creuset au milieu d’un lit de charbon pulvérisé et d’une petite quantité d’argile détrempée, etc.

La nature de cet ouvrage ne nous permet pas d’entrer dans de plus grands détails à ce sujet, ni de traiter de l’flder damassé de Wootz ou acier de Llnde. Notre but est de ne donner ici que des notions sur les substances métalliques qui sont employées plus ou moins dans la bijouterie.

En Angleterre on convertit principalement en acier le fer de Suède. L’augmentation des poids moyens est de 125 à 375 grammes pour cent ; la première proportion constitue V acier doux', la seconde, Vacier bien dur. Le charbon qui entoure les barres de fer, lors de la cémentation, est broyé et tamisé.

L’acier anglais fabriqué par cémentation, est ensuite fondu et vendu en barres, en plaques ou autres formes , sous le nom de fonte d’acier; il jouit d’une grande réputation à cause de sa texture uniforme, de la dureté et du poli qu’il prend. Néanmoins on le fabrique maintenant en France aussi bien qu’en Angleterre et en Allemagne ; nous dirons même que depuis plusieurs années on a eu l’idée de refondre les aciers de cémentation et d’en fabriquer ainsi une matière connue sous le nom d'acier fondu, qui a beaucoup plus d’homégénéité que l’acier ordinaire, et a reçu dans les arts une foule d’applications d’une haute importance.

On a publié en France un grand nombre de procédés pour la fabrication de l’acier, qui sont les modifications les uns des autres ; un plus grand nombre encore sont un secret que les fabricants se transmettent avec leur atelier.

L’acier bien fabriqué est solide, très-brillant, susceptible d’un beau poli, inodore et insipide, très-ductile et très-malléable; il est d’un tissu grenu et à grains fins et serrés; il est moins pesant que le fer, exposé au contact de l’air, il se compose comme le fer, c’est-à-dire qu’il s’oxyde (se rouille), en en absorbant l’oxygène; son action sur les corps combustibles est la même que celle du fer. Les acides attaquent Lacier et en dissolvent le fer en laissant le carbone à m unj

DE l’acier. 195

à un peu de fer. Si Ton verse sur une surface d’acier quelques gouttes d’acide, principalement d’acide nitrique ; quand l’action a eu lieu, on trouve autant de taches noires égales à la forme des gouttes de l’acidc. Ces taches sont clues au fer dissous dont la place est occupée par de la plombagine. Ce moyen est mis en usage pour distinguer l’acier du fer, on y recourt aussi pour damasser les surfaces d’acier, etc.

Le calorique agit sur l’acier d’une manière particulière, lorsqu’on l’expose à une chaleur rouge et qu’on le laisse refroidir graduellement. Ses propriétés physiques ne changent point. Il n’en est pas de même si on le fait refroidir tout-àcoup, il devient alors moins dense, très-dur, très-élastique, moins ductile et moins malléable, d’un tissu plus fin et plus serré; souvent même il devient cassant. L’acier en cet état est appelé acier trempé. Ce nom lui vient parce que, lorsqu’il est chauffé au point convenable, on le trempe alors dans un liquide froid qui ordinairement est de l’eau. Il est reconnu que cette trempe est d’autant plus forte que le changement de température qu’on fait subir à l’acier est plus grand et plus rapide, c’est-à-dire que l’acier est plus chaud et l’eau plus froide. Il y a cette différence entre l’acier et les autres métaux, c’est qu’ils ne se trempent point comme lui. Bien plus, le bronze trempé, au lieu de durcir, devient mou, ductile et malléable au point qu’on peut le tirer en feuilles. Cette propriété a été appliquée par M. Francfort au doublage des vaisseaux.

L’acier trempé peut être aisément détrempé ; il suffit de le chauffer de nouveau et de le laisser refroidir peu à peu. Les couleurs que présente la surface de l’acier chauffé lentement, sont : le blanc-jaunâtre, le jaune, le jaune d’or, le pourpre, le violet, le bleu foncé, le blanc-jaunâtre (1), après quoi, l’ignition a lieu. Ces nuances de couleurs servent de guide à l’ouvrier dans la trempe de l’acier pour en graduer la dureté suivant les emplois auxquels on le destine, car, si Facier est trop dur, il devient cassant et ne peut point servir pour faire des instruments tranchants; s’il est mou, non jjIus, par ce que, dans le premier cas, le tranchant s’ébrèche et que dans le second il se courbe ou se retourne. Si l’on veut une trempe dure, il faut plonger de nouveau la pièce dans l’eau froide aussitôt qu’elle a acquis au feu la couleur jaune; l’acier trempé à la couleur pourpre, est propre aux burins et autres instruments servant à travailler les

(i) On peut communiquer aux bijoux d’acier ces couleurs, en les cbanifapt à ces diverses températures.

métaux; la nuance bleue est celle pour les ressorts, etc.< celle bleu-pâle excède à peine la dureté du fer. Nous né pousserons pas plus loin cet aperçu. Nous nous bornerons â dire que la trempe de Tacier varie suivant les fabricants ; que c’est un secret chez plusieurs, et que Ton a essayé de tremper dans divers liquides^ dans le mercure, etc. Nous renvoyons nos lecteurs aux travaux qui ont été publiés ex professa sur cet intéressant sujet. Nous terminerons par le tableau donné par M. Thénard pour tremper Tacier dans divers corps, et les degrés de trempe qui en résultent.

\ Trempe très-dure quand Teau

^ Eau . > est froide, et que Tacier est

) rouge-blanc.

Rouge-brun. .

Rouge cerise.

Rouge vif. . .

Rougç-rose. .

Rouge-blanc .

Mercure.. . .\ l Plomb . J

I Etain. . 1 . . f Trempe plus dure que par bisniuth.. . . } Teau.

\ Presque tous 1 ies acides. . j

J Huile de lin. A

I Ruile d’olive. (Trempe moins dure que par \ Suif, cire, ré- i Teau.

■' Sine. .... y