V. — Aciers au bore

Nous ne citons ces aciers que pour mémoire, car nous ne crovons pas qu'ils puissent avoir, actuellement, aucune application pratique. Le professeur Roberts-Austen en a préparé en fondant ensemble dans le vide du fer et du bore cristallisé.

L'action du bore est analogue à celle du carbone.

Le point Ur^ est généralement abaissé de 40 à 50<>.

La proportion de bore peut osciller entre 0,3 0/0 et 1 0/0 avec une teneur en carbone voisine de 1 0/0.

Ces aciers ont des propriétés magnétiques comparables à celles des aciers au carbone seul de Aéme pourcentage (itf« Sklodowska Curie).

Article 3. — Aciers spéciaux de la deuxième série de

roberts-austen

Nous étudierons successivement l'influence du chrome, du tungstène, de l aluminium et du silicium sur les propriétés de l'acier; nous terminerons enfin par quelques considérations ayant trait à l'influence nuisible du soufre et du phosphore.

Frut>R DBS phopm^tcs des divers aobrs

Aciers au chrome.

Xous savons d'après la loi de Roberls-Aitslen que les corps de la deuxième série, c'esl-à-dire ceux dont le volume atomique est supérieur à celui du fer, exercent une action équivalente à celle d'un recuit ou d'uti revenu. Ces corps tendent à relever pendant le refroidissement les transformations phvsico-chimiques connues : toutefois le chrome ne paraît pas avoir d'action sur les modifications moléculaires du fer.

A. — Propriétés des aciers chromés à chaud. — Nousavons vu dans la première partie de ce Traité combien à l'état de fusion ces aciers avaient tendance à s'oxyder.

M. BrusUein qui a, comme on sait, introduit le premier en France celle fabrication, nous apprend qu'à la fors^e un lingot d'acier chromé se travaille sans plus de précaution qu'un acier ordinaire de même dureté ; il offre cependant à chaud une plus grande résistance à la déformation. Le lingot coupé à chaud au couperet présente une bavure de rencontre entre les deux coupes s'amincissant d'une façon remaripiable avant de se rompre ; c'est là pour le métal l'indice d'une grande ductilité. L'acier chromé ne craint pas plus le feu, ou même moins, qu'un acier au carbone de même dureté.

Il n'y a donc pour ces aciers spéciaux qu'unedifficulté d'élaboration à cause de leur facilité d'oxydation, mais il faut retenir, contrairement à une opinion assez répandue, qu'ils peuvent se manipuler comme les aciers ordinaires dans les diverses transformations du travail à chaud (Aciers à outils, obus de rupture, etc.).

Le chrome allié au fer ne lui communique pas la propriété de prendre la trempe comme le carbone, mais unaàer chromé et carburé prend plus vivement la trempe et devient plus dur qu'un acier à même teneur en carbone.Parla trempe à une température convenableà l'eau ou àl'huile, ces aciers prennent ungrain fin à tel point que, pour de fortes teneurs en Gr et en C,la cassure est pour ainsi dire vitreuse. Dans le cas d'une iR-mpe trop énergique, ils deviennent très sujets aux tapures.

La couche d'oxyde qui se forme an clianffaçe des lingots ou des Ijarres est plus forte et plus adhérente que dans l'acier ordinaire et ne se dissout pas bien dans le borax. Aussi les aciers chromés se soudent-ils

MkTAtxciiaK: ac fin

rliffinkmpnf on pn^^ du tout dès (\ne la teneor en chrrMiie est un peu notable.

B. — Q^Mlit*s de résUtafiee des aciers chromés. — Les expériences fie M. tirnstlein, aux aciéries tïL'nieux. ont démontré que le chrome exerçait iine influence très heureuse sur les qualités des aciers.

r^ chrome auîrmente R et E. comme cela a lieu pour les aciers manganèses, tout en laissant à Tacier Tallon^einent correspondant à sa teneur en C ; c'est-à-iiire qu'un acier chromé, tout en présentant la résistance d'un acier dur, est moins cassant qu^un acier de même dureté simplement carburé.

Le rapport — est plus grand que pour les aciers au carbone, comme

on peut le voir d'après les deux exemples sniTants^ échantillons A et K

trempés à Thuile et recuits, essayés par >L Rruêilein.

EC0A:<fTTLLÛ!f:9 LlMirC ELASTIQUE

à la niptore

Auxi.'CGEiiiTrr • ^

A h>Jk. 10 1 10 k. 40

Quoique présentant une forte valeur pour R, ces aciers ont une«<nVlion très accusée : la valeur de R/'est par suite Irèsçrande. En somme on peut obtenir pour le métal chrom4, avec un R donné, une flexion correspondant à celle que donnerait un acier ordinaire moins résistant ou plus doux : bien traité, Facier chromé ofi're donc une plus srrande sécurité.

En même temps que la dureté minéralogicfue est augmentée, le grain devient plus fin et plus homogène ; à la rupture par flexion la cassure est souvent nerveuse, ce qui dénote une grande ductilité

FI est difficile d'indiquer entre quelles limites oscillent E et R, car ces deux caractéristiques varient notablement avec les proportions relatives de C et de Cr. Nous savons toutefois qu'on ne peut encore obtenir des aciers très doux avec une assez forte proportion de chrome, soit ayant I îi 2 0/0 de chrome avec 1 à2 millièmes de carbone : les aciers chromés sont donc généralement assez durs. Les aciers chromés, doux par le

BTUDK DES PROPRléris DC» DIVERS AOERS 367

carbone, contiennent de 6 à 1 2 millièmes de C associés à 1 ou 2 .0/0 de Cr ; dans les nuances très dures le carbone peut atteindre la proportion de 1 0/0.

La résistance au choc des aciers chromés est considérable, nous sommes convaincu que l'acier au carbone {nuance acier à canon) léjcèrement chromé offrirait à ce point de vue de grandes garanties.

Nous avons vu quel avantage procurait à l'acier l'association (hi chrome et du nickel : les plaques de blindage faites avec cet acier présentent une résistance à la pénétration de 23 0/0 supérieure à celle des plaques en acier ordinaire ; en même temps elles se comportent comme celles en fer au point de vue des fentes.

C. — Travail à froid. — A froid dans le travail au tour, au rabol, etc.. un acier notablement chromé, à 2 0/0 par exemple, est toujours un peu plus dur à couper que l'acier ordinaire; néanmoins, s'il est convenablement recuit, la différence n'est pas très grande. Avec de^ teneurs moindres en chrome, les aciers, même à i 0/0 de carbone, se travaillent sans difficulté au tour (Brustlein).

D. — Théorie deVaction du chrome* -r-Le chrome peut exister dans l'acier, d'après M. Osmondy sous trois états au moins, séparément ou simultanément:

1° A l^élat de chrome dissous ;

2^ A Vétat de composé de chrome^ de fer et de carbone sous forme de globules isok's ; 3"* Au même élaty sous forme de dissolution solidifiée,

i^; — Action directe du chrome. — La présence du chrome pur, dissous dans l'acier, élève la température à laquelle se produit, toutes choses égales d'ailleurs, la transformation du carbone.

C'est là une influence opposée à celle du manganèse ; si donc le manganèse remplace une trempe, on peut dire que Vaction du clirome a quelque analogie avec celle d'un revenu. Les aciers chromés peuvent devoir à cette circonstance la propriété qu'ils possèdent d'être peu fragiles, eu égard à leur dureté (Osmond).

Précisons en ce qui concerne les points ar^y ar^y ar^ :

(a) — Position des points ar^, ar^ et ar^, — Le chrome n'abaisse pas ar^y il ne maintient donc pasie fer à l'état jS et n'est pas de ce chef une cause de dureté, en l'absence du carbone.

<)68 HATAu.imatK du ru ■

Comme son volume atomique est supérieur à celui an fer; s«?Ion toutcl apparence, sa présence dans les aciers doit tendre à faire disparaître ar^J

Les courbes de refroidissement n'indiquentcependant pas iineactioMj bien caractéristique à cet é^ard, mais il faut remarquer : 1

1") Que le volume du chrome (7,7) est bien voisin de celui du fer 1

2°) Que l'action àe» teneurs croissantes en chrome est combattue 1 par celle des teneurs croissantes en carbone. Nous n'îçnorons pas, ea I elTel, la difficulté d'obtenir des aciers doux en carbone notablemeoi J chromés. I

3°) Que l'action directe du ohrome résultant de la loi des volumMS atomiques peut être considérablement amoindrie par l'aclion en senaa inverse exercée par l'un des composés fer, chrome, carbone déjà cités.l

Pour ce qui concerne art, '' paratt acquis que le chrome ne fait pasi sentir notablement son action. 1

Quanta art, il ^^^ élevé; le chrome avance donc la transformation! du carbone de trempe en carbone de recuit pendant le refroidissement 1 de l'acier. 1

(&) — Elude de la structure. — Les expériences de M. Osmund con- I duisentà des résultais importants d'un autre ordreconcernanllastructure. ■

Le chrome empêche ou tout au moins gêne conxidérableinent la crintat- I lisalion du 1er. I

Ce fait est mis en évidence, soit par l'absence des lamelles alternan- J tes du Docteur Sorbif, soit par l'absence ou la diminution du ifruin,! comme l'avait montré M. Brustlein. m

Cette action bienfaisante du chrome, qui se traduit par l'aniélioratiaal des propriétés mécaniques primordiales, se fait surtout sentir dans les! teneurs movennes de ce métal. Au delà de 0,5 Odechrome, la slruc-B ture, quoique bien meilleure que celle d'un acier simplement carburé, I tend néanmoins à se rapprocher de celle des aciers au carbone ; lecom-l posé fer, carbone, chrome commence à se former. L'absence des lamelles I alternantes (sorbite) parait toutefois caractériser la structure de toute 9 l'échelle des aciers au chrome, forgés ou recuits. I

2°) — Composés fer, carbone, chrome. — Le composé fer, curbo}te^m cl^rome, à l'état de globules très durs, enciiilssés dans une pâte très^ malléable doit être la cause de la grande dureté minéralogique des 1 aciers notablement chromés. Le même composé, à l'élaldlssous et ea I proportion variable selon les proportions des divers constituants^ I

trUDS DBS PIIOPIIIÉTKfl DnniVBRS Acins

seinbk' jouer un rôle <^mineniiiieiiL actif, tirâcc à l'introduclion du carboue dans la molécule, ilempêcherail, comme les corps à faible volume atomique, la transformation du fer^ en fer a.

Les données concernant ces divers composés sont encore peu précises ; les récents travaux de M. Ad. Caniol ont néanmoins contribué A éclaircir cette question fort complexe.

Les ferrochromcs conliemlraienl le composé t'e'C,3Cf'CA el les aciers faiblement chromés le composé 3Fe*C,Cj-"C*,

La voie est donc ouverte et l'on peut espérer que les remarquables méthodes d'analyse des métaux ferreux dues à M, Ad. Cariiol conduiront bientôt, si elles sont judicieusement appliquées, à la connaissance complf^te de ces composés indispensable à posséder pour établir silrement la théorie des aciers de la seconde série de Roherts-Auslen.

E. — Tapes d'aciers chromés. — Nous donnons ci-dessous quelques types d'aciers chromés.

Echantillon' HadHeld.

de»

Usines fl'Assailly

(Loire).

Cr

Sln

Si

-l.il

-Aciers nii iuntjslèiic, à l'aluDiiiiiiiiit, au tiilirium. au molybdène, etc..

A. — Aciers au tungslène. — Le tungstène comme le chrome présente quelques anomalies par rapport à la loi de Roberls-Austen. Il peut relever comme tous les corps de sa série «l'j et afj, nr» se rapprochant de sa position normale à 8îi3° el tendant à disparaître pour remonter probablement jusqu'au point de solidiftcaLion.

Néanmoins, dans certains cas, ce corps donne lieu à des particularités

370 >■ MÉTALLUROIK DU FER

spéciales encore inexpliquées : on suppose qu'il forme avec le c^rhtme un composé analogue à celui du chrome jouissant des propriétés aciérantes des corps dé la première série de Roberls^Auslen et contrebalançant dans une plus ou moins grande mesure l'action directe exercée par la proportion du tungstène non entré en combinaison avec le fer et le carbone. C'est ainsi qu'on peut se rendre compte de l'abaissement, dans certains aciers au tungstène, du point de transformation du carbone de trempe en carbone de récuit et, grâce à cette persistance du carbone, du maintien du fer à l'état 13.

Seul dans un métal presque sans carbone, le tungstène a une influence presque négligeable n'ayant pas d'action sensible sur les points de transformation du fer. Mais en présence du carbone, et s'il est d'autre part en proportions très fortes, ce métal peut communiquer à l'acier une dureté telle que le simple refroidissement à l'air suffit pour donner une trempe très énergique et fournir des outils destinés à travailler les aciers au carbone trempés. La proportion de tungstène peut atteindre Gà 8 dans ces aciers extra-durs. Leur grain est d'une finesse extrême et l'aspect de la cassure encore plus soyeux que celui des aciers trempés.

On sait que les points critiques ar^y ar^, ari se déplacent lorsqu'on fait varier la température initiale et la vitesse du refroidissement. Le (léplacem(Mit de ces points criliquesavecla température initiale du refroidissement ^.sHm^'arar/èr^ ^;m///îca/// de la présence du chrome et du tungstène en proportions notables {Osmond).

Prenons Texeniple suivant cité par M. Osmond et voyons les conséquences praticpies qu'il déduit.

Soit un acier au tungstène décomposition suivante :

La figure ci-après donne les courbes de refroidissement à partir des 3 températures initiales de 920° — 101S*> — 1210°. Ces trois courbes sont très nettement différentes.

— 1°) Si l'on refroidit à partir de 920", on a deux points critiques voisins et inégaux : le 1" entre 690° et 680° ; le 2* vers 630°.

— 2°) Si le chauffage a été poussé à 1015°, le i^rpoint reste à sa place (670-660°) mais le 2*^ s'abaisse brusquement à 525-513% c'êst-à-dire de 130°.

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