I. — Procédés d'investigation

A, — Examen microscopique des cassures. — Cet examen va noiu^ (iriniit'r une première idée de ce qu'il faut entendre par le i;r»in. Sous un même çrossissemeiil {iOO diiimèlres au iwiius) on n'aper^-oîl plo

aucune tliffi'rence entre les aciers durs <iii dmix. reniils siinpleinenl nu , trempes.

Ce qu'on appelle le grain apparaît au microscope comme un amas de granulalioiis polyédriques à peu pn^ semblables.

l'n acier dur, à grain fin il l'œil nu, prend ainsi examiné l'aspecl d"uii acier doux : un acier trempé, à cassure amorphe el presque vitreuse, prend sous un grossissement convenable l'aspecl de la cassure du même arier recuit.

Ainsi, tous les aciers examinés au microscope semblent (ormes d'un aeul el même polyèdre élémentaire dont la dimensions diamétrales moyennes sont au plus égales à 1 100 de. mm.

Le grain n'est donc qu'un conglomérat de iioUjèdr es élémentaires, le polyèdre élémentaire nous apparaissant cvmmela dernière unité figurée accessible aux instruments d'observation.

B, — Méthode WeyI. — Celle mi'-lliode définira h nature du polyèdre élémentaire,

1° — Cas d'un acier non trempé. — fjiiam! on alliujue un barreau d'acier par la mélliodc que ^Veyl a proposée pour le dosage du carlunie, c'est-à-dire par iiCI étendu au pAie -{- d'un élément de|«le Bunseil, le résidu charbonneux garde la forme, l'aspect et les dimensions du barreau primilir. Délavé dans de l'ean ou mieux dans l'alrooi pour éviter roxjdation,ce résidu charbonneux est composé de paillettes très petites, îfrises, magnétiques : l'analyse démontre que c'est un carbure de fer.

La structure en paillettes de ce carbure indique qu'il est interposé dans l'acier, comme le graphite dans les fonlesgrises, entre les facelti-s des granulations polyédriques et non pas mélangé ou dissous nniformémenl.

Le barreau gardant sa forme après la dissolution du fer libre, il faut que le ctrhure constitue un réseau continu dans les mailles duquel le fer était loçé.

Le polyèdre élémentaire est donc formé d'nné granulation de fer doux généralement revêtue d'un enduit de carbure de fer d'épaisseur variable avec la dureté de l'acier.

On compare la granulation ferreuse du polvédrcéiénu-ntairc ttu uinjau et le carbure il t'enveloppe des cellules orifaniques : on désignera par suite, par une assimilation un peu forcée, mais très commode, le polvèdre élémentaire sous le nom de cellule simple. Souvent aussi on emploie

258 MÉTALLURGIC DU FER

le mot ciment pour désig-ner le carbure qui constitue l'ensemble des enveloppes cellulaires et cimente, pour ainsi dire, les noyaux entre eux.

2'' — Cas d'un acier trempé. — Dans un acier trempé, surtout dans les régions périphériques, le résidu contient une bien moins g'rande proportion de paillettes : il se compose surtout d'une substance amorphe, gélatineuse, noirdtre, paraissant être un hydrate de carbone.

Il faut donc admettre que le carbone perd en grande partie par la trempe son rôle d'enveloppe et sa forme fig'urée pour se répandre plus uniformément dans la masse métallique.

C. — Méthode des lames minces. — On prépare des lames minces d'acier (pie Ton colle avec du baume de Canada sur une plaque <le verre ; ces hunes sont ensuite attaquées par l'acide azotique froi<l et étendu.

L'acide dissout le fer et transforme le carbure en un produit bnm gélatineux encore mal connu mais qui représente, quelle que soit sa nature exacte, la plus (jrande partie du carbone dans la position même que ce carbone occupait dans Vacier. Le microscope fait voir que la distribution du carbone n'est nullement uniforme : la substance brune témoin nous révèle à nouveau le réseau cellulaire dont Texistence nous avait été indiquée déjà par des méthodes indirectes.

Indépendamment des cellules simples, les lames minces rendues transparentes montrent des lignes vides souvent assez larges f or manly dans tes lingots bruts de coulée, un réseau polygonal fermé et à larges mailles; c'est le réseau des cellules composées <pii sera mieux défini par la méthode suivante. Ce réseau devient de plus en plus brisé, confus el incertain, à mesure que l'acier a été plus parfaitement modifié par le travail.

D. — Méthode de V attaque des sections polies par l'acide azotique, — La méthode des lames niiniN*s est difficile; mieux vaut se servir des sections [)olies ([ue l'on attaquera avec l'acide azotique.

(]ette méthode nous conduira à une notion nouvelle qui est celle de la cellule composée.

La méthode de l'attaque à l'acide des sections polies est fondée sur h»s mémi^s réactions que la précédente : les lignes vides des coupes minces, représentant du fer doux, doivent se distinguer par leur éclat

mélalli({ue, tanilis que les réifions carbiirécs jii-eiidronl iiii as[n'r( reliiliveinent icriii-.

Considérons tout d'abord l'aeief brut de coulée, de nM examen (iécoiileronl des conséquences fort importanles.

Les sections polies altaqui^es par riiciili- ii/nlii|ii<' nllVeiil, -iir Ininl Konduv, un nîseau visible à l'a-il rin de liirnes blanches hrillanlcs :

les polygones ont une tendance très marquée à s'allonsfer normalement aux faces dans les reliions péripliériqucs, puis ils prennent des dimensions et des Fiirnies plus régulières; enfin, vers le rentre, ils perdent toute leur netteté et sVtichovêlrent les uns dans les autres. On reniiirqiiedans l'iiilérieurdes po- Ivifones un chevelu de Irafriées lirillanles parallèles formant dans une même région un ou plusieurs systèmes arrêtés |tar le réseau

ilyi^ona) : ce sont des coupes d'accroissements dendritiques indé-

ndants qui se sont mutuellement limités par des surfaces grossièrement planes (I).

Or ces surfaces de contact ne contenaient pas de carbure de fer, puisque l'acide azotique les dissout sans résidu dans les lames minces et les accuse dans les attaques superficielles par des lignes métallique; ;«lles représentent des groupes de cellules simples dépourvues d'enveloppe et réduites à un noyau doul les facettes polygonales se distinguent nettement au microscope. Ces surfaces de contact sont aussi, au point de vue de la résistance aux efforts mécaniques, des surfaces de

blesse : c'est suivant elles que se produisent les criipies et les ruptares des lingots.

Ainai, le réseau de moindre cohésion est aussi un réseau de carhuru- ■ïfOH minima.

Ces conglomérats de cellules simples uni l'ié appelles » vcUuli's coin-

posées )) ; leur caractère le plus frappant est la rareté du carb:ire de fer dans leurs faces de contact.

Pour les distins^uer des cellules simples on dit qu'elles n'ont pas (renveloppe : cependant celte distinction serait par trop absolue, car, ce qui vraiment caractérise la cellule composée c'est qu'elle est un système dendritique unique; si elle contenait plusieurs systèmes d'axes, ce ne serait plus une unité simple.

En réalité, il y aurait lieu de distinguer deux espèces de cellules composées :

Les cellules composées de f®"" ordre qui sont des conç^lomérats de cellules simples se composant en dendrites qui se limitent mutuellement.

Les cellules composées de i^- ordre qui sont des con^^lomérats <le cellules composées de 1^*" ordre pouvant, dans des conditions déterminées, former des agglomérations complexes dépourvues d'enveloppe.

Les cellules composées de 2* ordre ont seules une grande importance car elles forment dans l'acier un réseau doué de propriétés spéciales, c'est d'elles seules qu'il sera exclusivement question dans la suite quand on parlera de cellules composées; elles ne sont autre chose que le (iraiu de r acier.

E. — Conclusions. — Nous avons acquis la notion de la cellule simple et de la cellule composéiî. Voyons maintenant comment se modifie la texture selon le travail auquel un acier aura été soumis.

Dans Hicier fon/é, les cellules composées seront beaucoup plus petites et |)lus uniformes que dans l'acier brut de coulée, leurs limites seront moins nettes et les cellules voisines présenteront de fréquentes liaisons.

Dans r acier forgé et recuit^ les cellules composées seront beaucoup plus petiles el confuses.

Dans Vacier trempé on remarque au contact de l'acide azotique une coloration unifonne d'un noir intense qui montre bien la répartition conlinue <lu carbone à un état particulier, il semble que les cellules composées aient loul à fait disparu.

En résumé, diaprés ce qui précède, on dira qu'un acier est homogène quand les cellules qui en forment le tissu ne seront soumises à aucun ordre (jéoméirique et posséderont toutes leur enveloppe complète.

TRAVAIL DR L^ACIRH 261