I. XI. XXI. XV

Gram. Grain. Gram. Gram.

Hématite 12.31 9.72 9.72 3.24

Sesquioxyde de chrome. . . 0.65 3.24 9.72 9.72 Carbone f)3.24 (*)3.24 f)4.86 (")3.24

Poids du métal obtenu.. . . 9.85 9.39 44.83 9.52 (•) Poussier de charbon. (•') Poussier d'anthracite.

Composition pour 100 de métal :

Fer f) 95.76 72.93 45.37 23 42

Chrome 4 24 (*)27.07 f)54.63 (*)76.58

(*) Carbone présent, quantité indéterminée.

En supposant que l'hématite contienne 70 pour 100 de fer, le sesquioxyde de chrome 69 pour 100 de chrome, et que la

(i) Comptes rendus, t. XLIV, p. 632 ; 1857.

totalité des métaux se sépare sans fixer de carbone, les culots métalliques auraient dû peser respectivement 8*r.87, 9.00, 13.47 et 8.94, et contenir .95, 75.2, 50.3 et 25.3 pour 100 de fer; correspondant ainsi à la formule Fel9Cr,Fe*Cr,FeCr,FeCr\

Exp. 1. Résultats. — Culot bien fondu, avec globules; attirable à l'aimant, avec traces de cristaux s'entrecroisant à la surface extérieure ; dur, se oriquant sous le marteau et rayant le verre; à cassure blanche et brillante, avec lamelles cristallines s'étendant en travers de la surface cassée. Mis en digestion avec de l'acide sulfurique dilué ou chlorhydrique, il dégage de l'hydrogène fétide et laisse des traces de résidu noir. Le chrome seul a été déterminé.

Exp. 2. Résultats. — Culot bien fondu, avec globules ; attirable à l'aimant ; dur et rayant le verre ; fragile , se réduit facilement en poussière ; cassure d'un blanc d'étain, trèsbrillante, très-grenue et cristalline. Par l'ébullition avec les acides sulfurique et chlorhydrique, le métal s'attaque difficilement : il se dégage de l'hydrogène fétide ; une écume se forme à la surface de la dissolution et laisse un résidu qui résiste à l'action prolongée des acides. Ce résidu décomposé par des fusions successives avec un mélange de chaux et de nitre, contenait 1.71 pour 100 de métal, par rapport à la quantité totale de fer présent, et dans un autre dosage, 6.34 pour 100. Le fer seul fut déterminé dans l'alliage.

Exp. 3. Résultats. — Culot un peu spongieux, avec globules métalliques ; insensible à l'aimant, dur, rayant le verre; facilement pulvérisable ; à cassure très-grenue , brillante et d'un blanc grisâtre. Action des acides, identique au nQ 2. Le résidu contenait, relativement à la quantité totale du fer présent, 5.37 pour 100; et dans un autre essai, 7.69 pour 100. Le fer fut seulement déterminé.

Exp. 4. Résultats. — Masse spongieuse, imparfaitement fondue, moins cohérente que le n° 3; insensible à l'aimant; très-dure, rayant le verre ; facile à écraser et à réduire en pous-

sière; d'un blanc gris jaunâtre, d'un éclat un peu terne. Le centre du culot était rempli de petits cristaux en forme d'aiguilles, ayant une surface de réflexion brillante. L action des acides sur l'alliage était identique au n° 2. Le résidu contenait, eu égard à la quantité totale du fer présent, 6.95 pour 100 ; et dans une autre expérience, 0.61 pour 100. Le fer seul fut déterminé.

Berthier a constaté que l'addition de 1 ou de 2 pour 100 de chrome communique à 1 acier fondu, sans diminuer sa malléabilité, de la dureté et la propriété de prendre un trèsbeau damassé.

Faraday et Stodart ont étudié l'effet du chrome sur l'acier par les essais suivants (1) :

N° 1. On fondit un mélange de 104 grammes d'acier avec 104 grammes de chrome pur que l'on tint en fusion pendant quelque temps. Le culot bien venu se forgeait quoique dur, sans manifester aucune tendance à se criquer. L'alliage aurait dû contenir 0.99 pour 100 de chrome. La surface, décapée par l'acide sulfurique étendu, paraissait cristalline; en traitant de mAme le métal forgé, on obtint un « très-beau damassé » attribuable à l'allongement des cristaux sous le marteau.

N° 2. On fondit comme auparavant un mélange de 104 grammes d'acier avec 3*M0 de chrome pur. Le culot aurait dû contenir 2.91 pour 100 de chrome. Il était beaucoup plus dur que le dernier, aussi malléable que du fer pur et prenait aussi un très-beau damassé, « qui disparut au polissage, mais qui fut restauré par la chaleur, sans recourir à aucun acide. La surface damassée, colorée alors par l'oxydation, avait un aspect singulier ; sa beauté augmentait en chauffant le métal de manière à faire ressortir toutes les couleurs de l'oxydation, depuis la couleur paille jusqu'au bleu, c'est-à-dire entre 239° C. et 315° C. environ. »

M. Mushetapris un brevet pour « l'addition et la fusion avec

(1) Phil. Trans., déjà cité, p. 267.

tout mélange de matières produisant de l'acier fondu, d'une certaine quantité d'un mélange de fonte pulvérisée, de fonte de moulage, ou de fer affiné et d'oxyde de manganèse, avec du minerai de chrome pulvérisé ou de l'oxyde de chrome » avec ou sans addition de « wolfram pulvérisé, ou d'acide tungstique(1). »

Nous ne connaissons pas d'expériences sérieuses sur l'action du chrome sur la fonte. Karsten a examiné du fer marchand provenant de fonte contenant une petite quantité de chrome, mais il ne réussit pas à y découvrir la moindre trace de ce métal, d'où il semble résulter que, dans le procédé d'affinage au charbon de bois, tout le chrome se sépare.

FER ET, TUNGSTÈNE.

Le tungstène fut isolé pour la première fois, en 1 783, à l'état métallique par les frères d'Elhuyar, nés en Espagne. Ils communiquèrent leurs recherches à l'Académie des sciences de Toulouse, le 24 mars 1784, dans un admirable mémoire, bien digne d'être encore étudié aujourd'hui (2). Ils essayèrent de préparer des alliages de tungstène en chauffant l'acide (W03j et les métaux dans des creusets brasqués. Ils décrivirent ses composés avec l'or, le platine, le cuivre, le plomb, 1 etain, l'antimoine, le bismuth, le zinc, le manganèse et la fonte blanche, mais ils n'avancèrent rien de ceux avec le fer malléable ni l'acier. Quant au fer, ils se bornent à dire que, « avec « le fer de la fonte blanche, il se forme un culot parfait, dont « la cassure est compacte et d'un blanc grisâtre. Il était dur, « aigre et il pesait 137 grammes. » Ils le préparèrent en réduisant à une température élevée de l'acide tungstique par du car-

(1) Improvements in the manufacture of Cast-Steel. A. D. 1861. 19 juillet, n« 1817.

(2) Mémoire sur la nature du wolfram et celle d'un nouveau métal qui entre dans sa composition, par MM. D'Elhuyar frères, correspondants, lu le 24 mars 1784. Histoire et Mémoires de V Académie royale des sciences, inscriptions et belles-lettres de Toulouse^ t. IL p. 141 ; 1784.

FER ET TUNGSTÈNE. 317

bone. M. Riche a seul réussi à fondre le tungstène, à l'aide d'un courant fourni par une batterie de 200 éléments ordinaires de Bunsen appartenant à la Faculté des sciences de Paris. Dans ces conditions, une grande partie du métal s'oxyde avec une flamme d'un bleu verdâtre. M. Riche a constaté qu'il se fond aussi et très-rapidement au chalumeau à gaz oxy-hydrogène ; mais alors la plus grande partie du métal s'oxyde et se dissipe en vapeurs d'acide tungstique. D'après le même observateur, le tungstène, provenant de l'acide tungstique réduit par l'hydrogène, est en grains cristallins, nets, brillants, qui prennent un beau poli et rayent facilement le verre (1). Nous pouvons ajouter que nous avons consacré, il y a bien des années, beaucoup de temps à des recherches expérimentales sur certains composés ou alliages de tungstène, dont les résultats seront rapportés plus loin. Nous n'avons pu réussir à fondre ce métal aux températures les plus élevées des fourneaux à air, ou du fourneau à vent de Sefstrôm. En réduisant à une chaleur rouge le tungstate d'ammoniaque cristallisé, dans un courant d'hydrogène, nous avons obtenu le métal sous forme de cristaux d'un éclat métallique brillant, avec une couleur d'étain blanc. Nous ne savons pas si l'azote joue un rôle dans ce résultat. MM. Aikin et Allen avaient publié depuis longtemps ce fait que, par la réduction des cristaux aciculaires de tungstate d'ammoniaque, on obtient le métal en grains arrondis, « de la dimension d'une tête « d'épingle et d'un éclat métallique très-brillant (2). »

L'alliage composé de 63 pour 100 de fer et de 37 pour 100 de tungstène, c'est-à-dire correspondant à la formule Fe8W, est décrit par Berthier, comme étant d'un gris plus blanc que le fer , éclatant, dur, plus cassant que la fonte ordinaire et à structure lamellaire ; il était un peu bulleux (3). Les observations suivantes sur le triple alliage de fer, de manganèse et de

(1) Thèse présentée à la Faculté des sciences de Paris, par M. Alfred Riche; p. 15, 1857.

(2) A Dictionnary of Chemistry and Mineralogy, by A. and C R. Aikin; t. II, p. 445, J807.

(3) Traité, t. H, p, 215.

318 ALLIAGES DU PEft.

tungstène sont également ducs à Berthier. Le wolfram, minéral bien connu, très-fortement chauffé au creuset brasqué, donne un alliage composé de 16.4 pour 100 de fer, 5.8 de manganèse et 77.8 de tungstène ; c'est-à-dire correspondant à peu près à la formule Fe'MnW*. Il exige pour se fondre la plus haute température des fourneaux ; il est dur, cassant et lamelleux, et ressemble à de la fonte blanche. Avec 14 parties en poids de wolfram et 9. S parties de battitures de fer, Berthier obtint un alliage composé de 43.4 pour 100 de fer, 3.5 de manganèse et 53.1 de tungstène, correspondant à peu près à la formule Fe!,MnW*; il était dur, cassant, lamelleux, gris de platine, et complètement fusible.

En 1844, le duc de Luynes publia un mémoire sur la fabrication de l'acier fondu et damassé (1). Dans huit analyses, sur neuf qu'il a données des diverses variétés d'acier damassé oriental, la présence du tungstène est indiquée; dans six de ces analyses, des traces métalliques seulement ont été reconnues, tandis que des deux autres variétés, l'une en contient 0.518 pour 100 et l'autre exactement 1 pour 100. Le nickel paraît être l'élément dominant; il varie depuis des « traces » jusqu'à 3.9355 pour 100, et la teneur en carbone excède tellement celle qui a été trouvée par des observateurs dignes de foi, même dans la fonte la plus carburée, que — la plus petite proportion étant de 7.758 pour 100 et la plus grande 13 pour 100, — l'exactitude de ce chimiste peut être mise en suspicion.

Cependant il a fait plusieurs expériences synthétiques dont l'énoncé peut offrir quelque intérêt.

1 . Un mélange de 2000 parties en poids de fer doux à clous, avec 100 de wolfram et 175 de sciure de chêne, chauffé au rouge vif dans un creuset brasqué donne un produit bien fondu ; refondu avec un poids égal de fer à clous, l'acier était très-malléable et bien damassé.

(1) Mémoire sur la fabrication de l 'acier fondu et damassé, par II. de Luynes; Taris, 1844, cité par le Polytechnischer Journal de Dinglcr, t. XGXVI, p. 106; i845.

PËR ET TUNGSTÈNE. 3i9

2. Un mélange de 3000 parties de fer à clous avec 144 de carbonate de protoxyde de manganèse, 150 de wolfram et 270 de sciure, traité exactement de la môme manière, conduisit au même résultat.

3. Un mélange de 1000 parties de fer à clous avec 48 de carbonate de protoxyde de manganèse, 10 d acide tungstique, 10 d'oxyde de nickel et 113 de sciure, donna un bon résultat ; mais l'acier était plus difficile à travailler que celui fait avec du wolfram; il se damassait néanmoins très-bien. L'absence de nickel et du manganèse n'influa pas sur la qualité.

4. Un mélange de 2000 parties de fer à clous avec 100 de peroxyde de manganèse et 275 de sciure, produisit un trèsbel acier bien damassé.

5. Un mélange de 1000 parties de fer à clous avec 96 de carbonate de protoxyde de manganèse, 20 d'acide tungstique et

.128 de sciure, produisit une masse d'acier d'assez mauvaise qualité et poreux, mais on pouvait le travailler et lui faire prendre un magnifique damassé.

D'autres expériences avec des composés manganèses, et celles rapportées plus haut, amenèrent l'auteur à conclure que le damas dépend entièrement de la présence du manganèse ; — cette conclusion, il est à peine besoin de le faire observer, sera admise par peu de personnes. — L'auteur ftiit la remarque assez surprenante que par la réduction de la pyrolusite cristallisée au creuset brasqué, il a obtenu du manganèse contenant 23 pour 100 de carbone et 2 de nickel !

Les alliages de fer et de tungstène ont été étudiés par Bernouilli ; ses essais ont eu lieu à la fonderie royale de fer de Berlin(l). 11 ne réussit pas à fondre du tungstène aux températures les plus élevées et capables de fondre les creusets de Hesse; mais il obtint une masse frittée d'un éclat métallique brillant. Dans un cas, le métal fut chauffé pendant dix-huit heures, au

(1) Ueber Wolfram und einige seiner Verbindungen ; von Dr. F. A. Blm'iiouUU. Ann. d. rhys. u. Chem. Poggendorf, t. XXf, p. 575; 1800.

fourneau à porcelaine sans se fondre- La densité du tungstène provenant de l'acide tungstique réduit par le carbone varie entre 17.1 et 17.3, et celle du métal après réduction par l'hydrogène, entre 17.9 et 18.2. Des mélanges intimes de copeaux de fonte grise graphiteuse d'Angleterre, et 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40 et 50 pour 100 d'acide tungstique pur, furent soumis au blanc vif dans des creusets de graphite et lorsque la proportion d'acide excédait 20 pour 100, une couche mince de poussier de charbon de bois était placée au fond du creuset et au-dessus du mélange. On pensait qu'avec cette proportion, le carbone de la fonte suffirait pour réduire l'acide tungstique. Avec 75 pour 1 00, il fallut l'exposer à la chaleur blanche la plus intense pendant une heure et demie, afin d'avoir un culot fondu; et avec 80 pour 100, chauffé à la môme température pendant trois heures, on eut seulement une masse poreuse, irrégulière, dont la cassure était conchoïde et dune belle couleur blanc d'argent ; sans angles vifs, elle était assez dure pour rayer facilement le verre et le quartz. Avec 1 à 3 pour 100, il y eut peu de changement dans l'aspect du fer, mais avec 4 et 5 pour 100 il n'est guère plus perceptible. Avec 10 pour 100, le fer acquiert des propriétés analogues à celles de l'acier; il rend un son très-clair, sa couleur est gris clair et sa cassure â grains très-fins; il est un peu malléable. Avec 15 pour 100, on peut le regarder comme de l'acier pur, quoiqu'il ne soit pas assez malléable pour être utilisé. Il est très-dur; une barre fondue, mince et rectangulaire de cet alliage se forge aisément en burin, et après l'avoir trempé comme de l'acier ordinaire, on peut tailler avec facilité de la fonte et du fer forgé sans l'ébrécher. Avec 20 pour 100, l'alliage a les mômes propriétés, mais il est plus dur et moins malléable. Au delà de 20 pour 100, la malléabilité diminue rapidement, et avec 50 pour 100, l'alliage ne peut plus être martelé. Si l'on emploie de la fonte en gros fragments compactes, même avec 30 pour 100 d'acide tungstique, l'alliage devient blanc, très-dur et cassant; il

FËR ET TUNGSTÈNE. 321

reprend pourtant un peu de malléabilité, après avoir été recuit. Lorsqu'on substitue de la fonte grise au bois à de la fonte au coke, — matière employée dans les expériences précédentes, — on a exactement les mêmes résultats, sauf que le produit est de meilleure qualité , par suite de la plus grande pureté de la fonte au bois. Les résultats sont au contraire très-différents avec la fonte blanche spiegeleisen , ou ordinaire. On répéta la même série d'expériences, en traitant cette fonte blanche par de l'acide tungstique, mais il ne se produisit d'alliage de tungstène qu a la condition d'ajouter du poussier de charbon; sans cette addition, presque tout l'acide passe dans la scorie et une très-petite quantité du métal s'incorpore seulement dans le fer. Les alliages avec addition de charbon qu'il convient de mettre au fond du creuset, sur le fer, sont homogènes comme ceux provenant de la fonte grise, quoiqu'ils n'aient jamais l'apparence de l'acier, car leur cassure est blanche et leur structure est la même que celle du fer employé. On fit encore des expériences avec du tungstène métallique, du wolfram et de la scheelite (CaO, WO8) : les résultats furent les mêmes, sauf que le manganèse du wolfram avait quelque influence. M. Bernouilli formule les conclusions suivantes : « Le carbone graphitique ou mélangé mécaniquement dans la fonte peut seul réduire l'acide tungstique, et le carbone combiné n'a point cet effet. Ainsi, en fondant des copeaux de fonte grise avec une proportion convenable d'acide tungstique, on peut produire directement de l'acier fondu. Lorsqu'on se sert de fonte grise en morceaux, il ne se fait pas d'acier, parce que le fer se fond et que le contact intime entre le fer et l'acide requis pour que la quantité convenable de carbone soit enlevée, s'en trouve empoché. Lorsqu'on ajoute plus d'acide tungstique qu'il n'en faut pour brûler tout le carbone, l'alliage dégage cependant, par l'action des acides, une odeur d'hydrocarbure. » M. Bernouilli a résumé ses résultats dans le tableau ci-après :