FER ET IRIDIUM-OSMIUM

Faraday et Stodart ont fondu du fer pur avec 3 pour 100 d'iridium-osmium, et en ont obtenu un culot qui, forgé, poli et exposé dans une atmosphère humide où se trouvaient d'autres pièces de fer, d'acier et de divers alliages, fut le dernier à se rouiller. Sa couleur était d'un bleu tranché ; chauffé au rouge et plongé dans l'eau, il se durcit sans qu'on puisse y découvrir du carbone (1).

Suivant M. Deville, le fer et l'aluminium se combinent directement en toutes proportions. Les alliages contenant de 7 à 8 pour 100 de fer sont durs, cassants et cristallisent en longues aiguilles. L'alliage à 10 pour 100 de fer ressemble beaucoup au tersulfure d'antimoine (SbS3); par liquation, cet alliage donne un résidu peu fusible et de l'aluminium moins ferrifère (2). Les outils de fer employés pour brasser l'aluminium fondu se revêtent d'une couche adhérente et brillante de ce métal. L'alliage fait en chauffant 10 parties en poids d'aluminium avec 5 de protochlorure de fer et mélangé de 20 parties de chlorures de sodium et de potassium, est cristallin ; par l'action de l'acide chlorydrique trèsétendu, il donne des prismes à six pans, un peu corrodés et de la couleur du fer. En le faisant bouillir longtemps dans une solution de soude caustique, tout l'aluminium se dissout et le fer reste dans la liqueur. Il ne décompose pas l'eau à 100° C, mais il se rouille à l'air humide. On a trouvé par l'analyse qu'il contenait 52.14 pour 100 de fer et 45.37

(1) Phil. Tram,, déjà cité, p. 268.

(2) De F Aluminium; ses propriétés, sa fabrication et ses applications, Claire De* Me. Paris, p. 40, 1859.

par M. H. Saint»-

pour 100 d'aluminium, de sorte qu'il peut à peu près se représenter par la formule FeÀl*, qui donne 50.51 pour 100 de fer et 49.49 pour 100 d'aluminium (1). MM. Calvert et Johnson, de Manchester, ont publié. leurs diverses expériences sur les alliages de fer et d'aluminium (2). « Le premier alliage de fer et d'aluminium a été obtenu en chauffant à blanc, pendant deux heures, le mélange suivant :

8 équivalents de chlorure d'aluminium. . . . 69«r.76

40 — de limaille de fer fin 72 .55

8 — do chaux 14 .50

« On ajouta de la chaux au mélange afin d'enlever le chlore du chlorure d'aluminium et pour mettre l'aluminium en liberté. En formant un chlorure fusible de calcium et en soustrayant la chaux des proportions indiquées, nous aurions dû obtenir un métal composé de :

1 équivalent d'aluminium 14 == 9.09

5 — de fer 140 = 90.91

tandis que l'alliage trouvé au fond du creuset était pour 100 parties comme il suit :

Aluminium 12.00

Fer 88.00

ce qui conduit à la formule suivante :

4 équivalent d'aluminium il. H

4 — de fer 88.89

Cet alliage était très-dur et se rouillait exposé à une atmosphère humide; on pouvait néanmoins le forger et le souder. »

(I) Veber krystallisirte Verbindungen des Aluminiums mil MelaUtn, Inaugurai dissertation. Ferd. licinh. Michel. GOUingen, p. 33, 1860. l«) PMI. Mag., oclob. 1855.

Comment la chaux (l'oxyde de calcium) peut-elle enlever le chlore du chlorure d'aluminium, sans oxyder en même temps l'aluminium? C'est ce qu'on ne dit pas.

En recommençant l'expérience avec addition de poussier de charbon très-fin , MM. Calvert et Johnson ont trouve un alliage consistant en 87.91 pour 100 d'aluminium et 12.09 pour 100 de fer. Dans le résidu de chlorure de calcium et de charbon , on voyait des globules très-nombreux de diverses dimensions, depuis celle d'un gros pois jusqu'à celle d'une tête d'épingle ; ils étaient très-durs, aussi blancs que de l'argent et ne se rouillaient pas h l'air humide, ni lorsqu'on les exposait aux « vapeurs hypo-azotiques; » ils se composaient de 24.55 pour 100 d'aluminium et 75,45 pour 100 de fer, correspondant à la formule Al-Fe8. Les auteurs ajoutent : « Le fer prenant la place de l'oxygène qui existe dans l'alumine, cet alliage a donc la même composition que l'alumine (!). » Le fer se dissout par l'action de l'acide sulfurique faible, abandonne l'aluminium en globules, de même que dans l'alliage primitif. Les auteurs laissaient entrevoir d'autres résultats, mais nous ignorons s'ils ont tenu promesse.

Faraday et Stodartont cru avoir réussi à préparer un alliage de fer et d'aluminium par la réduction directe de l'alumine; et comme le sujet peut avoir un grand intérêt pratique, nous relatons leurs expériences in extenso. « En faisant chauffer pendant longtemps à une chaleur intense de l'acier pur en petits fragments, et d'autres fois du fer de bonne qualité mélangé avec du poussier de charbon , ils obtinrent des carbures d'une couleur grise métallique très-foncée, ressemblant au minerai noir de tellure et très- cristallins. Les facettes des petits culots qui ne pesaient pas plus de 30 grammes, avaient souvent plus de 0m.003 de largeur. Les résultats de plusieurs analyses accusèrent une composition qui parut très -uniforme, 94.36 de fer +5.64 de carbone. Après avoir brisé le produit et

] avoir trituré dans un mortier, on le mélangea avec de l'alumine pure et le tout fut chauffé fortement dans un creuset fermé. Le creuset retiré du fourneau et ouvert, on y trouva un alliage de couleur blanche, à grain serré et très-cassant; à l'analyse, il donna 6.4 (=3.41 d aluminium) pour 100 d'alumine et une quantité de carbone qui ne fut pas exactement déterminée. On fondit ensemble 700 parties de bon acier avec 40 parties de cet alliage; le culot était parfaitement malléable ; forgé en une petite barre et poli, il prit par l'acide sulfurique étendu, le beau damassé qui appartient spécialement au métal wootz. Une deuxième expérience avec 500 parties du même acier et 67 d'alliage d alumine, produisit ou alliage également bon ; il se forgeait bien et se damassait. Cet échantillon a tous les caractères appréciables du meilleur wootz de Bombay (1). »

Le wootz, précédemment analysé par Faraday (2), contenait de 0.0128 à 0.0695 pour 100 d'aluminium; il en conclut que le damas de cet acier indien bien connu est dû à la présence de ce métal. Karsten analysa du wootz naturel sans pouvoir y découvrir de traces appréciables d'aluminium. Il décrit sa méthode d'analyse, qui paraît très-correcte , et il est embarrassé pour comprendre comment, dans l'analyse de Faraday, toute l'alumine s'est trouvée dans le résidu insoluble par l'eau régale, d'autant plus que ses propres expériences sur l'action de cet acide sur le wootz ne lui avaient indiqué que des traces de silice insoluble (3). T. -H. Henry, expérimentateur minutieux et digne de foi, n'ayant pas réussi à découvrir la plus légère trace d'aluminium dans le wootz, insinua que l'aluminium trouvé par Faraday pouvait provenir de scories disséminées et contenant du silicate d'alumine ; car il avait remarqué dans le wootz en petits gâteaux ronds, pareils à

(1) Quart*rly Journal, déjà cité, p. 520.

(2) Quarterly Journal, t. VII, p. 228 ; 1819.

ceux sur lesquels Faraday avait opéré, « des petites parcelles de scories mélangées si intimement avec le métal, qu'on ne pouvait les en séparer. » Il préféra donc analyser une portion d'une barre faite avec du wootz; dégagée plus ou moins de toute scorie par le forgeage (1). Mais, dans l'analyse d'un . échantillon de wootz, Faraday avait obtenu de l'alumine sans silice.

Or, d'après la remarque deKarsten, il n'est pas douteux que Faraday trouva dans son analyse du wootz une substance possédant les propriétés caractéristiques de l'alumine, quelque difficile qu'il soit d'expliquer la présence de cette substance dans le résidu insoluble; il ne peut y avoir de doute non plus que les échantillons de wootz sur lesquels Karsten et Henry avaient opéré étaient exempts d'aluminium. La conclusion est donc que la qualité de cet acier ne dépend pas, ainsi que Faraday et Stodart l'dnt cru, de la présence de l'aluminium. Mais que doit-on penser « d'un alliage d'alumine » (où la proportion d'alumine a été déterminée par l'analyse) et du fait que l'addition de cet alliage à l'acier produit un métal identique sous tous les rapports au wootz? C'est en tous cas un témoignage très-sérieux , puisqu'il est fourni par un des observateurs les plus attentifs et les plus consciencieux que l'on connaisse.

Pour que le lecteur puisse bien apprécier, en ce qui concerne l'alumine, les résultats de Faraday, nous donnons maintenant le résumé de sa propre description du procédé. Le wootz avait été fourni par sir Joseph Banks, et le morceau du poids de 10*r.62, sur lequel Faraday opéra, avait été détaché du milieu du gâteau chauffé au rouge-cerise, de façon qu'il était dans le môme état qu'au sortir du creuset du fabricant indien. On le fît bouillir dans un flacon avec de l'eau régale, où il se dissout peu à peu avec séparation de flocons de couleur foncée,

(1). Phil. Mag., t. IV, p. 42 ; 1852.

inaltérables même dans l'acide bouillant. Lorsque toute action eut cessé, on décanta la liqueur et le dépôt fut lavé à l'eau distillée. Pendant le lavage, le dépôt se réduisit en poussière noire qui tombait au fond et en flocons d'un brun rougeâtre qui restaient suspendus et que l'on trouva formés d'une matière charbonneuse soluble dans la potasse caustique. Ces deux substances furent séparées et examinées à paît. La poudre noire fut fondue avec de la potasse dans une capsule d'argent, et le produit traité par l'eau ; on en obtint une solution claire alcaline et une poussière brune, qui consistait principalement en argent détaché de la capsule. La solution fut saturée par de l'acide chlorhydrique et évaporée à siccité ; le résidu fut redissous dans l'eau aiguisée par un peu d'acide chlorhydrique ; un très-petit nombre de flocons blancs furent laissés intacts; ils étaient insolubles dans les acides et ils avaient les caractères de la silice. Par l'addition de carbonate de potasse, la solution produisit un précipité abondant; on lo lava et lorsqu'il eut été chauffé avec une petite solution de potasse, il se dissout comme de l'alumine. On ajouta alors de l'acide sulfurique et on recueillit une solution d'alun, avec un peu de silice, qui se précipita. Dans une deuxième expérience, Faraday opéra sur 40 grammes d'acier indien tel qu'il l'avait reçu de l'Inde. « Son aspect, après l'attaque de l'acide, était très-différent de celui du wootz. » 11 donna 0.024 pour 100 d'alumine et pas de silice. Faraday opéra aussi sur 27 grammes du meilleur acier anglais , mais « il ne put y découvrir de terres. » Finalement la solution parut légèrement opaque , mais il s'as3ura que cette opacité était causée par l'alumine contenue dans les réactifs employés. « Bien des expériences comparatives, dit Faraday, furent répétées avec les trois variétés d'acier ; celles de l'Inde paraissaient toujours très-distinctes quant à l'espèce et à la quantité des terres, et l'acier anglais ne donnait invariablement aucunes terres; il n'y avait donc plus la moindre raison de supposer que les terres

provenaient des réactifs, comme cela avait eu lieu tout d'abord (1). »

Dans ses analyses de diverses espèces de fer malléable, d'acier et de fonte, Karsten a rarement découvert de l'aluminium, sinon, en quantités inappréciables. Sa méthode d'analyse est celle ordinairement usitée : on fait dissoudie dans l'eau régale et on évapore à siccité ; le résidu repris par de l'acide chlorhydrique est dissous dans l'eau filtrée ; on précipite par l'ammoniaque ; on redissout le précipité dans la quantité la plus petite possible d'acide chlorhydrique ; puis on fait bouillir aveo excès de potasse ; on étend avec beaucoup d'eau; on filtre ; on rend la liqueur acide par de l'acide chlorhydrique et enfin on ajoute un excès de carbonate d'ammoniaque.

Karsten a fait en grand trois expériences pour s'assurer de l'action produite par l'addition de l'alumine à la charge de fonte affinée au charbon de bois. L'opération fut retardée par la formation en plus grande quantité de silicate de protoxyde de fer; mais il n'en résulta pas d'effet nuisible pour la qualité du fer. en barre, où l'analyse indiquait à peine des traces d'alumine (2). Karsten doute qu'aucune réduction d'alumine puisse se faire dans Je haut fourneau ; et il en conclut que l'alumine amoindrit la ténacité du fer, puisque le fer marchand contenant les plus fortes traces d'alumine est toujours cassant.

Le mot damas, appliqué à l'acier, est familier à la plupart de nos lecteurs, mais tous n'en connaissent peut-être pas la signification. Il sert à désigner les dessins qu'on voit à la surface de certaines variétés d'acier poli, telles que les lames de Damas. La définition de Johnson indiquerait l'origine de ce terme : « Tissu 'de toile ou de soie inventé à Damas, dont une partie, par la direction variée des fils, représente des fleurs ou d'autres arabesques (3). »

(t) Quarterty Journal, t.VIf, déjà cité.

(5) A Dictionary oflhe English tangua gc, Longman and Co, 1805.

Admettant cette définition, il s'agit de savoir si le mot damas , appliqué à l'acier, dérive, non pas du lieu de fabrication, mais de la ressemblance qui existe entre le damasquiné en question et les figures damassées des tissus. Il est plus probable que son origine vient de la localité.

On doit à Berthier tous les renseignements que nous possédons sur les composés de ces deux métaux (1). Il a constaté que le fer et le chrome s'allient en toutes sortes de proportions, que les alliages sont très-durs, cassants, à texture cristalline, « d un blanc plus gris et plus éclatant, » moins fusibles, beaucoup moins magnétiques et beaucoup moins attaquables par les acides que le fer. Ces propriétés sont d'autant plus prononcées que l'alliage renferme plus de chrome. L'alliage composé de 17 pour 100 de chrome, représenté par la formule Fe*C*, est d'un blanc presque argentin, à structure fibreuse, difficilement attaquable par les acides et très-cassant. L'alliage qui contient 60 pour 100 de chrome se fond en un culot bien arrondi, rempli de grosses bulles, tapissées de cristaux prismatiques allongés et entrecroisés; il est plus blanc que le platine et si fragile, qu'on peut le réduire en poudre fine dans un mortier d'agate ; sa dureté est telle, qu'il raye le verre aussi profondément que le peut faire un diamant ; il est très-difficilement attaquable par les acides les plus forts, môme par l'eau régale. Berthier dit qu'on produit facilement ces alliages en chauffant très-fortement dans des creusets brasqués des mélanges d'oxydes de fer et de chrome ; et quand ce dernier domine, il est bon d'ajouter un peu de poudre de charbon au mélange pour faciliter la réduction. Si l'on opère sur une quantité un peu grande, il convient dé mélanger aux oxydes la quantité de poussier de charbon nécessaire pour la réduire.

(1) Traité, t. II, p. 214.

On peut aussi préparer ces alliages en employant les rainerais de fer chromé; mais dans ce cas, il faut y ajouter un fondant qui puisse retenir la silice et l'alumine de ces minerais. On réussit très-bien en employant 100 parties de verre blanc (exempt de plomb) et 40 de borax pour 100 de minerai. Selon M. Frémy, on obtient un alliage de fer et de chrome en chauffant dans un fourneau à vent de l'oxyde de chrome et du fer métallique ; il cristallise souvent en longues aiguilles ; il ressemble à la fonte et raye les corps les plus durs, môme l'acier trempé (1). Comme le chrome, ses alliages avec le fer sont connus pour résister à l'action des acides concentrés.

M. Smith a fait dans notre laboratoire les expériences suivantes : il s'est servi d'hématite rouge presque pure, de sesquioxyde de chrome préparé en chauffant ensemble du chlorure d'ammonium et du bichromate de potasse lavé à l'eau chaude et calciné. On mêla intimement les quantités pesées dans un creuset français brasqué et l'on remplit la cavité de poussier de charbon ; le tout fut bien luté et soumis à une chaleur blanche pendant deux heures.

Les proportions de chacun des essais étaient de :