I. — Addition de silicium

Nous avons dit que le silicium introduit en proportion déterminée dans les aciers leur donnait une grande compacité.

Coulés dans des récipients métalliques en fonte appelés lingO' //^res, les aciers ordinaires fournissent une masse métallique de forme simple qui est le lifigot, présentant à son intérieur et en certaines régions une série de petites cavités appelées soufflures.

Il ne nous appartient pas de rechercher ici les causes auxquelles il y a lieu d'attribuer ces défauts : c'est au « travail des métaux » que ressortit une pareille étude, nous nous contenterons de constater le fait et d'indiquer le remède.

La présence des soufflures dans toute masse d'acier coulé ne permet pas d'utiliser l'acier brut sortant de son récipient, il faut le forger. Par ce travail mécanique effectué à chaud, on fera disparaître ces cavités dont les parois seront rapprochées en même temps qu'on améliorera les propriétés mécaniques de l'acier.

Or, une pareille façon de procéder est onéreuse : on a recherché

(1) On rencontre en Amérique des fours qui basculent soit en roulant sur une voie plane, comme dans les types de Weilman et Staffbrd, soit en tournant autour de leur axe sur des galets comme dans le type CampbelL

Ces fours oscillants sont souvent munis d une voûte amovible ce qui permet un chargement rapide et l'utilisation des gros blocs métalliques qu'on n'est plus obligé de briser, au préalable, à la dynamite. En outre, ces appareils^ par leur mouvement de bascule, contribuent à la rapidité de la coulée. (Notes sur la sidérurgie en Amérique. — I/ead),

mét;vllurgie du feu

depuis longtemps le moyen de couler l'acier dans un moule à parois ep sable, de façon à obtenir directement Tobjet qu'on se proposait de fabriquer avec ses formes presque définitiveSy ainsi qu'il arrive pour la fonte. C'est en enrichissant en silicium l'acier élaboré par un des procédés quelconques de fabrication qu'on y est arrivé.

L'historique de cette question d'un grand intérêt sera fait dans la seconde partie, au « Travail des métaux ».

Cependant, il ne faudrait pas croire que le fait d'obtenir des aciers sans soufflures, susceptibles d'être coulés dans des moules, dispense de la coulée en lingots donnant une masse métallique fort éloignée de la forme définitive recherchée pour l'objet en fabrication. Le forgeage n'a pas simplement pour but de rendre l'acier compact mais aussi de le rendre capable de résister à de grands efforts dynamiques par la transformation moléculaire qu'il subit. En l'état actuel delà fabrication, et malgré les grands perfectionnements apportés dans les moulages

Fig. 163 à 167. — Types de pièces moulées en acier.

d'acier, il ne semble pas qu'on puisse se servir de pièces moulées pour résister indifféremment à tous les efforts.

C'est sous forme deferro-silicium que le silicium est introduit dans le bain d'acier vers la fin de l'opération ; cette fonte spédale utilisée

dans ce but particulier a une teneur en silicium voisine de 10 0/0 et une teneur en manganèse comprise entre 2 et 3 0/0.

Les premiers aciers sans soufflures furent d*abord obtenus avec une

r Chaude '

Cp

2'Çhaode

3' Chaude

U ^ Chaude

5" Chaude

zz

rChAude

2 ^ Chaude

Fig. 168. — Forgeage. — Tube de canon, 90 mm. — Lingot pour deux tubei.

L, lingot de 3000 kilos pour deux tubes. — Q, Queue de griffage. — Cp, Chute du pied. — CA, Chute du haut. — A, !••■ tube.

simple addition de ferro-silicium ; plus tard on remarqua qu'on obtenait de meilleurs résultats par l'emploi simultané du ferro-manganèse et de

cette fonte siliceuse. L'acier produit était moins dur et plus ductile, mais il était néanmoins encore trop carburé et présentait, par suite, une partie des inconvénients qu'apporte une teneur assez forte en carbone.

Il était donc naturel de tenter la production d'un alliage qui renfermât à la fois le manganèse pour réduire l'oxyde de fer formé pendant l'élaboration de Tacieret le silicium pour calmer TefFervescence gazeuse occasionnant les soufflures. On pouvait espérer d'ailleurs que la quantité de carbone que l'on ajouterait ainsi serait moindre et que Ton pourrait obtenir des aciers plus doux. Dès lors, au lieu de deux additions : l'une, de fonte manganésée nécessaire comme on sait pour désoxyder le bain ; l'autre, de fonte siliceuse pour enlever les soufflures, l'opération n'en comportait plus qu'une remplissant les deux rôles. La fonte employée fut le ferro-manganèse silicium ou silico-spiegeL

Quand on veut obtenir aujourd'hui des aciers sans soufflures, en utilisant le silicium comme réactif, on se sert exclusivement de silico-spiegel.

Une très faible quantité d*aluminium ajoutée dans le récipient qui devra recevoir l'acier désoxydé ou non, selon le cas, par l'addition qui aura été effectuée dans l'appareil d'élaboration, assurera encore mieux l'élimination des soufflures : nous reviendrons sur ce point à propos de la fabrication des aciers au creuset.

L'aluminium (i) s'ajoute pur ou à l'état de ferro-aluminium ; nous avons déjà dit que la fabrication de l'aluminium ne rentrait pas dans le cadre de notre étude.

Pour avoir du ferro-aluminium nous avons indiqué qu'on pouvait faire dissoudre dans un bain d'acier ou de fonte de l'aluminium préparé d'autre part. M. l'Ingénieur de Billy cite d'après le Stahl und Eisen de juin 1896 le mode suivant :

Chauffer dans un creuset à revêtement basique, pendant un quart d'heure, de l'oxalate de fer, puis mélanger à l'oxyde de fer ainsi obtenu de l'aluminium, avec de la chaux et de la fluorine comme fondants; après un chauffage assez prolongé on récupère un métal comprenant :

Carbone traces

Silicium 3,5 à 3,55 0/0

Fer 56,70 à 56,80

Aluminium (non publié).

(1) La scorie consécutive àraddition de raluminium est souvent peu fluide: Krupp substitue à ce mJtal une association de plusieurs métaux avides d oxygène et de plusieurs éléments électro-négatifs (silicium et bore). Les silicates et borates sont très fusibles et viennent surnager à la surface du bain d'acier y formant une couche nettement séparée.