III. — De quelques trempes spéciales

A. — Trempe intérieure. — On a eu l'idée d'utiliser les effets de tension ou de compression, souvent assez grands, que détermine la trempe dans les pièces métalliques pour produire dans les couches internes des pièces forées, tubes à canon, arbres, etc., un état d'équilibre analogue à celui que ieur donnerait un frettage.

Il suffit pour cela de tremper ces tubes par l'intérieur, ou plus énergiquement par l'intérieur que par l'extérieur.

Les couches extérieures ne prennent leur retrait que quand les couches internes sont déjà devenues rigides ; elles compriment donc ces dernières, tandis que l'extérieur demeure en tension.

2Vs

Il e^t facîlr d? m^ttr^ en lamièrr l*aclion de ces forces en trempant deax annaux- Tun A par riatériear, Fautre B par l'cxlérieur et en les fendant aprêf» coup suivant un plan méridien.

Les anneaux s*ouvrentet prennent les formes indiquées par les Ki^res ci-dessous :

Trempe par / >nteneuf

Trtmpê par /eÂÛéneur

Pig. 190.

La circijnférence extérieure du premier, qui était en tension, montre sa propension à s'allonçer. C'est Tinverse pour l'anneau B.

\jà trempe, conduite comme on le fait le plus souvent et qui refroidit à la fois l'intérieur et l'extérieur, met l'âme et l'extérieur en compression pendant que les couches intermédiaires restent en tension.

Il ne nous appartient pas de donner le détail des installations plus ou moins compliquées qui ont été essayées pour la trempe intérieure; c'est à un cours de fabrication des bouches à feu qu'une pareille descriptir)n ressortit. A notre avis, et raaiçré la valeur des considérations qui précédent, nous ne pensons pas que l'opération soit bien pratiqua d'une [lart et puisse donner des résultats bien certains d'autre part, à cause de la difficulté même de réaliser un refroidissement réçulier tout le loniT de Tame : on pourra quelquefois avoir ainsi créé un état dVMjuilibre, sinon danijereux, du moins aussi instable que celui obtenu par la trempe ordinaire lorsqu'elle est très vive.

B. — Double trempe. — Les efforts de tension ou de compression dus à la trempe amènent d'autant plus facilement des tapures ou des déformations permanentes que le métal est moins homog^ène. On peut se mettre à Tahri, dans une irrande mesure, de cette cause d'accidents en prati(iuaiil la double trempe, qui consiste à faire subir à la pièce une trempe néy^alive à Tliuile ou au plomb fondu, avant de lui donner, par une trempe définitive et plus énergique, les qualités de dureté et de résistance ([u'ellc doit avoir finalement.

PB t. ACIER

Quand les aciers ne sonl pas sujets à taper la double Irempe esl éi^lement employée avec succès pour l'amélioralioii maxima de la texture,

La première trempe ne sert donc qu'à rendre le métal plus homogène, les tensions ou compressions développées par la seconde trempe pouvant se répartir alors d'une manière plus uniforme.

C'est ainsi que certaines usines trempent au plomb les plaques de blindage et les obus de rupture avant de les trempera l'huile ou à les outils en acier très dur sont souvent aussi traités de cette fafjon,

La double trempe, recommandée pour la I" fois par M, Walrand, vulsjariséc par le capitaine d'artillerie Plif ( 1 ] à la manufacture d'à deSjint-Elieniie,a fait l'objet d'une étude spéciale de M. A. Le Chalelier à la suite de laquelle elle a été systématiquement ulilisée parla marine [K)ur les pièces de machine.

Ce traitement de l'acier, employé depuis [wur diverses pièces dans le service de l'Artillerie, tend à se répandre de plus en plus dans les usines.

On ne procède cependant pas toujours comme il vient d'être dit : pour certaines pièces auxquelles il faut donner des duretés fort inégales, lin commence par les chauffer uniformément au rouge cerise clair, puis on trempe à l'eau d'abord la région ;1 transformer cnergiquemenl, le reste de la pièce étant soigneusement rais à l'abri du contact du liquide ; enfin, au bout d'un temps assez court on plonge toute la pièce dans l'huile.

Celte trempe est celle qui est surtout employée aujourd'hui pour les obus de rupture en acier chromé. La trempe initiale partielle durcit l'oçive et en transforme le grain, la trempe (inale transforme unique meal la texture de la partie cylindrique ménageant vers la naissance de l'ogive une région de transition, car l'obus est loin d'être complètenienl refroidi là où il a été partiellement trempé. On aura par suite une pointe très dure se reliant par une région moins trempée à la partie cylindrique bien moins cassante ; ce qui permettra au projectile de ne pas se briser quand la pointe aura frappé le blindage.

Quelquefois la double trempe est exécutée comme ci-dessus mais fcaKC la pièce loitl entière, l'énergie difl'érenledes trenqies élanl obleruic

240 MBTALLURGIB DU FER

non par le choix des liquides mais par la réalisation de températures différentes de chauffage, et cela quand les aciers sont peu sujets à taper.

La i*"^ trempe peut se faire au jaune, la seconde au rouge sombre; les températures devront être d'autant plus basses que l'acier en traitement est plus dur : la trempe à l'eau vers 70° paraît donner les meilleurs résultats. En opérant comme il vient d'être dit, ou peut considérer la 2^ trempe comme une opération tendant surtout à diminuer la fragilité acquise par les aciers énergiquement trempés ; elle remplit alors le but qu'on recherche par le recuit à basse température, appelé revenu^ dont il sera question plus loin.

C. — Trempe par compression. — Ce procédé dû à«M. lUémandoi consiste à faire acquérir à l'acier les propriétés que lui donne la trem|K; par une compression à chaud prolongée jusqu'au delà du point où les molécules ne peuvent plus se mouvoir.

M. Clémandol a fait une série d'expériences sur des aciers coulés en lingots, martelés ou laminés. Après les avoir réchauffés au rouge cerise clair, il les a soumis à faction de la presse hydraulique poussée jusqu'à 1000, 2000 et même 3000 kil. par cent, carré. Les ayant alors laissés se refroidir entre les plateaux de la presse, il a constaté des modifications caractérisées par une finesse de grain beaucoup plus grande et par une dureté et une résistance à la rupture bien plus considérables, surtout lorsqu'il s'agissait (facicrs assez fortement carbures. Il a donc obtenu comme une véritable trempe, avec tous les caractères que la trempe par immersion dans des bains appropriés produit ordinairement.

Los résultats, bien que fort intéressants, n'ont pas été encore con sidéivs comme suffisants pour faire aux procédés de compression une place décisive dans les (^ipérations de la métallurgie pratique. Il semble tou' tefois (ju'il y ait entre les effets produits par la compression à chaud et ceux produits par tout travail de déformation à froid (écrouissaye) niK* certaine analogie; mais, ainsi que nous le verrons, ces phénomènes spiViaux sont encore fort obscurs et nous croyons qu'il y a là un vaste cliainp d'exploration pour les Ingénieurs sidérurgistes.

Hemarque. La trempe des outils sera étudiée après que nous aurons défini le revenu, car pour la plupart d'entre eux ces deux opérations sont intimement liées Tune à l'autre.

TRAVAIL DB l' ACIER 241

D. — Trempe après cémentation. — On pratique quelquefois la trempe sur des pièces brutes de forge en acier auxquelles on donne préalablement une plus ou moins grande dureté par cémentation : on les enferme, à cet effet, dans des caisses hermétiquement closes contenant du cément les entourant de toutes parts. Après un temps plus ou moins long à la température du rouge, les pièces sont retirées et trempées dans l'huile.

Quelquefois on ne cémente que des portions de pièces avant la trempe, à l'aide de prussiate de potasse ou d'une autre matière très carburée dont on saupoudre le métal à chaud. Ce procédé ne donne évidemment qu'une dureté absolument superficielle utile en certains cas.

La cémentation telle qu'elle vient d'être définie est d'un usage courant dans la fabricationdespetites pièces d'armes à durcir par la trempe.

Pour ce qui concerne la fabrication des plaques de blindage on a du renoncer depuis longtemps à couler de grandes masses d'acier dur exposées à taper dans les différents traitements calorifiques, on a préféré couler des masses d'acier relativement doux auquel on donne la dureté par des trempes appropriées. Il y a lieu d'ajouter, en outre, que l'acier doux trempé est moins fissil, c'est-à-dire bien moins apte à la propagation des fentes que l'acier dur ou mi-dur sous l'action de chocs successifs.

La trempe à l'eau et au moyen de mélanj^^es réfrigérants n'est pas possible pour durcir les blindages; en certaines régions, d'une part, la vapeur qui se forme en plongeant l'énorme masse dans le liquide, empêche l'action réfrigérante de se produire et lorsque en d'autres régions la trempe se produit le danger des tapures devient trop grand par cette trempe positive. On a donc essayé pour les blindages la trempe à l'huile et la trempe au plomb en fusion : mais aucune de ces trempes ne pouvait convenir pour durcir suffisamment l'acier de manière à éviter la pénétration parles obus dits de rupture.

Le capitaine anglais Tresider voulut tremper la face des plaques Compound en lançant des jets d'eau froide sous une forte pression, évitant ainsi l'action de la vapeur : une pareille trempe donna de mauvais résultats à cause de la contraction de la face d'acier qui occasionnait sa séparation d'avec le sommier en fer.

Il fut démontré que les plaques de blindage en^acier spécial (nickel ou chrome nickel) présentaient à la pénétration une très forte résistance, surtout lorsqu'elles avaient été l'objet d'une trempe énergique ;

^2 BiÎTJuxrMaK se m

pt,nr rfii^ rKf^ trompe pift prodnirf U-mm ses effets Tacier spécial devcil, ^n ontrt^. M.r^. fort«niumc rarhnré.

\'n Irurénienr ^ounicain »iif fadérie de BethleherHy M. Harvey yiournsL \si <iîffif*nlti^ /in traîtement de;» acien obceniis durs à la coulée en inveriuat an pmrériiè *ie t!éinentatii>a p«>ar les plaques de blindaçe en acier n,ii*.keL Viii:^ •ji>Qnons fie ee |>nieétié la description qui en a été faite par M. JK}«/«iA. chef du "«ervit:e «les aciéries de la Société CockeritI,

Il r^te enti^n«in qœ c'<»st à titre dVxempley car il est aisé de concevoir combien les dir^p^nrif* *le détail peuvent rarier suivant les cas.

La plaide contenant tle M,3*> à M.3S de carbone est posée à plat dan^ lin compartiment en briques réfractaires maçonné dans un four; eil*» <^t reciHi verte avec dn cfaarbt>nen poudre que Ton dame fortement \tAT couches successives jusqu'à une épaisseur de 10 cent. ; on ferme ensuite le compartiment par une maçi>nnerie réfractaire. Le four est alors [lorté à une température de I2t)l) à 1300'^ en\iron et pn>srressivement : on estime qu'au bout de 120 heures la proportion de carbone du métal à la surface du blinda^ peut atteindre 10 0, cette teneur descendant à 0,IOO à Ûm. 73 de la surface. L'n acier à (^3U de C aurait donc, après cémentation, 1,30 de C à sa surface.

Après ce séjour de !2m heures de la plaque dans le four, on la relire sans enlever le charb4>n pour empêcher l'oxydation, puis on la laisse se refroidir. Quand la température s'est abaissée au rousre sombre, vers 700* en\'iron, on lance des jets d'eau froide sous pression comme dans le prr>cédé Tresider. L'action de la trempe est alors très énergique maisrré la température relativement faible à laquelle elle est opérée, à cause de la irrande carburation du métal.

Le procédé Harveif tend de plus en plus à se «généraliser; néanmoins, les plaques d'acier au nickel et au chrome, durcies exclusivement par la trempe, tiennent encore dans la fabrication une place importante.

Mîiiis le procédé Dementje employé, paraU-il, avec succès aux usines rie Vnmiers, l'arier fondu est coulé à 1400® dans un moule dont une des pîirois est constituée par une matière cémentante et dont la paroi opposée esl refroidie afin d'enq)èclier la cémentation de se faire trop à coMir. Le résultat obtenu est variable selon la nature du cément, aver le charbon rie bois la cémentation esl beaucoup mieux assurée qu'avec le coke.

TRAVAIL DE L ACIRR

E. — Notions complémentaires sur les plaques Haney. — Des expériences faites en 1889, en Amérique, sous la direction de M. B. F. Tracy, alors secrétaire de la a United States Navy », démontrèrent la supériorité de l'acier au nickel sur tout autre métal pour la fabrication des plaques de blindaîi^e.

C'est alors que le gouvernement des Etats-Unis et peu après ceux de France et d'Angleterre adoptèrent cet acier spécial pour blinder les navires.

En Amérique, c'est ordinairement au four Martin basique ou néulre qu'on élabore l'acier nickel ; on le coule dans d'immenses lingotières à section rectangulaire, on le pilonne, puis on le lamine en plaques d'environ 3 m. sur 2 m. 50 avec des épaisseurs variant de 13 à 43 cm.

On cémente ensuite ces plaques comme nous l'avons dit plus haut. Cependant quelques usines ont essayé de substituer au coke ou au charbon de bois, le plus ordinairement employés pour la supercarburation, des hydrocarbures tels que Vacélylène^ le gaz iT éclairage et les vapeurs de pétrole.

La cémentation par le gaz d'éclairage a été employée, avec succès du reste, dans une de nos grandes usines.

Un perfectionnement important à signaler est celui de M. \yilliam Coreijy de Pillsburg, consistant à soumettre la plaque de blindage après cémentation, et lorsqu'elle est encore à très haute température (1000" environ), à une compression uniforme très puissante. Ne serait-ce pas là une application intéressante du principe delà trempe par compression proposée par M. Clémandoty et que nous avons définie antérieurement?

Après la carburation, il est certain que le métal s'est transformé moléculairement : nous savons, en effet, que la texture des aciers cémentés est fortement cristalline avant qu'on les ait soumis aux divers traitements ayant pour but d'en transformer le grain et de les rendre homogènes.

On prétend que, par le procédé Corey, la résistance des plaques est ausfmentée de 12 et la ductilité de leur métal de 15 0/0 environ.

Article 3. — Le revenu ou recuit après trempe.

Nous examinerons d'abord la pratique et le but du revenu, nous terminerons par quelques notions indispensables à connaître sur la trempe et le revenu des outils.

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