FER ET EAU DE MER

« étonnés (on se l'imagine facilement) ; et comme ils étaient « incapables de résoudre eux-mêmes l'énigme, ils s'adres- « sèrent à un chirurgien de vaisseau , comme au plus savant « de l'assistance ; non moins embarrassé qu'eux , il répondit « que, quoique ces pièces eussent été ensevelies dans la mer « pendant deux cents ans, il supposait qu'ayant sombré dans « la chaleur de l'action, elles n'avaient pas eu le temps de se « refroidir ! » Dans un engagement naval avec les Français, qui eut lieu en 1545, en vue de Portsmouth, le Mary-Rose, de la flotte anglaise, était si chargé d'artillerie, qu'il coula avec tout son équipage, composé d'erçviron 600 hommes. Le 16 juin 1836, une pièce de 24, en laiton, de 3m.35 de longueur, appartenant à ce vaisseau, fut amenée à l'aide d'un appareil plongeur. Ce canon renfermait un boulet de fonte qui, à l'air, devint presque rouge, puis tomba en morceaux. « A la môme époque, écrit M. Wilkinson, on sauva du naufrage du Mary~ Rose quatre pièces en laiton et trois en fer. » Les canons en fer appartenaient à l'ancien système formé de barres cerclées par des anneaux de fer; ils étaient chargés; mais comme ils étaient en fer forgé ou malléable ils n'offrirent pas les mêmes phénomènes que les boulets de fonte. Ces boulets qui, d'après leur diamètre, avaient dû peser 13\60, étaient réduits à 9k.45. Ceux de 8 pouces, ou de 30 kilogrammes, ne pesaient que 20 kilogrammes , quoiqu'ils eussent conservé l'apparence de boulets ordinaires, jusqu'à ce qu'au rouge ils fussent tombés en morceaux, après leur séjour à l'air.

Conservation de la fonte et du fer dam Veau de mer. — M. T. Beck (Ann. de Ch., t. LXIV, p. 225) et M. Unges (J. fur Prakt-Chem., p. 285, 4836) se sont occupés de l'action de l'eau de mer sur le fer, l'étain et le zinc ; ils ont constaté que ce dernier métal jouit éminemment de la propriété de préserver le fer de l'oxydation par l'eau de mer. On trouve encore, sur la protection du fer par le zinc, un article de Munkel (Ann. des Mines, t. XVII, 3e série, p. 425, 1 840). M. de Althaus, directeur des salines de Durckeim, garantit complètement les chaudières d'évaporation de l'eau salée en y faisant clouer à l'extérieur des bandes de zinc; et M. Pfetch, directeur des salines de Varan*

géville, a fait breveter son procédé (1856) pour la, protection de* poêles d'évaporation par des plaques de zinc placées aux quatre angles, dans des compartiments séparés pleins d'eau salée, où le zinc est en contact avec le métal de la poêle.

Les expériences de M. Caron, extraites (Tune note lithographiée (transmise au Ministre de la marine en 4 803) que nous devons à son obligean.ee, ont eu pour but, non pas de trouver un moyen nouveau de protection, mais de déterminer, au point de vue surtout des blindages, les conditions propres à empécber leur détérioration et k diminuer les dépenses. Sans entrer dans les détails de ces expériences sur des planches en chêne recouvertes, par rapport cj. une plaque de cuivre occupant la partie inférieure, de plaques de fer et de zinc, mises en communication ou isolées, plongeant dans la même eau salée ou dans deux liquides isolés on non, etc., on peut en conclure d'une manière général? que le zinc protège le fer contre l'oxydation lorsqu'il est en contact avec lui, mais seulement lorsque les deux métaux sont plongés dans le même liquide ou dans des liquides communiquants.

Pour déterminer la surface de zinc nécessaire et suffisante pour protéger une surface donnée de zinc, M, Caron a expérimenté sur des fils de zinc fixés jt des plaques de tôle, et plongeant dans le même liquide d'une quantité réelle^ que la surface immergée du zinc fût le 400# environ de la surface du fer. Il a été mjs à même de constate? ainsi que la surftce protectrice dépepd de la notai* du métal ; le fer doux exige plus 4e surface que le fer qciéreux, l'acier rspuit plus que l'acier trempé, et la fonte grise plus que la fonte blanche. Cependant, comme limite supérieure qui ne serait pas dépassée, 4 de zinc en surface protège efficacement 400 de télé; comme limite inférieure, 4 de zinc 4 protégé 50Q de tôle.

Les dispositions à prendre pour protéger les blindages peuvent varier beaucoup. M. Caron a indiqué entre autres les moyens suivants :

1? Une plaque de zinc ayaqt 0^.02 d'épaisseur et une largeur égale à l'épaisseur du blindage, serait fixée à. celui-ci par des clous, vis ou chevilles de zinc, tout autour du navire sur la tranche de la partie inférieure immergée. Au-dessous de la plaque de zinc, un morceau de bois raccorderait la surface du blindage à la partie doublée de cuivre. L'épaisseur de 0*.02 donnée à la lame de zinp, est calculée en supposant que le blindage est immergé de 1»,8Û en temps ordinaire, et de manière à ce que la surface protectrice, c'est-à-dire la tranche de la lame de zinc, soit à peu près le centième de la surface du blindage immergé. %

Il suffira, eu général, que le zinc et le fer sqiea.t en contact dans la mer, et si les plaques de blindage ne se touchent pas entre elles, qu'elles soient reliées p^r de petits coins en fer ou eu zinc enfoncés entre deux plaques voisines.

2° Un autre moyen préservateur, en expérience dans le port de Toulon, consiste à noyer dans le zinc les têtes des vis qui fixent les plaques de bljndage à la muraille en bois du navire, eu ayant soin de fairg affleure? Je Ripe au-dessus, 4e Pus t^tes avec la face extérieure t}u blpo^age,

FEP ET CUIVRA 231

Ja surface <fe zinc ep contact avec l'eau de mer sera plus que suffisante pour protéger la plaque de fer contre l'oxydation.

Lorsque le métal protecteur aura disparu, son remplacement n'offrira aucune difficulté (*). (Note des Traducteurs.)

Nos connaissances sur les alliages du fer sont très-imparfaites. II existe, il est vrai, de nombreuses observations relatives à la présenpe de divprs métaux dans l'acier et dans la fonte, mais il y en a fort peu sur les alliages de fer pur. Nous donnerons iei les renseignements que nous avons pu réunir sur cet important sujet, sous les trois titres : Alliages avec le Fer pur, avec l'Acier et avec la Fonte.

Rinmaan fit chauffer fortement dans un fourneau à vent un creuset contenant un mélange de S parties de fer avec 1 partie de cuivre, à l'état de grenaille.

Le culot bien fendu, convexe, pesait un peu moins que les métaux employés ; il était dur, coriace, et ne se brisait qu'avec difficulté ; sa cassure, blanche avec des points noirs, h 'offrait aucunes traces de cuivre, mais ça et là, à la surface, on remarquait comme une pellioule cuivreuse (1). Quant à l'effet du cuivre sur le fer, les assertions de Rinmann, d après la remarque de Karsten, sont contradictoires; ainsi, il dit dans un passage de soi* mémoire : « Dans l'ignorance où Ton était, on a cru que le fer est surtout rouverain à cause du cuivre qu'il renferme, et quelques étrangers sont assez simples pour croire que le fer suédois contient généralement du cuivre,

(*) Les communications faites à l'Académie des sciences en 1864 par M. Becquerel père, sur la conservation du fer ou de la fonte dans l'eau, n'ont que reproduit sous une autre forme et avec des explications basées sur la fore* é^c^mptrice, )es pém|U|a, ip<|jqiié* par M. Caron.

(1) GeschichU des Eisens, 1. 1, p. 464.

et qu'il est par conséquent rouverain ; » tandis que dans un autre endroit, il écrit : « On ne peut nier que la présence du cuivre dans le fer en barre ne le rende rouverain sans remède (1). »

Mushet a fait des essais sur « les moyens pratiques d'allier le fer et le cuivre; » voici ses conclusions : « Le fer pur malléable peut s'allier au cuivre en toutes proportions, jusqu'à égaler ou excéder môme le poids du cuivre ; l'intensité de la couleur cuivreuse augmente jusqu'à ce que les quantités soient égales; la cassure devient plus pâle, à mesure que la quantité de fer domine celle du cuivre. Avec 50 pour 100 de fer, l'alliage jouit d'une grande résistance; sa dureté augmente avec la proportion de fer, mais sa résistance diminue ensuite, et quand on le coupe, il éclate sous le ciseau (2). » L'augmentation d'intensité de couleur ne concorde pas, comme nous le démontrerons plus loin avec nos essais.

Suivant Karsten, « Le fer ne peut retenir qu'une certaine proportion de cuivre, sans doute très-petite, puisque le cuivre peut seulement se combiner avec une petite quantité de fer (3). Il remarque encore que le cuivre paraît exercer une action trèsfaible sur la propriété magnétique du fer, car la présence de très-petites quantités de fer dans le cuivre est décélée par l'aimant. Après avoir fait allusion à la divergence des opinions relatives à l'action du cuivre sur le fer, Karsten donne comme l'opinion générale des praticiens expérimentés dans la fabrication du fer, que le cuivre rend le fer rouverain. Pour se convaincre, il a fait des expériences sur une grande échelle. En convertissant la fonte en fer malléable dans un foyer au charbon de bois, il ajouta à la charge 1/2 pour 100 de cuivre. Pendant l'opération, il se produisit une flamme vive, d'un vert prononcé. Le fer en barre résultant de ce premier, essai n'é-

(1) GeschichU des Eisens, 1. 1, p. 462 et 388.

(2) PhU. Mag., t. VI, p. 81 ; 1835.

(3) Eismhuttenkunde, 1. 1, p. 498.

tait pas du tout rouverain. L'expérience fut recommencée en ajoutant i pour 100 de cuivre à la charge, mais le fer du massiau se soudait mal; après avoir été réchauffé trois ou quatre fois, il ne s'était pas amélioré. En plongeant dans l'eau une barre chauffée à la température la plus élevée, il en sortit une flamme verte, et Karsten en argua que par ce moyen la présence du cuivre se manifeste instantanément. Sur huit barres provenant du massiau, six subirent l'épreuve ordinaire, mais les deux autres se brisèrent là où les criques avaient apparu. Quoique la ténacité ne fût pas affectée par l'addition de 1 pour 100 de cuivre, la soudabilité avait diminué. L'analyse démontra que ce fer tenait 0.286 pour 100 de cuivre. Karsten a constaté que ce fer cuprifère exige six fois autant de temps pour se dissoudre dans l'acide sulfurique ou nitro-chlorhydrique que le fer en barre pur.

D'après le professeur Eggertz, de Fahlun, le fer malléable contenant 0.5 pour 100 de cuivre est à peine rouverain (1).

M. Longmaid a fait breveter l'addition de 0\600 à 0k.900 de cuivre par tonne de fer (2). Le cuivre est introduit dans la fonte en fusion pendant l'affinage ou le puddlage. Le breveté annonce ce que peu de personnes croiront « c'est que ce fer jouit d'une plus grande dureté, tout en conservant sa ductilité. » Nous ne connaissons pas de preuves à l'appui de cette assertion.

M. Richardson a fait dans notre laboratoire les expériences suivantes sur les alliages de fer et de cuivre. Il a pris du fil de fer épais et du cuivre déposé par la pile. Les deux métaux, coupés en fragments, ont été fondus sous du verre pilé, dans des creusets d'argile avec couvercles lûtes.

1. 12fr. 95 de fer et 64". 77 de cuivre. Le culot bien fondu pesait 0gT.52 de moins que les métaux employés; il aurait dû contenir 16.6 pour 100 de fer. Extérieurement, sa couleur

(1) Jahres-Bericht, Wagner, p. 9; 1862.

(2) A. DMl861,n«l863.

254 ALLIAGES bU PfcR.

était celle du cuivre; Aplati à la surftice supérieure, les bords étaient arrondis ; il n'y avait pas d'excroissance, mais près de la circonférence il y &vait, en lin endroit, une légère dépression, dans laquelle ou pouvait reconnaître à la loupe que le métal consistait en Uûe agglomération spoiigieuse de petites! particules confusément cristallines; Il était beaucoup plus dur et avait plus de fcorps que le CUivrë ; pour le Couper avec un ciseau à froid, on dut le traverser presque entièrement avant que les deux morceaux pussent se détacher. Il se laissait rayer pai1 le spath fluor, mais non pas par le spath calcaire. Là cbsstlre était d un rouge cuivreux, maisuti peli plus pâle que celle du cuivre rosette j sa structure avdlt l'aspect grenu du brilldiit et soyeux, suivant la direction de la lumière incidente ; sotis un verre faible elle paraissait homogène lui microscope. Cependant M. Matthiessen ne put réussir à étiré!1 un morceau de ce métal » par son défaut d'homogénéité. Nous avons été frappé du corps qu'avait cet alliage. Il s'aplatit SOUs lé ttiàrtéâd au rouge sombre, mais il se criqUëi II est à peine nécessaire de foire rémarquer que les observations sur les qualités du métal peh* dant le travail né peuvent être fondées qu'à la condition d'en manier un morceau plus gros que celui obtenu.

Si Fer 19B'.43 et cuivre 64";77< A l'exception de 3" M de fer qui ne se fondirent pas* le Culot était bien fondu. Ltt perte s'éleva à l'r.42. La cassure avait une couleur rotigB Ctiivrée plus pâle que celle du numéro 1} elle était greiiUé, cristalline; elle paraissait homogène et il nous a été impossible d'y discerner à la loupe aucune particule de fer. Le métai n'avait pas autant de corps que le numéro 1; il cohtenait environ 20 pour 100 de fer, déduction faite de là portiofl iion fondue.

3- Fer 45**34 et cuivre 45gr.34. La perte fut dé 5*. 18. Le culot, bien fondu, avait une couleur rouge cuivrée violacée; il était très-fragile et d'une cassure à grain fin. Il contenait près de 50 pour 100 de fer.

FBR BT CUIVRE. 255

4, Fer 45«r.34 et cuivre 32". 39» La perte fut de 0gr.39. Le culot était bien fondu. Le milieu de la surface supérieure était très-légèrement concave ; la surface avait la couleur du fer et paraissait légèrement platinée de métal ; à la loupe, on apercevait partout des traces cristallines semblables à celles du chlorure d ammonium évaporé sur du verre* Ce platinage de fer s'étendait vers le bas, autour des bords extérieurs et irrégulièrement sur la surface inférieure du culot. Le inétal était très-fragile. La cassure était de môme couleur que celle du numéro 3 ; elle était inégale et très-nettement cristalline ; à la loupe, le métal paraissait consister en une agglomération de cristaux semblables à ceux du chlorure d'ammonium; des clivages de grande dimension étaient nettement indiqués, ils n'étaient point unis, mais oomposés de petites facettes parallèles produisant une sorte d'éclat chatoyant, seloh l'angle variable des rayons incidents. Le métal oontenait environ 58 1/4 pbur 100 de fer.

5t Fer 51gf.82, cuivre 12>ri95. La perte s'éleva seulement à0*M3. Le oulot était bien fondu; le métal très-fragile. La cassure avait une couleur gris pâle cuivré, dont la teinte variait selon la direction des rayons lumltieux ; elle était cristalline, grenue et d'un miroitement plus fort que le n° 4i Des molécules de cuivre rouge apparaissaient ça et là, surtout au fond du culot. Vue au microscope ordinaire, la cassure offrait des paillettes, d'un gris de fer micacé, mélangées de parcelles rappelant le cuivre rouge i Le métal contenait 80 pour 100 de fer. Dans chaoune des expériences préoédentes le oulot agit fortement sur l'aiguille magnétique.

Mushet, en fondant du cuivre avec de l'acier et de la fonte, arriva aux résultats suivants (1). L'acier fondu avec 5 pour 1 00 de son poids de cuivre durcit tellement, qu'il devient impropre à la forge et ne se laisse pas .affûter. Le lingot était cristal-

(i) PhH. Uag., cité précédemment.

lise comme de l'acier fondu et n'offrait pas, soit à l'extérieur, soit sur les surfaces de cassure, de traces de cuivre. Le cuivre fondu avec 10 pour 100 de son poids d'acier en barre donne un lingot d'un aspect extérieur identique au dernier, mais « d'une cristallisation linéaire radiée moins nette; il était dur et cassant, et des petits points de cuivre étaient visibles sur la cassure. » [C'est ce que porte le texte, mais le cuivre et le fer ont été certainement transposés.] Un lingot obtenu en fondant de l'acier avec 20 pour 100 de son poids de cuivre était, après avoir été limé, d'un rouge cuivré à la surface inférieure, et éclatant comme l'acier à la surface supérieure ; la cassure avait un grain régulier. L'acier fondu avec un tiers de son poids de cuivre produit un lingot où le cuivre reste au fond ; celui-ci apparaissait en stries et en nœuds sur la surface de cassure. La fonte blanche, fondue avec les mêmes proportions de cuivre, fournit à peu près les mêmes résultats, mais on remarque une plus grande tendance à la séparation lorsque le cuivre excède 5 pour 100. En fondant de la fonte grise, n° 1, avec 5 pour 100 de cuivre, on aperçoit des taches de cuivre rouge à la surface inférieure du lingot et sur la surface de cassure ; avec 10 pour 100, le cuivre se détache de lui-même en feuilles à l'extérieur de la fonte; avec 20 pour 100, on trouve au fond du creuset un culot de cuivre sous la fonte. Mushet en conclut que « le cuivre s'unit avec le fer proportionnelle- « ment au carbone que ce dernier renferme. »

MM. Faraday et Stodart ont fondu de l'acier avec 2 pour 100 de cuivre, sans que la qualité du métal parût s'être améliorée (1).

(1) The Quarterly Journal of science, littérature, and the arts, t. IX, p. 329; 1890. Philos, trans , p. 266 ; 1822.

Nous aurons souvent l'occasion de revenir sur les expériences de MM. Faraday et Stodart sur les alliages d'acier, et il convient d'indiquer ici la manière dont elles ont été faites : c Pour fabriquer les alliages en grand, écrivent-ils, nous fûmes obligés de nous transporter de Londres dans une aciérie à Sheffield, et comme nous étions empécbés par nos occupations de diriger les essais en personne, leur direction eu fut confiée à un agent intelligent et sûr. On lui remit l'acier, avec les métaux à allier dans la proportion voulue et à

M. Stengel a publié un mémoire sur l'influence du soufre, du silicium et du cuivre sur la qualité du fer et de l'acier (1); mais comme les rapports de ces éléments ont seuls été déter- • minés, les conclusions possibles à en tirer doivent être accueillies avec réserve : les résultats sont cependant assez importants pour être présentés ici in extenso; les maîtres de forges ont récemment accordé beaucoup d'attention à l'analyse des différentes variétés de fer du commerce, afin de déterminer les causes de leur qualité variable.

l'état le plus favorable, en même temps que des instructions pour constater que la totalité do métal était mise sans mélange dans le creuset et dans le fourneau. 11 devait enfin surveiller le creuset et y tenir longtemps le métal à l'état de fusion avant de le couler. Le lingot fondu était ensuite martelé avec les mêmes soins; on le forgeait en barres de dimensions convenables, à une température assez élevée pour que le métal fût malléable.

« Le métal nous était alors envoyé et nous l'examinions mécaniquement et chimiquement pour le comparer aux produits semblables de notre laboratoire. D'après l'aspect extérieur et la texture de la partie brisée au marteau, nous pouvions émettre sur ses qualités générales un avis assez correct; on le soumit, après l'avoir façonné en instruments ou outils, recuits et trempés convenablement, à des essais rigoureux pour en déterminer la dureté, le corps et les autres propriétés. »

(1) Uber dm Einfluss der Kupfers und Schuxfels auf dit Giite des Stahls. Karsten's Arctaiv, t. X,p. 744; 1837.