TENEUR EN AZOTE

Blettes de îi en poudre

80 gram.

1 heure.

0,068 pour cent.

id.

id.

id.

Acier fondu en lames. .

1 Va «

id.

18,6ilS

Acier Bessemer (limaille).

id.

52. Fer et silicium. — Le fer se combine en toutes proportions avec le silicium, comme il le fait avec le soufre et le phosphore. On obtient ces siliciures, soit en chauffant le fer avec du silicium, que le procédé de MM. Sainte-Claire Deville et Caron permet de préparer facilement en quantité considérable, cristalisé ou fondu, soit en chauffant au blanc, dans un creuset un mélange de fluosihcate de potasse, de sodium et de tournure de fer dans des proportions convenables. Dans les deux cas il se forme un culot qu'il est facile de briser.

Selon Berzelius, on peut produire une combinaison de fer et de silicium sans fusion préalable, par une cémentation pareille à celle qui a lieu lorsqu'on chauffe le fer dans une enveloppe de charbon : il suffit à cet effet de soumettre à une calcination prolongée un mélange de limaille de fer, de silice pulvérisée et de charbon également en poudre. Toutefois la combinaison se fait beaucoup plus facilement à la température de la fusion.

Il paraît que tous les fers qui nous sont connus renferment du silicium.

Ce corps rend le fer plus dur et moins tenace. Lorsqu'un fer ordinaire est surchargé de silicium, il est sec ou cassant à froid, à texture grenue, et présente une couleur foncée et terne (faulbruechiges

APPENDICE

Eisen). Suivant Karsten, 0,37 pour 100 de silicium dans le fer produirait déjà cet effet à un haut degré. Toutefois, suivant Berzelius, le silicium seul ne serait pas aussi nuisible que le soufre et le phosphore.

La présence du silicium en quantité notable rend Yacier dur, sec et cassant.

Dans le bon acier Bessemer ou à outils le contenu de silicium s'élève rarement à 0,0002 ou 0,0005. On a trouvé à Seraing que l'acier contenant 0,003 de ce corps casse sous le marteau au-dessus du rouge, et suivant Snelus, 0,001 de silicium suffirait même pour rendre l'acier Bessemer aigre et cassant à froid.

Cependant Siemens affirme que le silicium en petite quantité semble accroître la dureté de l'acier sans diminuer sa douceur ou sa malléabilité à froid.

On trouve souvent du fer qui, sans être le moins du monde sec ou cassant à froid (faulbrùchig), contient cependant une quantité de silicium assez grande pour rendre l'acier décidément aigre à froid. Suivant Snelus, cette indifférence apparente du silicium parait devoir être attribuée, du moins en partie, à ce que, dans un produit obtenu par la fusion, tel que l'acier, tout le silicium doit se trouver à l'état combiné ou occlus, tandis que, dans le fer, qui n'était qu'à l'état pâteux, une grande partie du silicium décèle par l'analyse, existe réellement sous la forme de silice interposée avec la scorie, laquelle ne change pas essentiellement la ténacité du métal.

De même, un fer de très-bonne qualité peut contenir des doses de soufre et de phosphore qui seraient très-nuisibles dans l'acier, et ce fait s'explique comme pour le silicium.

Une fonte écossaise a été trouvée contenir jusqu'à 8 p. 100 de5«.

Les fontes blanches au charbon de bois qui ne résultent pas d'un dérangement du haut fourneau ne contiennent guère plus de 0,S pour 100 de silicium.

Plus une fonte grise renferme de carbone, moins elles contient de silicium, et réciproquement. Ces deux corps peuvent se remplacer l'un l'autre et la somme des deux atteint ordinairement 4 à 8 pour 100 dans la fonte grise. Une fonte liquide qui contient beaucoup de carbone combiné, expulse, lors de la solidification, d'autant plus de graphite qu'elle est plus riche en silicium, car la fonte très-siliceuse ne peut retenir beaucoup de carbone.

Le silicium augmente la dureté, l'aigreur et la fusibilité des fontes et, suivant Berthier, les rend plus attaquables par les acides.

La teneur des fontes en silicium est généralement indiquée par leur couleur : plus elles sont foncées, plus elles contiennent de silicium ;

CH. I. PnOPRIÉTÉS DU FEU DANS SES TROIS ÉTATS MÉTALLIQUES. 725

plus elles sont blanches, moins elles en renferment. C'est le contraire pour le soufre. On admet qu'une fonte grise avec excès de silicium a une couleur claire et un éclat métallique faible ; cette fonte est dite sècheQ). Cependant une fonte hématite avec 4 pour 100 de silicium était encore très-belle et très-convenable pour le travail Bessemer.

Suivant Price et Nicholson, Calvert et Johnson et suivant Lan, presque tout le silicium disparaît, dans le puddlage comme dans le finage, avant que le carbone soit attaqué. Il n'en est pas toujours de même dans le procédé Bessemer (Wagner, Jahresb., 1867, p. 76). Dès le commencement de l'insufflation, l'un et l'autre éléments s'oxydent et généralement le silicium, plus oxydable, disparaît avant le carbone. Cependant lorsque le fer cru renferme beaucoup de silicium et peu de carbone, celui-ci peut se brûler en totalité avant l'élimination complète de l'autre, et si alors, comme c'est d'iiabitude, on arrête l'opération après l'extinction de la flamme, c'est-à-dire immédiatement après le départ du carbone, l'acier peut retenir une quantité de silicium proportionnelle à celle qui existait dans la fonte.

Voici ce qu'on trouve rapporté d'un acier sous-soufflé (unler blasener Stahl) de cette espèce :

En traitant à Neuberg, dans l'appareil Bessemer, à titre d'essai, une fonte au coke('), on a obtenu un bon acier fondu ordinaire, très-dur, difficile à souder, semblable, d'après ses propriétés physiques, au n° 3 de l'échelle de Tunner. Cependant cet acier, analysé d'une façon complète, a été trouvé contenir au plus 0,003 de carbone, ce qui l'aurait placé au n» 6; mais par compensation, il renfermait près de 0,01 de silicium. Toutefois, les aciers au carbone pur conservent une grande supériorité sur les aciers au silicium, à l'aluminium, etc., dont le fer tient en dissolution d'autres éléments que le carbone. (Gruner, de l'acier et de sa fabrication, 1867, Paris).

Pour le dosage du silicium, lorsque celui-ci existe à l'état cristallisé,

(') Mentionnons la fonte qu'à Seraing on désigne sous le nom de fonte argentine et que les hauts fourneaux au coke travaillant à l'air chaud de 2S0 à ÔCO» C, donnent toujours lors de la mise en train, et que les mêmes fourneaux travaillant à moulage et à l'air chaud peuvent donner aussi à toute autre période du roulement, mais sans qu'on s'y attende, c'est-à-dire, inopinément. Cette fonte, qui parait contenir un excès de silicium, est trèsfacile à reconnaître : elle est grise, mais elle se distingue par un éclat particulier, par sa grande fragilité et par le son métallique qu'elle rend lorsqu'on la casse ; ce son n'est pas terne comme celui de la fonte de moulage, mais brillant comme celui de la fonte blanche. Elle ne peut servir au moulage et donne des fers mauvais à l'affinage ordinaire. Dès que cette fonte sèelie se produit, on diminue la température de l'air ou, ce qui vaut mieux, on augmente les charges du haut fourneau en mine et en castine. Du reste, ce n'est que dans le travail à l'air chaud qu'on l'obtient. - (2) On y traite ordinairement des fontes grises au bois.

APPENDICE

à l'état de dissolution ou de combinaison et à celui de scorie ou de laitier mélangé, nous renvoyons à un excellent travail d'Eggertz (Ding. t. 188, p. H9).

51, en général, le silicium fait perdre au fer, à l'acier et à la fonte une partie de leurs qualités, par contre, il leur donne, dans certaines circonstances, des propriétés particulières et utiles (voir Cémentation du fer par l'oxyde de carbone, p. 713; Acier Bessemer, § 779 ; et théorie du puddlage, | 380).

52. Fer brûlé. — Ce fer, à peu près exempt de carbone et de silicium, se produit par l'action d'un feu trop longtemps ou trop fortement donné à un fer ordinaire, ou bien par une flamme trop oxydante ou encore lorsque le charbon est mauvais ou que la grille n'est pas servie convenablement. Dans ces cas, le fer se dépouille de son silicium et de son carbone ou se brûle à la surface en contact avec la flamme oxydante, entre en fusion et descend jusque dans les fondations du four à réchauffer, quelquefois à un mètre plus bas que la sole, et on le trouve ensuite sous la forme d'un gâteau fondu ou de masses ramifiées, couvertes de sable vitrifié et cristallisées en cubes ou en octaèdres, à surfaces plus ou moins convexes. La texture du fer tendre est aussi à lames, mais celles-ci sont planes et non convexes et elles sont d'un blanc pur et éclatantes, tandis que les facettes du fer brûlé ont une couleur bleuâtre et peu d'éclat. Le fer brûlé se laisse très-bien aplatir en lame mince par le martelage à froid et on peut l'attaquer par la lime, quoiqu'il soit plutôt dur que mou. Cependant, Karsten assigne à ce fer pour caractères d'être cassant à froid, de ressembler dans sa cassure au fer tendre et de posséder une dureté inférieure à celle du fer ordinaire. Bien que ce fer soit difficile à souder à d'autres fers, ce qui fait dire qu'il ne peut se corroyer, cependant on peut le transformer en fer nerveux, aussi bien que le fer tendre, et le corroyer ou le souder à luimême, en le soumettani à plusieurs chaudes suantes convenables, suivies chacune d'un étirage au marteau ou aux cylindres. Le nerf que prend alors le fer offre une teinte bleuâtre. Toutefois, on ne sait pas encore si ce changement de texture ne tient pas en même temps à l'absorption d'un corps, tel que le carbone, par exemple.

D'après une analyse faite par Coste au laboratoire de Seraing, en 18S5, le fer brûlé recueilli sous la sole d'un four à rails mal entretenu de Couillet pouvait être considéré comme exempt de carbone et de silicium, et le même résultat fut obtenu à ce laboratoire en septembre 1869, en opérant sur un fer brûlé à larges facettes cristallines d'une provenance non indiquée; car on a trouvé: silicium 0,08S; carbone 0,10 à 0,1b ; soufre 0,09 ; le tout pour 100. On n'a pas dosé l'azote.

CH. I. PROPRIÉTÉS DU FER DANS SES TUOfS ÉTATS MÉTALLIQUES. 727

Fer dit brûlé du Creusot, analysé par Mène (C. R.). — Il était à facettes assez larges, ne pouvait se corroyer et provenait d'une chauflfe trop forte ou trop longue. Densité 7,0321. L'analyse a donné: silicium, 0,7552; carbone, 0,010S ; soufre, 0,0017; phosphore, 0,0923; azote (dosé en volume par le potassium, en chauffant le gaz nitreux avec ce métal dans une cloche courbée : après la décomposition, le gaz non absorbé a été calculé comme azote pur), 1,6103; fer et perte, 97,55.

Ce fer brûlé se dissolvait facilement dans l'acide sulfurique, sans dépôt de carbone, ni odeur fétide : la liqueur traitée par la potasse laissait dégager de l'ammoniaque.

Il semble, d'après cette analyse, qu'on devrait regarder le fer dit brûlé plutôt comme un azoture de fer que comme un siliciure (opinion généralement admise).

54. Fer et phosphore. — L'action du phosphore sur le fer et l'acier consiste à en augmenter la dureté et l'aigreur à l'état froid ; il en augmente aussi la ténacité, pourvu : 1° qu'il ne s'y trouve pas en trop grande quantité ; 2° que le métal ne soit pas déjà surchargé d'autres corps capables de le durcir; 3" que la ténacité soit essayée par une force appliquée graduellement, sans la moindre vibration et dans le sens de la longueur des barres.

Lorsque les deux dernières conditions sont remplies, un contenu de phosphore de 0,2 et même 0,3 pour 100, loin de nuire à la qualité du fer, ne ferait, au contraire, que l'améliorer. Malheureusement, la dernière condition ne peut être remplie dans la pratique. En effet, si l'on fait attention au travail à exécuter par le tranchant d'un couteau, d'un ciseau, d'un sabre, d'un burin, etc., par les dents d'une lime ou d'une scie, et, en général, par tout outil quelconque de taillanderie, on trouvera que le métal doit avant tout résister à un choc transversal, brusque et accompagné de vibrations. Or, c'est là précisément la propriété que le phosphore tend à détruire. Un excès de carbone combiné produit un effet analogue, mais non aussi considérable que le phosphore.

Une différence de 0,02 p. 100 dans le contenu de phosphore fait déjà varier sensiblement la qualité du fer fini.

La dureté et l'aigreur ducs au phosphore se distinguent de celles qui résultent du carbone, parce qu'elles ne peuvent être diminuées par le recuit. Lorsqu'on chauffe un fer durci par le phosphore, elles disparaissent, mais elles se rétablissent durant le refroidissement sans modification sensible (Ding., t. 192, p. 424).

Comme le phosphore augmente la fusibilité du fer et de la fonte, il

APPENDICE

rend la carburation du fer plus difficile et favorise la production d'une fonte blanche. Semblable en cela au silicium, il se substitue dans la fonte à une partie du carbone combiné et facilite l'émission du graphite pendant la solidification. — Rarement le contenu de pliosphorc dépasse (),S pour 100 dans la fonte blanche et de 1 à 1, S pour 100 dans la fonte grise.

On peut admettre qu'au haut fourneau le phosphore du lit de fusion passe intégralement dans la fonte, pourvu que la réduction ait lieu d'une manière à peu près complète, ainsi que cela s'observe pour la fonte grise. Dans le travail à fonte blanche, le laitier retient des quantités déterminablcs d'acide phosphorique, mais plus grandes à l'air froid qu'à l'air chaud. Le puddiage de la fonte phosphoreuse élimine une partie du phosphore dans les dernières périodes du travail et seulement en présence de scories très-basiques et très-riches en fer qui obsorbent et retiennent l'acide phosphorique ; mais la quantité éliminée est trop faible pour laisser un acier ou môme un for de qualité. Dans le procédé Bessemer, l'acier retient tout le phosphore que la fonte apporte. (Phil. Mag., X, n" 68, p. 425, Journal d'Erdmann, t. C7, p. 197, et Ding., 116, p. 207).

Pour déterminer la quantité de phosphore contenu dans un fer, on en dissout 10 gr. à l'état de limaille ou de poudre dans l'eau régale avec excès d'acide nitrique et on traite la dissolution de la manière indiquée p. S4 du Tr. de la fab. de la fonte, afin de séparer la silice. On filtre la liqueur et on en précipite le piiosphore à l'état de phosphate molybdique au moyen d'une solution de molybdate d'ammoniaque préparée d'après la méthode ordinaire. On dissout le phosphate molybdique dans l'ammoniaque et on précipite l'acide phosphorique, au moyen d'un liquide appelé triple réactif et composé de sulfate de magnésie, d'acide hydrochlorique et d'ammoniac en excès, à l'état de phosphate ammoniaco-magnésien, qu'on recueille au bout de 12 à 15 heures et d'après la quantité duquel on calcule le contenu de phosphore. — Cette méthode, qui est suivie à Seraing, donne le phosphore à i/a millième près, mais elle exige 24 heures de temps et beaucoup de pratique dans les manipulations. On fait toujours deux essais pour le contrôle.

5S. Fer et soufre. — Désulfuration partielle de la fonte. — Un bon moyen d'enlever à la fonte une partie de son soufi-e consiste à introduire de la vapeur d'eau par les tuyères dans le haut fourneau, comme on le fait depuis longtemps à Seraing, où l'on dirige un filet d'eau dans une boîte à vent qui précède le régulateur des souffleries dans les hauts fourneaux, lesquels marchent au coke et à l'air chaud. L'expérience a.

en effet, confirmé les bons résultats fournis par ce moyen. Il ne faut pas, toutefois, employer une quantité d'eau qui puisse occasionner un dérangement. Il a été prouvé d'un autre côté par Ebelmen (Ann. des Mines, 4.° S., t. 3, p. 5) que l'hydrogène sulfuré, produit par l'action de la vapeur d'eau sur la fonte devant les tuyères, ne se retrouve plus dans la cuve des hauts fourneaux, de sorte qu'une partie au moins du soufre de ce gaz doit avoir formé du sulfure de calcium avec la chaux du fondant.

Calvert (Comptes rendus, 1852, n" 13) propose l'emploi du sel marin pour purifier la fonte, les minerais ou le coke. Voici de quelle manière l'action s'explique, par exemple, sur le combustible. Lorsque la houille se carbonise, le bisulfure de fer qu'elle contient se décompose en soufre qui distille ou se brûle, et en potosulfure de fer qui, soumis à l'action du chlorure de sodium volatilisé à la chaleur rouge, se transforme en chlorure de fer et en sulfure de sodium. Une partie de ce dernier se dissout dans le laitier, l'autre partie est transformée par le chlore que dégage le chlorure de fer en chlorure de sodium et en chlorure de soufre volatil.

Le sel marin peut être introduit dans le haut fourneau, dans le cubilot, dans le four à coke, etc., et, dans tous les cas, on obtieiit, suivant Fairbairn (Bulletin du Musée de l'industrie, juin 1853), une fonle dont la résistance à la rupture est plus grande de 10 à 20 pour 100 que celle de la même fonte fabriquée sans sel marin; de plus, la fonte ainsi obtenue ne renferme que le quart ou la moitié de la quantité de soufre qui se trouve dans cette dernière.

59. Dosage et reconnaissance du soufre. — Pour doser le soufre, on dissout le métal dans l'acide nitrique fumant ou dans l'eau régale, on évapore à siccité, on redissout la masse dans l'ac. HCI étendu d'eau et on précipite par le chlorure de barium. (Ding., t. lo5, p. 25 ; Technologiste, 1853).

Suivant Sehlossberger (Ding., t. 169, p. 136), une solution de molybdate d'ammoniaque étendue et sursaturée d'acide hydrochlorique se colore en beau bleu avec une quantité impondérable d'hydrogène sulfuré ou d'un sulfure métallique dissous.

60. Fer et cuivre. — Moyens de cuivrer le fer. — Voici un résumé du procédé ancien : on plonge le fer dans de l'acide sulfurique étendu pour le décaper, on le sèche sur un feu vif, puis on l'immerge dans une bouillie claire d'argile et d'eau et on le fait sécher de nouveau sur un feu vif. La chemise en argile garantit le fer de l'oxydation après son décapage, non-seulement par la protection mécanique qu'elle lui offre, mais encore à raison de son contenu d'ammoniaque, qui neutralise

APPENDICE

l'acide siilfurique resté adhérent après le décapage. Le bain de cuivre ayant été préparé, on y introduit les articles en fer et on les y laisse pendant un temps proportionné à leur masse. Ordinairement l'immersion doit être répétée plusieurs fois.

Pour être efficacement protégé par le cuivre, il faut que le fer en soil enduit partout, car si un point restait à découvert, il se corroderait par le contact avec le cuivre moins oxydable.

Aujourd'hui le cuivrage du fer se fait par la voie galvanique d'après deux méthodes. Dans l'une de celles-ci, qui est la méthode ordinaire, on précipite le cuivre immédiatement sur le fer, on doit décaper ce dernier et l'on ne parvient à appliquer qu'une couche mince de cuivre. Nous nous bornerons à l'examen de l'autre méthode, qui est plus parfaite et qui est suivie à Paris par M. Oudry, principalement pour le cuivrage des articles en fonte. Dans cette méthode, décrite par Styffe, on commence par revêtir le fer d'une enveloppe impénétrable à l'eau et aux acides, puis on rend cette enveloppe conductrice du courant galvanique en y incorporant du graphite par le frottement; on est dispensé d'enlever l'oxyde de fer des surfaces à cuivrer, ce qui n'est pas toujours facile dans les opérations en grand, et on prolonge, en général, la précipitation du cuivre, jusqu'à ce que celui-ci forme une couche d'un ou deux millimètres d'épaisseur.

On commence, lorsque cela est nécessaire, par égaliser au ciseau ou à la lime la surface des articles à revêtir de cuivre, puis, après avoir nettoyé cette surface avec une brosse en fil de fer, on y applique deux couches successives d'une peinture, ordinairement au minium, qui couvre bien et se sèche vite et que l'on frotte bien avec du graphite trèsdivisé. Lorsqu'une partie de la pièce est exposée à une usure exceptionnelle, ainsi que cela arrive, entr'autres, pour le pied des candélabres à gaz de Paris, avant d'appliquer la couleur, on les revêt de tôle en cuivre qui, naturellement, ne recevra pas de peinture. On place maintenant les pièces de fer ainsi préparées dans une solution concentrée de vitriol de cuivre et on les y met en communication avec un nombre d'éléments galvaniques proportionné à leurs dimensions. S'agit-il, par exemple, de revêtir d'un enduit de cuivre un candélabre à gaz ordinaire, pareil à ceux qu'on remarque sur les places publiques et dans les rues des grandes villes, on l'introduit dans un réservoir de bois assez grand contenant une solution un peu acide de sulfate cuivrique et on l'entoure de tous les côtés de cylindres poreux en argile d'environ 1,S pied de hauteur et 4 pouces de diamètre avec de l'acide sulfurique dilué. Dans cet acide plongent des cylindres de zinc qu'on fait communiquer entr'eux par des fils conducteurs, puis on les met en

communication électrique avec les extrémités et le milieu du candélabre. On dit que, pour précipiter sur un pareil support une couche de cuivi-e de 1 mm. d'épaisseur, il faut en moyenne 4 1/2 jours de temps. Les grandes fontaines, qui se trouvent sur les places publiques de Paris et qui ont été cuivrées par M. Oudry, ont séjourné deux mois dans le bain. Le cuivrage de pièces pareilles aux candélabres, se paye à raison de 9 fr. par k. de cuivre précipité, mais ce prix peut s'élever pour de grands objets d'art à 25 fr. Lorsque la couche de cuivre est épaisse, elle présente quelquefois des inégalités qui peuvent nécessiter un parage à la lime. V. aussi Cuivrage du fer par Stoeizel, Ding., t. 188, p. 339.

62, Fer et manganèse. — L'influence du manganèse sur la production et sur les qualités des aciers, ainsi que la fabrication, la composition et l'emploi des alliages de fer et de manganèse ayant été exposés avec tous les détails désirables dans la section quatrième de cet ouvrage, v. 784 à 787, il ne nous reste plus qu"à rapporter le dosage du manganèse dans le fer.

Rowan (Engineering, 1870, .lune 455; Ding., t. 197, p. 328) indique la méthode suivante pour déterminer le manganèse dans le Spiegeleisen. On fait digérer environ 20 grains de l'échantillon réduit en poudre fine avec environ 1,5 once d'acide hydrochlorique, jusqu'à dissolution complète, ensuite onajout(ï par petites quantités à la fois du chlorate de potasse et l'on fait bouillir jusqu'à ce qu'il ne se dégage plus aucune trace de chlore. Cela fait, on réduit par l'évaporation au plus petit volume possible; on étend d'eau (1/4 litre), puis on ajoute petit à petit une solution de carbonate de soude et l'on secoue après chaque addition. Dès qu'on approche du point de saturation, chaque addition de sel de soude occasionne la séparation d'une petite quantité de carbonates ferreux et mangan^ux, que l'agitation du malras fait de nouveau disparaître. La liqueur saturée ou neutralisée au point convenable a une couleur rouge de sang foncé. Si l'on a ajouté un petit excès de carbonate de soude, on l'enlève par une addition d'acide hydrochlorique faite goutte à goutte et avec précaution. — On étend ensuite la dissolution de 6 à 8 onces d'eau distillée et on précipite le fer par une solution concentrée d'acétate de soude à l'état de sousacétate ferrique. Si la liqueur avait été exactement saturée, le précipité se forme tout de suite; dans le cas contraire, le fer ne se séparera qu'après l'ébullilion et incomplètement. On fait bouillir pendant une vingtaine de minutes, on laisse reposer le matras pendant quelques minutes, on décante la liqueur, on lave le précipité en le faisant bouillir à plusieurs reprises avec de l'eau à laquelle on a ajouté quelques gouttes d'acétate de soude.

APPENDICE

et on le porte sur le filtre. On cFiauffe la liqueur filtrée à 36» C, on y fait passer un courant de chlore jusqu'à ce qu'elle exale une légère odeur de ce gaz, on la laisse pendant 6 heures dans un endroit modérément chauffé, on sépare le suroxyde manganique précipité par la filtration et on traite la liqueur filtrée par de l'eau brômée. Si, par suite d'une action trop prolongée du chlore, il s'est formé de l'acide surmanganique (Uebemangansaeure), on ramène celui-ci à l'état de suroxyde manganique par l'addition d'une petite quantité d'alcool. On dissout le précipité dans l'acide hydrochlorique étendu et chaud et on mêle la dissolution avec du carbonate sodique pour en déterminer la teneur de la manière connue.

66. Fer et zinc. — Le zinc qui a été fondu dans un vase en fer est toujours ferrifère, parce qu'il dissout ce métal en entrant en fusion. C'est au contenu de fer qu'il faut attribuer la facilité extraordinaire avec laquelle un zinc pareil se dissout dans les acides. D'après Oudeman (Ding., (. 191, p. SOI), une masse métallique qui s'était déposée, au bout d'une huitaine de jours, au fond d'un vase en fer dans lequel on refondait du zinc, était très-brillante dans sa cassure, mais beaucoup plus blanche et plus crochue que le zinc pur; elle se dissolvait avec une violence extrême dans les acides sulfurique et hydrochlorique dilués et contenait 4,6 pour cent de fer.

Suivant Stirling et Talabot (Description des machines, etc., pour lesquelles des brevets d'invention ont été pris en France, t. 9, p. 228, et t. 28, 18S8, p. 306), une petite quantité de zinc contenue dans la fonte rend celle-ci plus dure, accélère le puddiage, rend le fer plus fibreux, en blanchit la fibre, et si le fer est de sa nature cassant à froid ou cassant à chaud, le zinc atténue considérablement ces vices.

Pour opérer la combinaison de la fonte avec le zinc, ils faut couler la fonte dans un moule au fond duquel se trouve une couche de sciure de bois recouverte d'un mélange d'oxyde de fer magnétique et d'une quantité d'oxyde ou de carbonate de zinc formant i/s à 2 pour 100 environ du poids de la fonte.

Galvanisation du fer. — Pièces de fer ou de fonte autres que le fil de fer ('). — Les pièces brutes de fer ou de fonte sont soumises à un décapage préalable par l'acide. Les pièces limées ou tournées s'emploient immédiatement. A cet effet, on les plonge pendant quelques instants dans un acide plus concentré, puis on les chauffe pour éviter les explosions par l'humidité ou le froid et on les plonge ensuite dans

(') Industries liégnises. —

Journal la Meuse, année 1860.

en. I. — PROPRIÉTÉS DU FER DANS SES TROIS ÉTATS MÉTALLIQUES. 733

lin bain de zinc fondu, d'où elles sortent complètement recouvertes de ce métal et avec une belle apparence argentine.

Ce procédé convient très-bien à la galvanisation des tôles pour toitures, notamment de la tôle ondulée qui ne pèse que 6 k. par mètre carré, ne demande qu'une charpente très-légère, ne perd après la galvanisation qu'une quantité inappréciable de zinc au bout de 27 années de service et présente un aspect très-agréable à l'œil. La tôle galvanisée reçoit en outre de nombreuses applications dans la grosse et la petite cbaudi onnerie, pour les doublages de navires, pour les seaux, les tuyaux de gaz, etc. Le même procédé convient pour galvaniser des clous, des vis, des meubles et des outils de jardinage, des ferrailles diverses, etc.

Galvanisation des fils de fer ('). — La botte de fil, décapée d'abord à l'acide sulfurique, est passée ensuite dans un bain d'acide hydrochlorique et placée sur un dévidoir. Cela fait, un ouvrier saisit l'un des bouts du fil, le fait passer dans un creuset en fonte contenant 20 à SOO k. de zinc fondu, suivant la grosseur du fil qui varie de O^jOOOl à 0"',006, et va l'atlaclier à une bobine à laquelle il s'enroule. Une armature en fer sous laquelle passe le fil le force à traverser le zinc fondu en décrivant une courbe. Une filière, placée à une petite distance du creuset, enlève au fil l'excès de zinc avec les impuretés entraînées et lui donne une surface lisse. L'éloignement entre la filière et le bain doit être proportionnel au diamètre du fil et à sa vitesse. Celle-ci est en raison inverse du diamètre.

Épreuve des objets galvanisés. — On éprouve les objets galvanisés en déterminant l'épaisseur du zincage par un procédé qui est du à Pettenkofer, de Munich, et qui repose sur la manière dont se comportent le zinc et le fer dans une dissolution de sulfate de cuivre. On plonge le fer zinguc dans une dissolution étendue de ce sel : s'il n'y a pas assez de zinc, le métal rougit après la première ou la deuxième immersion ; dans le cas contraire, il se couvre d'une poudre noirâtre qu'on enlève facilement en mettant à découvert une nouvelle couche de zinc.

Le nombre d'immersions qu'un fer galvanisé peut subir avant d'être dépouillé de son enveloppe de zinc, correspond à l'épaisseur de cette enveloppe et indique si la galvanisation à été faite convenablement.

Fer el plomb. — Il résulte des expériences de llichter à Léoben (Styrie), que l'addition de 0,4 pour 100 de litharge à la fonte, après la fusion dans le four à puddler, accélère le travail, diminue le déchet et

( ) Revxic universelle des Mines j t. 2, p. lîiô. — Société des ingénieurs civils de France.

APPENDICE

donne un fer exempt de soufre et de phosphore, même en opérant sur des fontes impropres un laminage par suite de la présence d'une grande quantité de ces métalloïdes (Ding., t. 159, p. 15S). Toutefois, des essais tentés à Neuberg comme à Turrach pour faciliter par le plomb ou la litharge l'épuration de la fonte dans l'appareil Bessemer n'ont pas donné des effets marqués (Gruner, de l'acier et de la fab. Paris 1867, p. o1). En outre, ces corps attaquent les briques des fours.

Méthode pour plomber la tôle. — Les fig. 3 et 4, pl. 4S, représentent en coupe-élévation et en plan, du moins approchant, la construction de l'appareil employé en France, par Ginard (' ). a, réservoir ou poêle en fonte contenant le bain métallique fondu, divisé par k caisse prismatique en fonte 6, en deux parties A et en communication entr'elles par le bas. La dernière de ces divisions contient deux laminoirs c et d activés, soit au moyen des roues dentées ectf par la main d'un ouvrier, soit à l'aide d'une transmission à courroies et de quelque moteur remplaçant la manivelle à main indiquée sur les dessins. Le bain métallique, couvert dans le compartiment A de chlorure de zinc et dans le compartiment B de résine, doit être maintenu constamment à la même hauteur que la ligne de contact entre les cylindres c et d. On doit souvent écrémer la surface du bain métallique lorsque la couverture en est devenue trop impure : on jette les impuretés retirées dans la caisse b, où le métal entraîné se sépare et vient se rassembler au fond, g, foyer dont la flamme, pour se jeter dans la cheminée, passe, selon les circonstances, par le canal h ou par le canal i. En effet, la température du bain métallique doit toujours être la plus élevée dans le compartiment A, où les tôles sont immergées en premier lieu, et c'est pour cette raison que le foyer se trouve immédiatement en-dessous de ce compartiment : si la température s'élève trop dans le compartiment B, on ferme partiellement le canal h au moyen de sa glissière et on ouvre davantage le canal /, pour forcer la flamme à suivre ce dernier. Il paraît que pour le plombage, la température doit atteindre environ 400° C. dans le compartiment A, et 375° ou un peu moins en B, de soi ie que, sur les bords de la poêle, le plomb approche de son point de solidification. Les tôles décapées au moyen d'un acide hydrochlorique dilué et encore humides sont conduites dans le compartiment 4, sous la caisse b, suivant le guide k, composé de barres de fer recourbées et reliées entr'elles; et dès que, saisies par les cylindres,

(') Selon Tuiiner (Mémoire de M. Styffe, p. 71), cette méthode ne serait pas nouvelle, attendu que, d^jà en 1862, on l'aurait suivie en Angleterre pour le zinguage des tôles de fer.

elles sortent de l'autre côté, où il y a également un guide /, un ouvrier placé en cet endroit, les tire vers soi. La vitesse de rotation à la périphérie des cylindres est d'environ 2 pouces par seconde. Les tôles n'ont généralement besoin que de traverser une fois le bain métallique. Frais du plombage pour des tôles de 1/2 à 1 mm. d'épaisseur : au plus 12 fr. pour 100 k.

Les principaux avantages de celte méthode, qui, du reste, s'applique également au zinguage et à l'étamage, consistent en ce qu'elle se prête particulièrement à l'emploi de grandes tôles, donne aux pièces une surface unie et belle, sans bords défectueux, et permet d'économiser une certaine quantité de plomb, de zinc ou d'étain.

Les tôles plombées s'emploient pour couvertures (Eindeckungen), gouttières, tuyaux, articles en tôle laquée, etc.

Plombage, étamage et zinguage. — Pour obtenir de beaux fersblancs, il parait qu'on doit employer deux bains d'étain, du moins à en juger d'après ce qui se passe dans quelques usines allemandes, oii l'on suit un procédé analogue, excepté que les cylindres, d'environ i pouces de diamètre, au lieu de plonger dans le bain métallique, se trouvent établis au-dessus de celui-ci. Au sortir du bain d'étain, dont la température dépasse, dit-on, de 30" C celle du point de fusion de ce métal, les feuilles sont lavées d'abord une fois avec de l'acide hydrochlorique dilué, puis deux fois avec de l'eau et finalement on les dessèche avec de la sciure de bois fine. L'immersion des feuilles dans le bain métallique ne dure que quelques secondes. M. Ginard emploie pour certains articles à étaraer des tôles décapées, qui se fabriquent en Angleterre dans les bas foyers ou feux d'alFinerie et se vendent à Paris au prix de 86 fr. les 100 k. Pour les procédés ordinaires d'étamage, voir Dingler, 1862, p. Mi.

Les tôles zinguées, dont on se sert principalement pour couvrir des édifices, s'obtiennent le plus souvent en plongeant d'abord les feuilles dans un bain de plomb et immédiatement après dans un bain de zinc, puis, si la surface n'est pas bien égale, de nouveau dans le bain de plomb. De cette manière les tôles perdent le moins de leur flexibilité et acquièrent un aspect moiré.

FABRICATION DU FEn-BLANC.

Fabrication du fer-blanc. Notions générales. — Le plus souvent l'étamage de la tôle se fait dans des usines particulières, indépendantes des forges à l'anglaise. En Belgique, il n'y a que l'usine de Marchienneau-Pont où l'on ait monté les appareils nécessaires à cette fabrication dans le laminoir même. C'est pourquoi je me bornerai à donner un

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simple îipcrçu du procédé qu'on emploie dans les usines dont il s'agit et qui est le môme que celui dont on trouve la description dans l'ouvrage de Karslen.

Le bas prix et la grande solidité du fer rendraient ce métal d'un usage très-fréquent dans l'économie domestique, si la facilité avec laquelle il est attaqué par les acides ne lui donnait pas si promptement un aspect désagréable. On remédie à cet inconvénient par Vétamage. Le fer-blanc se compose à l'intérieur de fer ordinaire recouvert de fer de plus en plus allié, jusqu'à la surface qui est de l'étain pur. — Les avantages de ce produit sont de ne pas se rouiller, d'offrir la solidité et à peu près le bas prix du fer, de se laisser souder facilement et d'offrir une surface nette et polie. Comme le fer est électro-positif par rapport à l'étain, il n'est protégé que mécaniquement par ce dernier, et les places non recouvertes se couvrent plus promptement de rouille que s'il n'y avait pas d'étain.

La fabrication du fer-blanc se compose de deux opérations distinctes : le décapage et Vétamage ou la mise au taiii.

Décapage. — Le fer qu'on emploie pour fabriquer la tôle à étamer doit avoir été obtenu avec des fontes au bois traitées dans des feux d'affinerie.

On découpe les feuilles d'après les dimensions voulues, et on les empile par lots de 225 feuilles.

Le décapeur plie ensuite les feuilles une à une par le milieu, en leur donnant la forme d'un /\; puis il les plonge pendant 4 à S minutes dans de l'acide liydrocbloi ique à 2S" étendu de 6 fois son poids d'eau. Cela fait, au moyen d'une barre de fer, il les retire par 3 à la fois, et les introduit dans un four à réverbère. Quand elles ont atteint la cbaleur rouge, on les fait sortir aussi par trois, et à mesure qu'on en retire une rangée, on la remplace par une autre. En une beure, on peut chauffer 6 à 700 feuilles.

Le four à décaper reçoit 6 rangées de feuilles. La hauteur du pont est de 0'",48 à au-dessus de la sole. La porte est opposée au pont.

La sole a une pente de 0'",16 à 0™,20 depuis la porte jusqu'au pont. La voûte s'abaisse lellcnient que, sur le devant, elle se trouve au-dessous du niveau de la partie supérieure du pont. La flamme et la fumée s'échappent par la porte qui est presque toujours ouverte.

Après que la tôle est refroidie, un ouvrier la redresse, la courbe et la recourbe, sur un bloc de fonte, pour faire tomber les écailles d'oxyde. Pendant cette opération, les feuilles se voilent plus ou moins. Pour les redresser, les aplanir et leur donner une espèce de poli, on les soumet à une forte compression entre des cylindres très-durs.

Les feuilles débarrassées de leurs cavités par ce moyen, sont posées une à une dans une caisse en fonte remplie d'eau acidulée, appelée lessive et obtenue en laissant aigrir du son. Les feuilles sont placées de champ et restent pendant 10 à 12 heures dans la caisse. La lessive est chauffée et l'on retourne de temps à autre les feuilles. Les feuilles sont ensuite passées dans de l'eau renfermant quelques centièmes d'acide sulfurique et contenue dans une caisse de plomb, divisée par compartiments, dont chacun reçoit 22S feuilles. On favorise l'action de l'acide en élevant la température à o2° R. et en agitant de temps à autre les feuilles. Celles-ci restent dans la caisse au moins une heure, ou jusqu'à ce que les taches noires qu'elles présentaient auparavant aient disparu. Les feuilles retirées de l'acide sulfurique sont plongées dans un vase rempli d'eau pure, d'oîion les retire ensuite une à une pour les écurer avec un vieux linge et du sable, afin d'enlever les dernières impuretés. Alors on les conserve sous l'eau jusqu'au moment de l'étamage. Elles peuvent rester immergées dans l'eau pendant un an sans inconvénient.

Êtamage. — L'étamage se compose de deux opérations distinctes, savoir : l'étamage proprement dit et le tirer-au-dair ou le lavage.

Pour ces opérations on a besoin de six pots ou chaudières en fonte placés sur une même ligne et établis sur une maçonnerie en briques. Toutes ces chaudières, excepté la S" à partir de la droite, sont chauffées par des foyers particuliers. Le premier pot à droite est rempli de suif fondu. Il est bon de prendre du suif rance. Le second pot contient de l'étain commun fondu sous une couche de suif d'environ 0"",1 de hauteur. Ces deux pots servent pour l'étamage proprement dit. Ils sont séparés par une certaine distance des pots qui servent pour le tirer-auclair. Le troisième pot est le pot à laver. Il est divise en deux compartiments. Le 1" compartiment à droite contient de l'étain impur provenant du 2" compartiment. Celui-ci, plus petit que l'autre, est rempli de l'étain le plus pur qu'on puisse se procurer; dès que ce métal s'est souillé par l'immersion des feuilles étamées, on l'introduit dans le premier compartiment, et de là dans le pot à étain de l'élameur. Le quatrième pot est rempli de suif fondu. Il est muni de pointes pour que les feuilles qu'on y introduit ne se louchent pas. Le cinquième pot est vide; il contient un grillage en fer, pour laisser égoutter les feuilles. Il n'est pas chauffé en dessous. C'est le pot de refroidissement. Le sixième pot ne renferme qu'une couche d'étain fondu de 0"\006 de hauteur. C'est le listingpot.

Personnel. — Il faut un étameur, un laveur et deux goujats ou aides. Mode de fabrication. — Le travail a lieu de droite à gauche. Les feuilles de tôle sont placées dans un pot de suif à droite. Elles y restent

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à peu près une heure. Puis on les plonge immédiatement dans le bain d'étain, où on les laisse, dans une position verticale et au nombre de 34.0, pendant 1 1/2 heure. Alors on les retire une à une et on les dispose de champ sur un châssis de fer, pour laisser égouttcr le superflu du métal. Pour tirer au clair les feuilles étamées et égouttées, le laveur les place dans la grande case du 3>^ pot. Dès qu'elles ont acquis la température du métal liquide, il fait sortir un certain nombre de feuilles qu'il place devant lui, en saisit une avec des tenailles qu'il lient dans la main gauche, la nettoie promptcment sur les deux surfaces avec une brosse de chanvre en forme de queue de morue qu'il tient dans l'autre main, la plonge tout de suite dans la petite case du pot à laver, et, sans l'abandonner, la retire et la place dans le pot de suif à gauche. La brosse en passant sur le métal qui est encore très-chaud, y laisse des traces que la seconde immersion fait disparaître. Ce travail s'exécute avec une vitesse telle qu'un ouvrier adroit peut laver dans sa journée près de 600 feuilles. L'immersion dans le suif a pour objet d'enlever le superflu de l'étain qui adhère aux feuilles. La température du bain de suif doit être plus ou moins élevée suivant l'épaisseur des feuilles. Le temps de l'immersion est aussi un point important à régler. S'il était trop long, il faudrait renouveler l'étamage ; s'il était trop court, le fer-blanc prendrait des ondulations et retiendrait trop d'étain. Dès que l'ouvrier a placé cinq feuilles dans le pot de suif, un garçon prend la première et la pose sur le grillage du pot vide à gauche, afin qu'elle se refroidisse et que le suif puisse s'égoutter. Le laveur remplace en même temps cette feuille par une autre qui sort du pot à laver. Le garçon prend ensuite la deuxième qui se remplace comme la première et ainsi de suite. Comme les feuilles se refroidissent dans une position verticale, il se forme à leur côté inférieur un bourrelet qu'on est oblige de faire disparaître. A cet effet, un garçon prend les feuilles aussitôt qu'il y en a cinq dans le pot de refroidissement, et les place une à une dans le listingpot. Le bourrrelet fondu, le garçon retire la feuille et lui donne un coup vif avec une baguette. L'ébranlement qui en résulte fait tomber l'étain liquide et il n'en reste plus qu'une faible trace appelée lisière. On termine en frottant les feuilles avec du son pour en ôter le suif, puis on les met dans des caisses pour les livrer au commerce.

Qualités du fer-blanc. — Le fer-blanc doit avoir une épaisseur uniforme et un contour net; sa surface doit être dépourvue de bosselures, de taches et de rayures ; il doit avoir une couleur blanche et brillante, sans nuances de jaune, qui annoncent une couche d'étain trop mince.

Fer-blanc en acier dit brillant et terne, par Spence. — J'indiquerai ici un procédé pour fabriquer des fers-blancs ternes et brillants avec

CH. 1. PROPniÉTÉS DU FER DANS SES TROIS ÉTATS MÉTALLIQUES. 739

l'acier de puddlage au lieu du fer ordinaire, qui a presque uniquement servi jusqu'à présent à leur fabrication, fers-blancs qui présentent de très-grands avantages sur les anciens, en ce qu'ils offrent un coup d'œil beaucoup plus flatteur, qu'on peut les rendre à volonté doux et flexibles ou durs et rigides et plus ou moins élastiques, suivant les applications qu'on se propose d'en faire. La barre d'acier de puddlage doit être fabriquée avec le plus grand soin, afin de lui donner un degré bien régulier de dureté ou de qualité, et comme il est assez difficile d'obtenir, sous ce rapport, l'uniformité suffisante dans la barre brute, on ne fabrique pas les fers-blancs avec cette maquette dans le premier temps de sa fabrication, lorsqu'on veut avoir des feuilles de la première qualité, et on ne lamine qu'après qu'elle a subi le traitement suivant : On prend des barres de puddlage, on les assortit, on en forme des classes suivant la proportion de carbone qu'elles renferment, et on les coupe de longueur comme à l'ordinaire pour en faire une trousse ou un paquet. Pour monter ce paquet, on place dessus et dessous les barres de l'acier le plus dur et au centre des couches de l'acier le plus doux; de cette manière, l'extérieur du paquet étant plus riche en carbone supportera mieux une perte qui a lieu, sous ce rapport, dans des chaudes successives, et on aura dans la masse une proportion moyenne de carbone, qui est la condition la plus avantageuse pour le but qu'on se propose. Le paquet ainsi formé est chauffé et laminé en une barre à la manière ordinaire. Quand on est dans l'habitude de fabriquer la barre composée au moyen de semelles, on opère de même pour le triage, le classement et l'empaquetage de ces semelles, de manière à placer celles qui sont les plus riches en carbone dessus et (}i3ssous le paquet. La barre composée est alors réduite au laminoir en feuilles de l'épaisseur requise, et si on a réussi à obtenir une bonne qualité moyenne, on peut laminer comme pour le fer, mais en apportant toutefois plus de soin pour éviter un surchauffage. Lorsque la barre présente trop de dureté pour qu'on puisse la laminer à la manière ordinaire, aussitôt que les feuilles sont devenues assez minces et ont besoin d'être doublées au lieu de continuer à les passer à plusieurs reprises successives à travers les cylindres, on ne les y fait passer que deux ou trois fois, et on les reporte dans un four en ouvrant constamment le paquet pour éviter l'adhérence des surfaces. De cette manière, les feuilles ou fers noirs peuvent être laminés à une chaleur plus modérée et plus uniforme qu'on n'y parvient par le procédé usuel, et on peut employer une qualité d'acier produisant des tôles de qualité supérieure, mais trop dures pour êtres laminées à la manière ordinaire. Aussitôt que les tôles sont laminées, on les débarrasse de l'oxyde à leur surface par un

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décapage, on les recuit comme d'habitude, mais il faut veiller tout particulièrement à ce qu'elles ne se refroidissent pas trop promptement quand on les retire du four à recuire. Ces tôles sont étamécs par les procédés ordinaires, seulement il faut pour cela 10 pour 100 environ d'étain en moins qu'avec le fer au charbon de bois, et, malgré cela, l'aspect, lorsque les fers-blancs sont terminés, est bien supérieur. Les fers-blancs sont nettoyés, polis et apprêtés par les procédés usuels.

Quand on veut produire des tôles ou fers-blancs élastiques, l'usine doit être pourvue d'un réfrigérant, où l'on doit entretenir un grand abaissement de température par les moyens que fournissent aujourd'hui les sciences physiques et chimiques, mais en rejetant ceux qui donnent de l'humidité. Le râtelier sur lequel on réunit les plaques chaudes est introduit rapidement dans le réfrigérant où elles se trempent et deviennent élastiques sans le moindre préjudice pour les surfaces de l'étain. Si on veut rendre les bords doux, tandis que le corps des plaques reste roide et élastique, ces bords sont plongés dans un bain peu profond d'étain en fusion qui fait disparaître la trempe et les adoucit jusqu'à la hauteur où elles sont plongées.

Ëtamage du fil de fer. — Muller (Revue universelle des Mines, t. 1.), qui a décrit et complété le procédé de galvanisation du fil de fer, a appliqué un procédé analogue à l'étamagc de ce fil. Après avoir décapé le fil, on le fait passer dans un creuset rempli d'étain fondu. A la sortie du bain, le fil passe dans une filière qui enlève l'excès de l'étain entraîné et procure au fil une surface lisse. Le trou de la filière doit avoir un diamètre un peu plus grand que celui du fil, afin que la couche d'étain conserve une épaisseur suffisante. Cette couche est encore fluide près de la filière : un courant d'eau froide la solidifie, après quoi on sèche le fil étamé par un jet de vapeur. Ce procédé permet d'étamer les fils de fer de tous les numéros, même les plus fins jusqu'à O^jOOOl.