II. !i

l'autre par un tampon d'amiante et Ton avait ménagé un assez grand intervalle entre elles. Les plus grands soins furent pris pour empêcher le charbon de se transporter sur la lame libre. On introduisit les lames aplat et non pliées. L'expérience dura, comme précédemment, trois heures. La lame enfouie dans le charbon pesait avant l'expérience 0*r.518, etaprès, 0^.521; son poids s'était augmenté de 0.570 pour 100 ; la lame libre pesait avant l'expérience 0gr.558, puis 0gT.557, de sorte qu'elle avait perdu 0.001; mais nous regardons cette différence de poids comme une erreur de pesée ; il n'y avait eu en tous cas aucune augmentation, et c'est le point principal. La lame enterrée était devenue, après l'avoir plongée au rouge dans le mercure, aussi cassante que du verre ; tandis que l'on pouvait, après un traitement analogue, plier l'autre bande sans la casser.

7 . On eut encore recours au même charbon, seulement moulu plus fin ; il était devenu très-dur. Une lame de la même tôle, préparée de la môme manière, fut enfouie dans du charbon de bois ; l'expérience continua quatre heures, pendant qu'un courant d'hydrogène traversait l'appareil sans interruption, La lame pesait avant l'expérience lgr. 006, puis I^.OIS, c'està-dire qu'elle avait augmenté en poids de 0.90 pour 100. La surface de la lame était très-brillante ; mais en plongeant au rouge l'extrémité la plus rapprochée de l'entrée du gaz dans du mercure, elle ne se durcit pas.

8. Après avoir soigneusement essuyé le tube, l'expérience n° 5 fut exactement répétée pendant quatre heures; le même charbon fut encore employé. Deux lames libres, qui pesaient ensemble, avant l'expérience, 0^.846, puis 0*\874 , avaient augmenté en poids de 0.33 pour 100; la bande enterrée dans le charbon pesait 0^.4410, puis 0*\4427 ; son poids s'était ainsi accrurde 0.380 pour 100. L'extrémité, en contact avec le gaz débouchant dans le tube ne se durcit pas, après l'avoir plongée au rouge dans le mercure, bien qu'elle eût été enfouie apparemment dans le charbon.

9. On employa un long tube de verre de Bohême, au lieu d un tube en porcelaine, et Ton opéra sur des lames de fer déposées par l'électricité. La figure 1 représente la disposition adoptée.

a, a, a, a, tampons d amiante ; 6, lame libre ; c, lame enter-

■i ■■ m ■ragssssdCT"

g 1 fgaafl«f

Fi*, j.

rée ; d, d, espace vide de Om.23 de long, parfaitement propre ; e, flèche montrant la direction du gaz.

Le même charbon qui avait déjà servi bien des fois, fut repris dans cette expérience, dont les dispositions ressemblent sous tous les rapports à celles déjà indiquées. L'expérience dura quatre heures, sans qu'on pût apercevoir le plus léger dépôt dans l'espace vide d, d. La lame libre b pesait avant l'expérience 0*\3857, puis 0^.3867, soit une augmentation de 0.250 pour 100; la lame enfouie pesait avant l'expérience (F. 3595, puis 0fr.3642, c'est-à-dire que son poids avait augmenté de 1 .280 pour 100. Les deux lames se durcissaient facilement en les plongeant au rouge dans du mercure. L'augmentation de poids est remarquable; on peut l'attribuer jusqu'à un certain point à l'état moléculaire et aussi à l'état de désagrégation du métal déposé par la pile.

10. Dans cette expérience, on eut recours à deux longs tube» de verre, tels qu'on les voit dans la figure 2.

6, lame libre ; c, lame enterrée. On se servit du môme charbon, et l'opération dura trois heures et demie. Le fer provenait d'une tôle mince. Avant l'expérience, la lame libre pesait Ogr.6126, puis 0gr.6133 ; son poids s'était donc accru de 0.105 pour iOO. La lame enfouie pesait, avant l'expérience, 0gr.653, puis 0*\733, soit un accroissement de 1.230 pour 100. Le

i«0 PROPRIÉTÉS CHIMIQUES DU FER.

deuxième tube ne renfermait pas les moindres traces de poussière.

1 1 . L'expérience n° 9 fut répétée pendant quatre heures, sauf que Ton fit d'abord passer l'hydrogène à travers une solution aqueuse d'azotate d'argent, et puis à travers de la ponce imbibée d'acide sulfurique concentré. On se servit de fer déposé par la pile. Les lames libres, il y en avait deux, pesaient avant l'expérience, 0^.588, puis 0^.680; leur poids s'était augmenté de 1.55 pour 100. La lame enterrée pesait avant l'expérience 0r.325, puis 0gr.329, soit une augmentation de poids de 1 .070 pour 100.

12. L'expérience n° 9 fut recommencée et continuée pendant quatre heures avec du poussier de charbon lavé à l'acide chlorhydrique , etc., et de la tôle de fer très-mince, non déposée par la pile, telle qu'on l'avait employée en premier lieu. La lame libre pesait avant l'expérience 0^.5056, puis 0^.5062, soit une augmentation en poids de 0.128 pour 100; la lame enfouie, avant l'expérience, pesait 0^.471 , puis 0*r. 472, c'est-à-dire qu'elle av^it augmenté en poids de 0.200 pour 100. Ces deux lames se durcirent sensiblement en les plongeant au rouge dans du mercure.

13. On se servit du même appareil avec de l'hydrogène, etc. Une lame de fer, non déposée par la pile, fut enfouie dans du charbon de bois en petits morceaux exempts de poussier après tamisage et préalablement calcinés dans un creuset couvert, pendant plusieurs heures, à la température élevée d'un fourneau à essais chauffé à l'anthracite. Avant l'expérience, la lame pesait 0*\8610, puis 0^.8615, soit une augmentation de 0.052 pour 100. Plongée au rouge dans du mercure, elle ne se durcit pas.

14. L'expérience n° 13 fut répétée identiquement. La lame pesait avant l'expérience 0^.6778, puis 0^.6781, soit un accroissement en poids de 0.038. Elle ne se durcit point par le traitement ordinaire.

FER ET CARBONE. 18t

15. On soumit du charbon de sucre, qui n'avait pas encore servi, dans un creuset couvert, pendant quatre ou cinq heures, à la température la plus élevée d'un fourneau à essais, chauffé à l'anthracite, et dans lequel on pouvait facilement fondre du fer forgé. De la tôle mince, qui n'avait pas été déposée, fut enfouie dans ce charbon, et chauffée comme précédemment, pendant trois heures et demie, dans un courant d'hydrogène. Avant l'expérience, elle pesait 0*\788, mais le poids resta le môme après l'essai.

16. Lorsqu'on maintient du fil de fer au rouge, pendant une heure seulement, dans du gaz d'éclairage, il devient dur comme de l'acier. C'est là une expérience très-frappante, que nous avons souvent répétée à notre cours.

17. La vapeur de paraffine peut être substituée au gaz d'éclairage. M. Hochstâtter a fait cette expérience dans notre laboratoire , en exposant du fil de fer à la vapeur de cette substance dans un tube de porcelaine chauffé à blanc pendant une heure; il en retira de l'acier:

Le point le plus intéressant des expériences précédentes est la carburation du fer dans de l'hydrogène qui a passé sur du charbon chauffé au rouge et qui doit évidemment contenir un composé gazeux de carbone. Les questions qui se recommandent à l'attention sont les suivantes : l'hydrogène dans de telles circonstances enlève-t-il du carbone? Ou bien le composé gazeux de carbone qui cause la carburation du fer, se dégage-t-il simplement du charbon qu'on emploie? Autant que nous pouvons l'affirmer, après expérience, les essais relatés répondent négativement à la première question ; pourtant, si l'on admet le deuxième point de vue, il est surprenant qu'un hydrocarbure continue à se dégager d'un même charbon, soumis consécutivement à une forte chaleur rouge. Cependant il a été bien établi que le charbon de bois retient l'hydrogène avec une grande ténacité, même après avoir été fortement chauffé ; ce fait semblerait favorable au deuxième

point de vue, surtout si Ton se rappelle que le charbon de sucre a cessé de produire la plus légère carburation après avoir été soumis aune chaleur intense (voir l'expérience 15). 11 est possible qu'un courant d'hydrogène provoque le dégagement d'un hydrocarbure dans du charbon soumis à des températures plus basses que celles auxquelles il se serait autrement développé? On devra toutefois noter spécialement ce fait, que le charbon de bois fortement chauffé ne carbure plus le fer, même par contact. Les résultats précédents nous paraissent donc curieux et intéressants sous tous les rapports; mais ils exigent d'autres expériences pour lever les doutes qui restent. S'il était prouvé plus tard, et nous le croyons possible, qu'un hydrocarbure continue, pendant un long laps de temps, à se dégager lentement du charbon maintenu au rouge ou à une température un peu plus élevée, on ne comprendrait pas pourquoi on ajoute une certaine proportion de charbon de bois neuf chaque fois qu'on recommence l'opération industrielle de la cémentation. Tout le charbon ainsi employé oontient une quantité notable d'hydrogène, qui, aune température plus élevée que celle de la carbonisation industrielle, se trouverait en partie entraîné à l'état de combinaison avec le carbone ; or, ce composé déterminerait activement, sinon exclusivement, la carburation.

Cémentation par le charbon et par l'oxyde de carbone. — Dans le volume qui traitera de l'acier, nous aurons l'occasion de résumer les expériences récentes sur la formation et la composition des aciers. Nous nous bornerons à citer ici celles qui ont trait spécialement à l'action sur le fer du charbon et de l'oxyde de carbone.

M. F. Margueritte a cherché à démontrer que le fer pouvait ôtre transformé en acier :

!• Par le charbon pur (diamant, charbon de sucre, plombagine). Ses essais ont déjà été cités dans notre note, page 92, contrairement à M. Saunderson, qui a prétendu que le charbon pur ne cémente pas et par opposition à l'opinion exprimée par M. Frémy, que non-seulement l'azote était indispensable à la cémentation, mais que ce gaz était aciérant; autrement dit, que l'acier est un azoto-carbure de fer.

L 2° Par l'oxyde de carbone pur. MM. Leplay et Laurent avaient fondu le inétal

sur lequel passait l'oxyde de carboue produit industriellement, au moyen du charbon ordinaire et de l'air, et comme on paraissait avoir constaté depuis eux et d'accord en cela avec les expériences n° 2 du docteur Percy, que l'oxyde de carbone pur ne donnait aucune cémentation, on rejeta leur hypothèse, qui voulait que l'oxyde de carbone fût le corps volatil aciérant. M. Margueritte a repris ces expériences pour démontrer que l'oxyde de carbone cémente et que l'aciération du fer sous l'influence de ce gaz est indépendante de certaines impuretés du fer, le silicium entre autres. — L'oxyde de carbone provenait de la décomposition de l'acide oxalique pur par l'acide sulfurique pur. Il avait été séparé de l'acide carbonique en traversant plusieurs flacons remplis de lessive de potasse, à la suite desquels se trouvait une dissolution de baryte qui ne devait pas se troubler. L'oxyde cheminait ensuite à travers des tubes renfermant de la potasse, puis de Ja pierre ponce imbibée d'acide sulfurique, puis arrivait dans un tube de porcelaine, verni à l'intérieur et à l'extérieur.

« M. Margueritte a fait passera une température élevée dans le tube de porcelaine un courant d'oxyde de carbone ainsi purifié et desséché. Après trois heures de dégagement, la présence de l'acide carbonique était presque insensible. On a introduit alors dans le tube deux fils de fer de 0m.00J5 de diamètre préalablement traités par l'hydrogène. Immédiatement l'acide carbonique s'est dégagé et a continué de se produire avec une certaine abondance pendant trois heures de calci nation, après lesquelles les fils ont été complètement cémentés. Lorsque les fils de fer ont été retirés, la production de l'acide carbonique est redevenue insignifiante (1). »

Dans une deuxième série d'expériences, M. Margueritte a chauffé simultanément pendant trois heures à des températures croissantes, dans un courant d'oxyde de carbone, du fer pur divisé (de l'oialate), puis du fer aggloméré préalablement en présence de l'hydrogène à une forte chaleur, et des fils de fer du commerce de diverses provenances, en ayant soin, dans chaque cas, de faire échauffer et refroidir le 1er dans un courant d'hydrogène. Ces essais se résument ainsi :

Augmentation

de carbone pour 100.

Fer par.

Dlvlie. Aggloméré. Fils de fer.

A la grille à gai (cerise naissant). . C.6 1.5 Complètement cémentés. Dans on fourneau sans dôme, chauffé

au charbon de bois (cerise clair). 6.55 0.96 Id. Le même fourneau sans dôme

(orange foncé), fusion de l'argent. 1.21 6.9 ( Id.

1000 r Fils de 0".0055 Le même fourneau avec dôme, chauffé an coke (orange clair), fusion du enivre » 5.1 ( Complètement cémentés.

. 1000 ' Filsde0««.00ôo.

(1) CompUs rendus, t. LJX, p. 520; 1864.

Suivant l'auteur, on constate d'après ces essais où l'on peut suivre pas à pas l'action de l 'oxyde de carbone sur le fer, qu'aux températures des caisses de cémentation, le fer pur se carbure en même temps que le fer du commerce se cémente; d'où l'auteur conclut que l'affinité entre le fer et l'oxyde de carbone est directe et indépendante de toutes impuretés. Les échantillons de fer ainsi carburé, attaqués par le brome ont tous laissé un résidu de carbone plus ou moins considérable, mais plus que suffisant pour constituer de l'acier (1).

Dans une dernière communication à l'Académie (2), M. Margneritte confirme ces résultats; c'est-à-dire la cémentation complète, après six heures seulement, par le gaz oxyde de carbone, de fils de fer de Om.O035 et la cémentation à 0m.0(M5 de profondeur d'un barreau de 0m.006. Du charbon de sucre calciné pendant douze heures à une forte chaleur et finement pulvérisé a pu en dix heures cémenter presque à cœur un barreau de fer de 0n.006 de côté. La température et la durée de la calcination auraient la plus grande influence sur les résultats de la cémentation par l'un ou l'autre agent.

M. Caron, combattant l'opinion de M. Margueritte, s'attache à prouver, à l'appui de sa propre théorie sur la cémentation par les cyanures alcalins, que le charbon et l'oxyde de carbone ne peuvent pas compter parmi les éléments les plus actifs de la cémentation industrielle. Sa réfutation se base : i° sur ses propres expériences : 2* sur des considérations empruntées au procédé industriel même et sur les expériences déjà relatées du docteur Percy, dont les résultats sont inverses de ceux obtenus par M. Margueritte.

Nous ne nous occuperons ici que des essais directs de M. Caron :

Ainsi, M. Caron a pris du peroxyde de fer obtenu au moyen de l'oxalate pur, calciné longtemps à l'air, mais à la plus basse température possible, et l'a traité par l'oxyde de carbone. Il a constaté que si la température à laquelle on opère est élevée, c'est-à-dire au rouge ou au-dessus, le fer réduit à l'état métallique n'absorbe pas de carbone. Si, au contraire, la température est aussi basse que possible, insuffisante pour ramollir le verre, l'oxyde est décomposé par le fer déjà réduit, en charbon qui se fixe et en acide carbonique qui s'échappe. C'est ainsi que 0*\700 de fer réduit pesaient, après six heures d'exposition à l'oxyde de carbone, 3*M70; ils avaient augmenté de 2*r.470. Dès 1853, M. Stammer a obtenu par l'oxyde de carbone du fer contenant 70.23 pour 100 de carbone (3). L'augmentation de poids, d'après M. Caron, n'e6t pas entièrement due à la présence du carbone, il s'y trouve un peu d'oxygène ou peut-être de l'oxyde de carbone (4),

D'autre part, M. Caron a expérimenté directement sur deux barres de même dimension (0m.01 carré sur 0m.30 de long), extraites d'un même morceau de fer très-propre à la cémentation. L'une de ces barres, cémentée au charbon

(1) Comptes rendus, t. L1X, p. 726.

(2) Comptes rendus, t. LIX, p. 821 . '

(3) Pogg. Ann% t. XCII, p. 135; 1853.

(4) Comptes rendus, t. LIX, p. 334.

dans un tube au rouge pendant douze heures, puis légèrement martelée au petit rouge et trempée, s'est cassée net dans l'étau d'un premier coup ; elle offrait à l'œil une cémentation dont la profondeur variait entre 0m.002 et O".003 et était inattaquable à la lime. La deuxième barre, chauffée pendant le même temps et dans les mômes conditions dans un tube de porcelaine, où elle était soumise à l'action du gaz oxyde de carbone provenant de la décomposition de l'acide oxalique, fut traitée exactement comme la première, mais elle se replia à froid sans se briser et on ne pouvait distinguer au point de courbure aucune trace de cémentation. Une troisième barre, chauffée dans l'oxyde de carbone industriel (provenant de l'action de l'air sur le charbon) fournit les mêmes résultats que la deuxième barre (i).

M, Caron, invité à essayer le graphite des cornues à gaz pour la cémentation, a chauffé une barre de 0m.01 carré sur 0n.30 de long dans un tube en terre poreuse rempli de graphite neuf cassé en morceaux de 1 centimètre cube environ, l'air ayant accès par les extrémités. Le foyer était alimenté par du graphite de même espèce. L'opération a duré six heures au rouge-cerise. Au bout de ce temps, la barre a été martelée et trempée; elle n'était aucunement aciérée. La même opération, recommencée trois fois, a eu les mêmes effets. D'après M. Caron (2), le noir de fumée calciné et bien probablement le coke, la plombagine et tous les charbons privés d'alcalis et de gaz carbures donneraient les mêmes résultats que le charbon de cornues dont les cendres (5 pour 100) ne renferment que des traces de potasse, de soude et de lithine accompagnées de i pour 400 de soufre environ (*). (Noie des Traducteurs.)

Le procédé de carburation par cémentation, qu'il s'opère par l'intermédiaire d'un composé gazeux de carbone ou par le contact direct diu charbon solide , est remarquable et difficile à expliquer. On comprend aisément comment la couche, extérieure du métal se carbure ; mais comment expliquer que celui-ci abandonne du carbone à la couche immédiatement voisine, que la deuxième en cède à la troisième et ainsi de suite ; jusqu'à ce que le cœur d'une barre de fer, d'une épaisseur même considérable, reçoive son plein complément de cet élément, c'est-à-dire que le carbone, s'ajoutant continuellement de l'extérieur, remplace celui que cha-

(1) Comptes rendus, t. LIX, p. M5.

(2) Comptes rendus, t. LIX, p. 819.

(*) En présence de résultats aussi diamétralement opposés , la conclusion de toutes ces expériences faites dans des conditions différentes, d'accord a?ec le docteur Percy, n'a gagné qu'en difficulté au point de vue scientifique.

que couche abandonne à celle immédiatement proche. Si Ton admet qu'il y a combinaison chimique, ce que nous allons examiner, pourquoi une couche céderait-elle son carbone à une autre? Si, d'autre part, le phénomène est comparable à ce qui se passe pour les dissolutions, il paraît peut-être plus compréhensible ; car, bien que le fer ne soit pas à l'état de fusion, il est chauffé assez fortement pour que ses molécules aient acquis une certaine liberté de mouvement. Dans la réduction d'un fragment solide d'oxyde de fer au contact du charbon chauffé au rouge, l'oxyde de carbone parait être l'agent essentiel ; et ainsi que Gay-Lussac Ta fait remarquer, on peut facilement concevoir comment ce gaz se fraye à l'intérieur un chemin par des fissures ou par des pores sans nombre. L'enlèvement de l'oxygène à la couche extérieure de l'oxyde, à une température bien inférieure à celle de la soudure du fer, doit nécessairement rendre la couche contiguë perméable au gaz réduoteur, et ainsi de suite jusqu'au cœur. Mais, pour la cémentation par le charbon, la difficulté mentionnée ci-dessus subsiste et ne se présente pas dans la soi-disant réduction de l'oxyde de fer par cémentation. 11 y a véritable diffusion dans le premier cas d'un solide à travers un autre solide, ce qui suggère l'idée de la diffusion liquide. Tandis que le fait est patent, le mode de production reste très-obscure. Nous pouvons facilement nous payer de mots, dans la pensée que nous avons trouvé une explication, mais, en réalité, nous ne faisons qu'exprimer le phénomène en d'autres termes ; cette erreur est assez commune dans la science, de môme que dans les autres branches des connaissances humaines..

Fonte malléable. — On peut extraire du carbone du fer solide et en introduire également par un pTocédé de cémentation depuis longtemps pratiqué. Ainsi, lorsque de la fonte est immergée dans de la poussière d'hématite rouge et maintenue au rouge vif pendant deux ou trois jours, elle perd du carbone et acquiert un degré considérable de malléabilité; elle se oonver-

tit en ce qu'on appelle « fonte malléable. » En Angleterre, on traite de cette manière divers objets de fonte, en fondant de l'hématite rouge avec du charbon de bois. Le docteur W.-A. Miller a publié les analyses suivantes de ce métal avant et après le traitement :

Ami. Après.

Poids spécifique. . . . 7.684 7.718

Pour 100.

, (combiné.. . . 2.217 i nt 0.434 J rt OÔ/v

Carbone. . A ... KÛO}2.800 1 tÊO[ 0.880

(non combiné.. 0.583Î (0.446)

Silicium.. , 0.951 0.409

Aluminium Traces. Traces.

Soufre 0.015 0.000

Pbospbore Traces. Traces.

Sable 0.502 —

D'où il résulte que les 4/5 environ du carbone combiné paraissent s'être dissipés ; tandis que le carbone non combiné, ou graphitique, a subi à peine une diminution. Le départ de plus de la moitié du silicium est un fait très-remarquable que nous ne pouvons expliquer. Le docteur Miller nous a assuré qu'il n'avait pas de motif de douter de l'exactitude du résultat. Le soufre qui, on le sait, est intimement associé au fer, avait été éliminé, ce qui certainement ne pouvait être prévu.

Propriétés. -~ La fonte malléable a été l'objet d'une intéressante monographie communiquée par M. A. Brûll à la Société des ingénieurs civils de Paris, en 1863. Nous lui empruntons les détails qui suivent sur les propriétés de la fonte décarburée , nous réservant de reproduire plus tard les indications sur sa fabrication et ses emplois.

Là densité de la fonte malléable parait se rapprocher de celle de la fonte; trois morceaux pris au hasard ont donné pour poids spécifique approximatif 7. 1 0, 7. 25, 7,35. Sa couleur varie suivant les circonstances du recuit ; mais elle te distingue aisément du fer par un gris bien moins noir. La cassure est à grains fins, blancs et brillants ; parfois elle présente l'aspect soyeux propre aux aciers très-doux : sur les grosses pièces de plus de 0a.008 à 0B.010, elle n'est plus homogène, et on y distingue deux ou plusieurs zones, du centre à l'extérieur, qui paraissent 'correspondre à des périodes du recuit. D'une teinte blanche, un peu plus mate que celle du for, la fonte malléable acquiert aisé-

ment un poli qui ne le cède en rien a celui de l'acier. Sa dureté n'est pas grande ; les outils l'entament à l'extérieur sous forme de copeaux longs et résistants, et au centre sous forme de copeaux petits et friables, ressemblant presque à de la limaille ; elle s'use assez vite par le frottement. Sa. porosité et sa. sonorité sont très-grandes. Grâce a sa malléabilité, on peut la tordre ou la plier sous un angle fort aigu, sans montrer de gerçure. Quand le morceau est gros, on entend, à un moment donné de l'épreuve, un craquement qui indique que l'àme en fonte s'est cassée, tandis que l'enveloppe en fer continue à bien résister. Cette propriété permet d'estamper et de laminer la fonte à froid, de l'étirer presque aussi fin que le bon fer ; à cbaud, mais à basse température, on la forge, on l'étiré, on la perce et on la mandrine ; & une température plus élevée, au rouge vif ou au blanc naissant, elle se brise en morceaux. Aussi ne se soude-t-elle pas à elle-même, ni sur le fer, ni sur l'acier, ce qui lui retire bon nombre d'applications utiles. Sa fusion s'opère à une température fort élevée; ce qui lui permet de résister au feu aussi bien que le fer. Enfin, les pièces de fonte malléable qui ont besoin de dureté se cimentent plus vite et plus profondément dans un temps donné que le fer forgé. La trempe en paquets lui donne un grain aciéreux auquel on se méprendrait aisément, mais aussi un peu de fragilité. •

La fonte malléable, d'après les expériences de MM. Morin etTresca, au Conservatoire des arts et métiers, et celles faites dans divers ateliers , aurait un coefficient élastique et une limite d'élasticité aussi élevés que le bon fer ordinaire, mais elle serait très-inférieure aux fers même moyens pour la faculté de déformation, et comme sa puissance vive de rupture est beaucoup moindre, elle convient moins bien pour la construction des pièces qui doivent résister à des chocs violents sans rompre. (Note des Traducteurs.)

On peut, comme nous le verrons par la suite, extraire plus ou moins le carbone de la fonte, en la maintenant au rouge, à lair libre, sous forme de plaques minces chauffées pendant un espace de temps suffisant. Un procédé fondé sur ce principe est encore appliqué, et M. Tunner assure que le silicium comme le carbone disparaissent (1).

Proportion de carbone dans le fer. — Dans ces dernières années, les progrès de la chimie analytique ont attiré l'attention sur le dosage du carbone dans le fer; quoique nous ayons acquis des informations précieuses, il reste encore, à notre avis, beaucoup à chercher, et nous sommes toujours aussi embarrassés en présence de faits qui sont réellement élémen-

(1) Stabeism u. Stahlbereitung, t. Il, notas p. 42-48.

taires. Parmi les nombreux observateurs qui ont travaillé dans cette direction, nous devons surtout mentionner Karsten et le Suédois Sefstrôm.

En 1846, Karsten communiqua à l'Académie des sciences de Berlin un mémoire sur les carbures de fer (1); nous en donnons un résumé : Il considérait le maximum de carbone avec lequel 1^ fer pouvait se combiner comme étant de 5.93 pour 100, et il croyait à l'existence dans tous les cas d'un polycarbure défini de fer, qui se dissolvait simplement dans un excès de fer; la qualité du métal dépendait essentiellement de la proportion de ce carbure. Mais Une réussit pas à séparer ou à préparer ainsi un carbure ayant une composition bien définie. Le fer pur, parfaitement exempt de fer$ écrit-il, est si doux, qu'il offre peu de résistance au frottement; et, par cette raison, il est impropre à la plupart des applications ordinaires. Lorsqu'il est combiné avec le carbone, dans certaines limites, le fer augmente de ténacité et, par conséquent, d'élasticité, de même que de malléabilité, de ductilité et de dureté. Cette dernière propriété s'accroît si on le refroidit subitement après l'avoir chauffé. Lorsque la proportion de carbone est considérable, comme dans le fer contenant plus de 0.2 à 0.25 pour 100 de carbone, le métal est désigné sous le nom d'acier. Plus le fer est privé de matières étrangères, surtout de silicium, de soufre et de phosphore, plus il faut de carbone pour le durcir. Dans le meilleur fer marchand de Suède ou d'Allemagne, fabriqué avec des minerais spathiques et des hématites, 0.35 pour 100 de carbone suffisent pour lui communiquer la propriété de durcir à un tel degré, que ce fer est désigné proprement sous le nom « d'aciéreux. » Le passage de ce fer à l'acier est si graduel, si insensible, qu'il est impossible de dire où l'un commence et où l'autre finit. Cependant, lorsque la proportion de carbone

(!) Uber die Carburete des Eisens. von H™ Karsten ; 5 novembre 1346.

atteint 0.5 pour 100, et que d'autres matières étrangères sont présentes en petite quantité, le fer est susceptible d'être assez durci pour étinceler sous le briquet, et on peut alors le regarder comme de l'acier. Mais dans le cas du fer parfaitement exempt de matières étrangères, il ne faut pas moins de 0.65 pour 100 de carbone, pour provoquer cette propriété. Du fer renfermant de 1 à 1.5 pour 100 est de l'acier, qui, après la trempe, acquiert le maximum de dureté combiné avec le maximum de ténacité. Quand le carbone excède la plus haute de ces limites, on peut obtenir encore plus de dureté, mais seulement aux dépens de la ténacité et de la soudabilité. Avec \ .75 pour 100 de carbone, la dernière propriété est à peu près détruite. Avec 1.8 pour 100 de carbone, le fer peut encore se travailler et se marteler, mais très-difficilement ; quoique trèsdur, il est doué pourtant d'une grande ténacité. Lorsque le carbone atteint \ .9 pour 1 00 ou au-dessus, le métal cesse d'être malléable à chaud, et 2 pour 100 de carbone paraît être la limite qui distingue l'acier de la fonte ; le métal à l'état mou ne peut plus [être martelé sans se criquer ou s'égrener sous le marteau.

Il y a deux espèces distinctes de fonte, la fonte grise et la fonte blanche. Elles diffèrent notablement en couleur, en dureté, en fragilité, en ténacité et en fusibilité. Le fonte grise jouit d'un degré de fusion plus élevé que la fonte blanche, et en se fondant, elle passe presque instantanément de l'état solide à l'état liquide; alors elle est très-fluide. La fonte blanche, au contraire, devient, à des températures plus basses, molle, puis pâteuse, avant de fondre. On croyait autrefois que ces différences étaient causées par la quantité de carbone plus grande dans la fonte grise que dans la fonte blanche. La fonte grise devient blanche par une solidification subite après fusion ; et la fonte blanche devient grise par une solidification trèslente, après sa fusion à une température élevée, sans qu'il y ait dans l'un ou l'autre cas le moindre changement dans la pro-

portion de carbone. (Nous prouverons que cette assertion de Karsten n'est pas toujours vraie.) On a cherché à expliquer ces différences remarquables par des différences correspondantes dans le mode d'existence du carbone dans ces deux variétés de fonte. On a supposé que dans la fonte blanche le carbone se trouvait tout entier en combinaison avec le fer ; et que dans la fonte grise, il était en partie combiné, en partie répandu dans le métal à 1 état de graphite. Le fer renfermant 2 pour 100 de carbone, c'est-à-dire l'acier, peut, après la fusion suivie de la solidification la plus lente possible, retenir la totalité de son carbone en combinaison ; mais quand on traite ainsi du fer tenant 2.3 pour 100 de carbone, il se sépare du graphite, et le métal offre l'aspect caractéristique de la fonte. Au delà de cette limite minimum, plus la proportion du carbone jusqu'au maximum de 5.93 pour 100 est grande, plus le fer est blanc et dur, lorsqu'il est à l'état de fonte blanche. (Mais, d'après nos expériences, le fer est loin de pouvoir retenir cette proportion de carbone en combinaison, sans la présence d'une quantité considérable de manganèse susceptible, par conséquent, de contribuer au développement de ces deux propriétés.)

Maximum de carbone absorbé par le fer pur. — M. Dick a fait les expériences suivantes dans notre laboratoire : Il prépara du carbone, en brûlant de l'huile de térébenthine et en recueillant le noir de fumée. Il prépara également du sesquioxyde de fer en dissolvant du fil de fer fin dans de l'acide chlorhydrique, en le peroxydant par l'acide azotique, en le précipitant par de l'ammoniaque, en le lavant, etc. ; et il en obtint aussi en faisant bouillir du sulfate de protoxyde de fer avec de l'acide azotique, en le précipitant par de l'ammoniaque, etc. Les creusets d'argile étaient brasqués avec du noir de fumée.

1. Un mélange aveo excès de carbone, de sesquioxyde de fer provenant du sesquichlorure, fut fortement chauffé : on recueillit plusieurs globules et un culot de métal auquel adhérait une petite quantité de scorie. Le culot se criqua sous

le marteau, sans s'aplatir. La cassure était d'un gris foncé et assez uniforme. La densité de ce culot était 7.08 ; c'était à proprement parler du fer très-graphiteux. On dosa le fer par la solution de bichromate de potasse titrée, dans deux essais :

Pour 100.

i«' dosage: fer 95.73

Moyenne 95.80

Carbone, pour 100, par différence. . 4 20

2. On fit chauffer une quantité plus grande du même mé- . lange, dans les mêmes conditions. On obtint quelques petits

culots et des globules de métal. Les culots, ne paraissaient pas homogènes ; quelques parties étaient plus faciles à couper que d'autres. La densité d'un des culots était de 7.097 : sous le marteau, il se fendilla immédiatement. Le carbone apparaissait en lamelles plus larges dans une partie que dans l'autre, et le fer était très-graphiteux. On fit quatre dosages par la solution titrée de bichromate de potasse :

Pour 100.

4* dosage: fer 96,75

D'où il résulte que le métal n'était évidemment pas de composition homogène.

3. On chauffa de la même manière un mélange de carbone et de sesquioxyde de fer préparé avec du sulfate. On obtint une foule de petits globules et un plus gros. On mit les creusets de nouveau au feu, afin de fondre tous les globules en un seul, mais la fusion ne put s'opérer. On cassa le plus gros culot; la cassure différait entièrement de celle des culots précédents. La densité était 6.968. On fit digérer dans de l'acide chlorhydrique un morceau pesant 8^.55, et l'on recueillit le

graphite à part. Le poids ne changea pas, bien qu'on l'eût fait digérer une seconde fois dans l'acide chlorhydrique concentré.

Le fer fut dosé à l'aide d'une solution normale de bichromate de potasse :

Pour 100.

Fer 95.66

Graphite 4.56

Nous avons examiné le métal des expériences précédentes, afin de constater la présence du carbone combiné : il fut donc dissous dans l'acide chlorhydrique, et il se dégagea de l'hydrogène fétide. On fit bouillir avec une solution de potasse le résidu lavé sans que la solution fût colorée, et sfcns produire de précipité en neutralisant par l'acide chlorhydrique; or, quand on traite ainsi de la fonte renfermant une proportion notable de carbone combiné, la solution de potasse devient brune et lorsqu'elle est neutralisée par les acides, il se dépose des flocons bruns de matières charbonneuses. Il paraît donc certain que la plus grande partie du carbone, pour ne pas dire la totalité, se trouvait à l'état de graphite dans le fer réduit des expériences précédentes.

4. M. Hochstatter a fait les expériences suivantes sur du sesquioxyde de fer anhydre préparé artificiellement, exempt de soufre, mais pas entièrement de silice. Il mélangea intimement par trituration, 250 grains (1 6^.19) de cet oxyde avec un grand excès de charbon de bois et soumit le mélange dans un creuset brasqué pendant huit heures (deux heures chaque jour), à une température relativement basse. Le culot était bien fondu et pesait \ 79 grains (Hgr.59); sa couleur était gris foncé, sa cassure, légèrement grenue. Il contenait 95.85 pour 100 de fer ; le carbone ne fut pas dosé. Le graphite n'apparaissait pas distinctement dans la cassure; on n'en trouvait pas de traces au sommet du culot. L'hydrogène dégagé par l'at-