I. — Données pratiques

Les expériences les* plus remarquables ayant pour but d'étudier les rapports existant entre la composition chimique et les propriétés mécaniques des aciers ont été faites, à l'occasion de l'Exposition de 1878, par le professeur Bausclmiger, de Munich y sur les aciers de Reschitza (Hongrie), par le JerJikonlorel (Comptoir des forges de Suède) et enfin par la compagnie de Terrenoire qui confia à M. Desliayes^ l'un de ses Ingénieurs les plus distingués, la direction de ces travaux.

Les résultâtes des recherches de M. Deshayes firent l'objet d'un mémoire fort documenté, publié par les Annales des mines, en 1879.

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» considérons loul li'abord que les aciers simplemetU carbures. Les aciers soumis aux épreuves ont été essayés, soit à Tétat recuit, v>it à IVtat trempé à Thuile ou à Teau.

A. — E$$ai de traclion. — Examinons le cas d'un inétal simplement recuit.

I® — Cas du métal recuit. — Si i\ est la teneur en carbone d'un acier au carbone tel que noas favons défini au début du présent article, on pourra pratiquement faire usaçe des formules empiriques suivantes, établies à la suite d'un très çrand nombre d'expériences :

R = 30-|- 18 C-f 36 Ci \} A = 42 —36 C (sur barreau de 100 mm.i / A = 31 —27 C<sur barreau de 200 mm.)

Sans antici[>er sur l'étude de l'influence des autres corps étrano^erssiir les propriétés mécaniques des aciers, nous devons ajouter qu'aux formules ' Inm substitue, en général, les suivantes :

K = 3U -f IHC -h 36Ci-f 18 Mw + 10S|+ 15 P/i i2i ' \\\ = 42 — 36 C — 5,5 Mw — 6 Si (sur barreau de 100 mm.) / A = 3 1 — 27 C —4,1 M« — 4,5 Si (sur barreau de 200 mm.)

M//, S/ et P// étant des teneurs en mançanèse, silicium et phosphore relativement faibles.

Les limites que ne devront pas dépasser M/t, Si et P/i pour que lacier en expérience puisse être néanmoins appelé aàer au carbone seront (If^firnes ultérieurement, au moins pour Mw et Si. Pour le phosphore, liAtons-nous d'ajouter qu'il en faudra toujours la plus petite quantité possible dans le métal.

On voit donc qu'avec un métal recuit, R augmente avec la teneur en carbone, et, quen même temps, A diminue.

Ce double fait est universellement admis.

Les formules (1; ou (2), dues à M. Desliayes, .sont applicables depuis le fer doux fondu honioijène jusqu'aux aciers contenant 0,900 à t n U de carbone, mais pas au-dessus (1 ).

(l) M. (fsmonfi li .•iu>si piofHj^^c pour les acii?rs au carbone siiiipleiiient recuits le? deux lorniules suivantes :

Acier Bossemer — R = id -f- r,o C -f- 23 Mn -|- 1 1 S/ -f- 03 P^ (métaux demi-durs et durs de 5.*) ù 90 kilos. Nuance : raiU).

KTUDS DES PROPRIÉTKS DES DIVERS ACIliRS 323

Lorsqu'on étudie des aciers à plus de i de carbone, on ohser\e <|ue R croît très rapidement jusqu'à 100 kg. par mm* de section, tandis que A descend à 1 0.

I^our un acier à 1,25 de carbone, R commence à décroître : à 1,300 lie carbone on passe aux métaux mixtes entre l'acier et la fonte, R continue à décroître d'une façon à peu près ronWm^ jusqu'à cequt» Ton arrive à la fonte noire.

Pour les aciers recuits et simplement carbures dont il est actuellement question et pour ceux-là seulement, soit pour les aciers au car-

houes E est très voisin de —.

Quant à la striction^ elle diminue plus rapidement que A 0, quand la teneur en carbone augmente.

2^ — Explication des résultats précédents par la théorie cellulaire. — l.a théorie cellulaire donne dans une certaine mesure rex|)Iication <les résultats précédents.

Lorsqu'un barreau d'acier recuit est soumis à la traction, l'effort est supporté à la fois, à l'oriii^ine, par les noyaux de fer des cellules simples et par leurs enveloppes. Ces enveloppes de carhuir de fer ou ciment sont plus dures, moins plastiques que les noyaux.

Quand le barreau s'allonge, les enveloppes dures et rigides arrivent bientôt à leur déformation limite, se brisent une à une, car le ciment n'est jamais réparti d'une façon absolument uniforme, et laissent les noyaux seuls supporter l'effort de traction : quelques noyaux qui n'ont pas d'enveloppe sur une ou plusieurs faces peuvent se déformer encore plus rapidement. De là ces déchirures parfois visibles à la surface des barreaux d'épreuve et les petits crépitements répétés, qu'on entend pendant IVssai, dus sans <loule à la rupture <les enveloppes. C'est ce moment correspondant à la rupture définitive des enveloppes qui mar(|ue la lin de la période dite élastique.

In acier recuit ayant travaillé jusqu'à sa limite élastique a déjà subi un commencement de désagrégation.

Datis un acier dou.r, la proportion du ciment est relativement faible.

Acier Martin — K = 2ti -f 46,:> C -f il Mw -f 1 1 i^i-^^ (ir> Vh (depuis l.»s lùles exti.iilouces jusqu'au métal à canon).

MM. Webster el le baron Juptner ont établi dos tableaux des valeurs de K solon U.s diverses teneurs des aciers en éléments étrangers ou proposé d»» nouvelles formules empiriques. 11 nous parait inutile d'en donner le détail, les formules de MM. Onmonii et Deshayen suffisant amplement aux besoins delà pratique.

324 MéTALLUROIE DU FER

la rupture des enveloppes se produit pour une charge très léc^rement supérieure à la limite élastique des noyaux et fort éloignée de leur résistance à la rupture.

Ces noyaux ont donc une marge assez grande pour s^allonger, il se produit dans la section la plus faible une striction bien accusée avant la rupture du barreau, car les allongements se font sans changement sensible du volume- La charge de rupture moyenne des enveloppes dégage la plus grande partie des noyaux, la résistance du barreau diminue tout à coup quand c«s noyaux sont mis à nu et privés de leurs soutiens. C'est là l'explication de l'abaissement brusque de la colonne manométrique qui fait équilibre à la résistance du barreau à l'instant qui correspond à la limite élastique.

Pour les aciers durs recuits la proportion du ciment est plus forte, les enveloppes résistent à une charge voisine de celle qui amène la rupture des noyaux. Ces derniers, maintenus dans leur enveloppe peu déformable, ne peuvent s'allonger aisément et la rupture a lieu presque sans striction. L'allongement moyen est beaucoup plus faible que dans les aciers doux.

3" — Cas du métal Irempéj comprimé ou écroui. — Nous ne reviendrons pas sur ce qui a été dit à propos des modifications que subissent K, R et A lorsqu'on soumet aux diverses trempes les aciers an carbone.

Rappelons seulement qu'avec les trempes positives on augmente E,

Ret—, le rapport — pour les aciers au carbone valant environ —

lorsqu'on les trempe î\ l'huile.

Avec les trempes négatives, R est à peu près conservé, mais A est augmenté.

Dans le cas des trempes positives au rouge cerise clair (à l'huile ou à l'eau à 70'M, on adopte souvent la formule empirique suivante :

R/ == Rr + 0,î)2 {\\r — 32)

dans laquelle R/ désigne la charge de rupture après trempe et Rr celle du métal simplement recuit donnée par les formules Desliayes ou Osmoud. On remarquera que pour Rr = 32, R/ — Rr, cequi traduit l'invariabilité des caractéristiques du fer doux (32 kilos pour Rr) lorsqu'on le trempe.

La eompressiou de l'acier liquide n'augmente pas d'une manière sen-