CHAPITRE I
TRAVAUX DE TCIIER.NOFF
L'élude raisonnée du travail des métaux dérivés du fer a commencé dès qu'on a \m produire Tacier en grande masse, soit dès rapparilion Ans prorédés liessemer et Martin-Siemens.
Uislorique . — C'i'st à Tcherno/fydirecieur conseil de Tusine dWboU" choir, dont nous avons déjà analysé le mémoire remarquable concernafit le lingot, que l'on doit la première solution nette et précise du pn)hl«*rne ruiisislîint à transformer mécaniquement d'une façon rationnelle les pièces rie fer ou d'acier.
L'éturle de Te lie rno ff pairui en avril et mai 1868 dans le bulletin de l;i Sociélfi technique Hu^se, fut traduite en anglais, en juin-juillet I87H, par M. Andenonri publiée par VEuffineering. En 1877, le capitaine d'artillerie <le la marine Yiel en fit paraître une traduction dans le Mfhnorialfh IWrtiUeriede marine; l-d même année, le bulletin de la SociiHr de llndustrie ;//mm//e la donnait in extenso.
(letle élude était intitulée : « De la structure de V acier. — Observalitnis sur son industrie et sur sou mode de fabrication. »
Plusieurs années s'écoulèrent avant (pie les principales usines fran-
çaises eussent songé à adopter les prificipes hardiment posés par ce savant métallurçiste ; mais, à la lonçiie, ces principes finirent par s'imposer et aujourd'hui ils constituent comme la base des règles d'ordre général à suivre pour le travail des métaux dérivés du fer.
Un second mémoire de Tclievnoff parut en 1878 et fut publié en France vers 1880 dans le bulletin de la Soeiété de V industrie minérale complétant, sur beaucoup de points, celui qui avait paru dix ans auparavant.
Néanmoins, ces mémoires ne rendent pas compte de toutes les difficultés du problème, et s'ils donnent les lois générales du travail de transformation du métal à chaud, ils passent sous silence le pourquoi de ces lois ainsi que les règles et l'explication d'un traitement mélallurgic|ue primordial, la trempe.
Article l***". — Diagramme de Tchernoff
T(7ie?n«o//' compare l'acier Ii(|uide à une solution saturée de sels cristallisables et définit comme il suit les diverses périodes de la cristallisation :
Soit un lingot d'acier refroidi après démoulage; portons-le au rouge vif (c'est-à-dire à une température correspondant pratiquement au rouge cerise plus ou moins clair et que nous définirons plus loin avec Tcherno/f), puis laissons-le se refroidir sans lui faire subir aucun travail mécanique.
On pourra constater alors un changement d€ structure correspondant aux diverses phases du refroidissement et variable, du reste, avec la nature de l'acier.
Cela posé, voyons comment Tchernoff éXahlii son diagramme.
Le point O représentant le zéro de l'échelle thermométrique, les points a, fr, c sont trois températures définies comme il suit:
" rouge somàre rouje wT Acier àru/e Fusion
Fig. 1U3.
1" Le point c correspond à la température de fusion de l'acier et est
d'autant plfj« r\*jizn^ de O qor le nhHal est moins caH>uré, plus doux, fAns %oi*iQ du frr psir.
2' .4v-i>«('/i$ 4/f /i température a, Tacier. si dur qu1l puisse rtr^. wi? i^ irem:^ra poJt, qoellr que soit la %itesse du refroidissemenl ; au roritrairr. il dr^imdra plus d«>ux rt sera plus facile à travailler à la lime.
3' .4tf-i^-<:<M4 d'i p'AhI fr, Tari-r pa>s;r de Télal crislalliu icorrespundnnt au linn^pt couW à rélal amjr^*he et conserve ce dernier état jusqu'au [jijint de fusion r.
Si Ton chauffe l'acier de O à fr, on n*obser\e aucun chaui^ement île structure: mais au-dessus de ^.Tacier devient amorphe, et inversement il V a cristallisation quand la température tombe der à fr, et plus cet
abaissem'^nt de temjiérature sera lent, plus les cristaux seront dévelo[>-
D'après Tchentoffce même point b correspondrait à celui où le cartione est absorbé dans la cémentation; il faut* par conséquent, pour cette dernière opération, chauffer au moins jusqu a fr.
4'' Enfin le point X, correspondrait à une température voisine et inférieure au [ioiul de fusion, où, par le chauffante, l'acier se désasrrètce
plus ou moins, suivant sa dureté ou sa douceur ; ce serait le point où Ton arrive à r acier brûlé y s'écrasa nt sous le marteau.
Le pouvoir qu'a l'acier de devenir granulaire peut se représenter graphiquenienl par une courbe dont les ordonnées ;/, //', y",... fîçureniit'iit !«' dévrloppcnuMil des irraiiis aux températures correspondantes ./', y :v\,,. rnosiirées sur l'axe des abscisses, en opérant dans des conditions rl«M«*fn>i<lissciiienl identifiues depuis/? jusqu'aux diverses températures .r, .i;', .i;",." '-a courbe devient ensuite asymptote (I) à la vertinile [)rissant parle [loint X, ce <|ui prati(|uement veut dire que le çrain arqui^Mt à rette température sa ti^rosseur maxima ; à ce point déjà
Dic-rjrsLmmc
Fi;:. I-'». — Courbe fiirunitivc «1»^ la gro>>eur
•Iv» j:r.iin>.
M) (jiii'l«(in**< aiit<Mir« ont plinV* l'a^ymptoto au point r; c*est absolument contraire au l'\i.' (iri^'inal «1»; Trhfrnoff. et, du n'^h', on ronroit pou co qu'il faudrait entendre par la iioliori ()i)j<>r(ivo du ;jrniin uiaviiuuui ii lu toiupêraluro de la fusion.
TRAVAIL DE L ACIEII
défini l'acier ne peut supporter une forte chaleur de soudure mais tombe en pièce dans le feu. Plus l'acier est dur, plus basse est la tem-
i «'fevant «ï> b
p^s de chên^ement de structure
^ nt ie trempe p»t y
ta
a , C . structure
— - X- ^ i/norphe
tombê/»t de C À b \
crêstàtJiSdtiort I
r^t/yi
e sombre
rouge
aC'Cr brulê
Fiff. l9o.
pérature à laquelle ce fait se produit, plus alors la température X se trouve près de O et loin de c.
Article 2. — La théorie du forgeage.
Quand on fabrique des objets en acier, dit Tchenwff) on cherche à les obtenir autant que possible d'une structure à ccrains fins ; de nombreuses expériences ont fait voir que plus la formation cristalline est prépondérante, plus çros et plus réguliers sont les cristaux d'acier, moindre est la résistance qu'ils offrent à la rupture, moindre est leur ténacité : de là, l'appréciation de la qualité d'après l'aspect de la cassure.
Si la cassure est à grains fins, on dit que l'acier est bien foriçé et bien compact; si la cassure est à gros grains, l'acier est mal forcé et sans corpSy c'est-à-dire cassant sous un très faible choc et sans résistance.
/. — Forgeage au-dessus de b.
Dans le forgeage aurdessus de ft, on cham^^e simplement la forme ilu lingot d'acier soumis au travail; cependant, suivant la force relative
25 i MBTALLURGIB DU FER
des coups et l'épaisseur du métal traité, on conçoit qu'on puisse, par un martelage conduit rapidement, empêcher dans une certaine mesure la cristallisation de la masse en conservant à l'acier Fétat amorphe.
Il faudra, toutefois, pour pouvoir conserver en fin de traitement cet état amorphe dans le métal, que non seulement on ait pu remjiécher de se refroidir et de cristalliser tranquillement, mais que le forçeatje puissant et rapide se soit terminé au-dessous du point b.
Clela étant fait, si on laisse la masse se refroidir tranquillement, elle ne cristallisera plus et possédera ainsi une g'randc homogénéité de structure et par suite une çrande ténacité.
Pour les ijros linijots, le forjjeaçe ne peut commencer qu'au-dessus de />, car au-dessous le métal ne serait pas assez déformable ; or, les reliions axiales, à moins d'un chauiTa&^c excessif, dangereux pour le métal, auront pu ne pas atteindre cette température. Aussi, quoique le foriçeaçe ait été commencé au-<iessus de b et fini au-dessous de ce point pour les réçions périphériques, il y aura nécessité, à cause des efFets non comparables résultant forcément d'un travail exécuté sur un métal inéii^aleinent chauffé, de donner à ce dernier par un traitement spécial la texture ré/jnlière et uniforme à grains fins qui lui manque.
On y arrivera par la trempe de la pièce brute de forge, réchauffée (UmIcssuh de h aussi régulièrement que possible dans toute son épaisseur ; et ce résultat sera d'autant mieux atteint que, par le corroyage [néalable, la section primitive aura été plus fortement réduite.
Le forgeat^e ell'ectué au-dessus de b ne donne au métal aucun accroisseineril de densité, ala force des coups du marteau est trop petite « pour vaincre lénormc force moléculaire qui maintient les particules f( d\icicr à une distance dé/inie les unes des autres ».
