Voyez la note 1 de la page
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fluides, à l’exception du mercure , l’attaquent et le rongent; l’air sec produit à sa surface une rouille légère qui, en se durcissant, fliit l’effet d’un vernis impénétrable et assez ressemblant au vernis des bronzes antiques; l’air humide forme une rouille plus forte et plus profonde, de couleur d’ocre; l’eau produit avec le temps, sur le fer qu’on y laisse plongé, une rouille noire et légère. Toutes les substances salines font de grandes impressions sur ce métal et le convertissent en rouille; le soufre fait fondre en un instant le fer rouge de feu et le change en pyrite; enfin l’action du feu détruit le fer ou du moins l’altère, dès qu’il a pris sa parfaite métallisation; un feu très-véhément le vitrifie ; un feu moins violent, mais longtemps continué, le réduit en colcotbar pulvérulent, et lorsque le feu est à un moindre degré il ne laisse pas d’attaquer à la longue la substance du fer, et en réduit la surface en lames minces et en écailles. La fonte de fer est également susceptible de destruction par les mêmes éléments; cependant l’eau n’a pas autant d’action sur la fonte que sur le fer, et les plus mauvaises fontes, c’est-à-dire celles qui contiennent le plus de parties vitreuses, sont celles sur lesquelles l’air humide et l’eau font le moins d’impression. Après avoir exposé les différentes qualités de la fonte de fer et les différentes altérations que la seule action du feu peut lui faire subir jusqu’à sa destruction, il faut reprendre cette fonte au point où notre art la convertit en une nouvelle matière que la nature ne nous offre nulle part sous cette forme, c’est-à-dire en fer et en acier, qui de toutes les substances métalliques sont les plus difficiles à traiter, et doivent pour ainsi dire toutes leurs qualités à la main et au travail de l’homme; mais ce sont aussi les matières qui, comme par dédommagement, lui sont les plus utiles et plus nécessaires que tous les autres métaux , dont les plus précieux n’ont de valeur que par nos conventions puisque les hommes qui ignorent cette valeur de convention, donnent volontiers un morceau d’or pour un clou; en effet, si l’on estime les matières par leur utilité physique, le sauvage a raison, et si nous les estimons par le travail qu’elles coûtent, nous trouverons encore qu’il n’a pas moins raison : que de difficultés à vaincre ! que de problèmes à résoudre! combien d’arts accumulés les uns sur les autres ne faut-il pas pour faire ce clou ou cette épingle dont nous faisons si peu de cas? D’abord de toutes les substances métalliques la mine de fer est la plus difficile à fondre®; il s’est passé bien des siècles avant qu’on en ait
Cf. Il y a quelques mines de cuivre pyriteuses qui sont encore plus longues à traiter que la mine de fer; il faut neuf ou dix grillages préparatoires à ces mines de cuivre pyriteuses avant de les réduire en malles, et faire subir à cette matte Faction successive de trois, quatre et cinq feux avant d’obtenir du cuivre noir; enfin, il faut encore fondre et purifier ce cuivre noir avant qu’il ne devienne cuivre rouge, et tel qu’on puisse le verser dans le commerce. Ainsi, certaines mines de cuivre exigent encore plus de travail que les mines de fer pour être réduites en métal ; mais ensuite le cuivre se prête bien plus aisément que le fer à toutes les formes qu’on veut lui donner.
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trouvé les moyens : on sait que les Péruviens et les Mexicains n’avaient en ouvrages travaillés que de l’or, de l’argent, du cuivre, et point de fer; on sait que les armes des anciens peuples de l’Asie n’étaient que de cuivre, et tous les auteurs s’accordent à donner l’importante découverte de la fusion de la mine de fer aux habitants de l’île de Crète, qui, les premiers , parvinrent aussi à forger le fer dans les cavernes du mont Ida “, quatorze cents ans environ avant l’ère chrétienne. 11 faut en effet un feu violent et en grand volume pour fondre la mine de fer et la faire couler en lingots, et il faut un second feu tout aussi violent pour ramollir cette fonte ; il faut en même temps la travailler avec des ringards de fer avant de la porter sous le marteau pour la forger et en faire du fer, en sorte qu’on n’imagine pas trop comment ces Crélois, premiers inventeurs du fer forgé, ont pu travailler leurs fontes, puisqu’ils n’avaient pas encore d’outils de fer; il est à croire qu’après avoir ramolli les fontes au feu, ils les ont de suite portées sous le marteau, où elles n’auront d’abord donné qu’un fer trèsimpur dont ils auront fabriqué leurs premiers instruments ou ringards, et qu’ayant ensuite travaillé la fonte avec ces instruments, ils seront parvenus peu à peu au point de fabriquer du vrai fer; je dis peu à peu, car, lorsque après ces difficultés vaincues on a forgé cette barre de fer, ne faut-il pas ensuite la ramollir encore au feu pour la couper sous des tranchants d’acier et la séparer en petites verges? ce qui suppose d’autres machines, d’autres fourneaux, puis enfin un art particulier pour réduire ces verges en clous, et un plus grand art si l’on veut en faire des épingles; que de temps, que de travaux successifs ce petit exposé ne nous otTre-t-il pas! Le cuivre qui, de tous les métaux après le fer, est le plus difficile à traiter, n’exige pas à beaucoup près autant de travaux et de machines combinées; comme plus ductile et plus souple, il se prête à toutes les formes qu’on veut lui donner; mais on sera toujours étonné que d’une terre métallique, dont on ne peut faire avec le feu le plus violent qu’une fonte aigre et cassante, on soit parvenu, à force d’autres feux et de machines appropriées, à tirer et réduire en fils déliés celte matière revêche, qui ne devient métal et ne prend de la ductilité que sous les efforts de nos mains.
Parcourons, sans trop nous arrêter, la suite des opérations qu’exigent ces travaux. Nous avons indiqué ceux de la fusion des mines : on coule la fonte en gros lingots ou gueuses dans un sillon de quinze à vingt pieds de longueur sur sept à huit pouces de profondeur, et ordinairement on les laisse se coaguler et se refroidir dans cette espèce de moule qu’on a soin d’ humecter auparavant avec de l’eau; les surfaces inférieures du lingot
a. Hésiode cité par Pline, lib. vu, cap. lvi. — Strabon, lib. x. — Diodore de Sicile, lib. xv, cap. V. — Clément d’Alexandrie, lib. i , p. 307. — Eusèbe, Préparation évangélique. — Enfin, dans les Marbres d’Oxiord, l’invention du fer est rapportée à l’année 1432 avant l’ère clirétience.
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prennent une trempe par cette humidité, et sa surface supérieure se trempe aussi par l’impression de l’air : la matière en fusion demeure donc encore liquide dans l’intérieur du lingot, tandis que ses faces extérieures ont déjà pris de la solidité par le refroidissement ; l’effort de cette chaleur, beaucoup plus forte en dedans et au centre qu’à la circonférence du lingot, le force à se courber, surtout s’il est de fonte blanche, et cette courbure se fait dans le sens où il y a le moins de résistance, c’est-à-dire en haut, parce que la résistance est moindre qu’en bas et vers les côtés; on peut voir, dans mes Mémoires combien de temps la matière reste liquide à l’intérieur après que les surfaces se sont consolidées.
D’ordinaire, on laisse la gueuse ou lingot se refroidir au moule pendant six ou sept heures; après quoi on l’enlève, et on est obligé de le faire peser pour payer un droit très-onéreux d’environ six livres quinze sous par millier de fonte, ce qui fait plus de dix livres par chaque millier de fer; c’est le double du salaire de l’ouvrier, auquel on ne paie que cinq livres pour la façon d’un millier de fer; et d’ailleurs ce droit que l’on perçoit sur les fontes cause encore une perle réelle, et une grande gêne, par la nécessité où l’on est de laisser refroidir le lingot pour le peser, ce que l’on ne peut faire tant qu’il est rouge de feu; au lieu qu’en le tirant du moule au moment qu’il est consolidé, et le mettant sur des rouleaux de pierre pour entrer encore rouge au feu de l’affinerie, on épargnerait tout le charbon que l’on consomme pour le réchauffer à ce point lorsqu’il est refroidi : or un impôt, qui non-seulement grève une propriété d’industrie qui devrait être libre, telle que celle d’un fourneau, mais qui gêne encore le progrès de l’art, et force en même temps à consommer plus de matière combustible qu’il ne serait nécessaire, cet impôt, dis-je, a-t-il été bien assis, et doit-il subsister sous une administration éclairée?
Après avoir tiré du moule le lingot refroidi, on le fait entrer, par l’une de ses extrémités, dans le feu de l’aflinerie où il se ramollit peu à peu, et tombe ensuite par morceaux, que le forgeron réunit et pétrit avec des ringards pour en faire une loupe de soixante à quatre-vingts livres de poids , dans ce travail la matière s’épure et laisse couler des scories par le fond du foyer; enfin lorsqu’elle est assez pétrie, assez maniée et chauffée jusqu’au blanc, on la tire du feu de raffinerie avec de grandes tenailles, et on la jette sur le sol pour la frapper de quelques coups de masse, et en séparer, par cette première percussion, les scories qui souvent s’attachent à sa surface, et en même temps pour en rapprocher toutes les parties intérieures, et les préparer à recevoir la percussion plus forte du gros marteau, sans se détacher ni se séparer ; après quoi on porte avec les mêmes tenailles, cette loupe sous un marteau de sept à huit cents livres pesant, et qui peut frapper
a. Voyez le Mémoire sur la fusion des Mines de fer, tome IX.
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jusqu' à cent dix et cent vingt coups par minute, mais dont on ménage le mouvement pour cette première fois, où il ne faut que comprimer la masse de la loupe par des coups assez lents ; car dès qu’elle a perdu son feu vif et blanc, on la reporte au foyer de raffinerie pour lui donner une seconde chaude J elle s’y épure encore et laisse couler de nouveau quelques scories, et lorsqu’elle est une seconde fois chauffée à blanc, on la porte de même du foyer sur l’enclume, et on donne au marteau un mouvement de plus en plus accéléré, pour étendre cette pièce de fer en une barre ou bande qu’on ne peut achever que par une troisième, quatrième, et quelquefois une cinquième chaude. Cette percussion du marteau purifie la fonte en faisant sortir au dehors les matières étrangères dont elle était encore mêlée, et elle rapproche en même temps, par une forte compression, toutes les parties du métal qui, quand il est pur et bien traité, se présente en fibres nerveuses toutes dirigées dans le sens de la longueur de la barre, mais qui n’offre au contraire que de gros grains ou des lames à facettes lorsqu’il n’a pas été assez épuré, soit au fourneau de fusion, soit au foyer de raffinerie; et c’est par ces caractères très-simples, que l’on peut toujours distinguer les bons fers des mauvais en les faisant casser : ceux-ci se brisent au premier coup de masse, tandis qu’il en faut plus de cent pour casser une pareille bande de fer nerveux, et que souvent même il faut l’entamer avec un ciseau d’acier pour la rompre.
Le fer une fois forgé devient d’autant plus difficile à refondre, qu’il est plus pur et en plus gros volume; car on peut assez aisément faire fondre les vieilles ferrailles réduites en plaques minces ou en petits morceaux : il en est de même de la limaille ou des écailles de fer on peut en faire d’ex-
a. On met dans le foyer de raffinerie un lit de charbon et de ferraille alternativement, et lorsque le creuset de raffinerie est plein, on le recouvre d’une forte quantité de charbons : on met le feu au charbon et l’on donne une grande vitesse aux soufflets; on remet du nouveau charbon à mesure qu’il s’affaisse; on y mêle d’autres ferrailles, et l’on continue ainsi jusqu’à ce que le creuset contienne une loupe d’environ quatre-vingts livres. 11 n’est pas nécessaire de remuer et travailler cette loupe aussi souvent que celle qui provient de la gueuse; mais il faut jeter des scories dans le creuset et entretenir un bain pour empêcher le fer de brûler; il faut aussi modérer la vivacité de la flamme en jetant de l’eau dessus, ce qui concentre la chaleur dans le foyer ; la loupe étant formée, on arrête le vent et on la tire du creuset : elle est d’un rouge-blanc très-vif ; on la porte sous le marteau pour en faire d’abord un bloc de quelques pouces de longueur, après quoi on la remet au feu, et on fait une barre par une seconde ou troisième chaude. Le déchet, tant au feu qu’au marteau, est d’un quart environ.
Il y a quelque choix à faire dans les vieilles ferrailles ; les clous à latte ne sont pas bons à être refondus; toutes les ferrailles plates ou torses sont bonnes ; les fers qui résultent des ferrailles refondues sont très-ductiles et très-bons; on en fait des canons de fusil, tout l’art consiste a bien souder ce fer, en lui donnant le juste degré de feu nécessaire. Les écailles qui se lèvent et se séparent de ce fer sont elles-mêmes du bon fer, qu’on peut encore refondre et souder ensemble et avec l’autre fer ; il faut seulement les mêler avec une égale quantité de ferrailles plus solides, pour les empêcher de s’éparpiller dans le feu. La limaille de fer humectée prend corps, et devient en peu de jours une masse dure qu’on brise en morceaux gros comme des noix, et, en les mêlant avec d’autres vieilles ferrailles, elles donnent de très-bon fer.
Qu’on prenne une barre de fer large de deux à trois pouces, épaisse de deux à trois ligues, X. 32
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cellent fer, soit pour le tirer en fil d’archal, soit pour en faire des canons de fusil, ainsi qu’on le pratique depuis longtemps en Espagne. Comme c’est un des emplois du fer qui demande le plus de précaution, et que l’on n’est pas d’accord sur la qualité des fers qu’il faut préférer pour faire de bons canons de fusil, j’ai tâché de prendre sur cela des connaissances exactes, et j’ai prié M. de Montbeillard, lieutenant-colonel d’artillerie et inspecteur des armes à Charleville et Maubeuge, de me communiquer ce que sa longue expérience lui avait appris à ce sujet : on verra, dans la note ci-dessous®,
qu’on la chauffe au rouge, et qu’avec la panne du marteau on y pratique, dans sa longueur, une cannelure ou cavité , qu’on la plie sur elle-même pour la doubler ou corroyer, l’on remplira eusuite la cannelure des écailles ou paillettes en question ; on lui donnera une chaude douce d’ahord en rabattant les bords, pour empêcher qu’elles ne s’échappent, et on battra la barre comme on le pratique pour corroyer le fer, avant de la chauffer à blanc; on la chauffera ensuite blanche et fondante, et la pièce soudera à merveille; on la cassera à froid, et l’on n’y verra rien qui annonce que la soudure n’ait pas été complète et parfaite, et que toutes les parties de fer ne se soient pas pénétrées réciproquement, sans laisser aucun espace vide. J’ai fait cette expérience aisée à répéter, qui doit rassurer sur les pailles, soit qu’elles soient plates ou qu’elles aient la forme d’aiguille, puisqu’elles ne sont autre chose que du fer, comme la barre avec laquelle on les incorpore et où elles ne forment plus qu’un même corps avec elle.
J’ai fait nettoyer avec soin le creuset d’une grosse forge, et l’ayant rempli de charbon de bois, et donné l’eau aux soufflets, j’ai, lorsque le feu a été vif, fait jeter par-dessus de ces paillettes ou exfoliations : après avoir successivement rechargé de charbon et de pailles de fer pendant une heure et demie, j’ai fait découvrir l’ouvrage. J’ai observé que ces pailles, qui sont aussi déliées que du talc, trempées par l’air, très-légères et très- cassantes, n’étant pas assez solides pour se fixer et s’unir ensemble, devaient être entièrement détruites pour la plupai t ; les autres formaient de petites masses éparpillées, qui n’ont pu se joindre et former une seule loupe, comme le font les ferrailles qui ont du corps et de la consistance. J’ai fait jeter dans l’eau froide une de ces petites masses, prise dans le creuset, et l’ayant mise au feu d’une petite forge au charbon de terre, et battue à petits coups lorsqu’elle a été couleur de cerise, toutes les parties s’en sont réunies. Je l’ai fait chauffer encore au même degré, et battre de même, après quoi on l’a chauffée blanc et étirée; on l’a cassée lorsqu’elle a été refroidie, et il s’est trouvé un fer parfait et tout de nerf.
Si l’on veut réunir ces pailles dans le creuset et en former une seule loupe, il faut les mêler avec un sixième ou plus de ferrailles, qui , tombant les premières, serviront de base sur laquelle elles se fixeront au lieu de s’éparpiller, et feront corps avec elles. Sans cette précaution , l’extrême légèreté de ces écailles ne leur permettant pas d’opposer à l’agitation violente de l’intérieur du creuset une résistance suffisante, une partie sera entièrement détruite, et le reste se dispersera et ne pourra se réunir qu’en petites masses, comme cela est arrivé; mais il résulte toujours de ces deux expériences que ces écailles, pailles ou lames, comme on voudra les appeler, sont de fer, et qu’elles ne peuvent en aucune manière et dans aucun cas empêcher la soudure de deux parties de fer qu’on veut réunir. ( Note communiquée par M. de Montbeillard, lieutenant-colonel d’artillerie, au mois de mai 1770.)
a. Le fer qui passe pour le plus excellent, c’est-à-dire, d’une belle couleur blanche tirant sur le gris, entièrement composé de nerfs ou de couches horizontales, sans mélange de grains, est de tous les fers celui qui convient le moins : observons d’abord qu’on cliauffe la barre à blanc pour en faire la mactquette, qui est chauffée à son tour pour faire la lame à canon; cette lame est ensuite roulée dans sa longueur, et chauffée blanche à chaque pouce et demi deux ou trois fois, et souvent plus, pour souder le canon; que peut-il résulter de toutes ces chaudes ainsi multipliées sur chaque point, et qui sont indispensables? Nous avons supposé le fer parfait et tout de nerf: s’il est parfait il n’a plus rien à gagner, et l’action d’un feu aussi violent ne peut que lui faire perdre de sa qualité, qu’il ne reprend jamais en entier, malgré le recuit qu’on lui donne. Je conçois donc que le feu, dirigé par le vent des soufflets, coupe les nerfs en
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que les canons de fusil ne doivent pas être faits, comme on pourrait l’imagine, avec du fer qui aurait acquis toute sa perfection, mais seulement avec du fer qui puisse encore en acquérir par le feu qu’il doit subir pour prendre la forme d’un canon de fusil.
Mais revenons au fer qui vient d’être forgé, et qu’on veut préparer pour d’autres usages encore plus communs : si on le destine à être fendu dans sa longueur pour en faire des clous et autres menus ouvrages, il faut que les bandes n’aient que de cinq à huit lignes d’épaisseur sur vingt-cinq à trente de largeur j on met ces bandes de fer dans un fourneau de réverbère qu’on chauffe au feu de bois, et lorsqu’elles ont acquis un rouge vif
travers, qiii deviennent des grains d’nne espèce d’autant plus mauvaise que le fer a été chauffé blanc plus souvent, et par conséquent plus desséché ; j’ai fait quelques expériences qui confirment bien cette opinion. Ayant fait tirer plusieurs lames à canon du carré provenu de la loupe à raffinerie et les ayant cassées à froid, je les trouvai toutes de nerf et de la plus belle couleur; je fis faire un morceau de barre à la suite du même lopin, duquel je fis faire des lames à canon, qui, cassées à froid, se trouvèrent mi-parties de nerf et de grains: ayant fait tirer une barre du reste du carré, je la pliai à un bout et la corroyai, et en ayant fait faire des macquettes et ensuite des lames, elles ne présentèrent plus que des grains à leur fracture et d’une qualité médiocre...
Étant aux forges de Mouzon, je fis faire une macqnette et une lame au bout d’une barre de fer, presque toutes d’un bon grain avec très-peu de nerf; l'extrémité de la lame cassée à froid a paru mêlée de beaucoup de nerf, et le canon qui en a été fabriqué a plié comme de la baleine; on ne l’a cassé qu’à l’aide du oiselet et avec lapins grande difficulté : la fracture était toute de nerf.
Ayant vu un canon qui cassa comme du verre, en le frappant sur une enclume, et qui montrait en totalité de très-gros et vilains grains , sans aucune partie de nerf , on m’a présenté la barre avec laquelle la macquette et la lame qui avaient produit ce canon avaient été faites, laquelle était entièrement de très-beau nerf; on a tiré une macquette au bout de cette barre, sans la plier et corroyer, laquelle s’est trouvée de nerf avec un peu de grain ; ayant plié et corroyé le reste de cette barre dont on fit une macquette , elle a montré moins de nerf et plus de grains que celle qui n’avait pas été corroyée : suivons cette opération ; la barre était toute de nerf, la macquette, tirée au bout sans la doubler, avait déjà un peu de grains; celle tirée de la même barre pliée et corroyée, avait encore plus de grains, et enfin un canon, provenant de cette barre pliée et corroyée, était tout de grains larges et brillants comme le mauvais fer, et elle a cassé comme du verre. Néanmoins je ne prétends pas conclure de ce que je viens d’avancer, qu’on doive préférer pour la fabrication des canons de fusil le fer aigre et cassant, je suis bien loin de le penser; mais je crois pouvoir assurer, d’après un usage journalier et constant, que le fer le plus propre à cette fabrication, est celui qui présente, en le cassant à froid, le tiers ou la moitié de nerf, et les deux autres tiers ou la moitié de grains d’une bonne espèce, petits, sans ressembler à ceux de l’acier, et blancs en tirant sur le gris ; la partie nerveuse se détruit ou s’altère aux difi'érents feux successifs que le fer essuie sur chaque point, et la partie de grains devient nerveuse en s’étendant sous le marteau, et remplace l’autre.
Les axes de fer, qui supportent nos meules de grès, pesant sept à huit milliers, étant faits de différentes mises rapportées et soudées les unes après les autres, on a grand soin de mélanger, pour les fabriquer, des fers de grains et de nerf; si on n’employait que celui de nerf, il n’y a point d’axe qui ne cassât.
Le canon de fusil qui résulte du fer, ainsi mi-partie de grains et de nerf, est excellent et résistera à de très-vives épreuves... Si on a des ouvrages à faire avec du fer préparé en échantillon, de manière que quelques chaudes douces suffisent pour fabriquer la pièce, le fer de nerf doit être préféré à tous les autres, parce qu’on ne risque pas de l’altérer par des chaudes vives et répétées, qui sont nécessaires pour souder. (Suite de la note communiquée par M. de Monlbeillard, lieutenant-colonel d’artillerie. J
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de feu, on les tire du fourneau et on les fait passer, les unes après les autres, sous les espatards ou cylindres pour les aplatir, et ensuite sous des .taillants d’acier, pour les fendre én longues verges carrées de trois, cinq et six lignes de grosseur; il se fait une prodigieuse consommation de ce fer en verge, et il y a plusieurs forges en France, où l’on en fait annuellement quelques centaines de milliers. On préfère pour le feu de ce fourneau ou four de fenderie les bois blancs et mous aux bois de chêne et autres bois durs, parce que la flamme en est plus douce, et que le bois de chêne contient de l’acide qui ne laisse pas d’altérer un peu la qualité du fer : c’est par cette raison qu’on doit, autant qu’on le peut, n’employer le charbon de chêne qu’au fourneau de fusion, et garderies charbons de bois blanc pour les aftineries et pour les fours de fenderie et de batterie; car la cuisson du bois de chêne en charbon ne lui enlève pas l’acide dont il est chargé, et en général le feu du bois radoucit l’aigreur du fer, et lui donne plus de souplesse et un peu plus de ductilité qu’il n’en avait au sortir de raffinerie dont le feu n’est entretenu que par du charbon. L’on peut faire passer à la fenderie des fers de toute qualité : ceux qui sont les plus aigres servent à faire de petits clous à lattes qui ne plient pas, et qui doivent être plutôt cassants que souples; les verges de fer doux sont pour les clous des maréchaux, et peuvent être passées par la filière pour faire du gros fil de fer, des anses de chaudières, etc.
Si l’on destine les bandes de fer forgé à faire de la tôle, on les fait de même passser au feu de la fenderie, et au lieu de les fendre sur leur longueur, on les coupe en travers dès qu’elles sont ramollies par le feu ; ensuite on porte ces morceaux coupés sous le martinet pour les élargir; après quoi on les met dans le fourneau de la batterie, qui est aussi de réverbère, mais qui est plus large et moins long que celui de la fenderie, et que l’on chauffe de même avec du bois blanc : on y laisse chauffer ces morceaux de fer, et on les en tire en les mettant les uns sur les autres pour tes élargir encore en les battant à plusieurs fois sous un gros marteau, jusqu’à les réduire en feuillets d’une demi-ligne d’épaisseur; il faut pour cela du fer doux : j’ai fait de la très-bonne tôle avec de vieilles ferrailles, néanmoins le fer ordinaire, pourvu qu’il soit nerveux, bien sité et sans pailles, donnera aussi de la bonne tôle en la faisant au feu de bois, au lieu qu’au feu de charbon ce même fer ne donnerait que de la tôle cassante.
Il faut aussi du fer doux et nerveux pour faire au martinet du fer de cinq ou six lignes, bien carré, qu’on nomme du carillon, et des verges ou tringles rondes du même diamètre : j’ai fait établir deux de ces martinets , dont l’un frappe trois cent douze coups par minute ; celte grande rapidité est doublement avantageuse, tant par l'épargne du combustible et la célérité du travail, que par la perfection qu’elle donne à ces fers.
Enfin, il faut un fer de la meilleure qualité, et qui soit en même temps
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très-ferme et très-ductile pour faire du fil de fer, et il y a quelques forges en Lorraine, en Franche-Comté, etc. , où le fer est assez bon pour qu’il puisse passer successivement par toutes les filières, depuis deux lignes de diamètre jusqu’à la plus étroite, au sortir de laquelle le fil de fer est aussi fin que du crin : en général, le fer qu’on destine à la filière doit être tout de nerf et ductile dans toutes ses parties j il doit être bien sué, sans pailles, sans soufflures et sans grains apparents. J’ai fait venir des ouvriers de la Lorraine allemande pour en faire à mes forges, afin de connaître la différence du travail et la pratique nécessaire pour forger ce fer de tilerie : elle consiste principalement à purifier la loupe au feu de l’affinerie deux fois au lieu d’une, à donner à la pièce une chaude ou deux de plus qu’à l’ordinaire, et à n’employer dans tout le travail qu’une petite quantité de charbon à la fois, réitérée souvent, et enfin à ne forger des barreaux que de douze ou treize lignes en carré, en les faisant suer à blanc à chaque chaude; j’ai eu par ces procédés des fers que j’ai envoyés à différentes fileries où ils ont été tirés en fils de fer avec succès.
Il faut aussi du fer de très-bonne qualité pour faire la tôle mince dont on fait le fer-blanc : nous n’avons encore en France que quatre manufactures en ce genre, dont celle de Bains en Lorraine est la plus considérable®. On sait que c’est en étamant la tôle, c’est-à-dire en la recouvrant d’étain, que l’on fait le fer-blanc; il faut que l’étoffe de cette tôle soit homogène et trèssouple pour qu’elle puisse se plier et se rouler sans se fendre ni se gercer, quelque mince qu’elle soit : pour arriver à ce point, on commence par faire de la tôle à la manière ordinaire, et on la bat successivement sous le marteau, en mettant les feuilles en doublons les unes sur les autres jusqu’au nombre de soixante-quatre, et lorsqu’on est parvenu à rendre ces feuilles assez minces, on les coupe avec de grands ciseaux pour les séparer, les ébarber et les rendre carrées; ensuite on plonge ces feuilles une à une dans des eaux sures ou aigres pour les décaper, c’est-à-dire pour leur enlever la petite couche noirâtre dont se couvre le fer chaque fois qu’il est soumis à l’action du feu, et qui empêcherait l’étain de s’attacher au fer; ces eaux aigres se font au moyen d’une certaine quantité de farine de seigle et d’un peu d’alun qu’on y mêle ; elles enlèvent cette couche noire du fer, et lorsque les feuilles sont bien nettoyées, on les plonge verticalement dans un bain d’étain fondu et mêlé d’un peu de cuivre; il faut auparavant recouvrir le bain de cet étain fondu avec une couche épaisse de suif ou de graisse pour empêcher la surface de l’étain de se réduire en chaux : cette graisse prépare aussi les surfaces du fer à bien recevoir l’étain, et on en retire la feuille presque immédiatement après l’avoir plongée pour laisser
a. Il s’en était élevé une à Morambert en Franche-Comté, qui n’a pu se soutenir, parce que les fermiers généraux n’ont voulu se relâcher sur aucun des droits auxquels cette manufacture était assujettie, comme étant établie dans une province réputée étrangère.
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égoutter l’étain superflu ; après quoi on la frotte avec du son sec, afin de la dégraisser, et enfin il ne reste plus qu’à dresser ces feuilles de fer étamées avec des maillets de bois, parce qu’elles se sont courbées et voilées par la chaleur de l’étain fondu.
On ne croirait pas que le fer le plus souple et le plus ductile fût en même temps celui qui se trouve le plus propre pour être converti en acier, qui, comme l’on sait, est d’autant plus cassant qu’il est plus parfait; néanmoins l’étoffe du fer, dont on veut faire de l’acier par cémentation, doit être la même que celle du fer de filerie, et l’opération par laquelle on le convertit en acier ne fait que hacher les fibres nerveuses de ce fer et lui donner encore un plus grand degré de pureté, en même temps qu’il se pénètre et se charge de la matière du feu qui s’y fixe : je m’en suis assuré par ma propre expérience; j’ai fait établir pour cela un grand fourneau d’aspiration et d’autres plus petits, afin de ménager la dépense de mes essais, et j’ai obtenu des aciers de bonne qualité, que quelques ouvriers de Paris ont pris pour de l’acier d’Angleterre; mais j’ai constamment observé qu’on ne réussissait qu’autant que le fer était pur, et que pour être assuré d’un succès constant, il fallait n’employer que des fers de la plus excellente qualité ou des fers rendus tels par un travail approprié; car les fers ordinaires, même les meilleurs de ceux qui sont dans le commerce, ne sont pas d’une qualité assez parfaite pour être convertis par la cémentation en bon acier; et si l’on veut ne faire que de l’acier commun, l'on n’a pas besoin de recourir à la cémentation, car au lieu d’employer du fer forgé, on obtiendra de l’acier comme on obtient du fer avec la seule fonte, et seulement en variant les procédés du travail, et les multipliant à raffinerie et au marteau
a. Pour obtenir de l’acier avec la fonte de fer, on met dans le foyer beaucoup de petits chart)ons et du poussier que l’on humecte, afin qu’il soit plus adhérent, et des scories légères et fluides... On presse davantage la fusion... l.e bain est toujours couvert de scories , et on ne les fait point écouler... De cette manière , la matière du fer reposant sur du charbon en a le contact immédiat par-dessous... La force et la violence du feu achève de séparer les parties terreuses , qui, rencontrant les scories, font corps avec elles et s’y accrochent; mais le déchet est pins grand, car on n’obtient en acier que la moitié de la fonte, tandis qu’en fer on en obtient les deux tiers.
A mesure que l’acier est purgé de ses parties terreuses, il résiste davantage an feu et se durcit; lorsqu’il a acquis une consistance suffisante à pouvoir être coupé et à supporter les coups de marteau , l’opération est finie, on le retire ; mais le fer et l’acier que l’on retire ainsi de ces deux opérations sont rarement purs et assez bons pour tous les usages du commerce... Car l’acier que l’on retire du fer de fonte pent être uni à quelques portions de fer qui le rende inégal, de sorte qu’il n’aura pas la même dureté dans tontes les parties... Cependant on n’en fait pas d’autre en Allemagne, et c’est pourquoi l’on préfère les limes d’Angleterre , qui sont d’acier de fonte... Pour faire l’acier cémenté, il ne fant employer que du fer de bonne qualité, et tout fer qui est difficile à souder, qui se gerce ou qui est pailleux, doit être rejeté. Voyages métallurgiques de M. Jars, pages 24 et suiv... Le même M. Jars, après avoir donné ailleurs la méthode dont on se sert en Suède pour tirer de l’acier par la fonte, ajoute que les Anglais tirent de Danemora le fer qu’ils convertissent en acier par cémentation, qu’ils le paient quinze livres
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On doit donc distinguer des aciers de deux sortes : le premier, qui se fait avec la fonte de fer ou avec le fer même, et sans cémentation; le second, que 1 on fait avec le fer, en employant un cément; tous deux se détériorent également, et perdent leur qualité par des chaudes réitérées, et la pratique par laquelle on a cru remédier à ce défaut, en donnant à chaque morceau de fer la forme de la pièce qu’on veut convertir en acier, a elle-même son inconvénient; car celles de ces pièces, comme sabres, couteaux, rasoirs, etc., qui sont plus minces dans le tranchant que dans le dos, seront trop acier dans la partie mince et trop fer dans l’autre, et d’ailleurs les petites boursouflures qui s’élèvent à leur surface rendraient ces pièces défectueuses : il faut de plus que l’acier cémenté soit corroyé, sué et soudé pour avoir de la force et du corps; en sorte que ce procédé de forger les pièces, avant de les mettre dans le cément, ne peut convenir que pour les morceaux épais, dont on ne veut convertir que la surface en acier.
Pour faire de l’acier avec la fonte de fer, il faut commencer par rendre cette fonte aussi pure qu’il est possible avant de la tirer du fourneau de fusion, et pour cela si l’on met huit mesures de mine pour faire de la fonte ordinaire, il n’en faudra mettre que six par charge sur la même quantité de charbon, afin que la fonte en devienne meilleure ; on pourra aussi la tenir plus longtemps en bain dans le creuset, c’est-à-dire quinze ou seize heures au lieu de douze, elle achèvera pendant ce temps de s’épurer; ensuite on la coulera en petites gueuses ou lingots, et pour la dépurer encore davantage, on fera fondre une seconde fois ce lingot dans le feu de raffinerie; cette seconde fusion lui donnera la qualité nécessaire pour devenir du bon acier au moyen du travail suivant.
On remettra au feu de raffinerie cette fonte épurée pour en faire une loupe qu’on portera sous le marteau lorsqu’elle sera rougie à blanc, on la traitera comme le fer ordinaire, mais seulement sous un plus petit marteau, parce qu’il faut aussi que la loupe soit assez petite, c’est-à-dire de vingtcinq à trente livres seulement; on en fera un barreau carré de dix ou onze lignes au plus, et lorsqu’il sera forgé et refroidi, on le cassera en morceaux longs d’environ un pied, que l’on remettra au feu de raffinerie, en les arrangeant en forme de grille, les uns sur les autres : ces petits barreaux se ramolliront par l’action du feu et se souderont ensemble; l’on en fera une nouvelle loupe que l’on travaillera comme la première, et qu’on portera de même sous le marteau pour en faire un nouveau barreau, qui sera peut-être déjà de bon acier; et même si la fonte a été bien épurée, on aura de l’acier assez bon dès la première fois ; mais supposé que cette seconde fois l’on n’ait encore que du fer ou du fer mêlé d’acier, il faudra
par cent de plus que les autres fers, que ce fer de Danemora est marqué O O, et que les Suédois ne sont pas encore parvenus à faire d’aussi bon acier cémenté que les Anglais. Idem , pages 28 et suiv.
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casser de nouveau le barreau en morceaux et en former encore une loupe au feu de raffinerie, pour la porter ensuite au marteau, et obtenir enfin une barre de bon acier. On sent bien que le déchet doit être très-considérable, et d’ailleurs cette méthode de faire de l’acier ne réussit pas toujours; car il arrive assez souvent qu’en chauffant plusieurs fois ces petites barres on n’obtient pas de l’acier, mais seulement du fer nerveux : ainsi je ne conseillerais pas cette pratique, quoiqu’elle m’ait réussi, vu qu’elle doit être conduite fort délicatement et qu’elle expose à des pertes. Celle que l’on suit en Carintbie, pour faire de même de l’acier par la seule dépuration de la fonte, est plus sûre et même plus simple: on observe d’abord de faire une première fonte, la meilleure et la plus pure qu’il se peut; cette fonte est coulée en floss, c’est-à-dire en gâteaux d’environ six pieds de long sur un pied de large, et trois à quatre pouces d’épaisseur; cette floss est portée et présentée par le bout à un feu animé par des soufflets, qui la fait fondre une seconde fois et couler dans un creuset placé sous le foyer. Tout le fond de ce creuset est rempli de poudre de charbon bien battue; on en garnit de même les parois, et par-dessus la fonte l’on jette du charbon et du laitier pour la couvrir : après six heures de séjour dans le creuset®, la fonte étant bien épurée de son laitier, on en prend une loupe d’environ cent quarante à cent cinquante livres, que l’on porte sous le marteau pour être divisée en deux ou iv OIS mas sets , qui sont ensuite chauffés et étirés en barres, qui, quoique brutes, font de bon acier, et qu’il ne faut que porter à la batterie pour y recevoir des chaudes successives et être mises sous le martinet qui leur donne la formel II me parait que le succès de cette opération tient essentiellement à ce que la fonte soit environnée d’une épaisseur de poudre de charbon, qui, de cette manière, produit une sorte de cémentation de la fonte et la sature de feu fixe', tout comme les bandes de fer forgé en sont saturées dans la cémentation proprement dite, dont nous allons exposer les procédés.
Cette conversion du fer en acier au moyen de la cémentation a été tentée par nombre d’artistes, et réussit assez facilement dans de petits fourneaux de chimie; mais elle présente plusieurs difficultés lorsqu’on veut travailler en grand, et je ne sache pas que nous ayons en France d’autres fourneaux que celui de Néronville en Gâtinois, où l’on convertisse à la fois jusqu’à soixante-quinze et quatre-vingts milliers de fer en acier, et encore cet acier
a. Six pour la première loupe , et seulement cinq ou quatre pour les suivantes , le creuset étant plus embrasé.
b. Voyez les Voyages métallurgiques de M. Jars, t. I, pag. 61 et suiv., où ces procédés de la conversion de la fonte en acier, en Styrie et en Garinthie, sont détaillés très au long.
1. L’acier se compose de fer et de carbone , et ne se sature pas de feu fixe.
« On donne le nom d’acier à un carbure de fer contenant des traces de silicium et de phos- « phore , et dans lequel la proportion de carbone ne dépasse jamais un centième. L’acier con- « tient plus de charbon que le fer du commerce et moins que la fonte. » ( Pelouze et Frémy. )
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n’est peut-être pas aussi parfait que celui qu’on fait en Angleterre ; c’est ce qui a déterminé le gouvernement à charger M. de Grignon de faire, dans mes forges et au fourneau de Néronville, des essais en grand, afin de connaître quelles sont les provinces du royaume dont les fers sont les plus propres à être convertis en acier par la voie de la cémentation : les résultats de ces expériences ont été imprimés dans le Journal de Physique du mois de septembre 1782; on en peut voir l’extrait dans la note ci-dessous®; et
a. En 1780, M. de Grignon fut chargé par le gouvernement de faire des expériences en grand pour déterminer quelles sont les provinces du royaume qui produisent les fers les plus propres à être convertis en acier par la cémentation. M. le comte de Buffon offrit ses forges et le grand fourneau qu’il avait fait construire pour les mêmes opérations, et on y fit arriver des fers du comté de Foix, du Roussillon, du Dauphiné, de l’Alsace, de la Franche-Comté, des Trois-Évêchés, de Champagne, de Berri, de Suède, de Russie et d’Espagne.
Tous ces fers furent réduits au même échantillon , et placés dans la caisse de cémentation ; leur poids total était de quatre mille sept cent deux livres, et on les enveloppa de vingt-quatre pieds cubes de poudre de cémentation : on mit ensuite le feu au fourneau, et on le soutint pendant cent cinquante-sept heures consécutives, dont trente-sept heures de petit feu, vingtquatre de feu médiocre, et quatre-vingt-seize heures d’un feu si actif, qu’il fondit les briques du revètissement du fourneau , du diaphragme, des arceaux, et de la voûte supérieure où sont les tuyaux aspiratoires...
Lorsque le fourneau fut refroidi, et que le fer fut retiré de la caisse, on en constata le poids, qui se trouva augmenté de soixante et une livres, mais une partie de cette augmentation de poids provient de quelques parcelles de matières du cément, qui restent attachées à la surface des barres. M. de Grignon, pour constater précisément l’accroissement du poids acquis parla cémentation, soumit, dans une expérience subséquente, cinq cents livres de fer en barres. Lien décapé, et il fît écurer de même les barres au sortir de la cémentation , pour enlever la matière charbonneuse qui s’y était attachée, et il se trouva six livres et demie d’excédant, qui ne peut être attribué qu’au principe qui convertit le fer en acier, principe qui augmente non-seulement le poids du fer, mais encore le volume de dix lignes et demie par cent pouces de longueur des barres, indépendamment du soulèvement de l’étoffe du fer qui forme les ampoules, que M. de Grignon attribue à l’air, et même à l’eau interposée dans le fer; et s’il était possible d’estimer le poids de cet air et de l’eau que la violente chaleur fait sortir du fer, le poids additionnel du principe qui se combine au fer, dans sa conversion en acier, se trouverait encore plus considérable.
Le fourneau de Buffon, quoique très-solidement construit, s’étant trouvé détruit par la violence du feu, M. de Grignon prit le parti d’aller à la manufacture de Néronville faire une autre suite d’expériences, qui lui donna les mêmes résultats qu’il avait obtenus à Buffon.
Leç différentes qualités dés fers soumis à la cémentation ont éprouvé des modifications différentes et dépendantes de leur caractère particulier.
Le premier effet que l’on aperçoit est cette multitude d’ampoules qui s’élèvent sur les surfaces : cette quantité est d’autant plus grande que l’étoffe du fer est plus désunie par des pailles, des gerçures et des fentes.
Les fers les mieux étoffés, dont la pâte est pleine et homogène, sont moins sujets aux ampoules : ceux qui n’ont que l’apparence d’une belle fabrication, c’est-à-dire qui sont bien unis, bien sués au dehors, mais dont l’affinage primitif n’a pas bien lié la pâte, sont sujets à produire une très-grande quantité de bulles.
Les fers cémentés ne sont pas les seuls qui soient sujets aux ampoules ; les tôles et les fers noirs, préparés pour l’étamage, sont souvent défectueux pour les mêmes causes.
La couleur bleue, plus ou moins forte, dont se couvrent les surfaces des barres de fer soumises à la cémentation, est l’effet d’une légère décomposition superficielle; plus cette couleur est intense, plus on a lieu de soupçonner l’acier de vivacité, c’est-à-dire de supersaturation : ce défaut s’annonce aussi par un son aigu que rend l’acier poule lorsqu’on le frappe; le son grave
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voici ce que ma propre expérience m’avait fait connaître avant ces derniers essais.
J’ai fait chautfer au feu de bois, dans le fourneau de la fonderie, plusieurs bandes de mon fer de la meilleure qualité, et qui avait été travaillé comme les barreaux qu’on envoyait aux fileries pour y faire du fil de fer, et j’ai fait chauffer au même feu et en même temps d’autres bandes de fer moins épuré, et tel qu’il se vend dans mes forges pour le commerce; j’ai fait couper à chaud toutes ces bandes en morceaux longs de deux pieds, parce que la caisse de mon premier fourneau d’essais, où je voulais les placer pour les convertir en acier, n’avait que deux pieds et demi de longueur sur dix-huit pouces de largeur et autant de hauteur. On commença par mettre sur le fond delà caisse une couche de charbon en poudre de deux pouces d’épaisseur, sur laquelle on plaça, une à une, les petites bandes de fer de deux pieds de longueur, de manière qu’elles ne se touchaient pas, et qu’elles
au contraire annonce dans l’acier des parties ferreuses, et le bon acier se connait par un son soutenu , ondulant et timbré.
Le fer cémenté, en passant à l’état d’acier, deuient sonore, et devient aussi très-fragile, puisque l’acier poule ou boursouflé est plus fragile que l’acier corroyé et trempé, sans que le premier ait été refroidi par un passage subit du cbaud au froid ; le fer peut donc être rendu fragile par deux causes diamétralement opposées, qui sont le feu et l'eau; car le fer ne devient acier que par une supersaturation du feu fixe, qui, en s’incorporant avec les molécules du fer, en coupe et rompt la fibre, et la convertit en grains plus ou moins fins ; et c’est ce feu fixe, introduit dans le fer cémenté, qui en augmente le poids et le volume.
M. de Grignon observe que tous les défauts dont le fer est tacbé, et qui proviennent de la fabrication même ou du caractère des mines, ne sont point détruits par la cémentation ; qu’au contraire ils ne deviennent que plus apparents; que c’est pour cette raison que, si l’on veut obtenir du bon acier par la cémentation, il faut nécessairement choisir les meilleurs fers, les plus parfaits, tant par leur essence que par leur fabrication, puisque la cémentation ne purifie pas le fer, et ne lui enlève pas les corps hétérogènes dont il peut être allié ou par amalgame ou par interposition : l’acier, selon lui , n’est point un fer plus pur, mais seulement un fer supersaturé de feu fixe, et il y a autant d’aciers défectueux que de mauvais fers.
M. de Grignon observe les degrés de perfection des différents fers convertis en acier dans l’ordre suivant :
Les fers d’Alsace sont ceux de France qui produisent les aciers les plus fins pour la pâte; mais ces aciers ne sont pas si nets que ceux des fers de roche de Champagne, qui sont mieux fabriqués que ceux d’Alsace : quoique les fers de Berri soient en général plus doux que ceux de Champagne et de Bourgogne, ils ont donné les aciers les moins nets, parce que leur étoffe n’est pas bien liée ; et il a remarqué qu’en général les fers les plus doux à la lime, tels que ceux de Berri et de Suède, donnent des aciers beaucoup plus vifs que les fers fermes à la lime et au marteau , et que les derniers exigent une cémentation plus continuée et plus active. Il a reconnu que les fers de Sibérie donnaient un acier très-difficile à traiter, et défectueux par la désunion de son étoffe ; que ceux d’Espagne donnent un acier propre à des ouvrages qui exigent un beau poli; et il conclut qu’on peut taire de très-bon acier fin avec les fers de France, en soignant leur fabrication ; il désigne en même temps les provinces qui fournissent les fers qui sont les plus susceptibles de meilleur acier dans l’ordre suivant : Alsace, Champagne, Dauphiné, Limousin, Roussillon, comté de Foix, Franche-Comté, Lorraine, Berri et Bourgogne.
11 serait fort à désirer que le gouvernement donnât des encouragements pour élever des manufactures d’acier dans ces différentes provinces, non-seulement pour l’acier par la cémentation, mais aussi pour la fabrication des aciers naturels, qui sont à meilleur compte que les premiers, et d’un plus grand usage dans les arts, surtout dans les arts de première nécessité.
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étaient séparées les unes des autres par un intervalle de plus d’un demipouce; on mit ensuite sur ces bandes une autre couche d’un pouce d’épaisseur de poudre de charbon, sur laquelle on posa de même d’autres bandes de fer, et ainsi alternativement des couches de charbon et des bandes de fer, jusqu’à ce que la caisse fût remplie, à trois pouces près, dans toute sa hauteur; on remplit ces trois derniers pouces vides, d’abord avec deux pouces de poudre de charbon , sur laquelle on amoncela en forme de dôme autant de poudre de grès qu’il pouvait en tenir sur la caisse sans s’ébouler : cette couverture de poudre de grès sert à préserver la poudre de charbon de l’atteinte et de la communication du feu. Il faut aussi avoir soin que les bandes de fer ne touchent ni par les côtés, ni par les extrémités, aux parois de la caisse, dont elles doivent être éloignées et séparées par une épaisseur de deux pouces de poudre de charbon : on a soin de pratiquer dans le milieu d’une des petites faces de la caisse une ouverture où l’on passe, par le dehors, une bande de huit ou dix pouces de longueur et de même épaisseur que les autres, pour servir d’indice ou d’éprouvette; car en retirant cette bande de fer au bout de quelques jours de feu, on juge par son état de celui des autres bandes renfermées dans la caisse, et l’on voit, en examinant cette bande d’épreuve, à quel point est avancée la conversion du fer en acier.
Le fond et les quatre côtés de la caisse doivent être de grès pur ou de très-bonnes briques bien jointes et bien lutées avec de l’argile : cette caisse porte sur une voûte de briques, sous laquelle s’étend la flamme d’un feu qu’on entretient continuellement sur un tisar à l’ouverture de cette voûte, le long de laquelle on pratique des tuyaux aspiratoires de six pouces en six pouces pour attirer la flamme et la faire circuler également tout autour de la caisse, au-dessus de laquelle doit être une autre voûte où la flamme, après avoir circulé, est enfin emportée rapidement par d’autres tuyaux d’aspiration aboutissant à une grande et haute cheminée. Après avoir réussi à ces premiers essais, j’ai fait construire un grand fourneau de même forme, et qui a quatorze pieds de longueur sur neuf de largeur et huit de hauteur, avec deux tisars en fonte de fer sur lesquels on met le bois, qui doit être bien sec, pour ne donner que de la flamme sans fumée; la voûte inférieure communique à l’entour de la caisse par vingt-quatre tuyaux aspiratoires, et la voûte supérieure communique à la grande cheminée par cinq autres tuyaux : cette cheminée est élevée de trente pieds au-dessus du fourneau et elle porte sur de grosses gueuses de fonte. Cette construction démontre assez que c’est un grand fourneau d’aspiration où l’air, puissamment attiré par le feu, anime la flamme et la fait circuler avec la plus grande rapidité; on entretient ce feu sans interruption pendant cinq ou six jours, et dès le quatrième on tire l’éprouvette pour s’assurer de l’effet qu’il a produit sur les bandes de fer qui sont dans la caisse de cémentation : on reconnaîtra,
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tant aux petites boursouflures qu’à la cassure de cette bande d’épreuve, si le fer est près ou loin d’être converti en acier, et d’après cette connaissance l’on fera cesser ou continuer le feu; et lorsqu’on jugera que la conversion est achevée, on laissera refroidir le fourneau ; après quoi on fera une ouverture vis-à-vis le dessus de la caisse, et on en tirera les bandes de fer qu’on y avait mises, et qui dès lors seront converties en acier.
En comparant ces bandes les unes avec les autres, j’ai remarqué : 1“ que celles qui étaient de bon fer épuré avaient perdu toute apparence de nerf, et présentaient à leur cassure un grain très-fin d’acier, tandis que les bandes de fer commun conservaient encore de leur étoffe de fer, ou ne présentaient qu’un acier à gros grains; 2“ qu’il y avait à l’extérieur beaucoup plus et déplus grandes boursouflures sur les bandes de fer eommun que sur celles de bon fer; 3“ que les bandes voisines des parois de la caisse n’étaient pas aussi bien eonverties en acier que les bandes situées au milieu de la caisse, et que de même les extrémités de toutes les bandes étaient de moins bon acier que les parties du milieu.
Le fer, dans cet état, au sortir de la caisse de cémentation, s’appelle de l’acier boursouflé; il faut ensuite le chauffer très-doucement, et ne lui donner qu’un rouge couleur de cerise pour le porter sous le martinet et l’étendre en petits barreaux; car pour peu qu’on le chauffe un peu trop, il s’éparpille et l’on ne peut le forger : il y a aussi des précautions à prendre pour le tremper; mais j’excéderais les bornes que je me suis prescrites dans mes ouvrages sur l’histoire naturelle, si j’entrais dans de plus grands détails sur les différents arts du travail du fer; peut-être même trouvera-t-on que je me suis déjà trop étendu sur l’objet du fer en particulier; je me bornerai donc aux inductions que l’on peut tirer de ce qui vient d’être dit.
Il me semble qu’on pourrait juger de la bonne ou mauvaise qualité du fer par l’etTet de la cémentation; on sait que le fer le plus pur est aussi le plus dense, et que le bon acier l’est encore plus que le meilleur fer; ainsi l’acier doit être regardé comme du fer encore plus pur que le meilleur fer : l’un et l’autre ne sont que le même métal dans deux étals différents, et l’acier est pour ainsi dire un fer plus métallique que le simple fer; il est certainement plus pesant, plus magnétique, d’une couleur plus foncée, d’un grain beaucoup plus fin et plus serré, et il devient à la trempe bien plus dur que le fer trempé; il prend aussi le poli le plus vif et le plus beau: cependant, malgré toutes ces dilférences, on peut ramener l’acier à son premier état de fer par des céments d’une qualité contraire à celle des céments dont on s’est servi pour le convertir en acier, c’est-à-dire en se servant de matières absorbantes, telles que les substances calcaires, au lieu de matières inflammables, telle que la poudre de charbon dont on s’est servi pour le cémenter.
Mais dans cette conversion du fer en acier, quels sont les éléments qui
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causent ce changement et que.les sont les substances qui peuvent le subir! indépendamment des matières vitreuses, qui sans doute restent dans le fer en petite quantité, ne contient-il pas aussi des particules de zinc et d’autres matières hétérogènes®? le feu doit détruire ces molécules de zinc, ainsi que celles des matières vitreuses pendant la cémentation, et par conséquent elle doit achever de purifier le fer; mais il y a quelque chose de plus, car si le fer, dans celte opération qui change sa qualité, ne faisait que perdre sans rien acquérir, s’il se délivrait en effet de toutes ses impuretés, sans remplacement, sans acquisition d’autre matière, il deviendrait nécessairement plus léger ; or, je me suis assuré que ces bandes de fer, devenues acier par la cémentation, loin d’être plus légères, sont spécifiquement plus pesantes, et que par conséquent elles acquièrent plus de matière qu’elles n’en perdent; dès lors quelle peut donc être cette matière, si ce n’est la substance même du feu ‘ qui se fixe dans l’intérieur du fer, et qui contribue encore plus que la bonne qualité ou la pureté du fer à l’essence de l’acier?
La trempe produit dans le fer et l’acier des changements qui n’ont pas encore été assez observés, et quoiqu’on puisse ôter à tous deux l’impression de la trempe en les recuisant au feu, et les rendre à peu près tels qu’ils étaient avant d’avoir été trempés, il est pourtant vrai qu’en les trempant et les chaulFant plusieurs fois de suite, on altère leur qualité. La trempe à l’eau froide rend le fer cassant; l’action du froid pénètre à l’intérieur, rompt et hache le nerf, et le convertit en grains; j’ai vu, dans mes forges, que les ouvriers accoutumés à tremper dans l’eau la partie de la barre qu’ils viennent de forger afin de la refroidir promptement, ayant dans un temps de forte gelée suivi leur habitude, et trempé toutes leurs barres dans l’eau presque glacée, elles se trouvèrent cassantes au point d’être rebutées des marchands: la moitié de la barre qui n’avait point été trempée était de bon fer nerveux, tandis que l’autre moitié qui avait été trempée à la glace n’avait plus de nerf, et ne présentait qu’un mauvais grain. Celte expérience est très-certaine, et ne fut que trop répétée chez moi ; car il y eut plus de deux cents barres dont la seconde moitié était la seule bonne, et l’on fut obligé de casser toutes ces barres par le milieu, et de reforger toutes les par-
a. Le ziac contenu dans les mines de fer ne se montre pas seulement dans la cadmie qui se sublime dans l’intérieur du foyer supérieur du fourneau de fonderie, mais encore la chapelle, là poitrine , les marâtres et le gueulard du fourneau sont enduits d’une poudre sous diverses couleurs, qui n’est que de la tutie et du pompholix; tout le zinc ne se sépare pas du minéral dans la fusion; il en reste encore une partie considérable, combinée avec le fer dans la fonte, ce que J’ai prouvé en démontrant le zinc contenu dans les grappes qui se subliment et s’attachent à la mérade des affineries J’en ai aussi reconnu dans les travaux que j’ai visités en
Champagne, Bourgogne, Franche-Comté, Alsace, Lorraine et Luxembourg, et j’ai appris depuis que l’on en trouve daus plusieurs autres provinces ; d’où l’on peut inférer que le zinc est un demi-métal ami du fer, et qu’il entre peut-être dans sa composition. Mémoires de Physique, par M. de Grignon, pag. 18 et 19 de la préface.
1. Ce n’est pas la substance même du feu ; c’est le carbone. (Voyez la note de la p. 504.)
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lies qui avaient été trempées, afin de leur rendre le nerf qu’elles avaient perdu.
A l’égard des effets de la trempe sur l’acier, personne ne les a mieux observés que M. Perret ; et voici les faits, ou plutôt les effets essentiels que cet habile artiste a reconnus “. « La trempe change la forme des pièces « minces d’acier, elle les voile et les courbe en différents sens ; elle y pro- « duit des cassures et des gerçures; ces derniers effets sont très-communs, « et néanmoins très-préjudiciables : ces défauts proviennent de ce que « l’acier n’est pas forgé avec assez de régularité, ce qui fait que passant « rapidement du chaud au froid, toutes les parties ne reçoivent pas avec « égalité l’impression du froid. Il en est de même, si l’acier n’est pas bien « pur ou contient quelques corps étrangers; ils produiront nécessairement « des cassures... Le bon acier ne casse à la première trempe que quand il «est trop écroui par le marteau; celui qu’on n’écrouit point du tout, et « qu’on ne forge que chaud, ne casse point à la première trempe, et l’on « doit remarquer que l’acier prend du gonflement à chaque fois qu’on le « chauffe... Plus on donne de trempe à l’acier, et plus il s’y forme de cas- « sures; car la matière de l’acier ne cesse de travailler à chaque trempe. « L’acier fondu d’Angleterre se gerce de plusieurs cassures, et celui de « Styrie, non-seulement se casse, mais se crible par des trempes réité- «rées... Pour prévenir l’effet des cassures, il faut chauffer couleur de « cerise la pièce d’acier, et la tremper dans du suif en l’y laissant jusqu’à « ce qu’elle ait perdu son rouge; on peut au lieu de suif employer toute « autre graisse ; elle produira le même effet, et préservera l’acier des cas- « sures que la trempe à l’eau ne manque pas de produire. On donnera si « l’on veut ensuite une trempe à l’ordinaire à la pièce d’acier, ou l’on s’en « tiendra à la seule trempe du suif : l’artiste doit tâcher de conduire son « travail de manière qu’il ne soit obligé de tremper qu’une fois; car chaque « trempe altère de plus en plus la matière de l’acier : au reste la trempe au « suif ne durcit pas l’acier, et par conséquent ne suffit pas pour les instru- « ments tranchants qui doivent être très-durs; ainsi il faudra les tremper « à l’eau après les avoir trempés au suif. On a observé que la trempe à « l’huile végétale donne plus de dureté que la trempe au suif ou à toute « autre graisse animale, et c’est sans doute parce que l’huile contient plus « d’eau que la graisse. »
L’écrouissement que l’on donne aux métaux les rend plus durs, et occasionne en particulier les cassures qui se font dans le fer et l’acier; la trempe augmente ces cassures, et ne manque jamais d’en produire dans les parties qui ont été les plus récrouies, et qui sont par conséquent devenues les plus dures : l’or, l’argent, le cuivre, battus à froid, s’écrouissent, et devien-
o. Mémoire sur les éff’ets des cassures que la trempe occasionne à l’acier, par M. Perret, correspondant de l’Académie de Béziers.
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nent plus durs et plus élastiques sous les coups réitérés du marteau; il n’en est pas de même de l’élain et du plomb qui, quoique battus fortement et longtemps, ne prennent point de dureté ni d’élasticité; on peut même faire fondre l’étain en le faisant frapper sous un martinet prompt, et on rend le plomb si mou et si chaud qu’il paraît aussi prêt à se fondre. Mais je ne crois pas, avec M. Perret, qu’il existe une matière particulière que la percussion fait entrer dans le fer, l’or, l’argent et le cuivre, et que l’étam ni le plomb ne peuvent recevoir : ne suffit-il pas que la substance de ces premiers métaux soit par elle-même plus dure que celle du plomb et de l’étain pour qu’elle le devienne encore plus par le rapprochement de ses parties? la percussion du marteau ne peut produire que ce rapprochement, et lorsque les parties intégrantes d’un métal sont elles-mêmes assez dures pour ne se point écraser, mais seulement se rapprocher par la percussion, le métal écroui deviendra plus dur et même élastique, tandis que ies métaux, comme le plomb et l’étain dont la substance est molle jusque dans ses plus petits atomes, ne prendront ni dureté ni ressort, parce que les parties intégrantes étant écrasées par la percussion, n’en seront que plus molles, ou plutôt ne changeront pas de nature ni de propriété, puisqu’elles s'étendront au lieu de se resserrer et de se rapprocher. Le marteau ne fait donc que comprimer le métal en détruisant les pores ou interstices qui étaient entre ses parties intégrantes, et c’est par cette raison qu’en remettant le métal écroui dans le feu dont le premier effet est de dilater toute substance, les interstices se rétablissent entre les parties du métal, et l’effet de l’écrouissement ne subsiste plus.
Mais pour en revenir à la trempe, il est certain qu’elle fait un effet prodigieux sur le fer et l’acier. La trempe dans l’eau très-froide rend, comme nous venons de le dire, le meilleur fer tout à fait cassant; et quoique cet effet soit beaucoup moins sensible lorsque l’eau est à la température ordinaire, il est cependant très-vrai qu’elle influe sur la qualité du fer, et qu’on doit empêcher le forgeron de tremper sa pièce encore rouge de feu pour la refroidir, et même il ne faut pas qu’il jette une grande quantité d’eau dessus en la forgeant, tant qu’elle est dans l’état d’incandescence : il en est de même de l’acier, et l’on fera bien de ne le tremper qu’une seule fois dans l’eau à la température ordinaire.
Dans certaines contrées où le travail du fer est encore inconnu , les Nègres, quoique les moins ingénieux de tous les hommes, ont néanmoins imaginé de tremper le bois dans l’huile ou dans des graisses dont ils le laissent s’imbiber; ensuite ils l’enveloppent avec de grandes feuilles, comme celles de bananier, et mettent sous de la cendre chaude les instruments de bois qu’ils veulent rendre tranchants; la chaleur fait ouvrir les pores du bois qui s’imbibe encore plus de cette graisse, et lorsqu’il est refroidi, il paraît lisse, sec, luisant, et il est devenu si dur qu’il tranche et perce
comme une arme de fer : des zagaies de bois dur et trempé de cetle façon , lancées contre des arbres à la distance de quarante pieds, y entrent de trois ou quatre pouces, et pourraient traverser le corps d’un homme; leurs haches de bois, trempées de même, tranchent tous les autres bois“. On sait d’ailleurs qu’on fait durcir le bois en le passant au feu, qui lui enlève l’humidité qui cause en partie sa mollesse : ainsi dans cette trempe à la graisse ou à l’huile sous la cendre chaude, on ne fait que substituer aux parties aqueuses du bois une substance qui lui est plus analogue et qui en rapproche les fibres de plus près.
L’acier trempé très-dur, c’est-à-dire à l’eau froide, est en même temps très-cassant : on ne s’en sert que pour certains ouvrages, et en particulier pour faire des outils qu’on appelle brunissoirs, qui étant d’un acier plus dur que tous les autres aciers, servent à lui donner le dernier poli ^
Au reste, on ne peut donner le poli vif, brillant et noir qu’à l’espèce d’acier qu’on appelle acier fondu , et que nous tirons d’Angleterre; nos artistes ne connaissent pas les moyens de faire cet excellent acier; ce n’est pas qu’en général il ne soit assez facile de fondre l’acier ; j’en ai fait couler à mes fourneaux d’aspiration plus de vingt livres en fusion très-parfaite, mais la difficulté consiste à traiter et à forger cet acier fondu, cela demande les plus grandes précautions, car ordinairement il s’éparpille en étincelles au seul contact de l’air, et se réduit en poudre sous le marteau.
Dans les fileries on fait des filières qui doivent être de la plus grande dureté, avec une sorte d’acier qu’on appelle acier sauvage ; on le fait fondre, et au moment qu’il se coagule on le frappe légèrement avec un marteau à main, et à mesure qu’il prend du corps on le chauffe et on le forge en augmentant graduellement ta force et la vitesse de la percussion, et on l’achève en le forgeant au martinet. On prétend que c’est par ce procédé que les Anglais forgent leur acier fondu, et on assure que les Asiatiques
a. Note communiquée en 1774 par M. de Renne , ancien capitaine de vaisseau de la Compagnie des Indes.
h. On sait que c’est avec de la potée ou chaux d’étain délayée dans de l’esprit-de-vin que l’on polit l’acier, mais les Anglais emploient un autre procédé pour lui donner le poli noir et brillant dont ils font un secret. M. Perret, dont nous venons de parler, paraît avoir découvert ce secret, du moins il est venu à bout de polir l’acier à peu près aussi bien qu’on le polit en Angleterre; il faut pour cela broyer la potée sur une plaque de fonte de fer bien unie et polie, on se sert d’un brunissoir de bois de noyer sur lequel on colle un morceau de peau de buffle qu’on a précédemment lissé avec la pierre-ponce , et qu’on imprègne de potée délayée à l’eaude-vie. Ce polissoir doit être monté sur une roue de cinq à six pieds de diamètre pour donner un mouvement plus vif. La matière que M. Perret a trouvée la meilleure pour polir parfaitement l’acier est l’acier lui-mème fondu avec du soufre, et ensuite réduit en poudre. M. de Grignon assure que le colcothar retiré du vitriol après la distillation de l’eau-forte est la matière qui donne le plus beau poli noir à l’acier ; il faut laver ce colcothar encore chaud plusieurs fois et le réduire au dernier degré de finesse par la décantation; il faut aussi qu’il soit entièrement dépouillé de ses parties salines qui formeraient des taches bleuâtres sur le poli ; il paraît que M. Langlois est de nos artistes celui qui a le mieux réussi à donner ce beau poli noir à l’acier.
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travaillent de même leur acier en pain qui est aussi d’excellente qualité. La fragilité de cet acier fondu est presque égale à celle du verre, c’est pourquoi il n’est bon que pour certains outils, tels que les rasoirs, les lancettes, etc., qui doivent être très-tranchants et prendre le plus de dureté et le plus beau poli; mais il ne peut servir aux ouvrages qui, comme les lames d’épées, doivent avoir du ressort; et c’est par cette raison que dans le Levant “, comme en Europe, les lames de sabre et d’épée se font avec un acier mélangé d’un peu d’étoffe de fer qui lui donne de la souplesse et de l’élasticité.
Les Orientaux ont mieux que nous le petit art de damasquiner l’acier^; cela ne se fait pas en y introduisant de l’or ou de l’argent, comme on le croit vulgairement, mais par le seul effet d’une percussion souvent réitérée. M. Gau a fait sur cela plusieurs expériences dont il a eu la bonté de me communiquer le résultat'": cet habile artiste, qui a porté notre manufacture
а. Les roiaes d’acier de Perse produisent beaucoup, car l’acier n’y vaut que sept sous la livre... Cet acier est fin, ayant le grain fort menu et délié, qualité qui naturellement et sans artifice le rend dur comme le diamant; mais d’autre côté il est cassant comme du verre. Et comme les artisans persans ne lui savent pas bien donner la trempe , il n’y a pas moyen d’en faire des ressorts ni des ouvrages déliés et délicats : il prend pourtant une fort bonne trempe • dans l’eau froide, ce qu’on fait en l’enveloppant d’un linge mouillé au lieu de le jeter dans une auge d’eau, après quoi on le fait chauffer sans le rougir tout à fait. Cet acier ne se peut point non plus allier avec le fer, et si on lui donne le feu trop chaud, il se brûle et devient comme de l’écume de charbon; on le mêle avec l’acier des Indes, qui est plus doux et qui est beaucoup plus estimé. Les Persans appellent l’une et l’autre sorte d’acier poitlard, janherder et acier ondé , pour le distinguer d’avec l’acier d’Europe. C’est de cet acier-là qu’ils font leurs belles lames damasquinées; ils les fondent en pain rond comme le creux de la main et en petits bâtons carrés. Voyage de Chardin en Perse , etc.; Amsterdam, 1711, t. II, p. 23.
б. Les Persans savent parfaitement bien damasquiner avec le vitriol les ouvrages d’acier, comme sabres, couteaux, etc.;... mais la nature de l’acier dont ils se servent y contribue beaucoup. Cet acier s’apporte de Gclconde, et c’est le seul qui se puisse bien damasquiner; aussi est-il différent du nôtre, car, quand on le met au feu pour lui donner la trempe, il ne lui faut donner qu’une petite rougeur, comme couleur de cerise, et, au lieu de le tremper dans l’eau comme nous faisons, on ne fait que l’envelopper dans un linge mouillé, parce que, si on lui donnait la même chaleur qu’aux nôtres, il deviendrait si dur que dès qu’on le voudrait manier, il se casserait comme du verre. On met cet acier en pain gros comme nos pains d’un sou, et pour savoir s’il est bon et s’il n’y a point de fraude, on le coupe en deux, chaque morceau suffisant pour faire un sabre, car il s’en trouve qui n’a pas été bien préparé et qu’on ne saurait damasquiner. Un de ces pains d’acier, qui n’aura coûté à Golconde que la valeur de neuf ou dix sous, vaut quatre ou cinq abassis en Perse; et plus on le porte loin, plus il devient cher, car en Turquie on vend le pain jusqu’à trois piastres, et il en vient à Constantinople, à Smyrne, à Alep et à Damas, oû anciennement on le transportait. Le plus grand négoce des Indes se rendait au Caire par la mer Rouge; mais aujourd’hui, autant que le roi de Golconde apporte de difficulté à laisser sortir de l’acier de son pays, autant le roi de Perse tâche d’empêcher qu’on n’enlève de celui qui est entré dans son royaume. Je fais toutes ces remarques pour désabuser bien des gens qui croient que les sabres et couteaux qui nous viennent de Turquie se fout d’acier de Damas, ce qui est une erreur, parce que, comme je l’ai dit, il n’y a point d’acier au monde que celui de Golco.nde qu’on puisse damasquiner sans que l’acier s’altère comme le nôtre. Voyage de Tavernier ; Rouen , 1713, t. II , pag. 330 et 331.
c. « Monsieur, de retour à Klingensthal, j’ai fait, comme j’ai eu l’honneur de vous le promettre à Montbard, plusieurs épreuves sur l’acier, pour en fabriquer des lames de sabres et de X. 33
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des armes blanches à un grand point de perfection, s’est convaincu avec moi que ce n’est que par le travail du marteau et par la réunion de diffé-
couteaux de chasse de même étoffe et de même qualité que celles de Turquie, connues sous le nom de damas: les résultats de ces différentes épreuves ont toujours été les mêmes, et je profite de la permission que vous m’avez donnée de vous en rendre compte.
« Après avoir fait travailler et préparer une certaine quantité d’acier propre à en faire du damas, j’en ai destiné un tiers à recevoir le double de l’argent que j’y emploie ordinairement; dans le second tiers, j’y ai mis la dose ordinaire, et point d’argent du tout dans le dernier tiers.
« J’ai eu l’honneur de vous dire, Monsieur, de quelle façon je fais ce mélange de l’argent avec de l’acier; j’ai augmenté de précautions pour mieux enfermer l’argent, et comme j’ai commencé mes épreuves par les petites barres ou plaques qui en tenaient le double, en donnant à celles du dessus et du dessous le double d’épaisseur des autres, je les ai fait chauffer au blanc bouillant, et ce n’a été qu’avec une peine infinie que l’ouvrier est venu à bout de les souder ensemble : elles paraissaient à l’intérieur l’étre parfaitement, et on ne voyait point sur l’enclume qu’il en fût sorti de l’argent. La réunion de ces plaques m’a donné un lingot de neuf pouces de long sur un pouce d’épaisseur et autant de largeur.
« J’ai ensuite fait remettre au feu ce lingot pour en former une lame de couteau de chasse ; c’est dans cette opération, en aplatissant et en allongeant ce lingot, que les défauts de soudure qui étaient dans l’intérieur se sont découverts, et quelque soin que l’ouvrier y ait donné, il n’a pu forger cette lame sans beaucoup de pailles,
« J'ai fait recommencer cette opération par quatre fois différentes, et toutes les lames ont été pailleuses sans qu’on ait pu y remédier, ce qui me persuade qu’il y est entré beaucoup d’argent.
« Les barres dans lesquelles je n’ai mis que la dose ordinaire d’argent, et dont les plaques du dessus et du dessous ir’avaient pas plus d’épaisseur que les autres, ont toutes bien soudé et ont donné des lames sans paille; il s’est trouvé sur l’enclume beaucoup d’argent fondu qui s’y était attaché.
« A l’égard des barres forgées sans argent, elles ont été soudées sans aucune difficulté comme de l’acier ordinaire, et elles ont donné de très-belles lames. Pour connaître si ces lames sans argent avaient les mêmes ciualités pour le tranchant et la solidité que celles fabriquées avec de l’argent, j’ai essayé le tranchant de toutes forces sur des nœuds de bois de chêne, qu’elles ont coupés sans s’ébrécher; j’en ai ensuite mis une à plat entre deux barres de fer sm mon escalier, comme vous l’avez vu faire sur le vôtre, et ce n’a été qu’ après l’avoir longtemps tourmentée dans tous les sens que je suis parvenu à la déchirer. J’ai donc trouvé à ces lames le même tranchant et la même ténacité. Il semblerait d’après ces épreuves :
« 1» Que, s’il reste de l’argent dans l’acier, il est impossible de le souder dans les endroits où il se trouve;
O 2» Que, lorsqu’on réussit à souder parfaitement des barres où il y a de l’argent, il faut que cet argent, qui est en fusion lorsque l’acier est rouge blanc, s’en soit échappé aux premiers coups de marteau , soit par les jointures des barres posées les unes sur les autres, soit par les pores alors ouverts de Tacier ; lorsque les plaques sont plus épaisses, l’argent fondu se répand en partie sur l’enclume, et il est impossible de souder les endroits où il en reste;
« 3» L’argent ne communique aucune vertu à l’acier, soit pour le tranchant, soit pour la solidité; et l’opinion du public, qui avait décidé mes recherches, et qui attribue au mélange de l’acier et de l’argent ia bonté des lames de Damas en Turquie, est sans fondement, puisque, en décomposant un morceau vous-même. Monsieur, vous n’y avez pas trouvé plus d’argent que dans la lame de même étoffe faite ici, dans laquelle il en était cependant entré;
« 4® Le tranchant étonnant de ces lames et leur solidité ne proviennent, ainsi que les dessins qu’elles présentent, que du mélange des différents aciers qu’on y emploie, et de la façon qu’on les travaille ensemble.
« Pour que vous puissiez. Monsieur, en juger par vous-même, et rectifier mes idées à ce sujet, j’envoie à mon dépôt de l’arsenal de Paris, pour vous être remises à leur arrivée :
« 1® Une des lames forgées avec les lingots où il y avait le double d’argent, dans laquelle je
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rents acier mêlés d’un peu d’étoffe de fer que l’on vient à bout de damasquiner les lames de sabres, et de leur donner en même temps le tranchant, l’élasticité et la ténacité nécessaires j il a reconnu comme moi que ni l’or ni l’argent ne peuvent produire cet effet.
Il me resterait encore beaucoup de choses à dire sur le travail et sur l’emploi du fer : je me suis contenté d’en indiquer les principaux objets ; chacun demanderait un traité particulier, et l’on pourrait compter plus de cent arts ou métiers tous relatifs au travail de ce métal , en le prenant depuis ses mines jusqu’à sa conversion en acier et sa fabrication en canons de fusils , lames d’épées, ressorts de montre, etc. Je n’ai pu donner ici que la flliation de ces arts, en suivant les rapports naturels qui les font dépendre les uns des autres : le reste appartient moins à l’histoire de la nature qu'à celle des progi'ès de notre industrie.
Mais nous ne devons pas oublier de faire mention des principales propriétés du fer et de l’acier, relativement à celles des autres métaux : le fer, quoique très-dur, n’est pas fort dense; c’est, après l’étain, le plus léger de tous. Le fer commun, pesé dans l’eau, ne perd guère qu’un huitième de son poids, et ne pèse que cinq cent quarante-cinq ou cinq cent quarantesix livres le pied cube®: l’acier pèse cinq cent quarante-huit à cinq cent quarante-neuf livres, et il est toujours spécifiquement un peu plus pesant que le meilleur fer; je dis le meilleur fer, car en général ce métal est sujet à varier pour la densité, ainsi que pour la ténacité, la dureté, l’élasticité, et il parait n’avoir aucune propriété absolue que celle d’être attirable à l’aimant; encore cette qualité magnétique est-elle beaucoup plus grande dans l’acier et dans certains fers que dans d’autres; elle augmente aussi dans certaines circonstances et diminue dans d’autres; et cependant cette propriété d’être attirable à l’aimant paraît appartenir au fer, à l’exclusion de toute autre matière, car nous ne connaissons dans la nature aucun métal, aucune autre substance pure qui ait cette qualité magnétique et qui puisse
crois qu’il y en a encore, parce qu’elle n’a pu être bien soudée, et que vous voudrez Lien faire décomposer après avoir fait éprouver son trancbant et sa solidité;
« 2® Une lame forgée d’un lingot où J’avais mis moitié d’argent, bien soudée, et sur laquelle j’ai fait graver vos armoiries;
« 3° Une lame fabriquée d’une barre d’acier travaillée pour damas, dans laquelle il n’est point entré d’argent; vous voudrez bien faire mettre cette lame aux plus fortes épreuves, tant pour le trancbant sur du bois qu’en essayant sa résistance en la forçant entre deux barres de fer. » (Lettre de M. Gaü, entrepreneur général de la manufacture des armes blanches, à M. le comte de Buflbn, datée de Klingensthal , le 29 avril 177S. ) a. On a écrit et répété partout que le pied cube de fer pèse cinq cent quatre-vingts livres ( voyez le Dictionnaire de Chimie, article Fer) ; mais cette estimation est de beaucoup trop forte. M. Brisson s’est assuré, par des épreuves à la balance hydrostatique, que le fer forgé, non écroui comme écroui , ne pèse également que cinq cent quarante-cinq livres deux ou trois onces le pied cube, et que le pied cube d’acier pèse cinq cent quarante-huit livres : on s’était donc trompé de trente-cinq livres, en estimant cinq cent quatre-vingts livres le poids d’un pied cube de fer. (Voyez la Table des pesanteurs spécifiques de M. Brisson. )
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même l’acquérir par notre art 5 rien au contraire ne peut la faire perdre au fer tant qu’il existe dans son état de métal. Et non-seulement il est toujours aüirable par l’aimant, mais il peut lui-même devenir aimant, et lorsqu’il est une fois aimanté, il attire l’autre fer avec autant de force que l’aimant même®.
De tous les métaux, après l’or, le fer est celui dont la ténacité est la plus grande : selon Musschenbroeck, un fil de fer d’un dixième de pouce de diamètre peut soutenir un poids de quatre cent cinquante livres sans se rompre; mais j’ai reconnu par ma propre expérience qu’il y a une énorme différence entre la ténacité du bon et du mauvais fer**, et quoiqu’on choisisse le meilleur pour le passer à la filière, on trouvera encore des différences dans la ténacité des différents fils de fer de même grosseur, et l’on observera généralement que plus le fil de fer sera fin, plus la ténacité sera grande à proportion.
Nous avons vu qu’il faut un feu très-violent pour fondre le fer forgé, et qu’en même temps qu’il se fond, il se brûle et se calcine en partie, et d’autant plus que la chaleur est plus forte : en le fondant au foyer d’un miroir ardent on le voit bouillonner, brûler, jeter une flamme assez sensible et se changer en mâchefer; cette scorie conserve la qualité magnétique du fer après avoir perdu toutes les autres propriétés de ce métal.
Tous les acides minéraux et végétaux agissent plus ou moins sur le fer et l’acier; l’air, qui dans son étal ordinaire est toujours chargé d’humidité, les réduit en rouille; l’air sec ne les attaque pas de même et ne fait qu’en ternir la surface; l’eau la ternit davantage et la noircit à la longue; elle en divise et sépare les parties constituantes, et l’on peut avec de l’eau pure réduire ce métal en une poudre très-fine % laquelle néanmoins est encore du fer dans son état de métal, car elle est atlirable à l’aimant et se dissout comme le fer dans tous les acides ; ainsi, ni l'eau, ni l’air seuls n’ôtent au fer sa qualité magnétique, il faut le concours de ces deux éléments ou plutôt l’action de l’acide aérien pour le réduire en rouille*, qui n’est plus attirable à l’aimant.
L’acide nitreux dévore le fer autant qu’il le dissout : il le saisit d’abord avec la plus grande violence; et lors même que cet acide en est pleinement saturé, son activité ne se ralentit pas, il dissout le nouveau fer qu’on lui présente en laissant précipiter le premier.
a. Voyez, dans le XII« volume, l’article de V Aimant,
b Voyez le Mémoire sur la ténacité du fer, dans le IX« volume.
c. Prenez de la limaille de fer nette et brillante; mettez-la dans un vase; versez assez d’eau dessus pour la couvrir d’un pouce ou deux; faites-la remuer avec une spatule de fer jusqu’à ce qu’elle soit réduite en poudre si fine qu’elle reste suspendue à la surface de l’eau : cette poudre est encore du vrai fer très-attirable à l’aimant.
1 Vaction de l’acide aérien pour le réduire en rouille;... c’est-à-dire l’action de \’oxy~
gcne de l’air ; la rouille est un oxyde de fer.
L’acide vitriolique, même affaibli, dissout aussi le fer avec effervescence et chaleur, et les vapeurs qui s’élèvent de cette dissolution sont très-inflammables L En la faisant évaporer et la laissant refroidir, on obtient des cristaux vitrioliques verts, qui sont connus sous le nom de couperose'^.
L’acide marin dissout très-bien le fer, et l’eau régale encore mieux : ces acides nitreux et marins, soit séparément, soit conjointement, forment avec le fer des sels qui, quoique métalliques, sont déliquescents j mais dans quelque acide que le fer soit dissous, on peut toujours l’en séparer par le moyen des alcalis ou des terres calcaires ; on peut aussi le précipiter par le zinc, etc.
Le soufre qui fait fondre le fer rouge en un instant est plutôt le destructeur que le dissolvant de ce métal, il en change la nature et le réduit en pyrite^ ; la force d’affinité entre le soufre et le fer est si grande qu’ils agissent violemment l’un sur l’autre, même sans le secours du feu, car dans cet état de pyrite ils produisent eux-mêmes de la chaleur et du feu, à l'aide seulement d’un peu d’humidité.
De quelque manière que le fer soit dissous ou décomposé, il paraît que ses précipités et ses chaux en safran, en ocre, en rouille, etc., sont tous colorés de jaune, de rougeâtre ou de brun ; aussi emploie-t-on ces chaux de fer pour la peinture à l’huile et pour les émaux.
Enfin le, fer peut s’allier avec tous les autres métaux^, à l’exception du plomb et du mercure j suivant M. Geller, les affinités du fer sont dans l’ordre suivant : l’or, l’argent, le cuivre ; et, suivant M. Geoffroy : le régule d’antimoine, l’argent, le cuivre et le plomb; mais ce dernier chimiste devait exclure le plomb et ne pas oublier l’or, avec lequel le fer a plus d’affinité qu’avec aucun autre métal. Nous verrons même que ces deux métaux, le fer et l’or, se trouvent quelquefois si intimement unis par des accidents de nature, que notre art ne peut les séparer l’un de l’autre ^
DE L’OR
Autant nous avons vu le fer subir de transformations et prendre d’états différents, soit par les causes naturelles, soit par les effets de notre art;
a. Voyez ci-devant l’article du Vitriol.
h. Voyez l’article de la Platine, dans le IX« volume.
1. Les vapeurs inflammables , qui se dégagent durant l’action de V acide sulfurique, étendu d’eau, sur le fer, sont de Vhydrogéne.
