CHAPITRE PREMIER

ÉTUDE DES MATÉRIAUX LHPLOYÉS DE PREFERENCE FODR LA CONFECTION DES PIÈCES DES LOCOMO- TIVES.

ART. 1 er - Propriété* phyiiqw» et ieowmUguei àet matériaux propret à la confection des machines.

Toute pièce faisant partie d'une locomotive doit jouir à 1) foil des quatre propriétés générales suivantes :

îo Légèreté;

2° Ténacité ;

3° Exécution facile ;

4° Prix de revient minimum;

Et pour quelques-unes d'entre elles , de la propriété spéciale : conductibilité ruatima do la chaleur.

Les matériaux employés dans les arts pour la confection des objets usuels peuvent se classer en six groupes principaux qui sont : les pierres, les poterie», les carras, les mi- Mua; , les 6011 , les cuir», les matière» textile». Or , ponr une résistance déterminée, tes pierres sont lourdes et cassantes, kl

CONSTECCTIOX DES LOCOMOTIVES. 121

poteries sont cassantes , les verres sont cassants; les métaux sont légers et tenaces ; les bois sont légers, mais faibles; les cuirs et les matières textiles sont incapables d'affecter une forme solide, et, par cela même, hors de comparaison.

Les métaux et les bois sont les. seuls matériaux enlro lesquels on peut balancer pour leur emploi dans la confection des machines; el comme ces derniers ne remplissent qu'imparfaiteinenl les conditions do la ténacité , ils cèdent la place aux métaux , qui sont employés exclusivement.

Parmi les quarante métaux connus, peu jouissent à la fois des propriétés énoncées en troisième et quatrième lieu comme conditions indispensables , et qui sont :

Exécution facile, Prix de revient minimum .

Mais tous jouissent de la propriété spéciale : conductibilité do la chaleur , seulement a des degrés variables.

Les métaux qui peuvent so travailler et affecter les diverses formes qu'on désire leur donner, tant purs que combinés ou alliés, présentent en outre l'avantage d'être répandus dans

ia iiulure en rjimntilés iioiiiïiîes , cl siml : Vny, \? platine, V argent, le nickel , le cuivre , Vétain , le fer, le plomb , le zinc.

L'or, le platine et l'argent sont trop chers pour entrer, en si petite partie que ce soit , dans la confection des machines.

Le nickel est trop rare el trop cher pour y être employé seul , mais peut y figurer eu alliage avec le cuivre.

Le cuivre, l'étain, le fer, te plomb et le zinc sont les métaux que l'on emploie exclusivement, soit à l'étal pur , soit à l'état de combinaison ou alliage.

Les propriétés physiques et économiques , déterminées ci-dessus comme indispensables, n'existent pas au même degré dans ces derniers métaux, et si nous les classons par ordre de supériorité dans chacune de ces propriétés , nous obtenons :

le Pour la légèreté .-

Densité.

Zinc. ./.....:. 7.000

Elain 7.20O

Fer 7.800

Cuivre 8.895

Plomb 11,352

Machina Locomotion. il

lïî CONSTRUCTION

2» Pour la tmaeiU :

Résistance à la traction par centimètre quatre de section au moment de la rupture.

Fer 4,384 kilog.

Cuivre 2,100 ->

Zinc. 860

Éiain 332

Plomb. ; 130

3" Pour l'exécution facile .- Dnctilité. Malléabilité.

1» Fer. i° Cuivre.

2° Cuivre. 2" Éiain.

3° Zinc. 3° Plomb.

4° Étain. 4 n Zinc.

5° Plomb. 5° Fer.

Résistance a la lime, jo Fer. 4° Eiain.

2" Zinc. 5° Plomb.

3» Cuivre.

4° Pour le prix de revient minimum .-

Valeur; du kil. brut.

Zinc. Of.30

Fer 0.50

Plomb 0.60

Etain 1.50

Cuivre 3.00

5° Pour la conductibilité de la chalet» ;

Cuivre 4 .000

. Fer. . 0.416

Zinc 0.405

Etain 0.337

Plomb O.200

En résumant cei diverses propriétés , on arrive ans résultais suivants :

1" Les pièces exécutées sont d'aplani plus légère» que

IitS LOCOMOTIVES- 125

l-nr ténacité eit plus grande, en tant qu'elles ne doivent imiter «□'« "a «action; si donc on veut avoir le* poids re- Sdei pièce, exécutées avec chacun de ce» meUui, on ■'— suivantes :

V, Y', volumes d'une pièce eiécntée avec deus mélau»

p ( p' f poids de ces volumes.

A.doiU°l sue 1« poidi d« l> pie» cttohU" ™ — ' . »•»•

1" Fer.

Poids.

î» En nppoiul qo« le! frai. d'reéeMitB "M 'B"";

que l'on déaire est celle qu'il affrète le plus facilement, le prix de revient des pièces exécutées est :

1° En fer matière première OF. 50

2" Eu zinc Id. J. 38

3° Eu cuivre. ... Id, 7. 14

4° En ètain. ... Id. 18. 25

S" En plomb. ... M. 29. 40

Plus la main d'œuvre.

5° Pour la conductibilité de la chaleur , les surfaces nécessaires étant en raison inverse des facultés conductrices, on aura, en appelant S et S' deux surfaces, et C,C ' les facultés conductrices par mètre quarré :

C* ■ ' • Soit S pour le cuivre = 1 , le* surfaces relatives des antres métaux étant obtenues par l'équation ei-desso» , on a les poids correspondants en multipliant ces dernières par les poids nécessaires a une même ténacité , ce qui revient à diviser les nombres représentant les poids relatifs, pour une mêtna résistance, par tes facultés conductrices relatives , et donne: Poids de métal nécessaire pouf laisser passer une égals quantité de chaleur dans le même temps, avec une résistance à la traction égale :

Cuivre. ....... 2.58 ou 1.00

Fer 2.40 fc t.Of

Zinc *. . 11.35 4.75

Etain 36.85 15.20

Plomb 243.00 103.00

Les prix de revient relatifs s'obtiennent en multipliant ces poids par les valeurs de 1 kil. du métal considéré , co qui donne : .

Fer 0.500 f. ou 1.00

Zinc 1 .440 2.85

Cuivre 3.000 6.00

Etain 22.800 45.50

Plomb 64.000 124.00

Ainsi, à poids différents , pour des ténacités égales, des facilités d'exécution égales et des conductibilités égales, les

DBS LOCOMOTIVES. 115

métaux , classés par ordre de légèreté, sont: 1° le fer; 2° le cuivre; 3° le zinc; 4° l'èlain; l>° le plomb.

Et classé* par ordre de prix do revient minimum , sont : i°lefer ; 2° le zinc; 3" le cuivre; 4* l'èlain ; 5* le plomb. Les valeurs énorme» de l'èlain et du plomb, par rapport aux autre* , 1rs mettent hors de concours quant à leur emploi à l'état pur pour pièces de machines.

Le Ter , tenant le premier rang dans les deux cas , est la métal par excellence pour la construction des machines, it l'on n'a égard qu'à ses propriétés physiques.

Nous allons maintenant envisager les trois métaux : fer, cuivre et sine, sous le point de vue chimique , pour en déduire les cas oùlecuftTeelleiine doivenlêtrepréférés au/ïr. Art. 2. Propriétés chimique! det métaux employé! de préférence dam la contlruclion dei machine».

g 1". FER.

Pur, le Ter est un métal d'une couleur gris bleuâtre, d'une texture grenue, présentant dans ta cassure des pointes crochues, dilatable par la chaleur dans le rapport de 1 à 1,001 253 en passant de 0° à 100" ; fusible h un degré de chaleur si élevé, qu'on le considère dans les arts comme infusible; d'une capacité calorifique égale à 0,11 en moyenne , c'est-àdire , n'exigeant que les 0,1 1 de la quantité de chaleur nécessaire a un même poids d'eau pour être élevé à une même température; électro-positif avec tes métaux antimoine, or, platine , argent ; électro-négatif avec les métaux plomb , élain etïinc ; décomposant l'eau subitement à la température rouge , et lentement à la température ordinaire au contact de l'air, pour se recouvrir d'nue couche rouge appelée rouille, et qui est du peroxide do fer, combinaison dans laquelle le fer joue le rôle d'èlectro-positif , et l'oxigône celui d'èiectronégatif : d'où il suit que, si on a la précaution de mettre le fer en contact avec l'un des métaux sine , plomb ou étain , il ne s'oxide pas à l'humidité, étant du mémo pôle que l'oxigène , principe sur lequel sont fondés le zioguage et les peintures dites galvanisées.

I.o fer jouit de la propriété d'attirer le barreau aimanté, et de pouvoir s'aimanter lui-même.

Les agents destructeurs auxquels le Ter est exposé dans les Diacmnea , sont les suivants :

1° L'humidité de l'aie, qui le convertit eu peroxide de fer.

itG CONSTRUCTION

2 a Le sonfre contenu dans la houille , employée pour lo chauffage des chaudières, à l'état de bisulfure de fer; ce soufre , on so volatilisant, attaque les parois des chaudières et les convertit petit à petit en sulfure de fer fusible, et par

nséquenl incapable de résister à la pression intérieure. ;

5° L'air pur à une température rouge ; cela a lieu quand les chaudières contiennent des dépôts qui empêchent la chaleur de traverser l'enveloppe métallique.

■i 0 Lfs*aux salines et acidulées qui , se décomposant pour oxider le fer, le conierlissent en sels par la combinaison de i-xt oxide avec les acides qu'elles tiennent en dissolution.

Lofer du commerce n'est jamais pur; il contient toujours au moins 0,002 carbone, 0,002 phosphore, 0,002 soufre. ■ Suivant que ces malières lui sont combinées en plus ou moins grande proportion, il est plus ou moins cassant.

Quelque pur que soit lo fer, on remarque que les vibralions ou la température prolongée le rendent cassant. L'effet des vibrations se manifeste très-souvent dans les jnntcs des roues de voilure, et on peut s'en convaincre en particulier en plaçant un clou reconnu de fer Iris-doux dans un endroit souvent agité, comme le fenêtre d'un rez-de-chaussée d'une rue fréquentée par les voitures.

Pour la température, on a fait l'expérience avec des fers de Suéde de première qualité ; on a pris sis échantillons que l'on a divisés en doux morceaux chacun ; on a placé un des morceaux de chaque dans un four , el on les a laissés pendant plusieurs heures à la température rouge. Retirés el battus sur l'enclume, ces fers cassaient comme les plus mauvais échantillons, taudis que Içs morceaux conservés froids étaient très-malléables. Réchauffés et laminés, ces fers sont redevenns bous.

On explique l'effet des vibrations et celui de la température par le déplacement des molécules.

Le fer , n'étant pas fusible, se forge à chaud et è froid ; à chaud , il est mou comme du plomb , el affecte très-facilement les diverses formes qu'on veut lui donner; à froid, il prend un écrouissement qu'on lui fait perdre, si l'on veut, on te chauffant.

On dislingue différentes qualités de fer dans le commerce : Le fer manganésié, ductile à froid , cassant h chaud ; Le fer phosphoreux , cassant h froid , ductile à chaud ; Le fer sulfuré, cassants froid , cassant à chaud.

DBS LtKTJ «OTITES. 127

Leferraanganéiiê est principalement recherché pour les loles mînees, parce nue ces dernières se laminent presque il froid.

Le fer phosphore est recherché dans la fabrication des objets do quini jiï.LTÏe , parce qu'il coùle peu, le travaille bien à chaud sert à la confection de pièces qui ne sont appelées à résiste ou'r •' f aibks elïorts. Néanmoins , il garait à désirer qu'où p>V. Sp ror le phoVpliore du fer, car les produits que celle industrie livre aujourd'hui au commerce sont d'une ii.fériorit déplorable.

Les fers sulfurés m-M la plaie de l'industrie des forges cl îa ruvrt des usines qui les produisent , car ils ne seul bons

Pour séparer le manganèse, le phosp'-iore et le soufre du fer , ou emploie les miitboJcs suivantes, qui amènent depuis quelque temps des résultais assez avantageux.

Pour le manganèse, il snlTU de ménager le dosage en chanx dans la eastine que i'on mélange au minerai de fer dans les hauts-fourneaux. I)j *n cas , le manganèso passe a l'état d'oxide dans les laitiers.

Pour le soufre cl le phosphore , on jette dans le four à puddlar , è la forge, anglaise , un mélange do sel marin et de peroxide de manganèse , .iu moment où la fonte est en pleine fusion. La température, a bientôt fondu ce mélange, qui, en contact avec tes laitiers de la fonle. enrichis d'une petite quantité de silice, est converti en silicates, e' laisse dégager du chlore qui, rencontrant '-■ soufre ou le phosphore , les entraîne avec lui par la volatil! talion à l'état de chlorure dp soufre ou de piiosphore.

Qnel rôle jone ici le pcru\ide do innn;:;i!i';so? Suivant les inventeurs de ce procède , il se rédnii à l'état métallique , en cédant son oxigéne au chlorure sodium, qui de sou coté abandonne son chiure au soufre et an phosphore du fer pour se convertir on silicate il« sonde. Muia le manganèse, réduit a l'état métallique , "ici que très-oiidable , ne trouvant pas d'air pour se rén-.ide*, puisqu'il est disséminé dans un bain de silicaf de somie , se porte naturellement sur le fer qu'il rencftaife, et forme ainsi du fer manganésié.Il résulte de 1» nue, it 1-1 essaie les fers traités par ce procédé, ou trouve qu'à chuiid ils sont restés cassants , si c'était le soufre qui les souillait avant, et qn'a froid ils sont très-ductiles. L . chlore a-l-il opère" c'est ce

que l'analyse génie peut déterminer. Quant an résultat, ou peut dire que les fers traités par cette méthode deviennent des fers aualogues pour les propriétés aux fers manganèsié», ce qui est déjà un avantage-, car de mauvais qu'ils étaient auparavant , Ils sont devenus bons à faite de la tôle.

Comme la quantité des laitiers répandus ,.ius le fanr est beaucoup plus considérable et plus susceptible, à cause de la soude qu'elle contient, d'attaquer les païuis en briques que les laitiers ordinaires, on est oblige, pour faire usage de ce procédé, d'employer les Tours dits bouillant?, fours différant des fours à puddleç ordinaires par leurs parois qui sont en fonte, et derrière lesquelles a lieu sans cesse un courant d'air, dont le but est de les empêcher de s'échauffer assez pour entrer eu fusioli.

Pour reconnaître si un fer est bon , ou examine sa estsure. Le nerf, dans la cassure , est l'indice d'un bon fer; les facettes plus ou moins grosses et la cassure lamelleuse sont l'indice d'un mauvais Ter.

Il ne fiut employer daus la construction des machines que du bon fer, et cela dans l'intérêt de la construction même, parce que le prix de revient d'une pièce liuie est considérable par rapport à sa valeur brute : or, ce qui- or rive le plus généralement , c'est que les mauvaises pièces ne cassent que quand elles sont terminées, soit au montage, soit 1 la mise en train. Comme, dans ces deux cas, le constructeur est responsable , ce qu'il a de mieux à faire, pour éviter le* perles résultant de la double fabrication des pièces, c'eit de n'avoir que du bon fer.

Les meilleurs fers suul ceux fabriqués au bois avec de; fontes au bois ou directement, cl martelés, par les méthodes dites allemande et catalane.

Après pet fers, viennent ceux' fabriqués à la houille avec des fontes au bois, et martelés, par la méthode dite cftampenoiie. * ,.-

La troisième qualité se compose des fers fabriqués à la houille avec des fontes au bois, et laminés, par la méthode dite anglaiie.

La quatrième et dernière qualité se compose des fers fabriqués a la bouillo avec des fontes au coke, et laminés, par la méthode anglaiie.

La méthode catalane est exclusivement employée dans la Carte et les Pyrênéct , où les 'minerais sont très-riches £1 les bois abondant). - -

DES tOCOMOTIVES. 129

ta méthode allemande est employée dans la Comté, 17fère, le Hivernait el le Berri , où les bois sont assez abon-

La méthode champenoise est employée dans la Champagne, les Votget el la Bavrqiiijne , où la houille revient à meillaur marché que le bois.

La méthode anglaise est employée dans plusieurs localités disséminées , dont les principales sont , pour fontes au bois , Iraitées à la houille : Fourcha mbault , Àbainville, Châtillonsur-Seine, Hayange, Bologne.

Ponr les fontes au coke , traitées a la Iioaille : le Creusot , de Cazeville, Àlait.

Les fers de Comté sont considérés comme les meilleurs dans le commerce , et sont employés , pour ce motif, en petits fers ronds pour Gis de fer, lûle à fer- blanc , feuillards et autres échantillons qui exigent de la qualité.

Les fers de Berri viennent ensuite , et servent principa- 9 lement à la fabrication des clous d'épingles; ils s'emploient en remplacement des fers de Comté , dans tous les cas où on ne peut se procurer ces derniers.

Les fers de Cliampagne se divisent en fers de roche et fers ■lemi-roche. Ils servent à faire les objets de serrurerie délivre, les machines , les bandages de roues et la carrosserie m général.

Les fers des Votget sont des fers de roche , très-doux a iroid , maïs peu soudants.

Les fers de Bourgogne viennent ensuite.

Les fers des Ardennet s'emploient exclusivement à l'état letôlos; un de leurs principaux produits sont les socs do

Les fers fabriqués par la méthode anglaise sont les derîiers ; ceux fabriqués avec les fontes au bois passent avant •eux fabriqués avec les fontes au coke; mais grâce aux perfectionnements, que subit tous les jours lo traitement des ninerais au coke, 'et celui des fontes à la houille, la dîfTé— ence entre ces qualités est peu sensible, et tend, en général, 1 se rapprocher des fers de bonne qualité. Nous citerons , à :elte occasion , l'usine du Creutol , dont les produits se sont itnéliorés depuis trois ans d'une manière très-remarquable.

Le fer forme, avec le carbone, diverses combinaisons lont l'emploi , dans les machines , est de la plus haute imlortance. Ces combinaisons, dont l'une vient d'Être men-

130 construction tionnée, sont Varier et la fonte. Les caractères de ces dam combinaisons sont assez Iranchés pour que nous erojioo devoir les étudier séparément, a lo Acier.

Pur, l'acier contient en moyenne 99 p. 100 fer , et 1 p. 100 carbone. Les proportions de ces deux éléments n'étant pas rigoureuses , on ignore li c'est une combinaison on simplement on mélange.

L'acier est plus dur que le fer, même quand, après avoir été chauffé, il est refroidi lentement; mais si, chauffé au rouge , on le plonge dans l'eau subitement , il acquiert une dureté extraordinaire ; dans ce cas , il est plus cassant et d'une densité moindre qu'auparavant. Celte opération porta un nom dans les arts; c'est la trempe dé l'acier.

L'acier est blanc grisâtre, a. cassure compacte el unie, doué de l'éclat métallique, mais a un degré moindre que le far: sa texture est grenue, a grain fin, égal et serré; ta densité moyenne est 7. 8.

Dans les arts , on n'obtient pas toujours l'acier pnr; ancsi dislingue-t-on dans le commerce diverses qualités d'aciers dont les propriétés varient suivant la nature et la quantité des impuretés qu'ils renferment. Les impuretés qui souillant l'acier sont ,1a tilice, les verrei tiliceux , Voxide de fer, les métaux, le soufre, te pko$phore et les phoiphatei, toutes matières qui se rencontrent dans le Ter qui sert à le préparer.

On dislingue dans le commerce , les diverses qualités suivantes d'aciers , classées par ordre de dureté :

1° Acier de cémentation ;

2o Acier naturel , de forge , de fusion , de terre ou d'Allemagne;

3° Acier, sauvage;

4° Acie^r fondu ;

5° Acif'r Woola-

- 1° Acier de cémentation.

L'acier de cémentation se prépare par la cémentation do fer en barres déposé dans des caisses en poteries en contact avec de la craie et du carbone a une température rouge. La réaction qui s'opère est la suivante : l'acide carboniqne, qui se dégage de lu craie, rencontrant le carbone, lui cède I» moiliè de son oxigèoe , et se convertit , ainsi que ce dernier ,

m oxide de carbone; l'oxide de carbone, rencontrant le fer, lui abandonne la moitié de son carbone, el redevient acide carbonique qui, rencontrant du charbon , lui cède encore moitié de son oxigène , et ainsi de suite.

Plus le fer est pur , plus cet acier est doux ; si le fer est manganésié , l'acier qui en résulte est solide el élastique , el, par conséquent, très-propre à faire des ressorts et des tranchants. On fait subir généralement à l'acier une seconde cémentation qui a pour but de le rendre pins homogène, susceptible d'un plus beau poli, et capable de se souder à luimême. L'acier de seconde cémentation se nomme acier à l'éperon, dont il portait autrefois l'empreinte.

La trempe de l'acier de cémentation s'effectue do deux manières 1

La première consiste à le cliaufTer à une chaleur ronge dans un foyer de forge, et à le tremper ensuite daus l'eau. Ce procédé a l'inconvénient de diminuer la dureté de l'acier,, en lui enlevant une partie du carbone qu'il contient et en augmentant la dose d'oxide de fer. La seconde, appelée trempe en paquet , consiste à entourer l'acier d'un cément en charbon ou suie , dans nn cylindre en (oie, pour le faire, passer au feu ; par ce moyen , sa surface reste la même qu'auparavant , et on trempe chaque pièce l'une après l'autre, sans que la composition de l'acier ait été changée.

L'acier de cémentation est réservé à la fabrication des limes et des outils. Soudé au fer , il sert à armer des marteaux , des ciseaux et des enclumes. Sa composition moyenue est la suivante :

Carbone 0,75

Silicium 0.15

Manganèse , soufre on phosphore. O.-iO Fer 98.10

2" Acier naturel. '"" •

C'est une combinaison do fer, carbone el verre 'siliceux provenant des scories des hauts- fourneaux dans lesquels il se prépare. Cet acier est plus dnr que le précédent, mais les éléments y sont imparfaitement mélangés. Il peut s'obtenir , soit dans le traitement des minerais de fer , dans les fourneaux catalans, soit dans l'affinage de la foule obtenue au bois ou au coite.

Par la première méthode , l'acier est beaucoup moins pu. que par la seconde; il contient du fer intercalé, proyen;--'. de la réduction trop prompte du minerai à l'état métalliqi!'

L'affinage change la texture et la couleur du grain de cet acier; la trempe le rend moins cassant ; il se forge et te sonde bien , et comme son prix est inférieur a celui de tons les autres, il est le plus répandu dans le commerce. Sa composition est la même que celle de l'acier de cémentation ; les silicates seulement y dominent un peu plus.

Z a Acier tamage.

C'est une variété de l'acier naturel qni se prépare presque exclusivement pour les filières ; il est excessivement dur , non soudablc , immalléablei

4° Acier fondu.

L'acier fondu est une combinaison de fer, carbone et verro siliceux dans une proportion supérieure à celle de l'acier naturel. Lorsque les principes composants sont bien doses, le mélange peut fondre. Cet acier est le plus propre a m usages homogènes; il est dur et difficile à forger, ne se soudant que 1res- difficilement au fer. On eu fait des tranchants très-solides , sans qu'il soit nécessaire de te tremper trèschaud.

On peut l'obtenir en fondant ensemble du Ter pur, do Terre et du carbonate de chaux dans un creuset brasqvé ou garni intérieurement avec du charbon. L'action du carbonate de chaux est la même que pour l'acier de cémentation ; seulement ici la chaux restante fond et se mélange dans les silicates.

On emploie l'acier fondu k faire des burins, des Glières, des laminoirs d'orfèvres et des instruments lins et tranchants. 5° Acier Wootz.

C'est une combinaison de fer, carbone et silice qui se prépare seulement à Bombay, dans les Indet. Cet acier est fniible ei doué d'une dureté extrèmo ; c'est la silice qui Ini donne ces deux propriétés. La forge le détériore moins que les autres ; on l'emploie à cause de cela , en mélange avec le fer , sous le nom d'étoffe, à faire des damai et des lames de tabres. L'étoffe est un mélange de lames minces de fer el d'acier intercalées, soudées ensemble dans cet état , el forgées ensuite. Dans ce mélange l'acier fournit la dureté et le far la ténacité.

DIS LOCOHOTIYES.

2o Fonte.

La fonle diffère de l'acier en ce qu'elle renferme toujours an moins 2 p. 100 do caibone.

Les proportions de ce dernier élément dans la fonte influent beaucoup sur ses propriétés : plus il y est abondant, plus la foule est douce au travail du burin et de la lime, et plus sa cassure est foncée en couleur. La densité des fontes est variable : la fonle employée généralement dans les machines , celle qui contient le plus de carbone, i> a 6 p. 100, a pour densité 7. 2.

Les matières étrangères qui se trouvent !e plus souvent combinées a la Tonte , sont :

Le silicium 1.5 p. 1000 fonte.

Ces matières peuvent y exister toutes ensemble , ou quelques-unes seulement à la fois. Suivant la nature et la quantité de celles qui s'y trouvent, la qualité des Tontes est variable.

, Le silicium et l'aluminium y sont apporté; à l'étal de silicate d'alumine par les laitiers des hauts-- fourneaux avec lesquels les fontes sont en contact. Ces matières donnent do la fusibilité à la foute , mais tendent il la rendre aigre.

Le manganèse, apporté par le minerai , Tait cristalliser les Tontes en gros cristaux tèlraèdriques , mais il nu peut y exister qu'autant que !a silice ne domine pas. Sa présence, du reste , n'est utile que pour la forge.

Le soufre et Je phosphore n'induent pas autant sur la qualité des fontes que sur celle des fers. Leur effet est analogue à celui des laitiers.

La fonle n'esl pas aussi oxidable a l'air que le Ter ; elle ne craint pas , autant que lui , les agents destructeurs avec lesquels les métaux sont en coDtact dans les machines ; les eaux acidulées ou matines seules forcent à lui substituer le cuivre, soit à l'éi*t de tôle, soit a l'étal de laiton ou bronze, en combinaison avec le zinc ou l'élaiu.

On divise les foutes en fontes blanchet el fontes grties.

Les fontes blanchet sont celles qui contiennent le moins de Machine» LoconwUvet. 12

ta.

iâ.

Le manganèse.

Le phosphore.

Le soufre. . .

154 CdNSTBtJOtloiS

carbone. Elles sont cassante» et dures à travailler ; aussi

sont-elles exclusivement employées à la fabrication du fer.

Les fontes gritet ou fontes du moulage se divisent en fontes aigret et fontes doucei. Ce sont les fontes douces qne l'on emploie de préférence pour la construction des machines: Jeur degré de fusion est un peu plus élevé que celui des fontes blanches; leur cassure est grenue ; elles sont faiblement ductiles et élastiques ; elles se travaillent facilement au burin et àlalinte; on peut les fondre plusieurs foi» sans leur faire perdre leurs propriétés, pourvu qu'on ail la précaution de les maintenir à l'abri de l'air et de les laisser refroidir lentement. La fonte grise, refroidie subitement après la coulée, devient blanche. Cette propriété qui, dans certains cas, est un grave inconvénient, dans d'autres rend d'éminenls services ; ainsi, c'est dans le but de l'utiliser que l'on fait les moulages dits en coquilles , moulage» dans lesquels le sable des moules est remplacé par une enveloppe en fonte froide qui blanchit celle que l'on verse dedans, et cela è nne profondeur d'autant plus grande que l'épaisseur de cette enveloppe est elle-même pins considérable. Remise au four, coulée et refroidie lentement, la fonte grise, qui a été blanchie par refroidissement subit, redevient grise. On a remarqué qu'en coulant la fonte à découvert, plus sa surface Supérieure est bombée, plus sa qualité est bonne.

Les qualités des foutes ne suivent pas le» mêmes règles qnc les fers, relativement à leur» traitements ; ainsi, les fontes de Comté, qui produisent généralement d'excellent fer, ne sont pas toujours bonnes pour moulage ; elles sont quelquefois souffleuses : on est obligé, pour les employer, de les mélanger à d'autres fontes. En général . les fontes de moulage valent toujours mieux mélangées qu'en nature ; les fontes du Berri mélangées avec des fontes au coke donnent de trèsbeaux moulages.

La valeur du kilogramme de fonte de moulage brut , en gueuse», est de 0 fr. 22.

g 2. CUIVRE.

Pur, le cuivre est un métal d'un rouge éclatant qui loi est particulier, exhalant, quand on le froUe, une odeur désagréable ; il se dilate par la chaleur, dans le rapport de 1 i 4.000111, en passant de 0" à 100»; il est fusible à la température rouge cerise , et sa capacité calorifique est 0.10 en

moyenne; électro-positif arec l'or, le platine, le mercure et l'argent, el électro-négatif avec ï'èlain , le plomb , le ftr et leiinc. Le cuivre est beaucoup moins oxidabte que le fer, et résiste^ en généra! plus que lui aux agents deslrncleura auxquels ils soul exposés dans [es machines ; il ne décompose pas l'eau par la température ; les huiles rances seules l'attaquent el le convertissent en hydrate el carbonate de enivre.

Le cuivre du commerce est généralement assez pur ; néanmoins, il est bon de dire que, depuis quelques années , celte pureté dégénère sensiblement ; les matières étrangères qu'il contient sont, la plupart du temps, du protux-ide de cuivre, do fer, du carbone, de l'antimoine et du plomb ; ces matières, bien qu'eu très-petite quantité, manifestent leur présence par la perle de ductilité qu'elles lui font éprouver. Ou a peutêtre un peu exagéré cette propriété, en disant quel millième de plomb suffisait pour le rendre impropre à la fabrication des fils ; car nous tenons de bonne part que l'on eil en usage, pour cette fabrication, de lui adjoindre de t à 1.3 p. 100 de ce métal.

La production dn cuivre en France est , pour ainsi dire , nulle. Les mines de Cheuy et Saint- Bel , dans le département do Khônc, sont les deux seules que nous possédions, et c'est A peine si elles suffisent aux besoins du Midi. La cuivre, employé généralement, arrive de toutes les localités où on l'exploite, et dont les principales sont : la Russie, l'Angleterre, la Suéde, le Mexique, le Pérou, la Belgique , l'Eipagne. Le cuivre le plus estimé est celui de Ruitie ; il peut être considéré comme pur.

Il nous arrive peu de cuivre directement du Mexique el diiPér<fu; l'Angleterre , toujours prête à s'enrichir a nos dépens, a su enlever a notre marine les bénéfices qu'elle pouvait réaliser de ce coté, en allant accaparer la majeure partie du cuivre de ces deux pays, pour venir nous le vendre, après l'affinage, sons le nom de cuivre anglais, absolument comme elle fait pour ses aciers , dont elle lire le fer de Suède.

Le cuivre forme différents alliages, qui changent pins ou moins ses propriétés et le rendent propre à divers usages dans les ans :

99 Cuivre el 1 potassium donnenl un cuivre d'une malléabilité extrême.

fi6 Cuivre et^4ïinc constituent le laiton ou ciiti're jaune.

90 Cuivre et 10 étain donnenl le brome.

)3S CONSTRUCTION 80 Cuivre et 20 ètain donnent le métal de eloekei. 60 Cuivre, 20 nickel et 20 line donnent le maillechort. Nous étudierons ces alliages lorsque nous aurons donné

les propriétés du zinc , qui nous reste encore a étudier.

g 3. nue.

Pur, le zinc est un métal blanc bleuâtre assez éclatant , d'une texture lamclleuse et d'une odeur particulière ; il est fnsïble à 574° centigrades, très-volatil , se distillant au rouge-blanc ; refroidi lentement ou par condensation des vapeurs, il cristallise.

A la température ordinaire, l'air humide l'attaque et la recouvre d'une couche blanche qui est de l'oxide de zinc ; chauffé à l'air, il s'oxide facilement ; chauffé au rouge cerise, ainsi, il s'enuaume etrèpand dans l'atmosphère une famé* blanche qui n'est autre chose que son oxide. Il décompose l'eau, à froid, sous l'influence dus acides les plus faibles.

Le zinc du commerce n'est pas parfaitement pur : les ma* tières qui le souillent généralement sont le carbone, le cuivre, le cadmium, le fer, le manganhe et l'arsenic. Ponr la purifier de toutes ces matières, il suffit de le distiller. -

D'après les propriétés que nous venons d'énoncer pour ce métal, nous voyons qu'il est tont-à-fait impropre à faire concurrence au cuivre dans la construction des machines; aussi le considérerons-nous seulement maintenant comme élément d'alliages de ce dernier métal.

S ■*. ALLIAGES DE CTJIYBE.

lo Cuivre et potassium.

Le potauiuM, mutai excessivement oxidable puisqu'il décompose l'ean subitement a la température ordinaire avec dégagement de Gamme, fusible et volatil et très-difficile a rédnire, ne s'emploie pas à l'état métallique ponr être allié au cuivre. L'alliage malléable de cuivre et potassium se prépare en fondant ensemble dans un creuset nn mélange de enivre et de bi-tartrate de potasse, ou bien de cuivre, charbon et carbonate de potasse.

Ce cuivre est excellent pour les chaudières a vapeur et les tuyaux de conduite, en ce qu'il se travaille avec une grandfacilité.

2° Cuivre et zinc.

Le laiton ou cuivre jaune diffère du cuivre rouge en ce qu'il n'est plus mou , quoique encore malléable ù un certain degré, est aigre à la lime et au travail du lour, et pur cela même préférable au cuivre puur la confection d'objets façonnés. II est très-bon pour supporter les frottement» du fer dans les machines, en ce qu'il s'use seul sans se déformer ni gripper contre le fer, comme ferait le cuivre muge ou tout autre métal malléable. A cet effet , un a soin de le confectionner en pièces qui peuvent se changer facilement en n'exigeant que la moindre dépense possible , par suite du petit volume qu'on leur donne ; il sert principalement à faire les' glnffiug-box et les cuussincts. Il est employé avec avantage à la confection des tuyaux, comme le prouvent tous les instruments à vent dont il est le seul élément. Dans les locomotives il sert à faire les tubes de circulation do la fumée. 3° Cuivre et élain.

1° Bronze.

Cet alliage csl au cuivre mou ce que l'acier est au fer. C'est un métal d'une couleur jaune orangé, peu malléable, Irùs-dur à travailler et très- résistant comme pièce de frottement rentre le fer ou ia foule.

On a Tait beaucoup d'essais pour rendre le bronze malléable. M.Darcet, dont le nom se trouve toujours sous la plume lorsqu'il s'agit de constater un résultat utile au pays, a composé des bronzes malléables , en réduisant à 8 p. 100 le dosage en étain, de Kl qu'il est généralement.

Le bronze, bien que plus susceptible que le laiton d'user les aies eu fer dont il constitue les coussinets, est néanmoins de beaucoup préférable à ce dernier, qui présente le grave inconvénient, si on ne le graisse pas exactement, de s'échauffer, gripper el courber en très-peu de temps la surrace du tourillon, ce qui nécessite un deuxième tournage, souvent impraticable et toujours dispendieux.

Une preuve que le bronze est le métal par excellence pour coussinets, c'est que les lucssagerics, après des tâtonnements inouis, tont arrivées à composer leurs boîtes de roues de 12 p. 100 èlaiu et .88 cuivre rouge. Dans les bateaux à vapeur où les chocs des tourillons contre les coussinets sont moins violenta, on porte le dotuge en étain a 14 p. 100.

438 COKSTR DATION y

En général , si on veut avoir des tourillon s en fer qui durent long-temps, on ne doit pas hésiter devant la dépense qu'oceasionera la trempe en paquets, parce que cette derniers sera compensée par son bon usage; nous savons des tourillons en Ter, trempés en paquet, qui fonctionnent dans des coussinets en bronze depuis 10 ans, et sont encore aussi bous aujourd'hui que lorsqu'ils étaient neufs. Le seul inconvénient de la trompe est de rendre quelquefois les ronds ovales et de nécessiter un second tournage , toujours impraticable avec les outils , mais facile par te rodage il l'éraeri.

2" Métal de cloche.

Blanc jaunâtre, encore plus dur que le bronze, cassant el sonore. Un l'emploie depuis quelque temps, avec avantage , dans les coussinets des locomotives de Saint-Germain.

L'éiain, qui forme ces alliages avec le cuivre, est un métal blanc , peu oxidable , fondant à centigrades , peu volatil. Par refroidissement ménagé, il cristallise en rhomboïdes ; une baguette d'éloin pur pliée fait entendre un craquement que l'on nomme cri de l'étain . qui sert u véritier sa qualité.

L'étain du commerce contient assez souvent les métaux suivants : Vartenic , Y antimoine , le bismuth , le cuivre, le fer, le plomb et le Une. Il n'est pas aussi facile de l'en séparer que le zinc ; ce n'est que par un traitement chimique que l'on y parvient.

4 n Cuivre, nickel et zinc, ou maitteckorl.

Le maillechoTl est un métal d'une couleur blanc argenté, moins éclatante cependant que celle de l'argent; trè^-dnr, mais non cassant , assez malléable pour être plié plusieurs fois cl s'emboutir au balancier.

L'alliage de cuivre et nickel seul se rapproche du bronze pour la dureté ; aussi, est-ce pour affaiblir cette qualité qu'on y Ajoute du zinc.

Le maillechort n'a pas encore été employé dans le* machines, mais peut s'y employer avec avantage partout où l'on met ordinairement le laiton. Malheureusement, sa valeur est bien différente el ne lui permet de tîgurer que là ou l'on veut déployer du luxe.

■ ).e nickel, qui est la base des propriétés de cet alliage, est un métal d'un gris blanc intermédiaire entre le blanc Je

■ BEI LOCOMOTIVES. 139 l'argent et le gril de l'acier : sa structure est crochne et sa cassure fibreuse, il est assez malléable et ductile, sa ténacité est très-grande-, sa densité moyenne est 3,3; il est magnétique comme le fer, mais moins que ce dernier. L'air sec na l'attaque pas è la température ordinaire , mais l'air humide l'oxide. L'ail sec le convertit en oxide à la température rouge : il décompose l'eau a la température ordinaire, à la faveur des acides : son point de fusion est de beaucoup au-dessus de celui du cuivre, ce qui rend très-difficile le mélange dus trois métaux qui composent le maîllccltort, comme nous le verrons plus loin.