CO . . . . . . S

3° Dans le fer météorique de Lénarto, remarquable par sa grande malléabilité, Graham (C. R., 27 mai 1867) a trouvé 2,8b volumes d'un gaz presqu'entièrement formé d'hydrogène, et, au moyen d'une forte chaleur rouge, le même est parvenu à expulser de clous de fer à cheval, 2,66 volumes de gaz composé, sur 100, de H, 28; CO, S4,15 ; CO'2, 3,8S; etiV, 14; Voir d'autres expériences dans la notice : On the Existence of Nitrogen in Steel, by Graham Sluart, F. G. S., F. C. S., and Wm. Baker, F. C. S., Associate of the Royal School of Mines. (Reprinted from the Journal of the Chemical Society), 186S ;

4» Caron (R. Univ., novembre et décembre, 1866, p. 319) a montré que le cuivre en fusion absorbe du gaz hydrogène et du gaz oxyde de carbone. Tout en admettant avec ce chimiste qu'avant de se solidifier, le cuivre abandonne de nouveau ces gaz, on doit convenir, cependant, que cet abandon ne paraît pas complet, puisque le métal soumis à ce traitement change de propriétés;

S" Williamson, de Londres, serait parvenu à faire absorber par une lame de palladium, à une certaine température, 700 à 800 fois son volume de gaz hydrogène.

842. Martelage préalable de l'acier brut. Nécessité de cette opération. — Si l'on fait abstraction de l'acier de Gratz, qui se distingue par des qualités exceptionnelles, on trouve qu'en général, l'acier Ressemer n'est ni assez pur, ni assez dense ou compacte, ni assez homogène ou résistant pour qu'on puisse le laminer immédiatement en objets finis, tels que bandages, tôles, etc., comme cela se fait avec l'acier fondu ordinaire. Ainsi, par exemple, toutes les tentatives faites jusqu'à ce jour en Angleterre pour laminer des anneaux de bandages coulés

SECTrON IV. PROCÉDÉ BESSEMER.

directement et sans martelage préalable ont échoué. Ce n'est qu'au moyen de chaudes avec ménagement et d'un martelage soutenu qu'on donne du corps à l'acier Bessemer, en faisant disparaître les soufflures dont il est criblé, en le rendant plus homogène et plus tenace, partant moins difficile à chauffer et plus docile aux appareils d'étirage. Toutefois, il est peu d'usines en Angleterre où l'on cingle encore les lingots destinés à la fabrication des rails en acier Bessemer.

843. Pureté, homogénéité et densité des métaux Bessemer. — Le fer en barres ordinaire renferme toujours des scories et du fer oxydé inclus mécaniquement et sous ce rapport le fer puddlé se fait surtout remarquer ; le fer affiné dans les feux au charbon de bois est moins souillé de ces impuretés. Il n'y a que le fer Bessemer qui soit exempt de tout mélange, parce qu'il a été parfaitement liquide au sortir du fourneau et qu'il est resté pendant longtemps en repos dans cet état. Voilà pourquoi ce fer convient principalement pour fabriquer des tôles à fer-blanc, des tôles de toitures, de vaisseaux et de chaudières, des fils de fer, des pièces qui doivent être polies, des cylindres d'impression sur coton, etc.

De ce que le fer ou le métal Bessemer mou est débarrassé de tout corps mélangé, il doit être plus dense que les autres fers, et c'est ce que l'expérience a confirmé. On sait que la pesanteur spécifique de la fonte varie de 7,1 à 7,5, celle de l'acier entre 7,7 et 7,8S et celle du fer ordinaire entre 7, S et 7,8S. Pour un métal Bessemer mou (dureté n" VI), de la forge de Storé, près de Cilli (Styrie), forgé, laminé, tourné et poli, de 2 1/4 pouces de diamètre, Tunner (Ding. t. 17S, p. 165) a trouvé une densité de 7,865, laquelle, comme on voit, dépasse celle de tous les fers connus et elle aurait été trouvée plus grande encore si l'échantillon avait subi une élaboration mécanique ultérieure; car la pesanteur spécifique du fer dépend aussi du travail mécanique auquel on l'a soumis et des divers degrés de température auxquels ce travail a été fait. Comme conséquence de cette densité plus grande et de son homogénéité, le fer Bessemer devrait avoir aussi plus de corps (Steifheit) et plus de ténacité que d'autres fers du même degré de dureté ; malheureusement il n'en est pas toujours ainsi, car, souvent, l'homogénéité susmentionnée n'est que chimique, le martelage pouvant seulement masquer les solutions de continuité dues aux soufflures, au lieu de les faire disparaître Q).

844. Flexibilité à froid. — Pour essayer les aciers sous ce rapport,

(') A Seraing, où l'on distinguo trois espèces de soufflures, d'après la couleur qu'elles présentent à l'intérieur, savoir des soufflures blanches, bleues et noires, on admet que le martelage peut faire disparaître les deux premières, mais qu'il n'existe aucun moyen de souder les dernières.

CHAP. II. CONDUITE d'uNE OPÉRATION.

on les réduit en barres carrées de 3/4 pouce de côté et, après le refroidissement, on cherche à les replier au milieu sur eux-mêmes. Les résultats qu'on obtient de cette manière avec les aciers Bessemer dépendent des quantités de carbone que ceux-ci contiennent ou de leurs degrés de dureté. Les aciers pour tôle ou pour canons de fusil, c'est-à-dire les aciers les plus mous, se laissent plier sous un angle de 180°. A mesure que l'acier devient plus dur ou plus carburé, l'angle sous lequel on peut le plier sans rupture devient de plus en plus petit. Toutefois, cette règle n'est pas sans exception, car on a déjà fabriqué à Seraing des aciers durs, même à ressorts (qui, cependant, se rompent à l'ordinaire sous un angle droit), lesquels se pliaient comme l'acier mou, seulement les barres étaient plus roides ou opposaient plus de résistance à la flexion. En général, l'acier à ressorts le plus dur casse déjà sous un angle de 25 à 30°.

Les fers de première qualité ou les plus forts sont loin de supporter, même à chaud, des angles aussi grands que l'acier Bessemer mou.

A pureté égale, l'acier Bessemer paraît plus flexible que l'acier puddlé, bien que le contraire soit quelquefois admis.

845. Ténacité absolue des métaux Bessemer. — D'après Schmidt (Ding. t. 175, p. 165), on a soumis à la traction plusieurs échantillons d'acier Bessemer de l'usine de Hoerde, près Dorlmund, réduits, par le forgeage, en barres à section rectangulaire de 13 millim. sur 9, c'està-dire de 117mi]lim. carrés, et la rupture ayant eu lieu au moyen d'une charge de 10,200 kgr., il en est résulté 87 k. pour la résistance par mm. carré de section transversale. Pour les aciers ordinaires les coefficients de résistance varient de 75 à 100 k., de sorte que l'acier Bessemer de Hoerde n'est pas de qualité inférieure. La ténacité du fer forgé n'est qu'environ moitié aussi grande.

A Hoerde, M. Styffe a vu fabriquer des tôles et des équerres en métal Bessemer pour des ponts de chemins de fer en Hollande dont un avait 4.00 pieds de travée (Spannweitc). Des tôles et des équerres de 4 lignes d'épaisseur devaient avoir, selon le cahier des charges, une ténacité absolue de 60 kilogr. par millimètre carré, soit de 65205 livres de Vienne par pouce carré; mais la ténacité réelle paraît être de 70 à 80 kil. par mm. carré. Toutefois, une telle prescription remplirait mieux le but proposé, si elle était accompagnée d'une indication de l'allongement correspondant à chaque effort de traction, indication qu'à Neuberg on rapporte dans les essais de ce genre (§ 837).

Flachat (Rev. univ., mai et juin 1865, p. 458) établit l'échelle suivanle des résistances du fer obtenu par les procédés ordinaires, aux divers degrés d'élaboration, et du fer aciércux Bessemer : Le fer puddlé

616 SECTION IV. PliOCKDÉ BESSEMER.

ordinaire n° 1 (fer ébauché), destiné à produire des fers de qualité, présente seulement une résistance de IS à 18 kil. par mm. carré : converti, par un seul corroyage, en fer n° 2 de gros échantillon, il résiste déjà à un effort de traction de 28 à 31 k. ; corroyé deux fois et laminé en ronds, il atteint 37 à 42 k. ; réduit par une façon de plus dans les laminoirs à guides à un diamètre de 4 ou S mm., il supporte une charge de 40 à 43 k. ; enfin, passé à froid à la filière et converti en fil de fer de un mm. de diamètre, il ne rompt qu'au moyen d'un poids de 80 k.

Mais si les laminages successifs accroissent la résistance du métal, s'ils servent encore à compléter son épuration, ils ne peuvent en aucune façon lui donner la texture, l'homogénéité et le grain qui sont particuliers aux fers durs et tenaces. Il n'y a que le marteau qui puisse produire cet effet.

Au contraire, le fer aciéreux obtenu des mêmes fontes, dans l'appareil Bessemer, par la fusion à une haute température, coulé en lingots après un affinage qui donne au produit la propriété de remplir les conditions de travail et d'emploi convenables, présente déjà, sans façons aucunes, une résistance supérieure à celle du fil de fer, et le marteau élève ensuite cette résistance de 23 pour 100. La texture des lingots présente, en outre, un grain très-fin et régulier.

Le procédé Bessemer a montré, en outre, la valeur de l'action du marteau et l'inconvénient de soumettre le fer, à partir de sa fusion en lingots, à un travail à chaud exagéré : le travail du laminoir y est réduit à la simple mise dans la forme d'emploi.

Il résulte, en moyenne, d'expériences nombreuses faites en Angleterre, principalement à Woolwich, sur le métal Bessemer préalablement soumis au travail du marteau ou de la presse hydraulique, que la résistance du métal par millimètre carré est pour le fer Bessemer 79k, 9 ; pour la tôle Bessemer 93'sOO ; pour l'acier Bessemer 170'', 00 ; pour les bons fers au charbon de bois 60 à 63'', 00 ; pour les tôles de Low Moor environ 40'',00 ; pour les aciers ordinaires rarement 100 k. (An. des M., S., t. xiv, p. 40).

D'après des expériences récentes de Fairbairn (Ding. t. 187, p. 179), le module d'élasticité de o2 espèces d'acier anglais s'élève, en moyenne, à 31,000,000 livres anglaises, de sorte qu'il dépasse celui du fer forgé de i/so. • — Le module de résistance à une charge (Tragmodul), déduit de 25 expériences, est moyennement de 13300 livres par pouce carré anglais, déduit de 23 autres expériences, de 11713, et des deux moyennes 13500 livres; de sorte qu'il dépasse 3,3 fois le module pour le fer forgé. — Le module de la résistance de l'acier à

CHAP. II. • — CONDUITE d'uNE OPÉK.VTION.

récrasement est, en moyenne, 2,1 fois plus grand que celui à la rupture. Voir l'article : Essai des fers, au Supplément.

846. Les produits en acier Bessemer considérés sous le rapport des garanties d'une résistance suffisante à la rupture. — Suivant Harkort (Wagner, Jahresb., 1866, p. 46, et 1867, p. 78), l'acier Bessemer est inférieur à l'acier fondu et même à l'acier puddlé sous le rapport de la résistance à la traction (ténacité absolue).

D'après le comité de direction des chemins de fer allemands (Ding., t. 197, p. 90), l'acier puddlé conviendrait mieux pour rails que l'acier Bessemer : 1° parce qu'il est plus élastique et offre plus de résistance à la rupture ; 2° avec l'acier puddlé, on peut, par la composition des paquets, donner le maximum de dureté à la surface de roulement des rails, sans qu'il en résulte un obstacle au laminage ou qu'il y ait lieu d'appréhender la rupture des barres ; avec l'acier Bessemer, les rails deviendraient trop fragiles et l'on rencontrerait trop d'obstacles au laminage, par exemple, du pied des rails Vignoles, si le métal n'était pas très-mou et non susceptible de la trempe; 3° on ne peut encore tirer un parti convenable des rails en acier Bessemer hors de service, tandis qu'on utilise très-bien les vieux rails en acier puddlé.

Suivant Krupp, l'acier Bessemer ne conviendrait pas non plus pour essieux ni pour bandages de roues de chemins de fer et ces applications exigeraient l'emploi de l'acier fondu ou de l'acier puddlé.

Le seul inconvénient de ce dernier consiste dans l'incertitude de la soudure.

L'acier Bessemer ne paraît pas convenir non plus pour canons.

847. Résistance au feu et soudabilité des produits Bessemer. — L'acier Bessemer paraît craindre moins la détérioration à une chaleur vive que ne le font, en général, les aciers fondus analogues, et il présente une soudabilité qui semble plus marquée que celle des aciers fondus ordinaires. Il se distingue par la grande facilité avec laquelle il se laisse travailler au feu, ce qui peut être considéré comme une preuve de sa bonne qualité ; car plus l'acier est mauvais, plus il exige de ménagements au feu. A Gratz, en Autriche, on a pu chauffer, dans le même four à rails et simultanément, des paquets en fer seulement, des paquets en fer munis de plaques d'acier pour têtes de rails et des paquets en lingots d'acier martelés ou bruts, c'est-à-dire non martelés, et ces divers paquets ont été étirés en rails de 21 à 24 pieds de longueur. Seulement, il a fallu rapprocher les paquets en fer de l'autel, où règne la plus haute température.

A Gratz, on ne fabriquait pour ainsi dire que de l'acier pour former des têtes sur de vieux rails usés. Les lingots étaient d'abord réchauffés

SECTION IV. PnOCÉDÉ BESSEMER.

dans un four à rails ordinaire, puis passés au laminoir et réduits en plaques de O-^jSOi de largeur et de 0'^,Qi d'épaisseur. Les plaques, coupées de longueur, servaient à former la couverte du paquet, dont les mises étaient en vieux rails. La soudure ne laissait rien à désirer : il a été impossible d'y produire une séparation ; il est même arrivé qu'un de ces rails à tête en acier, après avoir été plié et replié plusieurs fois sous un marteau-pilon de 7000 k., s'est déchiré au col, sans que la soudure ait été défaite en aucun point, et la trempe, qui occasionne un si grand tiraillement sur l'acier, n'a pas agi non plus sur la soudure. Ding., t. 176, p. 479.

Toutefois, il importe d'observer que l'acier de Gratz jouit de propriétés exceptionnelles.

8-48. Figures ou damassé de William Baker. — Après avoir poli soigneusement sur la meule avec de l'émeri une surface de l'acier d'au moins un décimètre carré, ce qui peut exiger un ou plusieurs jours de travail, on attaque cette surface par un acide étendu, puis on l'examine au miscroscope, qui, souvent, doit avoir une grande puissance : une simple loupe serait en tout cas insuffisante. On découvre alors des dessins plus ou moins réguliers qui diffèrent suivant la nature du métal et indiquent la structure moléculaire de ce dernier, comme on en jugera par les exemples rapportés pl. 32, fig. M, n''^ à 7.

Les n'^' 1, 4, 5 et 7 indiquent une structure cubique. La forme du cube est évidente aux n"' S et 7. Quant aux n"' \ et 4-, la structure est, il est vrai, en aiguilles, mais celles-ci se croisent à angle droit, ce qui, suivant Mitscherlich (Lehrbuch der Chemie, 2""° partie du tome U, art. Fer, p. 17 ou t. III de la traduction) est un indice ou une preuve de la forme cubique. Il en est autrement des n°" 2 et ô : ici les aiguilles font entre elles un angle aigu, ce qui annonce une forme rhomboédrique incompatible avec le cube. Il résulte de là que le fer appartient aux corps dimorphes, comme le sulfure de ce métal qui peut également affecter les formes cubique et rhomboédrique et jouir de propriétés différentes suivant qu'il se présente sous l'une ou l'autre forme cristalline.

Le n" 6 offre seul de l'incertitude.

Le n° 7 diffère du n°S, en ce que les faces du cube y sont à aiguilles, probablement croisées à angle droit, tandis que, dans le n» S, les cubes sont à faces unies.

L'examen microscopique du fer, fait d'après la méthode de W. Baker, peut jeter un jour nouveau sur les propriétés et sur la théorie de ce métal. C'est ainsi que les n"^ 3 et 4, par exemple, montrent que la trempe de l'acier fondu a pour effet de modifier l'angle sous

CHAP. II. CONDUITE d'uNE OPÉRATION. 619

lequel se croisent les aiguilles de la masse : dans l'acier mou, les aiguilles forment entre elles un angle aigu qui conduit à la forme rhomboédrique, et dans l'acier trempe, la rencontre se fait sous un angle droit, ce qui indique le cube.

C) paix DE REVIENT, AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS.

849. Prix de revient de 1000 k. de métal Bessemer à Saint-Seurin,

en 1863, d'après François.

1100 k. fonte anglaise à H fr., 50 les 100 k. . . . 126,50 80 k. fonte blanche lamelleuse de l'Isère à 25 fr. les

Chauffage (fusion?) de la fonte 25,00

Main-d'œuvre 30,00

Frais généraux et faux frais 45,00

Moitié de la prime (5 fr. par 100 k.) payée à Bessemer. 25,00

Les autres usines payaient 50 fr. au lieu de 25 de prime par tonne de produits marchands, autres que les grosses pièces et les rails.

850. Prix de revient de 100 k. de métal Bessemer à Seraing, en 1868. — Le prix de 100 k. d'acier Bessemer, y compris 5 fr. pour droit de brevet, est de 25 fr. Dans ce prix, largement calculé, la fonte entre pour 12 fr. En 1860, Krupp, d'Essen, vendait 250 fr. les 100 k. de son acier fondu fabriqué avec du fer de Danemora. II est vrai, les aciers communs, parmi lesquels il aurait fallu ranger l'acier Bessemer, se payaient moins cher, mais les prix étaient en rapport avec celui que nous venons de citer.

620 SECTION IV. PROCÉDÉ BESSEMER

Dépenses moyennes approximatives Q) pour obtenir avec la fonte 1000 k. de :