OAK ST. HDSF II B R.AR.Y OF THE U N I VER.SITY Of ILLINOIS G7I S A L L I A G E S METALLIQUES PAK Arthur H. HIORNS TRADUCTION AUGMENTEE D'UN APPENDICE PAR O. BOUDOUARD PRKPAKATEUK AL 1 COI.I.KCF. UK 1 I1ANCK PREFACE DE H. LE CHATELIER, higenieur en chef des Mines PARIS G . STEINHEIL, E D I T E U R 2, RUE CASIMIR-DELAV1GNE, 2 1900 LES ALLIAGES METALLIQUES S ALLIAGES METALLIQUES PAR Arthur H. HIORNS niRECTEUB DE L'ECOLE DE METALLURGIE DE "BIRMINGHAM AND MIDLAND INSTITUTE* TRADUCTION AUGMENTEE D'UN APPENDICE PAR O. BOUDOUARD PHKPARATEUR AU COLLEGE DE FRANCE PREFACE DE H. LE GHATELIER, Ingeoienr en chef des Mines PARIS G. STEINHEIL, EDIT EUR 2, RCE CASIMIR-DELAVIGNE, 2 1900 *// H t>i PREFACE Les (tillages ont 616 connus des la plus haute anliquiU ; la Bible, I'lliade en font mention. Us ont ete obtenus d'abord par le traitement direct des minerals meialliques generale- \ment associes dans leurs gisements. Les melanges naturels & de pyrite cuivreuse auec la galene plombifere ont donne aux * anciens Egyptiens, aux Grecs, aux Chinois, les alliages \ cuivre-plomb, souvent confondus avec le cuivre pur; les ^ memes alliages sont aujourd'hui prepares dans les memes \ conditions par les negres du Congo. ^ Peu a pen la distinction se fit entre les alliages et les me- iaux simples; les alliages parent elre prepares a volontt avec line composition determinee par la reunion de leurs constituants. Un fait capital frappa necessairement les pre- miers observateurs : la difference considerable existant sou- vent entre les proprietes d'un alliage et celles des metaux qui le composent ; I' absence de proportionnalitd entre les chan- gements de la qaalite d'un metal et la petite quantitd de cer- > -j taine* substances etrangeres ajoutees. Le bronze, le laiton -'ipnt line durete, une couleur qui ne rappellent aucunement / celles de leurs elements. Les plus faibles proportions d 'ar- senic, de mercure ajoutees au cuivre suffisent pour lerendre cassant et pour le blanchir. Ces deux fails expliqueni I'im- ^ parlance si grande prise par les alliages et la somme enorme d' efforts consacres a leur etude. Les armes, les outils, tous les uslensiles necessaires a la vie exigent, suivant leur emploi, des qualites differentes ; -. ..< VIII PREFACE pour les oblenir, les combinations en nombre illiinite des melaux entre eux onl fourni la matiere premiere necessaire. Mais il a fallu un labeur infaligable, prolonge pendant des siecles, pour preciser les formules de traitemenl donnant, avec rinfinie variete des minerals, un resultal lotijours sem- blable a lui-meme. Pendant que les artisans se livraient a ce travail, les sa- pants dans leurs of/icines, les alchimisles recherchaient les causes des proprieles si variables des melaux. Frappes de I' influence enorme d'impureles en proportions minimes,ils assimilerent ces transformations des melaux aux operations de la leinlure, cherchant a transmitter les proprieles d'un metal sur un autre, a faire de I'or arlificiel, comme on pent transporter une couleur prise a une plante sur la fibre inco- lore d'une autre planle. Ces traoaux incessants ne furent pas perdus ; nous leur devons la science chimique el la metal- lurgie. Ce passe qui nous semble bien vieux aujourd'hui nest pas aussi eloigne qu'on pourrait le croire. Si le XIX* siecle a eld le lemoin d'un essor inou'i de I' Industrie, il ne faut pas cependant meconnaltre les resullats considerables obtenus avanl lui. Depuis longlemps deja le bronze, le laiton, I'acier, la fonte etaient connus el habilement employe's. En dehors de i Industrie du fer, on en est encore sur bien des points aux nieilles recettes empiriqu.es se transmeltanl dans les usines comme un secret precieux, qui une fois perdu ne saurail etre relrouve ; les profanes ne sont pas admis a en prendre con- naissance. Aussi est-il fort difficile de faire un bon traile des alliages. Les melhodes scienlifiques de I' Industrie mo- derns, n'y sont d'aucun usage ; la tradition est jalousemenl gardee par ses depositaires. La pluparl des ouvrages sem- blables sont des compilations sans inlerel ou le vrai el le PREFACE IX faux se coudoienl, le faux souvent plus abondant que le vrai. Une place preponderant y est occupee par des analyses de- iaillees de quelqu.es memoires scienlifiques, celebres par le nom de leur auteur, mais trop souvent depourvus d'interel pratique. Le traite de M. Hiorns merile une place a part, en rai- son de ['experience personnelle de son auteur. Viuant el travaillant a Birmingham dans un des principaux centres de la fabrication des alliages il a pa, tant par sa frequenta- lion des usines que par ses recherches de laboratoire, s'inilier a bien des secrets d'une Industrie restee jusqu'ici un peu mysterieuse. La precision des details, la variete des for- miiles contenues dans son ouvrage inspirent a premiere vue une confiance donl nous avons pu contrdler le bien fonde sur differents points qui nous etaient plus parliculieremenl connus. Ce n'est cerlainement pas un ouvrage bien redige ; il manque d'ordre, il est surcharge de repetitions el pourlanl la lecture en est attrayante. II a une certaine saveur de vieux bouquin ; on y trouve des collections de recettes sentant leur alchimie, qui font bien comprendre ce qu'a ete celle indus- trie des alliages et comment elle s'est developpee. Les rediles, generalement si fastidieuses, se font accepter parce que chacune d'elles correspond en realile a un fait distinct. C'est le resultal d'une visile d'usine, c'est la lecture d'un memoire qui ont en quelque sorte ete photographies au passage. El chaque repetition nouvelle 'd'une formule esl, par I'accord d'un plus grand nombre de temoignages, une preuve de plus de son exactitude. Ce livre clot une longue periode de tdton- nemenis empiriques ; il en fait connaitre les resultats avec toute la precision que comporte le sujet. Si c'est I' ouvrage du passe, est-ce aussi celtii de I'avenir ? Certainement non. M. Hiorns dans la preface de I'edilion PREFACE anglaise, le declare en loute sincerile el en loute verile : I'ou- vrage, dit-il, nest pas adequal a I' importance du sujel traite. II lui manque une base scientific/lie ; I'auteur I' a bien compris el sur ce point son livre presente des contradictions aui vont nous permeitre de preciser les lacunes a remplir. Le volume debute par un resumt Ires bien fail des lois ge- nerates de la chimie el des proprieles chimiques des melaux, mais dans la suite du volume il n'est lire aucun parti de ce preambule qui reste un hors-d'oeuvre inutile. Plus loin on trouve une classification des alliages basee sur les recherches de Malthiessen el donnanl une preponderance marqute au role des combinaisons defmies dans les alliages, ce qui est parfaitemenl juste. Quelques pages plus loin il esl dil, ce qui est non moins exact, que lefabricant d 'alliages commetlrail une erreur profonde en se preoccupanl dans I' association des metaux des rapports de leurs poids equivalents. La rai- son de ces contradictions est que I 'elude scientifique des al- liages n'est pas assez avancee pour elablir les liaisons multi- ples qui rallachent necessairement la theorie a la pratique. A quoi cela tient-il ? Si I'on passe en revue les principales etapes de la chimie appliquee, on voit au point de depart de chacune de ces eta- pes, une melhode speciale d'analuse immediate permcllant d'isoler les differenls principes definis des melanges inde fi- nis oil Us sont engages ; lunl que cette separation n'est pas faile il n'y a pas d' etude scientifique possible. La balance a permis I'extraction des corps simples de leurs composes el donne naissance a la chimie moderne. Les phenomenes de dissolution out servi a isoler les sets dont I'etude a constitud a elle seule presque toute la chimie pendant la premiere moitie de ce siecle. La distillation fraclionnee a donne nais- sance a la chimie organique qui, a son lour, est venue envahir PREFACE XI toute la science pendant ces vingt-cinq dernieres annees. La separation optique des cristaux a cree la petrographie, qui a completement renouvele les sciences geologiques. La sepa- ration des principes immediate den alliages est aujourd'hui possible, mais deptiis an Ires petit nombre d 'annees settle- ment, par les methodes de la metallographie microscopique dues au professeur Sorby de Sheffield el a un ingenieur fran- siecle, les recberches sur les alliages furent plus nombreuses,et 1'inleret qu'cllcs off rent, ii'a fait qu'augmenter de plus en plus jusqu'a Tepoque ac- tuelle. Nature des metauz. 2. Le terme metal designe un certain nombre d'ele- ments chimiques ayant des caracterescommuns bien definis, tels que Fdclat metallique, la conductibilite, une grande den- site. Lorsqu'ils sont prepares elcctrolytiquement, ils appa- raissent au pole negalif : ce sont done des corps electroposi- INTRODUCTION tifs. Ces proprietesne sont point egalement developpees dans tous les cas ; quelquefois un ou plusieurs de ces caracteres peuvent etre absents. D'autre part, il cxiste des substances non metalliques dans lesquelles on pent retrouver les pro- prietes dcs metaux. Ainsi le graphite a un eclat metallique, le charbon et Ic silicium sont conducteurs de la chaleuretde I'electricite, les metaux alcalins sont plus lagers que 1'eau. En fait, il y a des elements ayant des caracteres tres marques qui les font classer sans hesitation dans les metaux ; d'autres, au contraire, tels que 1'arsenic, ont des proprietes metalliques ou non, suivant le point de vue auquel on se place. Ces corps servent d'intermediaires entre les metaux et les me"tallo!des, de telle fac.on qu'il est impossible de fixer une ligne de de"mar- cation bien nette. L'influence de la chaleur sur les metaux est Ires variable : quelques-uns fondent a une basse temperature, d'autres exi- gent la temperature du rouge sombre, du rouge blanc, ou memo du blanc. Le tableau suivant donne" par Pouillet indi- que les temperatures correspondant aux dilTercnts aspects : Rouge naissant correspondant a. . 52oC. 977F. Rouge sombre 700 1.292 Rouge cerise naissant 800 1.472 cerise 900 1.652 cerise clair 1.000 1.832 Orange sombre 1.100 2.012 clair 1.200 2.192 Blanc 1.300 2.372 eclatant 1.400 2.552 soudant 1.500 2.732 Les metaux se dilatent par la chaleur et se contractent par le refroidissement, et entre certaines limites, la dilatation est proportionnelle a 1'accroissement de temperature. II existe ALLIAGES METALLIQUES cependant certaines anomalies : la fonte se dilate au moment de sa solidification, et le bismuth solide occupe un volume plus grand que le bismuth liquide. Un des caracteres dislinc- tifs d'un me"tal est la mobilite" interne qui lui permct d'etre modifi^ dans son e"tat, sous 1'influence de la pression, sans rupture de la masse. Cette proprie'te' est variable suivant les m^taux, de telle sorte que la maltiabilite ', ou propriete de se laisser re'duire en feuilles minces sans se ddchirer, et la diictilite, ou propriety de se laisser 6tirer en fils sous 1'in- fluence d'une tension longiludinale combinue a une pression lattfrale, ne sont pas les memes pour les differents me"laux. L'ordre relalif dans lequel ils se rangent n'est pas le meme pour la malldabilitd et la ductilite", 1'nne dependant de la douceur et de la tdnacite', 1'autre dependant beaucoup plus de la te"nacite". Par ttnacite, onddsigne la resistance qu'olTre un corps si on le soumet a une force de tension pour sgparer ses particules. La te'nacite' est g<5ne>alement diminuee par une dlevation de temperature, 1'inverse ayant souvent lieu avec la malleabilite" et la ductilite". Quelques m^taux ont une faible te'nacite ; ils sont dits sees. D'autres, au contraire, rdsistenl a la rupture sous 1'effet d'une force de cintrage ou de torsion. L'dlasticitc'est une propriety des corps, par laquelle ils reviennent a leur forme premiere si on les en e"carte. Pour chacun d'eux, il y a une limite au dela de laquelle ils ne reviennent pas a leur dial initial : c'est ce qu'on appelle la limite de parfaite tlasticitt. La durctf, mesur 31 1,8-2,1 Selenium. . ... . Se 79,5 4,28-4,8 Silicium Si 28,1 2,49 Soufre. . . S 32 1,97-2.07 Tellure Te 128 6,18 Les composes sont forme's par la combinaison des differents e"le~menls : ainsi FeO repre"sente 1'oxyde de fer. MnO celui de manganese . Quelquefois deux dlemenls forment plusieurs composes comme FeO, Fe 2 3 , Fe 3 0*; il est alors necessaire de pouvoir les designer. II y a plusieurs systemes de^nomencla- ture, mais le plus simple (pour le composd de deux elements) est celui qui consisted dnoncer d'abord le nomdu mdtallo'ide ou du moins me'tallique termini par lire, le faisant suivre de celui du melal (i). Quand deux radtalloides se combinent, celui dont les proprie'te's rappellent le plus celles des m6taux est dcrit le deuxieme. Quelquefois les prefixes grecs, tels que mono, di, tri, sont employe's pour indiquer le nombrc d'ato- mes presents. Un autre sysleme consiste i terminer le nom dem6tal en ique ou eux, le compost contenantla plusgrande proportion de metalloiide dtant distingu^ par le suffixe ique (1) Pour les composes renfermant de 1'oxygene, on emploie le mot oxyde. INTRODUCTION et celui en contenant la plus petite par le suffixe eux. Le ta- bleau suivant fera mieux comprendre : NOMS NOMS NOMS FORMULES Oxyde de fer. . . . Trioxyde de fer. . . Tetroxyde de fer. . Oxyde ferreux. . . . ferrique . . . Tetroxyde triferrique Protoxyde de fer . . Sesquioxyde de fer . Oxyde agnetique de fer FeO Fe'Oa Fe"0* Oxyde de manganese Bioxyde de manga- nese Oxyde manganeux. . manganique . Protoxyde de manga- nese Peroxyde de manga- nese MnO Mn()2 Oxyde d'aluminium. alurninique, . Al0> Oxyde de calcium.. Oxyde de magne- sium calcique . . . magnesique . Chaux CaO MgO Bioxyde de titane. . Oxyde de carbone.. Bioxyde de carbone. Bioxyde de silicium. Oxyde carbonique. . Oxyde silicique Acide titanique . . . B Acide carbonique . . Silice . ... K0 CO C02 SiO* Pentoxyde de phos- phore . phosphorique. Acide phosphorique P2Q5 Bioxyde de soufre . Trioxyde de soufre. sulfureux. . . sulfurique . . sulfureux . . . sulfurique. . . S02 80s Quand trois elements, 1'un etant un me"tal et un autre Foxy- gene, sont combines ensemble, le nom du troisieme est ter- mine un ate. Les exemples ci-dessous feront mieux compren- dre ; il est indifferent de placer les symboles d'une tnanierc quelconque ; en me"tallurgie, les formules de la derniere colonnc sont usite'es le plus couramment. NOMS NOMS FORMULES Silicate de fer . ... FeSiOs ou FeO. SiO-' id. id. Sulfate ferreux Fe2SiO<- ou 2FeO, SiO* FeSO* ou FeO, SO' Silicate de calcium. . . Silicate d'aluminium. . Carbonate de calcium. . Silicate de chaux .... d'alumine. . . . Carbonate de chaux (cal- caire) CaSKM ou CaO, SiO 2 Al*Si30 ou 2A12Q3,3SiO CaCO 3 ou CaO, CQ2 Carbonate de cuivre . . Carbonate cuivrique. . . CuCOs ou CuO, CO* It ALLIAGES METALUQUES Equations. Quand deux ou plusieurs elements s'unis- sent pour former un compose", ou deux composed pour dormer un produil plus complexe encore, la reaction estrepresenlee par une equation chimique, ainsi : 3Fe + 40 = Fe 3 4 Per Oxygene Te'troxyde de fer 3xS6 4x16 168 + 64 FeO + SiO* == FeO,SiO s Oxyde ferreux Silice Sili.-ale ferrcux 56 + 16 28 + 32 72 + 60 Dans une telle equation, les corps situ^s a gauche du signe = sont ceux qui entrent en reaction, ceux place's a droite sont les produits de la reaction. Comme le symbole d'un clement repre"sentc en mcme temps unpoids defini donne dans les tables (pages 11 et 12),comme le poids atomique, ces equations chimiques donnent les quan- tites de matiere raises enoauvre. Ainsi, dans la l re Equation, 3 X 56 parties de fer se combinent a 4 X 16 parties d'oxy- gene pour former 168 + 64 = 232 parties d'oxyde noir de fer. Quand une reaction chimique a lieu, ilen rfeulte une pro- duction on une absorption de chaleur, celle-la 6tant due a la combinaisondes e'le'ments ou des composes, celle-ci a la mise en liberty des constituants. Si la temperature produite est considerable, on dit gdne'ralement qu'il y a combustion ; ainsi le carbone se combine a 1'oxygene en produisant de 1'acide carbonique en meme temps qu'une chaleur intense. G + 20 = GO 2 Carbone Oxygene Acide carbonique Dans le langage courant, on dit que le carbone brule, el la combustion du charbon n'est autre chose que le rdsultat d'une combinaison chimique. INTRODUCTION 15 Lorsque des substances se combinent avec 1'oxygene, elles sonl dites oxydees, et la matiere qui apporte 1'oxygene estun agent oxydant. Inversement, les substances qui enlevent de 1'oxygene a un corps sont appelees reductrices. Voici quelques exemples : Agents oxydants Oxygene (0). Air (0 et Az). T Ceux qui ont un caractere acide, principalement les oxydes des metalloi'des, souvent appele's acides, comme 1'acide carbonique CO 2 et la. silice SiO* ; 2 ceux qui ont un caractere basique, surlout les oxydes des me"laux, ordinairement appele's bases. Ces deux classes ont des caracteres opposes, et lorsqu'on unit un acide et une base en proportions e"quivalentes, ils se neulralisent gdndra- lement, formant ce que Ton appelleles corps neutres, qui ne possedent aucune des propriety's caracleristiques de chacune des especes constituantes. Ainsi la silice SiO s neutralise 1'oxyde de fer FeO, donuant un silicate, qui n'est ni acide ni basique. Si quelque compose" contient un exces d'acide ou de base, il est classd comme substance acide ou basique, suivant que 1'un ou 1'autrc predomine. Ainsi, 3 FeO.SiO 4 est un si- licate basique, et FeO. SiO J est un silicate acide, parceque INTRODUCTION 17 dans le premier il y a plus de FeO qu'il ne faut pour saturer SiO 2 , et dans le dernier, pas suHisamment. Hi/drogene (//). II se trouve principalement dans la na- ture combine* avec Poxygene, formant 1'eau H 2 qui en con- tient le 1/9 de son poids. 11 difl'ere des autres metallo'ides en ce qu'il ne se combine pas aux aulres metaux pour donner dcs composes ; mais certains metaux, comme le palladium ct le fer, en absorbent une grande quantity a Fe"tat occlus. 1/hydrogene bruledans Fair ou dans Foxygene pur, en de"ga- geant une grande quantiliS de chaleur : 2 E + = = HO C'est un constituant du bois, de la tourbe, de la houille, du ga/. d'dclairage, dans lesquels il existe tres probablement a Fetat d'eau ; combing avec le carbone, il donne les carbures d'hydrogene, tels que le gaz des marais CH*, le gaz ole"fiant C ! H 4 . Ces composes brulent en donnant de 1'eau ct dePacide carbonique : CH 4 +40: GO 2 + 2 H 2 Gaz des marais Oxygene Acide carbonique Eau C 9 H 4 + 60 = 2 CO 3 ,+ 2 IPO Gaz olefiant Oxygene Acide carbonique Eau Dans quelques fourneaux et gazogenes, la vapeur d'eau est introduite concurremment avec Pair pour augmenter le volume du combustible gazeux ; mais il n'y a qu'une portion limilee de la vapeur qui pent etre utilisee. Azote (Az). L'azote forme les 79 centidmee en volume de Pair, sa fonction tHant d'atlenuer les propri(5t6s actives de Poxygene. II ne brule ni n'entretient la combustion, de sorte que Pazote qui entre dans un fourneau, pour la plus grande part, en sort intact, emportant une grande quantitede chaleur etn'en ayant pas fourni par lui-me"me. . HlORNS 2 18 ALLIAGES METALLIQUES L'air est simplemcntun melange d'oxygeneet d'azote avec de pctites quantite"sd'eau et d'acide carbonique. Abstraction faite de ces derniers, sa composition est la suivante : En volume En poids Az 79 77 21 23 100 Too L'air ressemble k 1'oxygene quant h ses proprietes ; il est moins actif par suite de la presence de 1'azote. Silicium (Si). Ce metallo'ide est une substance gris-noi- ratre. 11 existe g6ne"ralement dans le fer et quelques autres meHaux, ou, comme le carbone, il est a l'6tat libre ou corn- bind. Comme element, ila une faible importance ; mais com- bine', il forme le 1/4 de la croute terrestre. 11 brule dans 1'oxygene, en donnantdela silice: Si + 20 = SiO s Silicium Oxygene Silice La silice (SiO*) joue un r6le important dans 1'extraction des me"taux de leurs minerais, parce qu'elle est le constituant principal des laitiers. A l'e"tat librc, c'est le sable ; & 1'dtat de combinaison avec les bases, elle forme les silicates. Les diffc- rents laitiers sont principalement des composes de silice avec I'alumine A1 S 3 , la chaux CaO et d'autres oxydes mdlal- liques qui fondenl a haute temperature. La silice elle-meme est pratiquement infusible. Carbone (C). Ce metaHoide est un constituant essentiel de la matiere vivante et des combustibles ordinaires, tels que la houille. II existe a 1'dtat libre (diamant, graphite ou plombagine). A l'6tat de graphite, il est employe" dans la fabrication des creuscls a cause de son infusibilite et de son incapacity de INTRODUCTION 19 former des laitiers fusibies avec les matieres acides oubasi- ques. 11 brule indefiniment a 1'air, mais ne fond ni no se va- porise. II existe dans la fonte et 1'acier a l'e~tat libre et com- bine". Une certaine partie du curbone libre de la fonle monte quelquefois a la surface de la masse fondue. Le charbon de bois et le coke sont presque entierement composes de car- bone avec une petite quantite de matieres lerreuses qui res- tent dans les cendres lorsque le carbone esl bruld. Le charbon brule dans 1'oxygene endoimant des oxydes. Si Ton fait pas- ser de la vapeur d'eau sur du charbon fortement chauffe, il y a decomposition de 1'eau et oxydalion du carbone : C + H'O = H* + CO Charbon Eau Hydrogi-ne Oxyde de carbone 3 C + 2 H 2 = CH* + 2 CO Gharbon Eau Gaz des uiarais Oxyde de carbone Le bioxyde de carbone ou acide carbonique (CO'-) esl un gaz pesant environ 1 fois 1/2 plus que 1'air ; il se forme quand le carbone brule dans 1'oxygfcne ou dans un exces d'air : C + 0* = CO* Carbone Oxygene Acide carbonique Ue meme, si 1'oxyde de carbone est brul6 dans 1'oxygene ou dans 1'air : CO + = CO 2 Oxyde de carbone Oxygene Acide carbonique Si Ton amene 1'acide carbonique au contact du charbon rouge, il se transforme en oxyde de carbone en doublant de volume : CO* + C = 2 CO Acide carbonique Carbone Oxyde de carbone Dans ce cas, 1'acide carbonique est un oxydant. Le gaz carbonique n'esl pas un poison, mais il n'entretient ni la vie ni les combustions ordinaires. 20 ALLIAGES METALLIQUES l^oxydede carbone (CO)estun gaz incolore, ayant environ le mSme poids que 1'air, extremement vendneux ; il brfile dans 1'air en donnant del'acide carbonique, avec production d'une flarame bleue caractdrislique et degagement conside- rable de chaleur. Le gaz combustible qui se produit dans les gazogenes est principaleraent de Poxydc de carbone. C'estun rdducteur puissant, probablement le principal facteur de la reduction de 1'oxyde de fer dans les hauts-fourneaux et de 1'oxyde de zinc dans les moufles a zinc. Aux hautes tempe"ra- tures, 1'oxyde de carbone est decompose", spe"cialement en presence d'autres corps, comme le fer qui se combine an charbon : 2 CO CO + G Oxyde de carbone Acide carbonique Carbone C'est probablement ce qui se passe dans les hauts-four- neaux et dans la cementation de 1'acier. Phosi>kore(P). Ce me"talloide est generalementunsolide cristallin, ressemblant a la cire, qui fond facilement ct se vaporise. II est facilement inflammable dans 1'air, donnant un nuage blanc de pentoxyde de phosphore P'O 8 , appele~aussi acide phosphorique. 11 se combine avcc 1'oxygene pour for- mer deux oxydes. Un de ces oxydes se combine avcc les ba- ses pour donner des composes appele's phosphates. Le phos- phore existe probablement dans les metaux a 1'e" tat d'ele'menl , et dans les laitiers a I'd tat de phosphates. Ainsi, dans 1'affi- nage de la fonte, le phosphate de fer (3 FeO.P 2 O) se retrouve dans les scories, et le phosphate de chaux (4 CaO.P 2 3 ) dans les lailiers basiques. Les phosphates sont de'compose's par la silice a haute tem- pdrature, parce que, dans ces conditions, la silice n'est pas volatile : 3 FeO.P'O + SiO 2 = 3 FeO.SiO 1 + P 2 5 Phosphate de fer Silice Silicate de fer Acide phosphorique INTRODUCTION 21 L'acide phosphorique est reduit par le carbone, m6me par le fer, le phosphore se combinant au fer : P*0= + 5C = SCO + P* Acide phosphorique Carbone Oxyde de carbone Phosphore Soufre (S). C'est un mctalloide solide a la temperature ordinaire. II fond facilement et se volatilise ; il se combine aux melaux pour donner des sulfures (sulfure de fer, FeS). Avec 1'oxygene, il forme des oxydes (bioxyde SO-, trioxyde SO 3 ). Chlore (Cl). Get element existe dans la nature, com- bine principalement au sodium, au calcium, au potassium, au magnesium, etc. A la temperature et a la pression ordi- naires, c'est un gaz jaune verdatre, ayant une odeur forte et irritante ; par une grande pression, il peut etre liquefid en un liquide jaune verdatre fonc6 ; aux basses temperatures, il peut etre solidifie. II est facilement soluble par 1'eau. C'est un agent chimique actif se combinant avec la plupart des metaux pour donner les chlorures. Indirectement, il agit comme oxydant energique ; de la son cmploi dans le blan- chiment et dans la disinfection. Combine a Fbydrogene, il donne 1'acide chlorhydrique 1ICI. Proprietes des metaux. Metaux nobles : Or, platine, argent. 6. - - L'or se rencontre gene'ralement a l'e~tat me"tallique, souvent associe a 1'argent, quelquefois au cuivre, au plomb et au platine. On le trouve enfin dans les minerais de plomb, de zinc, de fer et de cuivre. L'or est un metal jaune, brillant ; c'est le metal le plus malleable et le plus ductile; son poids spdcifique est 19,5 ; son point de fusion est 1065 ; il n'est volatil qu'aux tres hautes temperatures. II est aussi mou que 22 ALLIAGES METALLIQUES le plomb et peut etre soudd par pression a froid ; c'est 1'un des meilleurs conducteurs de la chaleur et de J'dlectricite. L'or nes'oxyde pas a Fair, il n'estaltaque par aucunacide simple, sauf par 1'acide se'Ie'nique, mais est dissous par certai- nes substances comme 1'eau rdgale qui contient duchlore. Le chlore a l'e"tal gazeux s'unit directement avec 1'or pour dormer le chlorure AuGl 3 . II reste inattaque" par le soufre ou ses com- posts, de telle sorte que 1'or expose" aux fumees sulfureuses ne se ternit pas comme 1'argent place" dans les memes condi- tions. L'or pur est trop mou pour 1'usage courant; on 1'allie ordinairement a 1'argent et au cuivre qui le durcissent sans alte~rer sensiblement sa malle"abilite" et sa ductilite". L'anti- moine, 1'arsenic et le plomb, meme en petites quantitds, modifient totalement les propridtes de 1'or. Le platine est un mdtal blanc, brillant, tres malldable et tres ductile. Aussi doux que 1'argent, il peut etre soude ; i! est tres tenace, venant immediatement apres le fer et le cui- vre ; il fond a la plus haute tempdrature, celle produite par exemple dans la flamme oxhydrique ou dans 1'arc eMectrique. II ne s'oxyde a aucune temperature et rdsiste a 1'action de tous les acides simples ; son meilleur dissolvant est 1'eau re~- gale. C'est un des metaux les plus lourds ; sa densite est 21 ,5. Comme 1'argent, a l'e~tal fondu il absorbe Toxygene, et par refroidissement, produit le phenomene du rochage. II absorbe des quanlite"s considerables d'hydrogene et d'autres gaz quand il esl fortement chauffd en leur prdsence. Le noir de platine possede celte propridte" au plus haul degr6 ; si on en introduit dans un melange d'hydrogene et d'oxygene, il provoque la combinaison avec production d'une grande quantite" de cbaleur. Le platine se trouve dans la nature a 1'etat mdtallique, comme 1'or, sous la forme de grains ou pdpites ; il est souvent INTRODUCTION 23 associe" au fer, au cuivre, a I'argent, a Tor, ct a quelques metaux rares. .L'ai-gcnt est remarquable par sa blancheur et son brillant e'clat, quoiqu'a 1'^tat pre'cipite il se presente sous 1'aspect d'une poudre grise. Plus dur que 1'or, il est plus mou que le cuivre, la durete" relative etant comme 4:3:7,2.11 est tres malleable et tres ductile. Son poids specifique est 10, 8; il peut etre augmenle par Je laminage, le martelage, etc. II fond a 1000 G. environ, c'est un des meilleurs conducteurs de la chaleur et de I'electriciUS ; volatil aux tres hautes tempe"ratu- res, il peut distiller a la temperature de Tare e"lectrique. Chauff< dans un courant d'hydrogene, il se volatilise a 1330 C. Chauffe a Pair, il nes'oxyde pas ; mais fondu, il ab- sorbe de I'oxygene et, par refroidissement, produil le ro- chage. A l'e"tat iinement divise\ I'argent chauffe s'oxyde au contact de certains oxydes mdtalliques (oxyde de cuivre, bioxyde de manganese, minium), et ces corps sont ramencs a un etat inferieur d'oxydation. L'argent est soluble dans les acides nitrique et sulfurique. II se combine facilement au sou- fre quand il est cbaufTe^ en donnant le sulfure Ag" 2 S, qui est un corps cristallin, d'un gris fonc^, avec un brillant faible, assez mou et legerement malleable. Chauffe a 1'air, ce sul- fure ne forme pas I'oxyde ou le sulfale, comme la plupartdes autres sulfures melalliques; au rouge, il se decompose en argent metallique et acide sulfureux. L'acide chlorhydrique dilu6 n'a pas d'action sur le sulfure d'argent ; 1'acideconcen- tr6 Tattaque. Le plomb, le cuivre ou le fer le d^composent si les deux corps sont chauffes ensemble. Quand le sulfure d'ar- gent est chauffe" avecdu sel marin, en presence d'airhumide, il se forme du chlorure d'argent. L'argent et tous ses sels se dissolvent dans I'hyposulfite de sodium, en formant un sel double (S^O'Na* + S'0 3 Ag 2 ), si 24 ALLIAGES METALLIQUES le sel de sodium est en exces. L'argent se combine directe- mentau chlore pourdonner le chlorure AgCl. Lememe corps se produit si on ajoule de 1'acide chlorhydrique ou une solu- tion de sel marin a une liqueur contenant de 1'argent : AgCl se prdcipite en une poudre blanche. Si cependant le sel de sodium, en solution concentric, est en grand exces, AgCl se dissout en formantun sel double soluble : AgAzO 3 + NaCI = AgCl + AzO'Na AgCl + NaCI = AgCt,NaCl Le chlorure d'argent fond au rouge sombre en un liquide jaune, et se volatilise facilement au rouge vif. Insoluble dans les acides, il se dissout dans I'ammoniaque, le chlorure de sodium, rhyposulfite de sodium et le cyanure de sodium. II peut etre reduit par 1'hydrogene, le carbonate de soude, le zinc, le fer el quelques autres melaux, partiellement par le soufre. II se combine a 1'oxyde de plomb en toutes propor- tions, et en partie avec le sulfure de plomb et quelques autres sulfures. L'argent se trouve dans la nature a 1'elat metal lique ; a 1'dtat de sulfure souventasfiocie a ceuxde plomb, d'antimoine et de fer ; a I'dtat de bromure, d'iodure, de chlorure dans 1'argent corne'. II se rencontre dans quelques minerals de plomb, de zinc, de cuivre, et quelquefois dans la pyrile de fer. L'argent est trop mou pour etre travaill^ seul ; 1'argent pur n'est employe que dans quelques cas ou la presence d'au- tres metaux est alors tres facheuse. Dans la plupart des cas, 1'argent est allie" au cuivre, et a 1'occasion, avec d'autres me"- taux comme dans les soudures d'argent. INTRODUCTION 25 Groupe du cuivre (cuivre. mercure, plomb et bismuth). 7. - - Le cuivre a une couleur rouge ; il est tres malle'a- ble, ductile, tenace ; il fond vers 1045" et n'est pas sensible- ment volatil, excepte auxtres hautes temperatures ; son poids spe"cifique, egal a 8,96, peut etre legerement augments' par le laminage et le martelage. Le cuivre est un des meilleurs conducteurs de la chaleur et de I'electricite", mais cette pro- prie'le' est conside'rablement change"e par la presence de peti- tes traces d'impurete's. Lorsqu'une barre de cuivre est frai- chement brisee, elle pre"sente une cassure d'aspect fibreux et de couleur saumon clair. Le cuivre se combine facilcment avec I'oxygene au rouge, en donnant 1'un ou 1'autre des deux oxydes connus sous les noms d'oxyde rouge ou d'oxyde noir, selon leur couleur. L'oxyde rouge est tres basique et s'unit aux substances acides, telles que la silice, pour former des sels de cuivre. 11 est soluble dans le cuivre fondu, et le rend sec et cassant. Pour remedier a cet inconvenient, on refond le cuivre avec un peu de charbon de bois en ayant soin de le remuer avec du bois vert. Le cuivre commercial ou affmd n'est jamais pur, mais les impuretes sont detruites par la presence d'un peu d'oxygene. Si 1'agitation avec le bois vert est pousse'e trop loin, I'oxygene actif est elimine" et les autres impuretes rendent le cuivre sec. Le cuivre est alors dit sur- rafiine. Le cuivre s'unit directement au soufre si on les chauffe tous deux ensemble pour former du sulfurede cuivre ; cesulfure, d'une couleur gris-bleuatre, prdsente une cassure a grain fin quand il est brise, et possede un^dclat metallique. Le phosphore rend le cuivre tres mauvais ; mais une pe- tite quantite peut, dans certaines circonstances, favoriser 26 ALLIAGES METALLIQUES 1'affinage a la condition toutefois qu'il soit ensuite e"limine. Le silicium, produit de la reduction du sable par le car- bone, s'unit au cuivre, le rendant beaucoup plus dur et lui donnant 1'aspect du bronze ; mais il diminue sa faculte d'etre affme et sa malleability. Le plomb, 1'arsenic, 1'antimoine rendent le cuivre dur, sec et cassant. Les impuretes communes dans le cuivre sont le 1'er, 1'ar- senic, 1'antimoine el 1'oxyde cuivreux, quelquefois 1'etain, le bismuth, le plomb, le nickel et le cobalt. Les varie'te's de cuivre commercial sont : cuivre rosette ou cuivre dtiJapon dont la surface pre*sente une couleur rouge particuliere due a une couche d'oxyde produit en projetant de 1'eau sur la surface du me"tal encore chaud ; cuivre en grains el en plumes oble- nus respectivement sous la forme de grains et de lamelles en coulant le me"tal dans 1'eau chaude ou froide ; tough- cake est une variete" en plaques convenant pour le laminage ; best-selected est la varie~le~ de cuivre commercial la plus pure ; on apporte le plus grand soin a le debarrasser du sou- fre, de 1'arsenic, de 1'antimoine et du fer. Le cuivre de Rus- sie contient ge"nerulement des traces de fer, aulrement il est tres pur. Le cuivre du Chili : cette varied est preparee en bar- res pesant jusqu'a200 Ibs ; elle demande a etre raf(ine"e avant d'etre employee. Mercure. C'est le seul des me"tauxusuels qui soitliquide a la temperature ordinaire ; il est aussi appele" vif-argent et a 6t< connu depuis les temps les plus recule"s. II a une couleur blanc d'argent avec un dclat brillant; pur, il n'a ni gout ni odeur. 11 bout a 360" et se solidifie a 394 C. en une masse molle, blanche, malleable, dont la cassure r^cente presente une surface a aspect granule^. 11 a un coefficient de dilatation tres eleve" et tres rggulier, ce qui le rend propre a la cons- INTRODUCTION 27 truction des thermometres et appareils semblables ; sa cha- leur spe'cifique est 0,0332 et sa density a 4 C. 13.59. Le mer- cure liquide ne s'oxyde pas a 1'air, excepte pres de son point d'ebullition, ce qui pcrmet de deceler facilement la presence d'autres mdtaux, comme le plomb et I'antimoine, ajoute"s comme I'raude ou constituant des impuretes. Le mercure impur, expos^ a 1'air ou a I'oxygene, se recouvre d'une pelli- cule grise, due a 1'oxydation des impuretes. A son point d'ebullition, le mercure est lentement transforme en oxyde mercurique HgO. 11 se combine directement au soufre pour donner un compose important, le sulfure de cuivre ou ver- milion HgS. Le mercure s'unit avec la plupart des metaux pour former les amalgames, qui sont liquides, demi-liquides ou solides. Les amalgames solides sont regardes comme des composes chimiques, pendant que les amalgames liquides peuventetre considdre~s comme des solutions des composes dans un exces de mercure ; mais 1'affinite est si faible que le mercure est parliellement chasse par pression, et completement elimine par la chaleur dans la plupart des cas. Les amalgames sont forme's : 1 par agitation du metal fmement divise avec le mercure, une eldvation de temperature facilitant 1'amalga- mation ; 2" en plongeant un me"tal dans uue solution d'un sel de mercure ; 3 par action voltai'que, le metal etant mis au contact du mercure et d'un acide ; i en melangeant un metal, comme 1'or, avec Pamalgame d'un metal fortement positif comme le sodium. Le mercure se trouve a l'e"tat metallique, quelquefois amal- game avec 1'argenl, et aussi a 1'etat de chlorure, bromure et iodure de mercure. La principale source:est le sulfure de mercure HgS, ou cinabre. Plomb. Ce metal a une couleur gris-bleuatre et possede 28 ALLIAGES METALLIQUES un 6clat brillant; il cst malleable, ductile, mais a une faible t6na.cii6.Le brillant d'unc surface fralchement coupee,expose'e a 1'air, seternit bient6t, par suite dela formation d'une pelli- culc de sous-oxyde de plomb. Le plomb pur e"met un son lourd s'il est frappe, mais la presence d'impuretds le rend plus sonore ; si le metal pur est fondu en forme de sphere creuse, il devient sonore. Son poids spe"cifique est 11,45 et tous les me'taux usuels avec lesquels il est allie dimhiuent sa densit^. II fond vers 330C. et n'est pas apte an coulage parce qu'il se contracte beaucotip au moment de sa solidifi- cation. II est si mou qu'il peut elre facilement coupe" avecun couteau et amend a 1'etat de tubes ou de tiges ; deux surfaces planes de plomb peuvent trc aisement soude"es ensemble par pression afroid ; si le me"tal est a l'e"tat tres divi&c, il peut etre r6uni en une masse compacle par la pression. Lachaleur specifiquedu plomb enlre 0et 100 C. est 0, 0314, et son coef- ficient de dilatation est 0,0003 par degre entre et 100 C. Si le plomb est chauffc' dans de 1'eau bouillante contenant de 1'oxygene, il se dissoul en partie, etle liquidea une re"ac- tionalcaline. Le me"tal s'oxyde a Fair humide ; il est quelque peu volatil quand il est chauffd a 1'air, en formant un oxyde PbO ; cet oxyde agit comme oxydant sur plusieurs melaux, comme le cuivre, le zinc, le fer, etc. Le plomb et le soufre chauffe's ensemble se combinent, formant un sulfure PbS, qui est un corps cristallin, gris-bleuatre, cassant. Le plomb commercial esl parfois presque pur ; mais il con- tient ge'ne'ralement de I'argent, du cuivre, de 1'antimoine, de 1'e'tain et du soufre ; quelquefois, du fer, de 1 'arsenic, du zinc, du manganese. Le bismuth est un mdtal dur, blanc-grisatre avec une teinte rougeatre et un brillant metallique eclatant. Son poids spe'cifique est 9,9 ; il peut 6lre modilie par la pression. Le INTRODUCTION 29 bismuth fond a 270 C., se volatilise a haute temperature, bru- lant avec une tlammc bleue etdonnant des tleursde bismuth Bi-O ; il se dilate en se solidifiant. Le metal etant fondu et refroidi jusqu'au commencement de la solidification, si on brise la croute superficielle et si on enleve 1'exces de bismuth, on obtient de beaux et grands cristaux. Us s'oxydenl a 1'air, et frequemment se recouvrent d'unc pelliculc irisde d'oxyde. Le bismuth se combine au soufre pour donner un sulfure Bi 2 S 3 gris fonce, a aspect mdtallique. Le bismuth est employe pour la preparation de produits pharmaceutiques et de cosme"tiques. Le principal usage de ce metal est dans la fabrication des alliages fusibles, dont le point de fusion peut etre modifie" en variant les proportions des constituants. Le bismuth se trouve dans la nature a l'e"tat metallique, a 1'etat dc sulfure Bi'S 3 , d'oxyde Bi 2 3 , et souvent dans les mi- nerais d'argent, de plomb, detain, de cuivre et de cobalt. Groups de l'6tain (Etain, antimoine et arsenic). 8. L'etain est un metal blanc, brillant, Ires malleable ; on connait 1'extreme minceur des feuillets detain. Une barre d'etain ployee produit un son parliculier connu sous le nom de cri de retain ; ce son est suppose du au froltement des cristaux les uns contre les autres. Son poids specifique est 7,3 ; Tetain fond a 230C. et peut meme etre fortement chauffe sans volatilisation. ChaufTe a une temperature voisine de son point cl'ebullition et tombant d'une hauteur considerable, le metal prend la forme de grains longs, connu sous le nom d'etain en larmes. Fondu et verse dans un moule a une tem- perature un peu supericure au point de solidiiication, la sur- face du metal devienteclatante s'il est pur; la presence d'une 30 ALLIAGES METALLIQUES petite qnantite de plomb, de fer ou d'un autre mdtal, donne une apparence plus ou moins sombre, de sorte que le brillanl de la surface est une preuve de purete. L'etain est facilement obtenu a I'^tat cristallin en Iraitant sa surface par un me"lange d'acides nitrique et sulf urique diluds ; la decoration connue sous le nom de main' mctallique, s'ob- tient de cette fagon. L'etain est un mauvais cgnducteur de la chaleur et de 1'e'lectricite' ; il prend un beau poll, et il re'fle'chit peu les radiations calorifiques. C'es't un melal de valeur pour la confection des instruments de cuisine. II est peu attaque par 1'air a la temperature ordinaire, ce qui le fail employer pour prote"ger le fer de la rouille. II se combine facilement au soufre sous 1'action de la chaleur pour donner le sulfure SnS. L'eMain commercial contient souvent de petites quanliles de plomb, de fer, de cuivre, d'arsenic, d'antimoine, de bis- muth, dc tungstene, quelquefois de manganese el de zinc. On distingue dans le commerce l'e"tain commun, Petain raf- fine' et 1'eiain en larmes. L'etain raffin6 se retire des meilleurs minerals et est plus Iravaille" que l'e"lain commun. L'etain en larmes est extrait des meilleurs saumons, qui sont chaulfe's et traite"s comme il a etc" dil plus haul. Le seul minerai important d'dlain est la cassiterite ou bioxyde d'<5tain SnO 2 . Antimoine. L'antimoine commercial ordinaire esl sou- vent tres impur; il contient du fer, du plomb, de 1'arsenic, du soufre, et est appele' re yule d'antimoine. G'est un melal blanc-bleuatre, brillant, tres cristallin, montrant des cris- taux en forme de feuilles de fougere a la surface ; il est tres sec, ce qui permet dele pulveriser facilement. Son poidsspe"- cifique est 6,72 ; il fond a 632 C. et se volatilise a une tempd- rature plus haute. II ne s'oxyde pas a la temperature ordi- naire, mais chauffe a I'air.il donne 1'oxyde antimonieux Sb 2 3 . INTRODUCTION 31 Au rouge, il brule avec une flamme blanc-bleuatre en produi- sant des fumees denses de Sb 2 3 . L'antimoine et le soufre chauffes ensemble se combinent pour donner Sb J S 3 ; on obtient le m6me compose en chaufTant 1'oxyde avec du soufre : 2Sb 2 3 + S 9 = 3S0 2 + 2Sb s S 3 L'antimoine s'unit aux autres metaux pour former, des alliages recherchds h cause de leur durete ; mais il diminue la mallea'bilile' et la ductilite" des metaux malleables. La pre- sence de petites quantites d'antimoine dans les m6taux mal- l^ables, comme le cuivre, Tor, le fer, etc., les rend durs et sees. L'antimoine se trouve a 1'etat natif, et combine" avec d'au- trcs minerals ; mais le principal compose est la stibine Sb 2 S 3 . Arsenic. Ce metal a une couleur brillante, d'un gris d'acier fonce ; il est cristallin, excessivement sec, facilement re~ductible en poudre. Chauffe a 180C. en vase clos, il com- mence k se volatiliser sans fondre, et cristallise en se conden- sant dans les mSmes formes quo 1'antimoine. La vapeur est incolore ; elle a une odeur particuliere d'ail. A 1'air sec, 1'ar- senic ne se modifie point ; chauffe" dans 1'air, il absorbe 1'oxy- gene et brule avec une flamme bleuatre, formant de 1'acide ars^nieux As 2 3 , qui se condense en une poudre blanche au contact d'un corps froid. Le poids spdcifique de 1'arsenic est 4,71. L'arsenic se trouve dans la nature Ji 1'otat de realgar As 2 S% d'orpiment As 2 S 3 , de mispickel FeAs + FeS, dans les pyri- tes et les arse"mures de nickel. II s'obtient en chauffant le mispickel, 1'arseniure, etc., dans des cornues closes; 1'arsenic'se sublime dans des chambres de condensation. L'arsenic cntre dans la composition dc quelques alliages, 3S ALLIAGES METALLIQUES comme le plomb de chasse ; son influence est do rcndre les alliagcs durs et sees, en meme temps que plus fusibles. Ses composes sont employe's en me'decine el dans la fabrication du verre. Groupe du fer (fer, chrome, manganese, nickel et cobalt). 9. Fer. Le fer mall^able^est d'une couleur blanc-gris, ayant une cassure granule'e, cristalline ou fibreuse scion le modede trailement.Lamine' on marteld a chaud, le ferdevient fibreux ; mais si 1'on continue a le marteler a froid, il prend une structure granule's ou cristalline qui le rend dur et sec. La nature de la surface de rupture varie suivant la maniere dont le fer a e"t6 brisd : pour les e'chantillons brise's par un effort progressivement croissant, on observe toujours une structure fibreuse, tandis que pour les specimens brises brusquement, on peut avoir une texture cristalline. La pre"- sence d'impurete's tend ge'ne'ralement a communiquer un aspect granule" ou crislallin, et rend le fer moins malleable. Si les impuretds, telles que le soufre et 1'arsenic, rendent le mdtal impropre au travail au rouge, le me'tal est dit cas- sant a chaud. D'aulre part, certaines substances, comm le phosphore, rendent le fer cassanl s'il est'marteld a froid : le me"lal est dit cassant a froid. Le poids spdcifique du fer est environ 7,8. Son point de fusion est environ 2000 C. ; mais avant d'fitre fondu, le fer prend un dtal pateux. qui permet de re"unir deux pieces ensemble par soudure. Pour obtenir une bonne^soudure, les surfaces doivent 6tre tres propres, et le fer doit 6tre au blanc. A(in de]dissoudrc quelques battitures, le forgeron ajoute un peu de sable qui so combine a 1'oxyde produit par 1'union du fer avec 1'oxygene de 1'air pour former un silicate fusible. La presence de quelques corps etrangers, INTRODUCTION 33 corame le carbone, le silicium, le soufre, le phosphore, le cuivre, 1'oxygene, etc., augmente la difficulte du travail. Le fer possede line malleabilite, une ductilite et une te"nacite considerables. Sa resistance a la traction, comme sesautres propriete"s physiques, est modifiee par la presence d'impure- tes qui rendent le metal plus dur, plus fusible et sec. Quand le fer est chauffe" dans 1'air au blanc soudant, il brule en donnant 1'oxyde noir Fe'O*, et devient friable et aigre : il est alors appe\eferbnt/e. Le fer peut etre rendu magnelique en le portant au contact ou en 1'approchant d'un aimant, mais le fer doux perd son magnetisme si 1'aimant est cloigne". La chaleur sp^cifique du fer est 0,H37; sa conductibilite est d'environ 120, celle de 1'argent 6tant 1000. Sa resistance eleclrique est 5,8 fois celle du cuivre pur. Expose" a 1'air hu- mide, il se rouille facilement, de sorte que pour le preserver de cette action, on le recouvre souventd'une aulre substance (etamage, galvanisation, peinture). Le professeur Barff em- pecbe le fer de se rouiller en 1'exposantau rouge al'actionde la vapeur d'eau surchauffee : il se forme une couche d'oxyde noir Fe 3 O. Le fer pur ne se trouve pas dans le commerce, mais on peut 1'obtenir de differentes manieres : 1 en re"duisant 1'oxyde ferrique pur dans un tube de porcelaine par un courant de gaz hydrogene a 700 C. ; le fer oblenu est une poudrebrunequi, encore chaude, brule sponlanement a 1'air en donnant 1'oxyde ferrique Fe 2 3 . Si la reduction est operee a plus haute tem- perature, on a une masse spongieuse gris d'argent ; 2 en chauffant la variete la plus pure de fer en fil avec un peu d'oxyde de fer pur, couvrant le tout avec du verre pulverise" exempt de plomb et chauffant a haute temperature dans un creuset lute a 1'argile. La petite portion de carbone contenu dans le fer est reduile par Toxyde, pendant que les autres im- Hionxs 34 ALLIAGES METALLIQUES puretes passent dans le laitier ; 3 par decomposition elec- trolytiquc d'une solution de chlorure ou de sulfatc ferrique pur, on obtient une masse defer gris d'argent, mou, rnallda- ble, dontlepoids specifique est 7,81 apres recuit. Le fer peut etre expose" indeTmiment a 1'air sec sans etre alle"r<5 ; en presence dc 1'humiditd, il se forme une couclie de rouille Fe 5 3 . L'oxydation est acce'le're'e par la presence de 1'acide carbonique, qui est toujours present dans Pair; il se forme un carbonate de fer. Ce compose" absorbe rapidement une nouvelle quantite" d'eau et d'oxygene de 1'air, et de cetle maniere, 1'oxydation ne tarde pas a penetrer toute la masse de fer. La couclie d'oxyde et de carbonate est eMeelrondgative par rapport au fer, de telle sorte qu'une action galvanique s'dtablit et amene la decomposition de 1'eau. Cette condition dlectrique augmente toujours la facililc pour le fer de se rouiller. Si le fer est fortcmenl chauffd au contact de 1'air ou de 1'oxygene, sa surface est rapidement couverte d'une couclie d'oxyde noir Fe 3 0*, qui s'enleve facilement si Ton frappe avec un marteau. Fer et soufre, Les composes du fer et du soufre se trou- vent dans la nature ; ce sont les pyrites. Ces elements se com- binent si on les chaufTe ensemble en donnant du sulfure FeS. Le soufre, memo en petite quantite", a une mauvaise influence sur le fer doux; il le rend cassant a chaud, quoique le mdtal puisse etre facilement Iravaille" a froid. Avec la fonte, une petite quantitd de soufre est quelquefois avantageuse ; la fonte devient plus forte, plus fusible et plus liquide pour le coulage. Le soufre dans la fonte crue tend a la production de la fonlc blanche ; la surfaced les portions rompues montrent souvent des laches noires, caracteristiques du sulfure de fer. Le sulfure de fer, chauifc avec du carbone, est peu attaque", INTRODUCTION 35 maisil est decompose a haute temperature par les substances oxydantes. Si le sulfure est chauffe" avec du sulfate ferreux en proportions convenables, toutle soufre est transforms" en acide sulfureux SO 2 , et il reste de Foxyde fcrrique Fe 3 3 . Per et phosphors. Ces corps se combinent facilement si le phosphore estjete dans le fer au rouge, en donnant un phosphure de fer Fe 1J P. Si 1'oxyde de fer est reduit en prd- sence d'un phosphate terreux, le phosphore se se"pare et se combine au fer. 0,3 pour cent de phosphore dansle ferdoux le rend plus dur et diminue sa te"nacite. 0,5 pour cent le rend cassant a froid, maisnon cassant a chaud ; avecl pour cent le fer est tres sec. L'effet du phosphore sur le fer est de lui com- muniquer une structure grossierement cristalline, de dimi- nuer sa resistance, d 'augments r sa fusibility et de le rendre aigre. La presence du phosphore dans la fonte diminue sa re"- sistance, mais comme il donne de la fluiditd au me'tal, il faci- lite la fabrication des pieces dedicates. Fer et arsenic. L'effet de Tarsenic sur le fer est le meme que celui du soufre, une tres petite quantite" rendant le me'tal cassant a chaud. Quelques composes du fer et de 1'arsenic sont connus, dont la couleur varie dugrisau blanc. L'arsenic n'est pas une impurete tres frequente dans le fer. Fer et silicium. Un compose 1 de silicium et de fer, cris- tallin et d'une couleur blanc d'argent, connu sous le nom de ferrosilicium, est maintenant courant dans le commerce ; il est employe" pour donner de la solidite" aux pieces d'acier. II est obtenu en reduisant la silice par le carbone en presence du fer. Si le fer est chauffe seul avec la silice, il n'y a pas d'action. L'effet du silicium sur la fonte est de rendre le car- bone a I'eHat libre, de sorte que plus la fonte est grise, plus elle conlient de silicium. Le silicium rend le fer dur et sec, plus facilement fusible. 36 ALLIAGES METALLIQUES Per et carbone. Le carbone se combine au fer dans des proportions variables, jusqu'a 4,5 pour cent, en donnant les differentes varietes d'acier et de fonte. Quand il y a du manga- nese, on doit employer une plus grande proportion de carbone. La difference entre le fer malleable, 1'acier etla fonte depend principalement des quantities relatives de carbone combine" au fer. Plus il y a de carbone, plus dur et plus fusible devient le metal, et ceteffet est considerablement augment^ par la prd- sence d'autres corps, tels que le phosphore, le soufre, etc. La combinaison a lieu quand le fer est chauffe en presence d'un combustible gazeux, comme 1'oxyde de carbone, le cyanogene. les hydrocarbures, ou a haute temperature en contact pro- longe ,ivec du carbone solide (operation de la cementation). Si le carbone present dans le fer atleint 0,15 pour cent, le fer est sensiblement plus dur; cette proportion peut 6tre consi- derde comme la plus grande pouvant exister dans le fer malleable sans diminuer sa douceur ni samalleabilite. L'a- cier pcut etre considere comme du fer contenant de 0,i5a 1,8 pour cent de carbone. Si la proportion de carbone est infe- rieure, le metal est appele acier doux\ par suite, le metal qui en contiendraune plus forte proportion sera appcle acier dur. Le carbone existe dans la fonte sous deux etats, libre ou combine. Si le carboue est principalement a 1'etat combine, on a la fonle blanche ; d'autre part, si le carbone est a 1'etat libre, etant diffuse a travers le fer en lamelles cristallines, on a la fonte grise ; mais aucune variete n'est respectivement entierement exempte de graphite ou de carbone combine. Dans quelques varietes, le carbone est partiellement combine, particllement libre, ce qui donne la surface de rupture du metal une apparence mouchetee, consislant en laches grises encloses dans un tissn reticulaire de lignes blanches ; c'est alors le fer truitd. INTRODUCTION 37 Chrome. C'est un metal assez rare qui existe a 1'etat naturel combine a d'autres Elements; le principal mineral est le fer chrome FeO,Cr*0*. Le chrome etses oxydes constituent la matiere colorante de quelques mineraux : la couleur verte de 1'emeraude, par exemple, est due a 1'oxyde de chrome. Le metal est obtenu par reduction de 1'oxyde ou du chlorure, ou par electrolyse du chlorure ; le chrome se sdpare alors en brillantes e"cailles cassantes. Le chrome a une couleur blanc d'etain ; sonpoids spe~cifique est 6,8. Leme~tal est repute etre dur comme du corindon ; il fond plus difficilement que le pla- tine et s'oxyde lentement a 1'air, s'il est chaufTe. II ost em- ploye" sous la forme d'un alliage avec le fer el Je carbone, constituant un acier brillant, dur et blanc, tres estime" pour certains usages. Manganese. -- Le me"tal pur, obtenu par reduction de 1'oxyde, est un corps gris ou blanc-rougeatrc, dur et sec ; son poids spe"cifique est environ 8 ; il s'oxyde plus facilement que le fer et doit 6tre mis a 1'abri de Fair; on le conserve sous Phuile de naphte ou dans des vases hermeliquement forme's. Son principal emploi est dans la fabrication d'alliages avec le fer, 1'acier, le cuivre. II n'est pas utilise" a 1'etat libre. Les composes de manganese sont Ires repandus dans la nature : 1'un des plus communs est la pyrolusite ou 1'oxyde noir de manganese MnO 2 . Nickel. C'est un melal d'un blanc brillant, malle"able, ductile, soudable et tres tenace ; son point de fusion est un peu moins eleve que celui du'fer, mais la presence du carbone et d'autres impuretes 1'abaisse considerablement. Son poids specifique est 8,9 ; comme le fer, il est magne"tique, mais & un degre" moindre. II ne s'oxyde pas facilement dans Fair a la temperature ordinaire, mais chauffe, il donne le protoxyde NiO. II se combine facilement au soufre pour former le sul- 38 ALLIAGES METALLIQUES ' fure NiS, d'une couleur jaune bronze ; avec 1'arsenic, on a 1'arseniure NiAs. Le nickel se trouve dans le commerce sous la forme de cubes ou de plaques gris terne ; en les fondant a haute tem- pe"rature, on obtient un metal compact, blanc d'argent. La malle'abilite du nickel permet de le fagonner en articles varies qui possedent un beau brillant. La conservation facile de cet dclat le rend tres propre a recouvrir les me"taux usuels par le procede du nickelage, d'autant mieux qu'il est tres difficile- ment oxydable. Le nickel commercial e"lait autrefois tres impur, a cause dc la presence du carbone et d'autres corps qui le rendaient dur et cassant. Le D r Fleitmann et d'autres mdtallurgistes ont institue pour le raffmage du nickel des procede's simples et eflicaces, qui sont mainlenant Ires employe's. Fleitmann ajoute au melal fondu de petites quantite's de magnesium en plusieurs fois : une once de magnesium est suffisante pour raffiner 60 Ibs de nickel impur. Le magnesium est suppose" rdduire 1'oxydc de carbone en donnant de la magneVie, le carbone se separant a 1'dtat de graphite. Le nickel s'unit facilement avec la plupart des mdtaux pour former des alliagcs dontquelques-uns sont d'une grande utilite" commerciale. Le plus important est le maillechort. Le nickel se trouve dans la nature a Fetal de sulfoarsdniure qui est un mineral d'un rouge cuivre doue d'e"clat mdtallique, et de sulfure d'une couleur jaune bronze. La garnierite estun hydrosilicate de nickel, de fer el de magnesie. Cobalt. Par son aspect et ses proprie'te's, ce me*tal res- semble au nickel auquel il est ge"neralement associd dans la nature. Le cobalt est un me'tal blanc, tres malleable, ductile et tenace ; son poids specifique est 8,9 ; il est magnelique comme le nickel. Presque malleable a Fair a la temperature INTRODUCTION 39 ordinaire, il s'oxyde si on le chauffe, et brule avec unc flamme rouge a haute temperature. II est rarement employe a l'e~tat me"tallique ; mais ses composes sont d'un tres grand usage pour la fabrication des coulcurs. II se combine a 1'arsenic pour donner des composes couleur fer, fusibles et cassanls. Les principaux mineraissont la smaltine CoAs, le sulfoar- sdniure Co'AsS et 1'ars^niate Co'As*0, 4H ! 0. Groups du zinc (zinc, cadmium et magn6sium). 10. Zinc. C'est un metal blanc, a reflets bleuatres, avec un beau brillant metallique. Le zinc ordinaire est dur et sec ; sa cassure montre une structure cristalline. Pur, il est malleable a la temperature ordinaire ; lezinc ordinaire fondu est cassant. Cependant, si on le chauffe a 100-150 C., il de- vient malleable et ductile ; si on de~passe ce point, il perd de nouveau ces propriele's. Son poids spe'cifique, a I'dtat fondu, est 6,9 ; par le laminage et le forgeage, il monte a 7,1. Etant liquide, il se contracte legerement par refroidissement, ce qui le rend tres apte au coulage. Les saumons fails a haute temperature sont sees et cristallins ; ceux faits pres du point de solidification sont plus malle'ables. Le zinc fond a 420 C. et bout a 930 C. Au rouge, il s'oxyde rapidement a 1'air et brule avec une flamme verdatre, donnant I'oxyde ZnO ; s'il est chauffe au rouge vif dans un vase ferme", il pent etre faci- lemcnt distille. Si le zinc lamine est expose a 1'air humide, il se forme une couche grise de sous-oxyde qui preserve alors le me'tal de 1'oxydation. Le zinc ordinaire se dissout facile- ment dans les acides chlorhydrique et sulfurique dilues. tan- dis que le metal pur est inattaqu6 ; les deux se dissolvent dans Pacide nitrique et les alcalis. Le zinc deplace 1'argent, 1'or, le platine, le bismuth, 1'anlimoine, 1'etain, le mercure 40 ALLIAGES METALLIQUES et le plomb de leurs solutions. Les principales impuretes du zinc commercial sonl le fer, le plomb et 1 'arsenic. Le zinc et le soufre ne se combinent pas facilement, mais si on projette dans un creuset au rouge un melange de zinc finement pulverise et de soufre, il se forme un pen de sulfure ZnS. Ce sulfure se forme aussi si on chauffe du zinc avec du cinabre HgS. Chauffe" avec du phosphore ou de 1'arsenic, le zinc donne des composes a e~clat melallique, qui possedent quelquefois une cassure vitreuse. Les principaux minerals de zinc sont : L'oxyde ZnO appcle" zincite ou oxyde rouge de zinc ; blanc quand il est pur, il est gene"ralement rouge a cause de 1'oxyde de manganese qu'il contient; Le sulfure ZnS, appcle blende ou black-jack, qui est la principale source du me"tal ; ge"ne"ralement noir ou jaune-noir, il a quelquefois une teinte rougeatre par suite de la presence de la galene ; blanc a 1'tHal pur, il contient 67,03 pour cent de zinc ; Le carbonate ZnCO 3 ou calamine et le silicate 2ZnO, SiO 8 , H'O ou hydrowillemite . Le zinc forme avec les autres me"taux une classe Ires im- portante d'alliages, tels que les bronzes, le maillechort, etc. II est employe" sous forme de feuilles, il protege le fer contre la rouille, dans le fer galvanise; il conslitue lYlcment e"Iec- Iropositif dans beaucoup de piles ; sous forme de poussiere il est obtenu en grandes quantity's me"lange" a 1'oxyde dc zinc : il est alors utilise" comme agent re"ducteur. Cadmium. Dans 1'extraction du zinc, onobserva qu'une vapeur distillait quelquefois avec les premieres portions du zinc : on trouva que c'etait le cadmium. Ce metal a une cou- leur blanc d'e~tain, une structure fibreuse ; il prend un beau INTRODUCTION 41 poli. Plus dur que l'e"tain, il est malleable, ductile et facile- mentvolatil. II a une densite" de 8,6 ; il fond a 320 C. et bout a 860. Sa vapeur, d'une couleur jaune fence", a une odeur desagreable. Comme 1'etain, il <;met un son particulier quand on le courbe. II est employe" pour faire un alliage fusi- ble fondant au-dessous de 100 C. ; un amalgame de cadmium est utilise par les dentistes ; cet amalgame, mou lorsqu'il est recemment pr6pare, devient bientftt dur. Magnesium. Ce metal est d'un blanc brillanl; expose a 1'air humide, il se ternitbient&t a cause de la formation de magnetic MgO. II est reconnu comme ayant une grande re- sistance a la traction, qui esl presque e"gale acclle du bronze d'alnminium. Son poids specifique est 1,74. A 450 C., il peul 6lre lamine" et travaille sous toules les formes. Les vis et les ecrous faits avec ce metal sont plus fins et plus exacts que ceux d'aluminium. Dans la flamme, il brule en donnant une lumiere eblouissante que Ton a dit voir en mer a une distance de28 milles. Cette lumiere est employee en pholo- graphie. Le magnesium se trouve abondammenl dans la nature combine avec d'autres e'lements : magne'site C0 3 Mg, dolomie (CO 3 ) 2 MgGa, etc. Aluminium. 11. Aluminium. A part I'oxygeneet le silicium, c'est 1'eMement le plus re*pandu dans la nature; il entre en tres grande quantitd dans la composition de la croute terrestre. II existe comme oxyde sous une grande vari^te" d'etats; le plus generalement, il est combine aux aulres metaux (zinc, i'er, magnesium) formant des aluminates. Dans les argiles, il est a 1'etat de silicate ; dans la cryolithe, a 1'etatdefluorure (6NaF, AIT 6 ). 42 ALLIAGES METALLIQUES L'aluminium est nn me"tal blanc, prenant un beau poli, sans gout ni odeur. II cst doux, tres malleable, ductile, avec unc elasticity et une tc"nacile e"gales environ a celles dc 1'ar- gent. Son poids spe"cifique est 2,5 ; il augmente par le marte- lage ; il fond vers 650 et n'est volatil que s'il est fortement chaufle a 1'air. La conductibilite" pour la clialeur et I'dlectri- cite passe pour tres grande ; mais selon M. Roby, elle scrait tres faible. Allie" au cuivre, il en diminue conside"rablement la conductibilite'. II ne s'oxyde pas a 1'air, et ne se combine pas au soufre ; il est insoluble dans 1'acide nitrique ; 1'acide sulfurique est sans action. L'acide chlorbydrique et les alca- lis le dissolvent facilement. L'aluminium esl tres employe' pour faire les objets dans lesqucls la Idgerete" cst un facteur important. Combine'e a son brillant, a son inalte'rabilile' a 1'air et a I'hydrogene sulfure", a son innocuite" et a son travail facile, cetle proprie'te' lui donne un tres grand interet. C'est ce pendant dans scs alliages que sa plus grande valeur apparait. Dans qtielques cas, il aug- mente la resistance, dans d'autres il modifie la couleur ou donne de la solidite" aux pieces coule"es. M6taux alcalino-terreux. 12. Le terme terrcs 4lait aulrefois employe" pour de"si- gner les corps insolubles ou peu solubles dans 1'eau, inaltera- bles lorsqu'ils sont porte's a une haute temperature. Quelques- uns ont une reaction alcaline et neulralisent les acides, d'ou le nom d' 'alcalino-terreux. Ges oxydes, comme la baryte, la strontiane, la cbaux et la magne'sie, sont des combinaisons d'un metal avec 1'oxygene. Le baryum esl un m^tal jaune pale, malleable et fusible au rouge. 11 se ternit rapidement a Pair ct brule avec dclatau INTRODUCTION 43 rouge en dormant de 1'oxyde debaryum. Son point de fusion, d'apres Frey, est voisin de celui de la fonte. II decompose I'eau rapidement a la temperature ordinaire. Son poids spe"- ciliquc est 4. Le strontium a une couleur analogue a celle du baryum ; il est malleable, fusible au rouge ; il s'oxyde vivementa 1'airet y brule avec eclat si on le cbauffe ; ii decompose I'eau violem- ment. Son poids specifique est 2,38. Le calcium est un metal jaune, tenace et malleable ; il fond au rouge, s'oxyde a Pair, et brule s'il est chauffe ; il decompose I'eau rapidement. Son poids specifique est 1,58. Les metaux alcalino-terreux,quoique leurs composes soient tres communs, ne se trouvent pas dans la nature a 1'dtat md- tallique ; ils n'ont d'ailleurs aucune application dans les arts a cause de leur facile oxydalion. 11s peuvent etre employes pour enlever 1'oxygene d'autreslm^taux et de leurs alliages. Metaux alcalins (sodium, potassium, lithium, etc.). 13. Le mot alcali designait autrefois un sel soluble exlrait des cendres des vegdtaux marins ; il est maintenant applique a une classe de corps bien deTmis ayant les pro- prietes suivantcs. Le tournesol rouge devient bleu ; les acides sont completcmenl neutralises; solubles dans I'eau, leurs solutions exercent une action caustique sur la matiere ani- male. Les alcalis proprement dits sont les oxydes de sodium, potassium, lithium, rubidium et caesium. On doit y ajouter le radical hypothelique AzH 4 ,Fappele alcali volatil, en opposi- tion avec la potasse et la soude. Les me'taux de ces alcalis sont mous, difficilement fusibles, volatils, facilement oxydables a 1'air; ils decomposent rapidement I'eau a la temperature ordinaire. 44 ALLIAGES METALLIQUES Sodium. Ce metal fond a 96C. et donne une vapeur bleu fonce. II s'oxyde rapidement a I'air et, fortement chaulTd, il brule avec une flamme jaune. 11 decompose 1'cau rapidement a la temperature ordinaire. G'est un melal blanc d'argentavec un poids specifiquc de 0,98. II est employe pour la preparation de 1'aluminium, du magnesium, du bore et du silicium. Comme amalgame, on Tutilise dans 1'extraction de 1'or ; dans les laboratoires, il sert comme agent re"ducteur. Le sodium se trouve abondamment dans la nature a 1'etat combind (chlo- rure, nitrate, borale, carbonate, silicate). Potassium. Get element est tres analogue au sodium. C'est un melal brillant, blanc d'argent, dont le poids spdcifi- que est 0,86 ; il est cassant a 0C. Mais a 15C., il devient mou, malleable et soudable ; il fond a 625 G. en un liquide semblable au mercure ; au rouge, il bout et <5met une vapeur verte. II a une grande affinile" pour 1'oxygene, et ddcompose 1'eau avec un grand de~gagement de chaleur. II est employe" pour les memes usages que le sodium ct se trouve tres re- pandu dans la nature sous le meme 6tat. Lithium. - - C'est un e~le"ment tres diffuse, trouve" dans beaucoup de micas et de feldspatbs. dans les cendres des plantes et dans 1'eau de la mer. II a la couleur et le brillant de 1'argent ; il est mou et soudable ; il fond a 180C., est volatil a haute temperature, briilcavec une flamme blanche. II s'oxyde rapidement au contact de I'air a la temperature ordinaire ; son poids spe"cifique est 0,58 : c'est le plus leger de tons les corps solides et liquides. Rubidium et caesium. Cos me'taux rares ressemblent tel- lement au potassium qu'ils ne peuvent pas en etre par beaucoup de procddds ordinaires ; leur presence est celde a 1'aide de 1'analyse speclrale. NATURE DES ALLIAGES 45 Nature des alliages. 14. Si deux ou plusieurs me'taux sont reunis ensem- ble d'une maniere permanente, ils torment un alliage ; si Je mercure est un des constituants essentiels, 1 'alliage est appele" amalgame. La methode generale d'obtention consiste dans 1'emploi de la chaleur ; mais pour certains me'taux mous, les alliages peuvent 6tre obtenus en soumettant les corps a une pression considerable, meme a la temperature ordinaire. Les alliages, comme il a e"te brievement indique" dans 1'es- quisse hislorique du debul, ont 616 d'abord obtenus par le traitement metallurgique des minerals melanges, clont la reduction simultane~e donnait lieu a formation d'alliages ; ou dans quelques cas, comme dans les minerals d'or et d'ar- gent, ils etaient obtenus naturellement par simple fusion. La preparation des alliages par simple fusion des metaux cons- tituants a 616 enormement developpee dans les temps mo- derncs, et 1'int^ret avec lequel les chimistes etudient cette question n'a jamais ele" aussi grand en aucune pe"riode de 1'histoire. Relativement peu de m6taux possedent des propridl^s leur permettant d'etre employes seuls dans les arts industriels ; mais la plupart ont des applications tres importantes sous la forme d'alliages. Meme parmi les metaux qui peuvent 6tre utilises seuls, il arrive souvent qu'on leur ajoute des autres metaux pour ame"liorer ou- modifier leurs proprietds physi- ques. Ainsi Tor, par addition de cuivre, est rendu plus dur et resistant a 1'usure, en meme temps que le prix est abaisse" ; 1'argent est de meme rendu plus dur en Talliant au cuivre ; la monnaic do bronze est foraiee par un alliage de cuivre, de zincet d'etain pour des raisons similaires. 46 ALLIAGES METALLIQUES Les raisons pour lesquelles les metaux sont allies sont aussi varie"es que les usages des metaux eux-memes, mais comme regie, la combinaison est employee pour durcir, rend re plus fusible, charger la couleur, ou ditninuer le prix de production. Ainsi les alliages connus sous le nom de sou- dures. employes pour re"unir ensemble les diff5rentes parties d'un ou de plusieurs corps, sont tels qu'ils ont des points de fusion infe'rieurs a ceux des corps devant etre soude"s. La classedes bronzes donne un exemple d'alliages dans lesquels on produit differentes couleurs ; ces corps sont composes de cuivre et de zinc en proportions variables, et leur couleur depend beaucoup de la quantity de cuivre present. Si le cui- vre prcdomine, la couleur est jaune ou rougeatre ; si les deux me'taux sont en qtiantite's egales, elle esl encore jaune ; ce- pendant si le zinc est en exces, elle devient blanche, ou blanc- bleuatre, ressemblant a celle du zinc impur. Le nickel est ajoule au bronze pour le blanchir, formant lo maillechort. Avec quelques me'taux, comme le cuivre pur. il est difficile d'obtenir des produils sains ; le m^tal esl trop sec pour etre convenablement travailld au tour ou a la lime; mais si Ton y ajoute du zinc ou de 1'dtain, on obtient facilemenl de bons produits, pouvant 6tre Iamin6s, toume~s et lim^s avec unc ex- treme facilitd. Dans quelques cas, la resistance a la traction peut elre enormement augment(5e par 1'addition d'un autre melal, mfime en tres petites proportions; les differents bron- zes peuvent 6tre cite"s comme exemples. L'addilion d'un se- cond mdtal est souvenl une source de faiblesse, comme dans le cas de 1'antimoine et du plomb. On pourrait croire que 1'alliage de deux melaux malle'ables donne toujours un alliage malle'ublc ; s'il en esl ainsi dans certains cas, il en est d'autres ou c'est Poppose" qui se produit. Ainsi le plomb allie" a Tor en de tres petites proportions le rend excessivement sec et cassant. NATURE DES ALLIAGES 47 Le poids specifique d'un alliage differe presque toujours de la moyenne des poids spe"cifiques des constituants, elant lanlot plus grand, lanlot plus faible. Si la densite angmente, il y a eu contraction, et probablement combinaison chimique entre les composauls. C'est le cas avec le bronze riche en cuivre; avec les alliages similaires riches en zinc, il y a dila- tation, et le poids spe"eilique est alors plus faible que la moyenne des densile"s des metaux. Une des phis grandes difficulte~s relatives aux alliages est la tendance des consti tuants a se sdparer durant le refroidissement selon leurs poids spe"ciGques. Comme regie, il est plus difficile d'allicr trois ou qualre metaux que deux, surtout si les composants different beaucoup quanl a la fusibilite, a moins cependant qu'il ne puisse se former une combinaison chimique vraie. Le meMange est favorise" par une agitation contiuuelle lorsque le corps esl a 1'etat liquide, et en versant le metal dans le moule a la plus basse temperature compatible avec le degre* de fluidite. La plupart des melaux peuvent, dans une certaine etendue, exister a 1'elat de combinaison chimique les uns a^vec les autres, mais. comme regie ge"ne"rale, ils s'unissent avec de faibles aflinites, carilest necessaire, pour produiro une com- binaison e'nergique, que les constituants aient des proprietes tres dilTerentes. II est probable que les metaux s'unissent en proportions definies, mais il est difficile d'obtenir cos com- poses a 1'etat separe ; ils se dissolvent en toutes proportions dans les mdtaux fondus, et.la difference entre les points de fusion de ces compos6s et des melaux conslituants n'est ge- neralement pas suffisanle pour les separer par cristallisation, dans des conditions definies. Pour ces raisons, on s'est de- mande si les alliages elaient des composes chimiques vrais. Les composes definis existent cependant en proportions dd- 48 ALLIAGES METALLIQUES finies quant au poids a 1'^tal naturel aussi bien qu'a l'6tat arlificiel. Tel est le cas du mercure et de 1'argent quo Ton trouve cristallises ensemble dans la proportion cl'un atome d'argent pour deux on trois atomes de mercure. Un bon exem- ple de combinaison chimique entre deux melaux est 1'alliage de cuivre et d'etain, qui peut etre repre"sente par la formule SnGu 3 et qui conlient 38,4 pour cent d'etain et 61 ,6 de cuivre. II se distingue parune couleur particuliere, son homogene'ite' apres des fusions re"pe"tees,son aigreur; parmi tous les alliages de ces me"laux, il a de plus la densite" maxima. Comme regie ge"ne~rale, il peut Sire eHabli que tous les me"- taux qui se combinent a 1'oxygene pour ne donner que des bases ont une grande tendance a s'unir avec ceux dont les oxydes ont un caractere acide; dans chacunede ces categories, les difl'drents metaux ont pen d'affinite" Tun pour 1'autre. Ainsi, le potassium et le sodium, quoique miscibles en proportions quelconques,ont peu ou point de tendance a s'unir en quantites de"finies ; de meme pour 1'antimoine et retain. D'autre part, le cuivre et l'6tain forment des alliages tres slables. Quelque- fois, comme dans le cas du plomb et du zinc, les me"taux ne peuvent s'allier qu'en proportions tresine'gales,la plus grande partie se se"parant par refroidissement ; le plomb retient 1,6 pour 100 de zinc, et le zinc 1 ,2 pour 1 00 de plomb. Dans tous les cas des alliages, on ne peut constater cette alteration com- plete des proprie"te~s qui est le caractere distinctif de 1'action chimique entre un m6tal et un metallo'ide et les alliages pos- sedent encore le caractere me~tallique ; mais il y a frequem- ment un d^gagement considerable de chaleur ; les points de fusion sont conside"rablemenl abaisses ; la densite moyenne est augmented, la couleur et les autres propriete's physiques sont tres modifie'es. Gependant, le plus souvent, comme il a deja ete indique, la plupart des alliages semblent 6tre des NATURE DES ALLIAGES 49 melanges de composes definis, avec un exces de Tun ou de 1'autre me'tal, et la separation des composants est generale- ment effectue'e avec facilite par des moyens simples. Ainsi un alliage de plomb et de cuivre peut etre facilement se"pare en 1'exposant a line temperature supe"rieure an point de fusion du plomb, mais inferieure a celui du cuivre; le plomb se li- quate, laissant une masse poreuse do cuivre contenant un peu de plomb. Dans la ret'onte des bronzes, une quantite conside- rable de zinc est perdue par volatilisation. L'amalgame d'ar- gent se dissout dans un exces de mercure qui peut 6tre chasse" par simple pression ; de plus ia quantite" de mercure amal- game peut 6tre completement se'pare'e sous 1'influence de la chaleur. Beaucoup de metaux se combinent ensemble s'ils sont fon- dus, et 1'union n'a lieu qu'entre cerlaines limites de tempe"- ratures, comme cela a ete montre par les grandes differences entre les points de fusion etde solidification. Mattbiessencon- sidere comme probable que la condition d'un alliage de deux metaux a 1'etat liquide peut etre: \) ou une solution d'un me'tal dans 1'autre, 2)ou une combinaison chimique, 3) ou un melange me"canique, 4) ou un cas complexe resultant des trois cas precedents, et que des differences analogues peuvent etre observees pour 1'alliage a 1'^tat solide. Aussi classifie-t-il les alliages solides composes de deux metaux d'a- pres leur nature chimique dela fagon suivante : I. Solutions solidifie'es d'un metal dans un aulre : allia- ges plomb-etain, cadmium-etain, zinc-etain, zinc-cadmium et plomb-cadmium. II. Solutions solidifieesd'un metal dans la modification allotropique d'un autre : alliages plomb-bismuth, e"tain-bis- muth, etain-cuivre, zinc-cuivre, plomb-argent et etain- argent. HlOKMS 30 ALLIAGES METALL1QUES III. Solutions solidifies des modifications allotropiqucs des metaux 1'une dans 1'aulre : bismuth-or, bismuth-argent, palladium-argent, platine-argent, or-cuivre et or-argent. IV. Composes chimiques des alliages correspondant a Sn'Au, Sn'Au et SnAu 2 . V. Solutions solidifies des composes chimiques 1'un dans Pautre : alliages intermdiaires enlre ceux correspon- dant aux formules ci-dessus. VI. -- Melanges me'caniques de solutions solidifies d'un me'tal dans 1'autre : alliages de plomb et de zinc contenant plus de 1,2 pour 100 de plomb et plus de 1,6 pour 100 de zinc. VII. Melanges rne~caniques de solutions solidifiees d'un metal dans la modification allotropique d'un autre : alliages de zinc etde bismuth contenanl plusde 14 pour 100 de zinc et plus de 24 pour 100 de bismuth. VIII. Melanges me'caniques de solutions solidifies des modifications allotropiques de deux melaux 1'une dans 1'au- tre : la plupart des alliages argent-cuivre (1). Gomme il a de~ja ele" dit, beaucoup de melanges dont Ics composants s'unissent a l'lal liquide, se sdparent plus ou moins par le ret'roidissement. En fait, une masse refroidic d'un alliage se comporte souvent commel'eau conlenant uuc matiere en suspension, lorsque la glace d'abord formic rejetlo cette matiere e"trangere ; de meme la portion d'un alliage qui se solidifie d'abord rejette certaines autres portions des m< ; - taux constiluants. Ainsi un melange de plomb, antimoine et cuivre could dans un moule cylindriquc. commenc,ant a se refroidir, monlrera, si on lebrise,que pendant que le cuivre et 1'antimoine se sont unis, le plomb a 6(6 rejete" vers le cen- (1) MATTIIIESSEX, Brit. Assoc., 1863. NATURE DBS ALLIAGES 51 tre de la masse. Un melange de plomb et de zinc se comporle d'une maniere similaire ; de mdme pour les alliages de cui- vre et d'argent, maisdansces derniers, il se forme un alliage particulier de cuivre et d'argent qui se reunit inte"rieurement ou exte"rieurement suivant qne e'est le cuivre ou 1'argent qui est en exces dans le bain. Dans tous les cas, la separation n'est jamais complete, une petite quantite au moins de Pau- tre me'tal e"tant fondue dans chacune des portions des consti- tuants separe"s. La masse solide dans les troiscas cite's est un melange de solutions solidifiees des me"taux 1'un dans 1'au- tre(i). Le D r Guthrie, il y a quelques annees, apporta beaucoup ^'attention a ce sujet, et conclut que cerlains alliages par re- froidissement se comportaient comme une masse refroidie de granit. Le granit entieremenl fondu donnerait lieu a la formation de corps atomiquement definis, laissant une masse fluide, non deTmie'en decomposition, de meme que le quartz el le feldspath se solidifient avant le mica. Le m6me pheno- mene a lieu pendant le refroidissement des alliages : si un melange de plomb et de bismuth, ou de bismuth et d'etain, se refroidit, un certain alliage des me"taux se se"pare, laissant le plus fusible que Guthrie appelle alliage eutectique. C'est 1'alliage le plus fusible de laserie, mais les proportions entre les metaux conslituanls ne sont pas en proportions atomi- ques, et Guthrie dit : la notion pre"conc.ue que 1'alliage de temperature minimum de fusion doit avoir ses constituants en proportions atomiques simples et dtre un compose chimi- que, semble avoir trompe les savants, et 1'hypothese que certains metaux peuvent s'unir et s'unissent avec un autre suivant les petits multiples des poids mis en presence peut (1) ROBERTS-AUSTEN, Journal of Society of Arts, 1888, p. IHo. 52 ALLIAGES METALLIQUES 6tre admise; la constitution dcs alliages eulectiques n'est pas dans le rapport d'un multiple simple des equivalents chimi- ques des constituents, mais leur composition n'en est pas moins nxe"e, ni leurs proprietes moins deTmies (1) . Matthiessen considere que les conductibilites calorifique el eMectrique sont parmi les caracteres des alliages ceux qui sont les mieux connus pour indiquer leur nature chimique. D'apres la conductibilite dlectriqne, il divise les mdtaux en deux classes : A. Me"taux qui, attic's 1'un k 1'autre, conduiscnt I'eMec- tricile dans les rapports de leurs volumes relatifs; plomb, etain, zinc, cadmium. Cadmium ~ -\~- [ f Elnin - FA - j"_.~ --- i _- - -- n Plomb 10 20 30 40 10 90 70 80 SO 100 Volumes pour cent Fig. 1. B. Melaux qui, allies I'una I'autrc ou avec un mdtal de la classe A, ne conduisent pas 1'electricite" dans les rap- ports de leurs volumes relatifs, mais toujours dans un dcgro" rnoindre que celui calcule au moyen de leurs volumes : bis- muth, antimoine, plaline, palladium, for, aluminium, or, cuivre, argent, etc. Les courbes reprdsentant la conductibilitd de dilferentes series d'alliages sont les suivantes : (1) I'IM. Mag., juin 1884, p. 462. NATURE DES ALLIAGES 53 Groupe I. Les courbes apparlenant aux alliages des mctaux de la classe A sont presque des lignes droites ; celle de 1'alliagc plomb-e"tain est donne~e comme exemple (fig. 1). Argent ,, Cuivre ' .. Or Argent avec or 22 carats _ Cuivre avec or 22 carats SO SO 40 50 60 70 SO 90 100 Volumes pour cent Fig. 2. Groupe II. Les courbes des alliages des mctaux de la classe B montrent une rapide dtScroissance des deux cote's de la courbe, les points inferieurs etant reunis ensemble par Cuivre I00 . Zinc . Etain a. 70 - an -. 60 \ o. \ \ 30 Laitun \ \ . \ \. _ - 20 Bronze a canons 10 10 20 30 *0 50 60 70 80 90 WO Volumes pour cent Fig. 3. des lignes presque droites. Celle des alliages or-argent est donnee comme exemple (fig. 2). Groupe III. Les courbes des alliages des metaux dc la classe A avec ceux de la classe B montrent une rapide de- 54 ALLIAGES METALLIQUES croissance sur le c6t<5, commenQant avec lc metal de la classe B, puis tournent et vont en ligne droite a Tautre c6te" commencant avec le metal de la classe A. La courbe des al- liages 6tain-cuivre est donnee comme exemple (tig. 3). Si les alliages du premier groupe e"taient des melanges mdcaniques, les m^taux les composant, a moins que leurs poids specifiques ne soienl les memes, se se"pareraient en deux couches s'ils e"taient fondus et refroidis lentement, comme dans le cas des alliages plomb-zinc. Mais les alliages de plomb et detain, par exemple, ne se sdparent pas comme ceux de plomb et de /inc. De plus, des Ills homogenes ne pourraient pas etre obtenus par pression. si ces alliages dtaient des melanges mdcaniques ; or les tils de ces alliages ont le m6me pouvoir conducteur, s'ils sont pris au commen- cement ou a la fin de ['operation. D'autre part, la concordance entre la conductibilite thdorique et actuelle de ces alliages, aussi bien que celle en- tre la decroissance pour 100 calculde et actuelle de la conduc- tibilite' enlre et 100, indique qu'a 1'elat solide, il n'y a pas decomposes chimiques. A cause de ces particularite's, la loi suivante peut etre appliqu^e aux alliages des deux premiers groupes et a quelques-uns du troisieme : La decroissance actuelle pour cent de la conductibilite en- tre et 1 00 C. est a la decroissance calculee comme la conduc- tibilite actuelle est a la conductibilite calculee. Parmi les alliages du second groupe, quelques-uns peu- vent 6tre regarded comme des melanges m^caniques. L'ar- gent et le cuivre, fondus el bien melanges ensemble, se se"- parent si le refroidissement est lent, de sorte que la masse contient des quantites dilfdrentes des mdtaux en difterents endroils. Mais ces alliages sont exceptionnels, et la plupart des alliages de ce groupe peuvent 6tre considerds comme des NATURE DBS ALLIAGES 55 solutions solidifides des modifications allotropiques des me- tuux 1'une dans I'autre. Dans le troisieme groupe, la rapide decroissance de la conductibiiit6 des alliages de quelques series qui ne contien- nent que de tres petites quantites d'un metal appartenant a la classe A, ne peut pas 6tre attribute a 1'existence de com- poses chimiques des metaux. Car, d'abord , la quantity de Tun des mdlauxdans les allia- ges correspondarit aux points tournants des courbes repre"sen- tant la conductibilit^ est trop petite : Alliage : Proportion pour cent : Bismuth-clam. Etain 0,6 Bismuth-plomb. Plomb 2,0 Argent-etain. Etain 2,6 De plus, la grandc similitude des courbes repre"sentant la conductibilite" des series d'alliages appartenant Ji ce groupe esl opposee a 1'existence de composes chimiques dans les alliages solides. L'intluence exercee sur la conductibilite" des me"taux par la presence de petites quantite"s d'autres mdlaux n'apparait pas, en aucune t'agon, comme dtant determinee par 1'altera- tion de la forme cristalline ou la tendance a cristalliser, qui sont reconnues etre influencees dans cette circonstance. ee pour 1'existence de semblables modifications allo- tropiques quand elles sont allie~es, aussi bien que pour I'exis- tence des combinaisons chimiques des metaux (1). Laitiers, flux et matgriaux r6fractaires. 15. Laitiers. Les laitiers formes dans les operations mdtallurgiques sont en g6ne>al produits par Funion de la silice avec les oxydes me^alliques, et designed sous le nom de silicates. Les silicates peuvent etre divise"s en deux grou- pes : les silicates hydrates qui contiennent de 1'eau et les si- licates anhydres qui sont exempts d'eau. Les silicates produits par la chaleur dans les operations me"tallurgiques appartien- nent & la derniere classe. Les bases qui se trouvcnt le plus souvent dans les laitiers de fusion sont la chaux, la magn<- sie, 1'oxyde de fer et 1'alumine. La silice et la base provien- nent a la fois de la matiere terreuse du minerai, des cendres du combustible, du flux et des mat^riaux avec lesquels sont construits les fourneaux ou les vases. En fondant el melan- geant les metaux ordinaires pourfaire des alliages, quelques- uns de ces e"l<$menls s'oxydent et passenl dans le lailier, et forment souvenl les principales bases se combinant a la silice ou a d'aulres substances acides. (1) WATT, Diet, de Chimie, vol. Ill, p. 943 jet 944. LAITIERS 57 Les silicates qui se forment le plus frequemment sontceux a base de fer ; le plus fusible est le protosilicale 2FeO,Si0 5 . Le protosilicate de manganese semble avoir a peu pres le m6me point de fusion que celui du fer ; il a une couleur vert- olive, il est opaque, mais legerement cristallin. An contact de Pair, il n'absorbe pas Poxygene com me les silicates de fer, et ne peut pas alors 6tre employe" comme agent oxydant. Un silicate contenant deux ou plusieurs bases est souvent plus fusible qu'nn silicate simple. De la, un silicate compose de chaux, magnesie, alumine, etc., est plus fusible que celui resultant de 1'union d'une seule de ces bases a la silice ; il fondra plus facilement s'il est forlement chauffe. De meme, Poxyde de manganese augmente la fusibilite des silicates terreux. L'oxyde de zinc forme des silicates simples, pratiquement infusibles, et comme regie generate, cet oxyde diminue Ja fusibilite des silicates de fer, de chaux, etc. Le protoxyde d'etain augmente la fusibilite des silicates multiples. Les proto et bisilicates de cuivre fondenl facilement ; ils augmen- tent la fusibilite des silicates terreux. L'oxyde de cuivre est facilement separe, spe"cialement en presence du sulfure d'arsenic avec lequel il forme un regule. Les oxydes de plomb et de bismuth sont, apres les alcalins, les bases les plus fusibles. Les silicates de plomb fondent au rouge. L'oxyde de plomb augmente la fusibilite des silicates multiples, mais il est fa- cilement reduit par la presence du for melallique. Les laitiers sont ou vitreux ou pierreux, et souvent ils sont plus ou moins cristallins. Un refroidissement rapide tend a produire la variete vitreuse, tandis qu'un refroidissement lent donne la structure cristalline. L'etat pierreux se rencon- tre surtout dans les laitiers ou les bases terreuses predomi- 58 ALLIAGES METALLIQUES nent. En formant des laitiers lors de la fusion des me'taux, on a pour but de produire des composes fusibles qui con- tiennent les impurel^s que Ton vent eliminer, eti meme temps qu'on les veut exempts aussi bien que possible des metaux on des substances melalliferes subissant la preparation. Si le laitier ne contient pas les me'taux utiles, il est dit pur ; mais s'il renferme des matieres utiles, il esl souvent prudent de le refondre avec une autre charge pour extraire les com- posts ayant de la valeur et Ic rend re suffisamment pur pour fltre rejete". II arrive frequemment que les laitiers produits dans une operation avec une espece donnde de matierc m6- tallifere sont employes com me flux on autre agent dans 1 'ex- traction ou la fusion de diflerents autres me'taux. Si la charge est mat pre'paro'e, et si le silice et Ja chaux prddominent, ou si la quantite d'alumine el de magnetic est tres grande, ou la temperature insuffisante, les laitiers sont imparfailement fondus et pre"sentent une cassure granu- leuse. 16. Flux. Un flux est une substance que Ton ajoute a la matiere mdtallifere, afin de former un laitier fusible. Le flux employe" varie dans chaquc cas avec la nature du corps que Ton veul eMiminer. Ainsi, si 1'impurctd est de nature acide, comme la silice, le flux sera basique ou neutre. Si d'autre part on doit se~parer une substance basique, on emploiera un flux acide. Dans beaucoup de cas de fusion de me'taux, il est desirable de s6parer des me'taux dtrangers, presents comme impuretds ; il faut alors ajouter un agent oxydant afin d'oxyder d'abord ces impuretes qui se combinenl facilement avec un flux acide pourjformer un laitier liquide, ou se volatilisent, ou simplement montent a la surface en vertu de Icur poids sp6cifique plus faible. II arrive frequemment qu'un laitier est forme" aim moment FLUX 59 de 1'opdration et decompose ensuite par 1'action de quelque reducteur prdsenl. Les silicates les plus difficiles a reduire sont ceux dont les bases sont terreuses, comme la chaux, la magnesie, ralumine, etc. Si un laitier contient plusieurs oxydes, les bases les plus faibles sont d'abord rdduites, puis les autres dans 1'ordre de leur basicite. Par exemple, soit un silicate contenant les oxydes de manganese, de fer, detain et de plomb; 1'oxyde de plomb sera d'abord re~duit, puis ce- lui d'elain, celui de fer, et enfin celui de manganese. La com- position des silicates a une influence marque'e sur leur consis- tance a 1'etat fondu. Les bisilicates, ou silicates avec exces d'acide, passentgraduellementde l'6tat solide a l'e~lat liquide, ou inversement de 1'elat liquide a 1'etat solide ; pendant long- temps, ils conservenl une consistance visgueuse. ou plasti- que. Los protosilicales ou silicates basiques, au contraire, passent plus ou moins facilementde I'eHat liquide a 1'etat so- lide, et par le refroidissement, ils se solidifient rapidement. Ils sont tres liquides quand ils sont fondus et se craquellenl au moment de la solidification. Les silicates les plus fusibles sont forme's par la silice et les bases fusibles, comme la soude, la potasse, 1'oxyde de plomb, 1'oxyde de bismuth, et la fusibilite du silicate forme est pro- portionnelle a la quanlite de base presente. Avec les bases infusibles, au contraire, la fusibilite est plus grande s'il n'y a en exces ni base, ni acide. La baryte BaO est plus fondaute que la chaux CaO, et la magndsie MgO encore moins que la chaux ; 1'alumine A1 2 3 , de toutes les bases communes, est celle qui Test le moins. Lefluorurede calcium CaF s est tres recherche" comme flux. A haute temperature, il fond en un liquide transparent. II est partiellement decompose par la silice, avec mise en liberte de gaz fluorure de silicium, mais la plus grande partie se re- 60 ALLIAGES METALLIQUES trouve dans le laitier dont il favorise la fusion el la fluiditd. Si 1'on traite les sulfales de chaux, de baryte, do strontiane, les cendres d'os (phosphate decliaux), lo fluorurede calcium est spdcialement recherche ; un dixieme de ce fondanl est suffisanl pour liquefier le sulfate de plomb au rouge clair. Le souf're est souvent present dans les matieres metalliferes, sous la forme de sulfures, comme le sulfure d'argent par exemple. Dansce cas, on peut employer le plomb me"tallique qui decompose le sulfure d'argent en donnant du sulfure de plomb et de 1'argent qui se combine a 1'exces de plomb. De meme, le fer decompose le sulfure de plomb en formant du sulfure de fer et du plomb melallique. Les metaux des terres alcalines ou alcalino-lerreuses sont tres ufficaces en d Nitrate de potassium (AzO'K), nitre ou salp^tre. - - Tres employ^ comme oxydant, il fuse au-dessous du rouge, se de- compose a une temperature plus haute ; la grande quautite d'oxygene mis en liberte convertit le soufre des sulfures me"- talliques en acide sulfureux et transf'orme les melaux en oxy- des. Le nitrate de sodium agit de meme. 6 Ritartrate de potassium. ou tartre, on cr6me de tar- tre. Cette substance pure est blanche ; mais la variete ordinai- rement employee sur une grande echelle est coloree etvcndue sous le nom d'argol rouge ; elle est relativcmentbon marche et contient d'autres substances carbonees qui lui donnent un FLUX 63 pouvoir re'ducteur plus grand que celui de la creme de tar- tre pure. Ce corps cst tres apprecid dans les operations qui demandent beaucoup do maticre carbonic. 7 Chlorate de potassium (C10 3 K). Cette substance est employee quelquefois avec Ic nitre comme oxydant, speciale- ment dans les essais. 8 Cyanure do potassium (KCAz). Ce flux est tres re- chercb< a cause de la facilitd avec laquelle il fond et rdduit beaucoup de composds metalliques s'ils sont mdlangds avec du carbonate de soude. Le cyanure ordinaire est preferable comme agent reducteur, parce qu'il contient du carbonate de potasse. 9 Oxyde de calcium (CaO) ou chaux. II est employed 1'dtat. caustique ou combine avec 1'acide carbonique sous la forme de carbonate. II est utilise comme flux pour la silice et les silicates, et aussi pour separer le soufre et le phosphore dcs mdtaux et de leurs composds. iO Fluorurede calcium (CaF-) ou spath-fluor. Cette subs- tance agit comme flux de deux rmtnieres diffdrentes : 1 par combinaison avec les silicates, formant des composes solu- bles ; 2 par reaction avec les silicates ddgageant du gaz fluorure de silicium SiF*. Elle forme des composds fusibles avec les su! fates, tels que le platrc dc Paris, et avec le phos- phate de chaux (cendres d'os). Le spalh-fluor doit etre exempt de pyrites, de blende et galene, avec lesquelles il est souvent contamine. 11 Oxyde de plomb. 11 y a deux oxydes de plomb, la litharge PbO et le minium Pb 3 O. Les deux oxydes sont rd- duits par le carbonc et 1'hydrogene, et on oblient le plomb metallique. A 1'dtat fondu, les oxydes de plomb oxydent pres- que tous les metaux, sauf le mercure, 1'argent, Tor et le pla- tine. Avec d'autres oxydes, ils forment facilement des com- 64 ALLIAGES METALLIQUES poss fusihles. Chauffes avec du soufro, les oxydes de plomb sont reduits avec raise en liberty d'acide sulfureux. Si Ton fond de 1'oxyde de plomb en quantile suffisante avec un sili- cate infusible, on obtient vin silicate double fusible. 12 Bioxyde de manganese (MnO s ). Cetle substance cst noire, opaque et bonne conductrice de I'electricite". Chauf- fee seule, elle est infusible, maisdi^gage de 1'oxygene en don- nant Mn J 3 et Mn'O, selon la temperature ; chauffe'e avec du charbon de bois, on a le protoxyde MnO. La facilite avec laquelle ce corps abandonne I'oxygene en fait un agent oxy- dant degrande valeur. Avec 1'acide chlorhydrique, le biox\d<- de manganese est utilise" pour la production du gaz chlore. Chauffe fortement dans un creuset brasqu<5, il est re'duit a l'e"lat me"tnllique. 13 Silice (SiO J ). Ce corps existe a I'dtat cristallin ou amorphe. La silicc est blanche, infusible, exceple" aux tn"'s hautes temperatures, non volatile, insoluble dans 1'eau et les acides, sauf 1'acide fluorbydrique. Apres ignition, elle est d- composde par le charbon en presence du for, du cuivre ou do 1'argent au rouge blanc, avec formation de siliciures. Les varidte"s amorphe et gdlalineuse sont Idgerement solubles dans les carbonates alcalins; elles le sont plus facilement dans les alcalis caustiques. La silice se combine avec toutes les bases pour former des silicates, et pour cela, elle est tres fn ; quemment employee pour effectuer la fusion ct la se"paru- lion des gangues des minerals ; les meilleures especes a uti- liser sont le sable blanc pur et le quartz. 14 Argile de Chine. C'est essentiellement un silicate hydrate d'alumine, el quand il cst pur, ce corps peut ctre repre'senle' par la formule 2A1 2 3 , 3SiO* + 3H ! 0. Mais I'argile est generalement melange'e avec d'autres silicates. C'cst unc substance blanche, infusible dans un fourncau ordinaire si FLUX 65 elle est chauffee seule ; mais elle se combine facilement avec les gangues terreuses ct melalliques pour former un laitier fusible. l."i Verre. - - Le verre est un melange cle silicates de po- tasse et de soude avec quelque silicate insoluble (ba'ryum, magnesium, aluminium, fer ou plomb). Etant un silicate compose, il fond facilemenl a hunk* temperature, et se com- bine facilement a la chaux et a d'autres bases contenant pen ou point de silice, de sorte qu'il est souvent pre'fere' a la silice pure et sert a Economise! 1 le borax. II estaussi employe" pour couvrir les me"taux fondus, de fagon a les preserver de 1'air. Le verre a vitres ordinaire, le verre vert des bouteilles sont le plus souvent employes; mais le flint-glass qui contient beaucoup d'oxyde de plomb serait de"savantageux dans beau- coup de cas. 1 6 Sulfurc de fer (FeS). II est principalement employe" comme source d'hydrogene sulfure. Grille" avec des sull'ures facilement decomposables comme celui d'argent, il les con- vertit en sulfates. Cliaull'6 avec les oxydes de cuivre, de nickel, etc., il forme des r^gules. ChaufFe dans 1'air, il se trausforme en sulfate, ct a haute temperature en oxyde. 17 Pyrile de fer (FeS ! ). -- Ce corps perd la moitie deson soufre au blanc en donnanl du sulfure FeS, etest employe pour les memes usages que cc dernier. II est principalement utilise dans la metallurgie du cuivre, du nickel et du cobalt. i8 Oxyde ferrique (Fe 2 O). -- Get oxyde est tres stable, non volalil ; il est rouge. Au blanc, il degage del'oxygeneen donnant Fe 3 0*. Chauffd avec de 1'oxyde de carbone ou avec du carbone, il est r^duit a I'etat metallique ; mais s'il y a beaucoup d'acide carbonique present, il peut so faire de Toxyde ferreux qui se combine avec le pen de silice qui existe pour donner un silicate fusible. Pour cetle raison, il esi, sou- HlOKNS 5 66 ALLIAGES METALLIQUES vent utilise comme flux. Dans 1'affmage du fer, il agit comme oxydant. En presence du soufre, il oxyde cet element et donne de 1'acide sulfureux. 19 Oxyde de zinc (ZnO). C'est une base puissante ; elle forme des combinaisons avec les terres alcalineset quelques bases, et a beaucoup d'affinitd pour ralumine. L'oxyde de zinc est rdduit par le carbonc, 1'oxydc de carbone et 1'hydro- gene. L'oxyde de zinc et le carbone sont ajoutds en petite quantite au cuivre fondu pour obtenir des produits sains. Matriaux refractaires. 17. Pour fondre les mdtaux, on se sert d'un four cons- truit, ou tout au nioins garni intdrieurement, avec des matd- riaux capables de rdsister aux hautes temperatures sans fon- dre, ou se ramollir, ou se decomposer par la chaleur. Comme regie gdndrale, I'extdrieur est construit en magonnerie ordi- naire, mais 1'interieur est garni de matdriaux rdfractaires dont la nature depend beaucoup des operations pour lesquelles le four est fait. Les matdriaux rdfractaires sont, ou employes a 1'dtat nature!, comme la silice, 1'alumine, I'oxydc de fer, la magnesie, 1'argile rdfraclaire, ou bien ils subissent d'abord une preparation preliminaire. Dans quelques cas, les matd- riaux sont moulds suivant la forme interne du four. S'ils ne sonl pas de nature plastique comme 1'argile reTractaire, on les melange intimement avec du goudron ou d'autres mate"- riaux Hants, de fac,on a leur donner la plasticite neces- saire. Quartz ou silice. Cette substance ne se ramollit ni ne fond aux plus hautes temperatures des fours, et a cause de cela, elle est de premiere valour pour la construction interne ; melangee avec de 1'argile rdfractaire.elle constilue les briques MATERIAUX REFRACTAIRES 67 de silice ; elle est employee seule pour garnir les soles des fourneaux a reverbere. Le sable n'est pas de la silice pure, mais les petites quantite's do chaux, d'oxyde de fer et d'ar- gile qui s'y trouvent generalement ne sont-pas un obstacle a son emploi. L'argile de Dina est une substance tres refrac- taire, que Ton trouve dans la valise du Neath ; elle contient 97 pour cent de silice, le reste etant de la chaux, de 1'oxyde de fer, de 1'alumine, de 1'alcali et do 1'eau. MeMangee avec 1 a 3 pour cent de chaux, elle sert a fain; des briques employees avantageusement pour les voutes de beaucoup de fours a re"- verbere. Alumine. Tout aussi infusible que la silice, elle a 1'avantage de ne pas se combiner ge'ne'ralement aux bases; si elle donne quelquefois des aluminates, ces scls sont moins fusibles que les silicates. Mais 1'alumine pure se trouve ra- rement dans la nature ; on a en grande quanlile' la bauxite qui, d'apres Berthier, contient 32 pour cent d'alumine, 27,6 d'oxyde de fer et 20,4 d'eau ; sa composition varie suivant les echantillons. La varie'te ordinaire contient 3 a 5 pour cent de silice, 24 a 25 d'oxyde de for, 30 a 60 d'alumine, 10 a 13 d'cau. Elle est generalement rouge fonce" commc les mine- rals de fer ; mais quelques varieles renfermant peu de fer sont alors blanches et tres refractaires. Chaux et magnesie. Ce sont des corps infusibles, a ca- ractere fortement basique, mais ils donnent des com pose's fusibles avec la silice et d'autres corps acides. Cette propriete est utilise'e dans quelques fourneaux a acier, dont 1'int^rieur est garni de ces oxydes qui s'unissent avec 1'acide phospho- riquc du fer pour donner des phosphates. La chaux et la magnesie se trouvent ensemble dans la dolomie ; on calcine le minerai et on en fait des briques basiques. Argilerefractaire. Les corps refractaires precedemment 68 ALLIAGES METALLIQL'ES ddcrits peuvent se combiner dans certaines proportions sans cesser d'etre re~fractaires. L'argilc reTractaire est un silicate hydrate" d'alumine avec des quantities variables de chaux, magne~sie, oxyde de fer, alcalis, etc., et un peu desilice me"- lange~e me"caniquement. La propridte" plastiquede 1'argile est due a 1'eau combined chimiquement. Dans tous les cas, la plasticitd disparait quand 1'argile a ete cuite ; elle reste alors granule et friable. Lesargiles des terrains houillers, comme celles de Stourbridge, sont admirablement aptes a faire des briqnes rdfractaires quoique manquant de plasticitc" pour la poterie. En fait, un exces de plasticite" est un ddsavantage pour quelques operations me"tallurgiques ; les briques, par exemple, se briseraient apres avoir etc" chauffe"es un certain temps. 18. Crensets, etc. Les creusets en terre sont faits d'ar- gile reTractaire melange"e avec du sable, de 1'argile cuite, ou d'autres matieres infusibles, de fagonacontrarierla tendance quc 1'argile crue possede de se contractor par la chaleur. Les corps ainsi me'lange's avec 1'argile se dilatent, en ne se con- tractant pas par la chaleur, ayant dejfr e"te soumis unc pre- miere fois a son action ; ils agissent ainsi en sens oppose" a 1'argile. II faut qu'une telle composition puisse rdsisler aux haules temperatures sans se ramollir, ne pas devenir friable par la chaleur, etre capable de subir des changements brus- ques de temperature sans sebriser (par exemple, un creuset chauffe au blanc et sorti du fourneau dans 1'air froid). Quelques creusets doivent re*sister a Faction corrosive des oxydes mdtalliques qui se trouventdans les matdriaux traites ou dans les cendres des combustibles, de telle sorte qu'un bon creuset est celui qui est le mieux adapte" aux besoins pour lesquels il est construit. Les parties composantes du creuset sonld'abord fmement CREUSETS pulve'rise'es et passees a travers un lamis dont la grosseur va- riera avec la finesse du grain que 1'on veut avoir (la plasticity est inlimement liee a la finesse des particules ; dans chaque cas, pourles petits creusets, cette finesse du grain parait etre indispensable) ; la poudre est ensuite melangee a 1'eau et pe"- trie suivant 1'usage auquel on destine le creusei. Les meilleurs rdsultats sont obtenus en employautun melange de differen- tes argiles refractaires, les plus infusibles renfermant la plus grande quantite de silice et le minimum d'oxydes de fer et de chaux. La fusibilite est sensiblement augmented par la pre- sence en petites quantite"s de potasse et dc soude, qui ont cependant une action efficace ensoudant ensemble les diffe'- rentes particules. La pyrile de fer, qui se trouve frequem- ment disseminee dans les argiles, spe"cialement dans celles provenant des terrains houillers, est peut-etre la substance la plus dangereuse. Un creuset fait avec de semblables argiles deviendra crenele de petites cavite"s el meme de trous, s'il est expose" a 1'action prolonged tie hautes temperatures. Hen results que les creusets les plus refractaires sont ceux fails d'argiles pures, analogues a quelques variete's exploiters en France. La convenance d'une argile pour faire les creusets peut etre de~terminee en en moulant une portion dans une forme prismatiqiie, ou dansun moule presentant des angles sail- lanls, sdchant avec soiu, c"uisant et exposant a une haute tem- perature dans un creuset couvert pendant quelque temps. Si 1 'argile est tres refractaire,on ae verra aucun signe de fusion ; si les angles sont arrondis, ce sera la preuve d'un commen- cement de fusion ; s'ils sont fondus, 1'argile sera inutili- sable. Les objets d'argile de toute espece peuvent 6tre essayds pour constater leur pouvoir de resistance a la corrosion, en 70 ALL! AGES METALLIQUES les fondant dans un melange de litharge, d'oxyde rouge de cuivre et de borax, et en notant le temps que ce melange mettra les traverser. Geux qui rdsistent le plus longtemps acette action destructive sont les meilleurs. La plupart des creusets sont, parcemoyen, dete'riore's irre'gulierement, mon- trant qu'il est ne~cessaire d'avoir un grain uniforme pour que le creuset resiste le mieux possible. Tous les creusets doivent Mre recuits au pr<5alable en les plagant dans une position retourne"e au-dessus du fourneau ; autrement ils seraient aptes a se fendre si on les mettait dans un four porte au rouge. J ai deja signale" cette tendance h propos des meilleurs creusets en plombagine. Les creusets de plombagine sonl faits avec de 1 'argil e re- fractaire m6langee en proportion variable avec du graphite ou du coke pulve'rise'.Lebon graphite n'est ni altere" ni fondu sous 1'action des plus hautes temperatures , en 1'absence d'air, de sorte que c'est une substance tres pre"cieuse pour les creusets. Le g'raphite est pulve"rise\ tarnish et melange avec une quantity suffisanle d'argiie pour le rend re plastique. Les bons creusets de plombagine, apres un recuit pre"liminaire fait avec soin, insistent aux plus grands changements de temperature sans se rompre, et peuvent 6tre chauffe"s plu- sieurs fois de suite. Si un creuset ordinaire doit etre prote"ge" contre 1'action corrosive des oxydes me'talliques, ou si de petites quantities de composes mdlalliques ont etd rdduites, 1'interieur est re- couvert d'un enduit de charbon de bois. On melange, & cet effet, le charbon avec une quantite" suffisante d'amidon ; on en fait une pate que Ton fait adherer par pression sur la pa- roi du creuset. Ce dernier est rempli avec la brasque, et on y fait une cavite de grandeur voulue a 1'aide d'une piece de bois de forme triangulaire, puis on unit avec une piece de BRIQUES REFRACTAIRES 71 bois ronde et allongee dont la dimension et la forme sont proportionnees a la grandeur de la cavite que Ton veut faire. Plus simplement, la brusque peut 6tre appliqueea 1'interieur du creuset a 1'aide de la main. 19. Briques rifractairex. Une brique refractaire em- ployed pour resister aux hautes temperatures doit certaine- ment contenir de petites quantites d'alcalis ; ils ne doivent pas exceder 1 pour 100. Glenboig, Stourbridge et Wortley (Leeds) sont les meilleures marques ; elles sont excellentes, quoique bien entendu il y ait d'autres briques pouvant etre employees avantageusemenl, mais elles ont moins de re"puta- tion. Les briques Canister sont exceptionnellement recherchees pour register aux tres hautes temperatures dans les parties superieures des fours a rdverbere. Comme les briques faites uniquement de silice, elles ne se brisent pas par refroidisse- ment. La brique Lowood, faite pres Slieffield, a aussi une tres grande reputation. Les briques Ganistcr doivent etre jointes avec du ciment Canister. Pour avoir les meilleurs resultats dans la construction, il est preferable de travailler a sec, puis d'apporter les differentes parties ainsi faites au- dessus du sommet du four quand elles sont finies. Aucune brique refractaire nedonne de resultals satisfaisanls si on la travaille avec une argile inferieure celle qui la constilue ; mais cependantun bon constructeurde fourneau usera aussi peu que possible d'excellente argile. Les briques Dina sont pratiquement infusibles et composees |)resque entierement de silice. La surface de rupture presente une structure grossiere et irreguliere d'une couleur brun- clair. La chaux qui y est ajoutee exerce une action fondante sur les particules de quartz, et contribue ainsi h les agglomerer (voir page 67). 72 ALLIAGES METALLIQUES M. James Dunnachie, dans un memoire lu devant 1'Asso- ciation britannique, dit : La grande varie"te" des usages des briques re"fractaires et les diffe"rentes qualites qui leur sont demande"es,rendent impossible qu'une brique puisse rdpondre a ce que Ton demande dans un four. On exige qu'elle re"siste a une haute temperature et aux changements de temperature, dans quelques casa une forte pression etaux chocs violents, dans d'autres aux actions fondante et chimique de variety's tres diverses. Une brique, riche en silice, contenant une bonne pro- portion d'alumine, et aussiexempte que possible d'alcaliset d'autres impuretes, est celle qui rdunit, au plus haul degre, les conditions d'infusibilite et de non-rupture. Pour avoir re"el!ement un bon four, il faut tout d'abord se procurer les meilleurs mate>iaux pour sa construction ; mais apres cela, il faut savoir comment il est conslruit. Si nous e"tions aussi soucieux des courbes de nos fourneaux que des lignes de nosnavires, et particulierement de la qualitd des mate~riaux employes et de la main-d'oeuvre vu 1'importance du travail, nous pourrions, dans beaucoup de cas, doubler la dur^e de nos fourneaux, sans attendre les de"couvertes possibles de 1'avenir. Les analyses suivanles donneronl la composition des mate- riaux employe's en Angleterre pour la construction des fours : PREPARATION ET PROPRIETES DBS ALLIAGES 73 SiO* AW Fe 2 3 CaO MgO K S el Na'O TiO* liriques refract"' (Glenboig) 64,41 30,55 1,10 0,69 0.64 0,55 1,33 (Stourbridge) i:t, 03 2-2,40 2,43 0,39 0,54 1,09 id. 11,63 19,48 1.29 0,18 0,31 0,91 )) (Newcastle) . 13,30 20,56 1,69 1,55 0,12 2,50 V > id. 58,00 3(i,30 1,61 0,58 0,82 2,42 )) s> (Pensher) 65,10 30,03 2,110 0, 43 0,51 2,04 (Flintshire).. 88,10 4,50 6,10 1.2 (Leeds) 11,30 19,11 1 43 0,45 0,63 1,20 v id. 12,65 23,15 1,15 0,30 0,36 0,90 id. 61,40 25,36 2,00 1 12 0,12 2,41 (Ecland) 62,33 35,59 li25 0,13 0.10 Briques deGanister(Lowood) 96,32 0,99 0,11 1,28 0,25 0,26 )> (Witton). 94.80 0,89 1,10 2,85 0,32 0,30 Briques de Dina (Galles).... 93,16 0,42 0,33 2,96 0,28 0,29 Mi. 'I Dolomie brulee (Raisby Hill) 5,fiO 2,33 1,10 54,56 34,18 1.2 Canister (Lowood)... 89,5:; 4,85 1,26 0,80 3,52 ) (Weardfile).. 85.53 9,10 0,64 0,13 0,40 1,05 t> Preparation et propri6t6s des alliages. 20. - - Le mode de preparation varie beaucoup suivant la nature des mdlaux employe's. Quelques miStaux sont vola- tils, et passent facilement a 1'etat de vapour quelques degres au-dessus de leurs points de fusion. D'autres ont peu de ten- dance a se vaporiser et peuvent Stre chauffe~s a de hautes temperatures sans volatilisation sensible. Si un me"tal volatil doit 6tre allie" a un autre non volatil. et si les points dc fusion sontsensiblement les memes, la combinaison peut6tre facile- merit faite en melangeant les constituants et les fondant en- semble dans le m6me creuset ou le meme fourneau. Ce cas est cependant 1'exception, et en regie ge"ne~rale, les compo- sants d'un alliage, un ou plusieurs etant volatils, ont des points de fusion Ires differents ; on fond alors d'abord leplus difficile des conslituants, les autres 6tant ajout^s a 1'^tat solide. Un alliage peut contenir un ou plusieurs metaux fixes, 74 ALLIAGES METALLIQl'ES et un volatil ; dans ce cas, le plus volatil est ajoute" dans le creusel apres que le ou les me"taux fixes ont 6(6 fondus, et Sieves a line temperature suflisante pour que le constituant volalil fondc des son introduction dans la masse liquide ; de celte 1'ac.on, la combinaison peut 01 re effectude sans perte se"ricuse due a la volatilisation. L'union entre les composants d'un alliage est plus parfai- tementassuree en remnant letout avec un agitateur, lemeil- leur dans beaucoup de cas elant un instrument en boisou en charbon, de fagon h provoquer le melange sans introduire aucune substance pouvant modifier ni la composition ni les proprie'te's de I'alliage. Dans la fusion des me"taux ordinaires, ou dans celle des alliages contcnant ces me"taux comme principaux consli- tuanls,il fautse preserver de 1'oxydation. Diffe"rents procc'de's permettent d'cviler la perte du metal etde preserver I'alliage de cette alteration. Le plus ordinaire consiste a couvrir le melal avec du charbon qui ne garanlit pas seulementde 1'air admisdans le fourneau, mais tend a absorber 1'oxygene exclu des me"taux pendant la fusion. Legazainsi forme" par 1'union du carbone et de 1'oxygene est de 1'oxyde de carbone GO, et ce ga/ e"tant reducteur peut fixer un aulre atome d'oxygene pour donner de I'acide carboniqueCO 9 . Ainsi, aussi longtempsque le melange est convert avec du carbone, 1'oxyde de carbone forme" le protege efficacement de 1'oxydation. Dans la melhode pre'cite'e ou Ton agile la masse avec une baguette de charbon, le me"me gaz oxyde de carbono est forme" ; la bagutte ne pro- voque pas seulement 1'agitation me'canique, mais elle donne naissance a uu gaz qui protege le metal de 1'oxydalion, dans une grande mesure. Dans quelques cas, ceci n'est pas admissible. Les me"taux commerciaux ^tant impurs, il peut etre ndcessaire d'intro- PREPARATION ET PROPRIETES DES ALLIAGES 75 duire une quantite suffisante d'oxygene provenant soil de 1'air, soil d'un agent oxydant special ajoute an flux, pour convertir les impurete's en oxydes ; ces oxydes nc s'allient pas aux mtaux, mais entrent en combinaison avec Ic flux pour former un laitier ; quelquefois, ils flottent a la surface comme ecume. Dans la plupart des cas, il est convenable que le corps couvrant les melaux n'exerce aucune influence sur ceux-ci. Quelques manufacturiers ont 1'habitude de jeter de la graisse et de la re"sine sur les m^taux cbauffe's, avant la fu- sion. Ges corps sont de"composs par la chaleur et degagent des gaz qui provoquent la combinaison des me"taux fondus en produisant une agitation mecanique au moment de leur depart. Ils agissent aussi chimiquement en de~plac.ant 1'oxy- gene par 1'union de cet, dlement avec le carbone et 1'bydro- gene devenus libres. Lorsque le de"gagemenl gazeux a cesse", il reste du carbone a 1'^tat finement divise" qui couvre les melaux et les protege de 1'oxydation. Le borax est quelquefois employe pour chasser 1'air, mais il est bcaucoup plus cher que le carbone ; son emploi pre"- sente de plus quelques inconvenients. Le borax est forme par la soude combinee a 1'acide borique, qui n'est que partielle- ment sature par 1'alcali ; I'exces d'acide s'unit avec 1'oxyde mdtallique present pour former un borax double, de nature vitreuse. Le borax commercial est souvent tresimpur, etest falsifi^ avec le sel ordinaire et 1'alun ; ces impuretes sont tres mauvaises pour beaucoup de metaux. Le chlorure de sodium est aussi employe pour preserver les metaux fondus de 1'oxydalion, et moderer 1'action de corps pouvant causer une violente Ebullition. Le verre est frequemment utilise dans le mSme but, et en presence du carbone, il est tresdan- gereux pour les metaux. G'est un melange de silicates fon- 76 ALLIAGES METALLIQUES dant h haute temperature, formant des composes avec la chaux et les autres bases, de telle sorte qu'il agit presque comme le borax, si on est oblige d'employer un iel flux. Le verre a vitres et le verre vert & bouteilles sont les plus utili- sed, mais le flint-glass, qui contient beaucoup d'oxyde de plomb, serait ddsavantageux dans beaucoup de cas. La nature des alliages metalliques a deja 616 discutde ; nous avons monlre que certaines proportions des constituanls en- traient en combinaison, d'autres parties etant simplement a 1'etat de melange ou de solution ; par un refroidissement progressif, differentes couches tendent a se faire, d'tipres les densites respectives. Ceci est spdcialemcnt le cas lorsque les constituants ont. des densites tres differentes, de sorte que plus haute sera la temperature de 1'alliagea sa sortie du four- ii i -a M. plus longue sera la periode de refroidissement et plus grandes seront les facilit6s de separation. Pour obvier & cet inconvenient, le metal sera constamment agite, verse dans les moules a la temperature la plus basse, la masse etant encore cependant sutTisamment fluide, et refroidi aussi rapi- dement que la nature de 1'alliage et ses applications le per- mettent. Un alliagefond a une temperature inf^rieure acelle du plus refractaire des constituants ; il fond quejquefois plus bas que 1'un quelconque des composants; cette connaissance permettra h 1'opdrateur de reguiariser la temperature de fa- Qon a ne pas trop chauffer. II esl bien connu que le caractere de beaucoup d'alliages est altere" par des fusions rpe'te'es, et que la matiere ainsi obtenue ne peut pas etre a nouveau utilis^e sans 1'addition d'une certaine quantite de metal neuf . Un melange donne peut etre employe pour 1'obtention d'un alliage tres mallea- ble, ductile et lenace, et le lingol du meme alliage, s'il est refondu, peut etre cassant et non susceptible d'6tre travaille" ; PREPARATION ET PROPRIETES DES ALHAGES 77 mais si une quantite" convenable de me"lal neuf cst ajoutee, la combinaison peutdonner un alliage, meme supe"rieur al'ailiage initial, quant a ses propriete's relatives au travail. C'est 1'a- vantage du manufacturier de chercher les Economies, en em- ployantautant de residus qu'il luiest possible en lesalliant; la quantite ainsi employee varie d'un tiers a deux tiers du poids. Bien entendu, en utilisant le vieux me'tal, on risque d'intro- duire plus d'impuretes qu'avec du me'tal neuf, et quoique les memes impuretes puissent exister dans le me'tal neuf, les quantites peuvent etre insuffisantes pour produire un eflfet nuisible ; mais si on augmente le vieux me'tal, les propor- tions peuvent . L'anlimoine 60,0 L'aluminium 60,0 Le bismulh 60,0 Le cuivre 52,0 Le plomb coule a 52,0 L'dtain 74,0 Le professeur Spring pensa que les parlicules des differcnts me'taux pouvaient aussi bien s'unir par pression pour former des alliages, et il considera que la formation de telsalliages par compression apporterait une preuve concluante au fail suivanl : a froid, il y aurait union entre les particules des mdlaux, si elles sont amendes en conlaclinlime.il comprima un melange de 1 5 parlies de bismulh, 8 de plomb, 4 detain el 3 de cadmium, el oblinl un alliage fondanl & 100 C. II est ndcessaire de broyer le produit de la premiere compression et de soumettre la poudre a une nouvelle pression pour ob- tenir un alliage parfail. On a fait I'objection que le melange avail pu 6tre fondu grace a la chaleur de compression. Le professeur Spring a prouve" expe>imenlalemenlquece n'elait pas le cas. La compression fut effeclude avec une extreme lenleur, et Spring calcula que si lout le travail du a la com- pression des poudres e"tail Iransforme" en chaleur, on pour- rail seulemenl chauffer un cylindre de fer de 8 millimelres de diamelre eHO millimetres de hauleur dc 40 a 64 C. II pril alors de la phorone qui fond a 28<> C. el la comprima de la m&me maniere que les poudres me"talliques ; il en resulta une union imparfaite des particules et la tempdrature de 28 C., ndcessaire pour fondre la phorone, ne fut pas alteinte (1). (1) Bull. Soc. chim., Paris, 1884, p. 488. CHAPITRE II ALLIAGES DE CL'IVRE. 21. Le cuivre forme avec les aulres me"taux une se"rie d'alliages beaucoup plus nombreux et importants que ceux d'aucun autre metal ; ils peuvent 6tre reconnus a leur cou- leur rouge, leur grande malldabilite, leur ductilite, leur du- rete", leur douceur et leur te"nacite ; le cuivre communique ses proprie'te's a beaucoup de ses alliages, mSme s'il est uni & des me'taux tres opposes, comme le zinc. Apres le fer, il peut etre considdre comme le plus utile de lous les metaux a cause de ses proprie'te's commerciales quand il est employe seul, et de sa valeur intrinseque comme conslituant des alliages. Les qualite's qui rendent le cuivre si utile sont quelquefoisun de"savantage ; par exemple, la durete el la finesse du grain le rendent plus difficile a tourner que le bronze, et sa douceur le rend impropre a Glre employe seul pour les objets soumis a de grandes deteriorations. Dans la grande majority des cas ou le cuivre est employe, ilest fonduet coule dans des mou- les de formes diverses, afin de le preparer a un traitement ulterieur, el les difficultes d'obtenir une coulee saine sont si grandes qu'il ne peut que. passer successivement dans les mains d'un ouvrier adroit et experiment^ ; meme alors une pratique commune consiste a ajouter quelque autre subs- tance, de telle sorle qu'on peut dire que le cuivre pur n'a jamais et coule en quantile considerable, et qu'il est tres difficile de produire une bonne piece moulee exempte de 86 ALLIAGES METALLIQUES soufflures. Dans ces dernieres anne"es, on a portd beaucoup d'atlention a cette question a cause de la fabrication des tu- bes, cylindres, et difTe'reuts corps ont die ajoute's au cuivre en fusion dans le but de corriger les defauls inhe'rents. Le cuivre pur n'est done pas commercial, et quoique le cuivre soit maintenant produit sur une grande 6chelle, plus pur qu'auparavant, le me'tal retient des matieres qui modi- fientles proprie'te's que le cuivre possedea l'e"tat chimiquement pur. Les impurete's communes sont le for, 1'arsenic. 1'anli- moine, quelquefois le soul're. Ces e'le'ments, m6me en petile quantild, affectent se'rieusement le cuivre, mais ils peuvent dire en partie elimine's en les unissant a 1'oxygene. Quand un tel me"lal est fondu au contact de I'air, une certaine quan- tite de cuivre esl oxydee en donnant I'oxyde cuivreux Cu s O qui rend la masse cassante et impossible a travailler ; de I'air ou de I'oxyde de carbone sontaussi retenus a 1'etal gazeux, et le me'tal se solidifiant d'abord a la surface, un pcu de gaz sera occlus dans i'inte'ricur dc la masse, produisant une structure poreuse. Pour pre"venir 1'acces de I'air, les me~taux peuvent fit re couverts par du charbon de bois ; cette precaution, em- ploy^e judicieusement, peut avoir un effel utile, mais la grande difficult^ est de savoir si le carbone a agi comme on le ddsirait. Le carbone au contact de Fair produit de I'oxyde de carbone, et ce gaz penetre probablement a Pinlerieur du cuivre et s'unit a 1'oxygene ; mais s'il y a exces d'oxyde de carbone, il peut reduire les oxydes presents comme impure- Ids, aussi bien I'oxyde de cuivre que les autres, et les ele'- ments libres s'allieront au cuivre, le rendant sec et analogue en proprie'te's a ce qui est techniquement connu sous le nom de cuivre surraffind. Etant donne que le cuivre commercial est impur, mais que les impureles peuvent elre neutralisdes en grande partie par 1'oxygene, le probleme consiste a trou- ALLIAGES DE GUIVRE 87 ver le point ou cet effet est atteint sans introduire un exces d'oxygene. D'autre part, il peut 6tre aussi efficace et beaucoup plus facile d'admettre un exces d'oxygene, et de le chasser ensuite par addition de quelque corps ayant plus d'affinite" que le cuivre pour lui. C'estainsi que M. Walton, des usines de cuivre Ansonia des Etats-Unis d'Ame~rique, a brevete un procede de preparation de cuivre pour coulees ; en voici les propres termes : Ma prdsente invention est pour traiter le cuivre en creusets de fac,on a exclure 1'action de 1'almosphere, soumettre le cuivre a 1'action du carbone en quantite suffi- sante pour chasser 1'oxygene, rendre un tel me'tal soliile a 1'etat could, augmenter sa malleabilite et sa ductilite". Je prends huit livres de zinc, a 1'ctat d'oxyde ou de carbonate, et les melange avec un boisseaude charbon pile" ; je mouille et en fais une pate dure que je fractionne en 34 parts ; je les arrondis en forme de balles et les seclie a unc chaleur mode- re"e. Le cuivre est place dans un creuset et chauffd dans un fourneau, et quand on est au point de fusion, on laisse lom- ber une des balles qui graduellement recouvre le cuivre I'ondu a la parlie inferieure ; de cctte fac,on, la surface du cuivre a e"te completement a I'abri de I'atmosphere ; en mfime temps le zinc se repand dans la masse et s'empare de 1'oxygene qui peut etre retenu dans le creuset. On pourrait supposer que 1'oxyde de zinc impregnera Ic cuivre ; mais tel n'est pas le cas : le charbon venanl au contact du cuivre, et 1'oxyde de zinc e"tant volatil sous 1'action de la chaleur (l),aucune com- binaison avec le cuivre n'alieu ; le zinc est volatilise et s'e- cliappe par la cheminee, pendant que le charbon reste a la surface du cuivre, se combine avec quelque exces d'oxygene et brule. Le cuivre ainsi traite" devieut parfaitement mallea- (1) L'oxyde de zinc est pratiquement infusible. Voir Mdlallurgie de PERCY, p. 532. ALLIAGES METALLIQUES ble, et est entierement affine ; en fait, ce traitement le rend meilleur. Mon perfectionnement est spe'cialemcnt avantageux si le cuivre est fondu dans un creuset, mais il peul etre em- ploye" si le me"lal est fondu sur une sole on autrement. Les impurete's du cuivre commun se re"unissent a la surface en un laitier ; le cuivre ainsi fail se travaillera mieux a froid ou a chaud, sera plus resistant et plus ductile. La me"thode ci-dessus peut 6tre appliqu6e au cuivre qui est employe" dans 1'industric. Le cuivre ainsi traile" restera a l'e"tat liquide beaucoup plus longtempsque le cuivre trails' de la maniere ordinaire ; il peut de plus elre porte" a une tempe'- I'alure plus e'leve'esans perdre sonaffinage. Si Ton coule des objets comme les tubes, ou de peliles pieces, on pourra ajouter au moment de la coule"e un peu de phosphore qui permet au cuivre de rester liquide, et empeche aussi Tabsorption de 1'oxygene del'air pendant le refroidissement dans les moules. 22. Apres lout ce qui a 616 dit concernant les impu- rete"s du cuivre, le sommaire suivant des effets des ditF6rents dldments ne sera pas sans utilite pour tous ceux qui s'inte"- ressent aux alliages. Phosphore. Une petite quantitdn'altere pas sensiblement la couleur du cuivre, mais une grande quantite" le rend gris. Un pour cent le rend tr6s cassant a chaud ; il est seulement lamiuable a froid sans rupture. Un peu de phosphore ajoute' au cuivre fondu dans un creuset donne de la soliditc" dans une coulee subs6quente. Le phosphore augmenle la fusibilile et la duretd du cuivre ; en quantite, il le rend sec a la temp6ra- ture ordinaire. Le cuivre contenant 11 p. 100 de phosphore est extr^mement dur, d'une couleur gris d'acier, susceptible de prendreun beau poli se tornissant rapidement. En faisant du cuivre phosphore" par addition direcle de phosphore. le ALLIAGES DE CUIVRE metal ne doit pas 6tre agile" avec une tfge de fer ; il se forme- rait du fer phosphore" qui s'allierait au cuivre. Silicium. Fortement chauffe avec du sable et du char- bon, le cuivre se trouve contamine par le silicium. Le cuivre contenant 2 p. 100 de silicium ressemble au bronze quant a lacouleur; il est tenace, plus dur que le cuivre, cassant a chaud, niais laminable a froid. M. Anderson de Woolwich trouve le cuivre contenant 1 ,82 p. 100 de silicium plus tenace que le bronze. Si la temperature employee pour chauffer le cuivre esttrop basse, ou pas suffisamment prolongee, un peu de silicium seulemenl sera re"duit, et le me~tal ressemblera beaucoup a du cuivre non affine'. Arsenic. Le cuivre et 1'arsenic se combinent facilement quand 1'arsenic metallique est jete" dans le cuivre fondu. Si on en ajoute ainsi une petite quautite, le metal peut Sire fondu en un lingot, sain, se contractant parle refroidissement comme le cuivre phosphore", pouvant 6tre laming a froid et etire en fils fins. Une grande quantite d'arsenic rend le me'tal dur et sec. L'arsenic^se combine aussi facilement au cuivre si 1'un de ses composes est chauffd avec du charbon au contact du cuivre. Fer. La malleability du cuivre est se"rieusement modifide par la presence dujfer, qui rend le cuivre plus dur, plus pdle en couleur,moins fusible et sec.Le fer peut cependant 6tre e"Ii- mine' par 1'usage d'un ilux oxydant. Plomb. Un pour cent de plomb dans le cuivre le rend a la fois cassant a chaud et a froid ; on ne peut Fen de"barras- ser qu'a la condition de perdre un peu de cuivre qui passe dans le laitier. En quantite moindre, le plomb est quelque- fois ajoute" au cuivre intentionnellement pour-1'operation du laminage. Antimoine. Le cuivro est rendu dur, sec ; il presente a 90 ALLIAGES METALLIQUES la surface de rupture" une couleur terne, gris-jaunalre ; ce corps est plus nuisible que I'arsenic. Bismuth.-- Ce me'tal est reconnu exercer.une influence tout a fait nuisible sur le cuivre ; une tres petite quantity le rend cassanta chaud, et 1/200 suflit a le fairecassanl afroid. Zinc. En tres petite quantile", il n'altere pas beaucoup le caractere du cuivre ; il tend & lui donner une couleur jaune et une cassure fibreuse. 6/1000 de zinc rendent le cuivre cas- sant a chaud, mais non & froid. Nickel et cobalt. Us se trouvent occasionnellement dans les minerals de cuivre, et sont re"duits en meme temps que le cuivre. Ces melaux rendent le cuivre moins malleable, prin- cipalement en presence d'un peu d'anlimoine. Le nidtal est alors plus dur et plus pale en couleur. Etain. En tres petite quantite", il ne semble pas affecter les proprie'te's nouvelles du cuivre, si ce n'est de le rendreun peu plus dur. Les rcmarques prdcedenles concernant 1'effet de pelites quantite^ de me'taux etrangers sur les propri6t6s du cuivre ne s'appliquent pas au mcme degre, quand les m^taux sont ajoute"s en grande quantite" pour former ce qui est ge"ne>ale- ment connu sous Je nom d'alliar/es. Par exemple. un pour cent de zinc rend le cuivre dur et cassant & chaud, mais 20 pour 100 de zinc allies a 80 pour 100 de cuivre produiront un alliage excessivement malleable. Les alliages de cuivre seront ceux dans lesquels le cuivre est le principal constituant et non ceux dans lesquels le cuivre joue un rdle secondaire. Ainsi les monnaies d'or et d'argent contiennent du cuivre : ce ne sont pas des alliages de cuivre, mais respectivement des alliages d'or et d'argent. Les principaux alliages de cui- vre sont le laiton, le bronze et le maillechort ; ce sont ceux qui ont le plus d'applications dans des industries variees. LAITONS 91 Laitons. 23, Dans cet ouvrage, le terme laiton designera tous les alliages dans lesquels le cuivre et le zinc sont los princi- paux constituants ; mais dans 1'industrie, il cst ge"ne>alement re'serve" pour les alliages qui sont nettement jaunes ou qui ont la leinte jaune caracteristique du laiton commun. Les allia- ges de zinc et de cuivre sont connus dans le commerce sous une varie'te' de noms, et en ve'rite unegrande confusion resulte de la multiplication de noms empiriques pour designer une meme substance. Cela tient sans doute a ce que tout cl'abord chaque melange fut jalousement garde comme un grand se- cret, ct a ce que des noms fantaisistes furent donnes pourca- cher la composition re"elle. Bien plus, quelques alliages qui nous sont connus depuis longtemps ont des appellations dif- ferentes suivant les localites. Le D r Percy mentionne que les termes tombac, mrtal du Prince, similar, or de Mannheim sont employes par quelques auteurs pour designer des allia- ges contenantSS 0/0 de cuivre et lo 0/0 de zinc ; pour d'autres, au contraire, metal du Prince et or de Mannheim sont sy- nonymes ; ce sont des alliages de 73 0/0 de cuivre et 15 0/0 de zinc ; d'apres un autre auteur, le similar contient 71 ,5 0/0 de cuivre et 28, 5 de zinc clYorde Mannheim, 80 0/0 de cuivre et 20 de zinc; enlin, suivant un dernier auteur, similord or de Mannheim sont synonymes et de"signent des alliages con- tenant de 10 a 12 0/0 de zinc el de 6 a 8 0/0 d'etain (1). Le laiton etait certainement connu des Anciens, mais sa preparation par le cuivre et le zinc est une invention des temps les plus modernes. Les mines contenant les minerals d'oii ce (1) PERCY, Melallurgie, p. 606. 92 ALLIAGES METALLIQUES jaune 6tait extrait elaient tres estime"es, et il est regret- table qu'on n'ait plus ces minerais. II fut observe" qu'un cer- tain mineral (probablement la calamine C0 3 Zn), 1'ondu au contact du cuivre, produisait un metal jaune ; ce precede" fut longuement employ^ pour faire le laiton, mais on ne savait pas quel metal contenait le mineral et quel changement de propriete"s il apporlait au cuivre. La preparation du laiton par melange direct des deux me'taux cuivre et zinc fut proba- blement pratique^ des que le zinc fut isole\ En 1743, il est tabli que des usines de zinc furent installers a Bristol, eten 1758, un brevet fut pris par M. Champion de Bristol pour faire le zinc et le laiton, mais le laiton ful toujours pre'pare' par le precede indirect de la calamine C0 3 Zn on de 1'oxyde de zinc ZnO. Button dit que Tindustrie du laiton fut introduite a Birmingham vers 1740 par la famille de Turner, et que le principal approvisionnement de cc m^lal e"tait fourni paries compagnies Macclesfield, Gheadle et Bristol. Le laiton Commercial ne consiste jamais entierement en cuivre et zinc ; les impurete"s existant dans les me~laux se"pa- r6s se trouvent aussi dans 1'alliagc : les plus communes sont le plomb. 1'elain, le fer et 1'arsenic. II arrive souvent que quelques-unes de ces matiercssont introduilesavec intention dans 1'alliage pour produire uneffet de'termine'. La couleurdu laiton pre~sente de grandes variations, selon les proportions de conslituants, allant de la couleur rouge du cuivre a la couleur blanc-bleuatre du zinc. Mais le changement du rouge au blanc n'esl pas aussi uniforme qu'un observaleuracciden- tel pourrait le supposer. Ainsi les alliages contenant 94 & 99 0/0 de cuivre sont rouges, avec une faible teinte jaune ; de 83 a 87 0/0 de cuivre, la couleur est jauue-rougeatre ; de 79 a 86 0/0, une teinte rouge-jaunatre pre"domine ; jusqu'Ji 74 0/0 de cuivre, les alliages sonl jaunes ; avec 67, S 0/0, on LAITONS 93 obtient une couleur jaune^rougealre : de 60 a 660/0, la cou- leur est tout a fait jaune ; avec 59 0/0, on obtient une couleur rougeatre; avec 52 0/0, la couleur est presque jaune d'or; avec une moindre quantite" de cuivre que ci-dessus, la couleur de zinc commence adominer la couleur rouge du cuivre, les alliages prenant de plus en plus 1'apparence du plomb a me- sure quejla proportion du zinc augmente. Le cuivre et le zinc peuvent fttre unis en toutes proportions, donnant des alliages nomogenes ; et la combinaison a ordi- nairemenl lieu avecdegagement de cbaleur. Certaines varie"- Ids de lailon sonl excessivement malleablcs et ductiles, etces propriete's, combiners avec'Ja variete dcs couleurs obtenues par des melanges convenables et le prix modique, rendent les alliages cuivre-zinc Ires utiles pour Pornementation. Le laiton possede tous les avantages ne'cessaircs aux materiaux de construction pour lestravaux d'art, et avec 1'aide des ver- nis transparenls, appele's laques, qui sont tres perfectionnes, il resiste remarquablement bien a 1'action de 1'atmosphere. La malleability du laiton varie avec la composition, avec la temperature et avec la presence de m^taux Strangers, qui existent quelquefoisen minimes quantites. Quelques varietes ne sont malleables que si elles sont lamin^es a chaud, d'au- tres peuvent au contraire Sire laminees a n'importe quelle temperature. Les alliages contenant jusqu'a 35 0/0 de zinc peuvent fttrc etire's en fils, mais les plus ductiles sont ceux qui en renferment 15 a 20 0/0. L'alliage connu sous le nom de clinquant, qui est un allia'ge de cuivre et de zinc contenant plus de cuivre que le laiton ordinaire, est un exemple de la grande ma]Ieabilite~/lc certainesespecesde laiton. L'epaisseur des feuilles de clinquant esl dite ne pas depasser 1/2000 de millimetre. Le laiton est plus dur que le cuivre, par consequent plus 94 ALLIAGES METALLIQUES apte a resister aux deteriorations. II' se comporte bien sous 1'influence d'une force de percussion, comme dans le precede' de poingonnage, s'il a 616 prealablement et convenablement recuit, afm de contrarier les cffets de trempe locale due a la compression des particules qui peuvent prendre des posi- tions non naturelles. Pendant 1'operation du recuit, le me'tal se recouvre d'une couclie d'oxyde par union du metal avec 1'oxygene de Pair ; cet oxyde doit 6tre (Slimine" a chaque ope- ration. On obtient ce resullat en plongeant le me'tal dans Peau forte, ou 1'acide sulfurique dilue, le frottant avec du sable si c'est ndcessaire et rinc,ant bien a 1'eau. Le point de fusion du lailon est moindre que la moyenno des points de fusion des conslituants, et ce point de fusion mode're' est de la plus haute importance dans le cas d'une re- fonle pour les coulees ou d'autres usages. Le point de fusion du zinc est beaucoup plus bas que cclui du cuivre, et si un alliage de ces me'taux est forlement chauffe', le zinc se volatilise, pendant que le cuivre reste, de sorte que la perte de /.me sera considerable si la tempdrature est ported trop haut et si la fusion est trop prolonged ; bien plus, 1'affinitd du zinc pour 1'oxygene est beaucoup plus grande que celle du cuivre, et si 1'air est librement admis, une quantite" considerable de zinc sera oxydde ; on devra done preserver autant que possible le me'tal de 1'air, en le couvrant de charbon de bois ou de toute aulre substance qui n ? ait aucune action sur le mdtal. La fusibilite facile du laiton et sa fluiditd a 1'etat fondu le rendent trds propre aux cou- Ides el susceptible dc donner des moulages Ires fins. Le lai- ton could est gdndralement plus ou moins cristallin, surlout dans les varidtds aigres. La formation des alliages cuivre-zinc est gdndralement ac- compagnee d'une contraction qui atteint son maximum dans LAITONS 95 les alliages Cu 2 Zn 3 el CuZn 2 contcnant respeclivcment 39,2 et 32,6 0/0 de cuivre. Ces alliages sont sees et ne presentent aucune des proprie'te's caracteristiques des constituants. La densite du laiton est augmentee par un traitement me- canique, mais cet effet est partiellement annule par un re- froidissement rapide et encore plus par un refroidissement lent(l). Dans les coulees de lailon, on emploie souvent du vieux cuivre provenant d'objets hors de service, du laiton en mor- ceaux, etc. ; etcomme ces matieres contiennent souvent des corps etrangers qui modifient les propriet6s de 1'alliage, il faudra apporter beaucoup de soin dans leur choix. Pour cer- tains travaux, ce n'esl pas important; mais si le me*tal doit etre lamine" en feuilles, e"tire~ en fils ou s'il est destine" a faire les meilleures varietes de tubes en laiton, Femploi d'un metal im pur est souvent fatal, donnant beaucoup d'ennuis et une augmentation considerable de ddpense a cause du dechet. Les impuretes les plus communes, comme il a deja 6te" dit, sont le plomb, I'etain, le fer et 1'arsenic, qui durcisseut le metal et tendent a, le rendre sec. Pour les laitons destines a etre transformed en fils ou a elre travailleVau tour, on ajoute 1 a 2 0/0 de plomb aim de prevenir 1'encrassement des outils pendant le travail. Le laiton contenant du plomb doit etre tres parfaitement melange avant d'etre coule, et le metal doit ensuite tre refroidi aussi vite quo possible ; aulremeut, le plomb se se"pare dans la partie inferieurc du produit en don- nant des pailles invisibles. L f n peu d'etain est souvent avan- tageux dans le laiton ; il rend le me"tal plus facilement fusi- ble, moins sec, un peu plus solide et susceptible de prendre un beau poli. Un peu de fer augmente considerablement la (1) RICHE, Ann. Ch. P/tys., (4) XXX. 96 ALLIAGES METALLIQUES durete" du laiton et en e~claircit la couleur; un tel me"tal se ternit beaucoup plus facilement a I'air que le laiton exempt de fer. Si unlingotde laiton ordinaire estbrisd a chaud, la cassure est grossierement fibreuse ; si on opere a froid, elle est (ine- ment granule'e. Si la cassure d'un lingot coule" de certains me"taux est fibreuse, les directions des fibres seront perpen- diculaires a la surface de refroidissement. Dans le cas d'une sphere, les fibres auront la direction des rayons ; dans le cas d'un carre", deux diagonales seront tres visibles sur la surface de rupture, formees par les points de jonclion des extre"mite"s internes des fibres (1). M. F. H. Slorer (2) dil que la ten- dance a former des fibres apparlient aux alliages contenant de 57-58 0/0 de cuivre a 43-44 0/0, ou elle disparatt gra- duellemenl. Cetle tendance est plus grande dans ces alliages qui contiennent presque des proportions atomiques e"galesde cuivre et de zinc,e"tant moins clairement marquee si Ton s'dloigne de ces proportions dans un sens ou dans 1'autre ; on arrive & une texture fibreuse analogue a cello du cuivre d'une part, et a 1'aspecl particulier du zinc d'autre part. Dans la preparation des cristaux, cet aspect se manifesto parfaitement dans les alliages immddiatemenl au-dessous de ceux qui sont fibreux, et devient'de plus en plus visible au fur et a mesure que les alliages sont plus riches en zinc. La cassure de ces alliages blancs est en grande partic vitreuse. Le laiton est quelquefois obtenu en crislaux. Storer pre"- pare les individus cristallins les plus parfaits avec une sou- dure contenant parties egales en poids de cuivre et de zinc ; il obtient une poudre grossiere en chauffant suffisamment 1'alliage et le pulverisant dans un morlier lorsqu'il est encore (1) PERCY, Mitallurgie, p. 608. (2) Mem. of. Amer. Acad., 1860 (8), p. 35. LAITONS 97 chaud. L'alliage contenant 5 a 6 0/0 de zinc cristallise remar- quablement bien. II ressort cles remarques pre"cedentes que 1'etat cristallin des alliages cuivre-zinc ne depend pas d'un exces de zinc, comme pourrait le faire supposer le caraclere tres cristallin du zinc. II a etc ditplushaut que le zinc deve- nait mall<5able quand il dtait travaille" a la temperature de 100-150 C., maisqu'il eHait cassant aux plushautes tempe"- ratures. II est reconnu que 1'aigreur est intimement liee h I'dtat crislallin. Kalischer a examine" diff^rentes varietes de laitons ayant les compositions suivantes : I n in iv Cuivre .... 66 62,5 60 56,8 Zinc 34 37,5 40 43,2 Too" loo. o Too 100,0 Les numdrosl et II dtaient cristallins ; le nume"ro III mon- Irait des traces de cristallisation, et le nume'ro IV ne deve- nait pas cristallin, meme par la chaleur. I II Cuivre 73,74 80,38 Zinc . 25,96 19.29 Elain 0,30 0,33 100,00 100,00 100,00 Cestrois echantillons etaient cristallins. I II Cuivre 90 88,23 Zinc 5 8,82 Etain _5^ 2,95 11)0 100,00 Aucune cristallisation dans ces specimens. La resistance a la tension des alliages cuivre-zinc est tres variable ; la plus grande, d'apres Mallet, est celle de 1'alliage contenant 32,85 0/0 de cuivre ; mais c'est probablement une HlORNS 1 ALLIAGES METALLIQUES erreur, et la plusgrande tenacity appartient aux alliages con- tenant plus de SO 0/0 de cuivre. 24. Le tableau suivant qui donne la composition et les proprietes des alliages cuivre-zinc est extrait du tableau de M. Mallet et des observations de Karsten (1) : !" Constitution atomique. Composition pour cent. Poids specifi- que. Couleur. Ordre d'in- leiuile. Cas- snre. Resistance de tension en kg. par mm* ( Cu 100 8,661 n > 38,8 2 lOCu+Zn 90,7 + 9,3 8,605 Jaune rougeatre. 1 G.C. 19,1 3 9Cu+Zn 89,8 +10,2 8,601 id. 2 F.C. 18,1 4 8Cu+Zn 88.6 -)-H,4 8,633 id. 3 K.C. 20,2 ICu+Zn 81,3 +12,1 8,581 id. 4 F.C. 20,8 f 86,3 +13,1 8,105 > i 6Cu+Zn 85,4 +14,6 8,591 Rouge jaunatre. 3 F.F. 22,2 8 * 84,0 +16,0 8,639 9 5Cu+Zn 83,02+16,98 8,415 Rouge jaunatre. 2 F.C. 21,6 II 80,6 +19,4 8,619 id. 11 4Cu+Zn 19,65+20,35 8,448 id. 1 F.C. 23,2 a 15.9 +24,1 8,609 Jaune laiton. M l 13 3Cu+Zn 14,58+25,42 8,391 pale. F.G. 20,6 14 13,8 +26,2 8,582 laiton. 1 11 61,5 +32,3 8,499 Jaune laiton rougeatre. 1i 2Cu+Zn 66,18+33,82 8,299 Tres jaune. 1 F.C. 19,1 11 i 60,0 +40,0 Jaune. i) 18 59,0 +41,0 8,315 Jaune rougeatre. D 11 i 52,0 +48,0 8,229 Presque jaune d'or. 21 Cu+Zn 49,41+50,53 8,230 Tres jaune. 2 G.C. 14,5 21 n 46,5 +53,5 Blanc rougeatre. 1 J2 44,0 +56,0 Blanc ; vu oblique- ment, jaune fonc6. 23 35,5 +64,5 Blanc bleuatre. V i 24 Cu+ 2 Zn 32,85+61,15 8,283 Jaune fonce ? G.C. 30,4? 25 8Cu+11Zn 31.52+68,48 1,121 Blanc d'argent ? 1 C. 3,3 21 8Cu+18Zn 30,30+69,1 1,836 id. 1 V.C. 3,5 2: 8Cu+19Zn 29,11+10,83 8,019 Gris d'argent. 3 C. 1,1 as 8Cu+20Zn 28,12+11,88 1.603 Gris cendre. 3 V. 5,0 29 8Cu+21 Zn 21,10+12,90 8,058 Gris d'argent. 2 C. It* 30 8Cu-j-22Zn 26,24+13,16 1,882 id. 1 C. 1,3 31 8 Cu-j-23 Zn 25,39+14,61 1,443 Gris cendr6. 4 F.C. 9,3 32 24,8 +15,2 Gris plomb clair. 33 Cu+ 3 Zn 24,50+15,50 1,449 Gns cendr6. 1 F.C. 4,9 :;i 21,0 +19,0 1 Gris plomb clair. * ji 38 Cu+ 4 Zn 19,65+80,35 1,311 Gris cendi'6. 2 F.C. 3,0 36 Cu+ 5 Zn 16,35+83,64 6,605 Gris tres brillant. F.C. 2O 8 :n 14,1 +85,3 Gris plomb clair. I 38 11,25+88,15 )> 30 9,5 +90,5 5ris plomb brillant. I 41! Zn 100 6,895 )> 1 24,0 (1) PERCY, Metallurgie, p. 611. LA1TONS 141 26. Table d'alliages divers cuivre-zinc. N" Noras Auleurs Cuivre Zinc Etain rioinii Fer 1 Laiton anglais . . . Lavaler 70,29 29,26 0,17 0,28 2 Heegermahl . Id. 70,16 27,45 0,79 0,2 3 d'Augsbourg. Id. 70,89 27,63 0,85 4 de Neustadt . Kadernatsch. 71,36 28,15 1 5 de Romilly . Chandet. 70,1 29,9 M V 6 inconnu . . . Karsten. 71,5 28,5 7 Regnault. 71,0 27,6 trace 1,3 8 Chaudet. 6i,r,9 35,33 0,25 2,86 9 Stolberg. . . Id. 65,8 31,8 0,25 2,15 10 Houes de montre . Faisst. 60,66 36,88 1,35 0,14 11 Id. Id. 66,06 31,46 1,43 0,88 12 Clous de navire, mau- vais Percy. 52,73 41,18 4,72 13 Clous de navire, bons Id? 62,62 24,64 2,69 8,69 14 Tombac anglais. . . Faisst. 86,38 13,61 trace 15 allemand. . Karsten. 84,0 15,5 )> 16 Monnaie de Titus Giraldin. 81,4 18,6 1 n Monnaie de Titus (79 A.D ) . ... Phillips. 83,04 15,84 9 0,5 18 Monnaie de Adrien M-20A D.) . . . Id. 85,67 10,83 1,14 1,73 0,74 19 Monnaie de Faustina jun. (165 A.D.). . . Id. 79,15 6,67 4,97 9,18 0,23 20 Bracelet antique (Naumberg) .... Goobel. 83,08 15,38 1,54 > 21 Statue de Louis XIV. Darcet. 91,40 5,53 1,1 1,37 22 Napoleon . Id. 93 20 3 2 23 Laiton pour dorure . Id. 82 15,5 2,5 24 Id. Id. 64,5 32,5 2,5 25 Id. Id. 82 15 3 | 26 Id. Id. 78 20 2 )) 27 Laiton jaune pale. . Kojnig. 82,33 16,69 28 fonce . Id. 84,5 15,3 )) 29 rouge . Id. 90 9,6 30 Laiton orange .... Id. 98,93 0,73 A 31 rouge de cuivre Id. 99,9 1 1 )) 0,8 32 violet Id 98,25 0,5 trace trace 33 Id. 84,32 15,02 9 0,3 114 ^ ALLIAGES METALLIQUES me"tal jaime. Leur composition varic de 56 a 63 0/0 de cuivre etde42 a 370,0 de zinc (1)'. M. George-Fre'de'ric Muntz, de Birmingham, a prison 1832 son premier brevet relatif au me"tal jaune pour doublage de la carene des navires. Les proportions specialement recom- mandees sont 60 0/0 de cuivre et 40 0/0 de zinc ; mais ces nombres peuvent varier de 56 a 63 0/0^ de cuivre. On doit employer du cuivre best selected et du zinc etranger. Le me'tal est fondu en lingots et lamind en feuilles lorsqu'il est encore chaud ; ces feuilles sont attaqudes par 1'acide sulfuriquedilue' pour enlever la couche d'oxyde, puis lavees a 1'eau. La meme annde, M. Muntz prit un second brevet pour la fabrication perfectionnc'e des chevilles et autres pieces de liaison des na- vires : les mfimes proportions de cuivre et de zinc qtie pre'ce'- demment sont indique'es. En 1846, il fut donn<5 a M. Muntz un troisieme brevet pour 1'emploi d'un alliage contenant 56 0/0 de cuivre, 40,25 de zinc et 3 ,75 de plomb. II est spiS- cifie" qu'on ne doit employer que les metaux purs, que 1'alliage est coul^ en lingots qui sont lamina's au rouge ; la suite du traitement est la m6me que dans le premier brevet. Le D r Percy indique qu'il a re"ussi abien laminerdes laitons qui ne conte- naientpas moins de 8 0/0 dc plomb. M. Munlz donne la theorie suivante ralativement a 1'em- ploi de son alliage : sous I'mfluencc de 1'eau de mer, le zinc est lentement et uniforme'ment altaque" sur toule la surface, ce qui emp6che la fixation des coquillages. Le melal jaune a completement remplacd le cuivre dans le doublage des vais- seaux marchands. Lesavanlagcs speciaux sont qu'il conserve la carene des navires plus propre, ct qu'il coute moins cher que le cuivre. II a et6 dtabli par des experiences que la pro- (1) PEHCY, Melallurgie, p. 619. LAITONS EN FEUILLES OU EN FILS 115 portion de zinc dans 1'alliage ne doit pas exceder 38 0/0 ; au- clessus de cettc quantite, le doublage devient friable ; s'ily a sensibleraent moins de 38 0/0, il s'use trop rapidement. En 1874, un alliage compose" de 62 parties de cuivre, 37 de zinc et 1 detain fut propose par M. Farquharson pour le laitonde mariixe. Pour avoir les meilleurs re~sultats, il recommande le cuivre d'Australie on d'Angleterre. Non rectiit, en baguettes ou en feuilles d'e~paisseur moyenne, le metal a line resistance a la tension de 47 a 51 kilog. par mm*, suivant {le degre" de laminage. La composition du laiton pour fils ordinaires varie de 67 a 72 0/0 de cuivre et de 33 a 28 0/0 de zinc. Il a 616 dit qu'on ajoutait quelquefois du plomb au laiton destine" au laminage ; mais on ne doit pas en mettre dans celui qui est e"tire en fils, le plomb diminuant la t6nacitd de 1'alliage, et la ductilit< d'un me"tal dependant beaucoup de sa resistance a la trac- tion. D'apres les trdfileurs, si le (il de laiton est recuit aussi- tot apres etre retire" du tambour sur lequel il a ete enroule" pendant 1'dtirage, il segerce. Pour obvier icet inconvenient, apres avoir retir6 la bobine de fil du tambour, on la soumet a une forte concussion ; on en saisit une extre"mite" avec les mains, on I'eleve et on frappe fortement sur un bane 1'autre bout ; on re"pete cette operation plusieurs fois. Quelques especes de fils subissentun changement mole"cu- laire avec le temps, surtout s'ils sont soumis aux vibrations ; ils deviennent extrfimement cassants. On sail que les chaines de laiton, employees pour supporter les objets, tels que les chandeliers, etc., perdent leur te'nacite : elles deviennent aigres et se rompent sans cause apparente. Les chevilles de navires faites en metal de Muntz sont quelquefois trouvees ayant subi une espece particuliere d'exfoliation : a I'ext6- rieur, le metal se separe plus ou moins completement, et a H6 ALLIAGES METALLIQUES 1'intdrieur il se forme des couches concentriques autour d'un solide noyau cylindrique. Laiton fondu. 29. La composition du laiton employe" pour les pieces coujees varie conside>ablement ; elle de"pend beaucoup des usages auxquels sont destines les objels fabrique"s, et aussi de la couleur particuliere que Ton ddsire obtenir. Ainsi les alliages de joaillerie, ayant une couleur jaune-rougealre, contiennent de 82 a 90 0/0 de cuivre, pendant que ceux tenant de 60 a 70 0/0 de cuivre sont d'une couleur jaune. La composition la plus gene'ralement employee est celle-ci : 66,6 0/0 de cuivre ct 33,4 de zinc ; c'est le laiton type an- glais. II se comporte tres bien sous lelaminoiret le marteau, et peut 6tre employe" pour 1'dtirage en fils. Le laiton fondu contient gene'ralement plus de zinc que celui qui est fait pour la fabrication des feuilles, des fils et des tubes ; c'est pour- quoi il est plus fusible. Les malieres premieres ne sont pas choisies avec aulant de soin, de sorte que le laiton fondu est souvent plus impur que le laiton lamine", beaucoup de de"bris (Slant me"lang6s au me"tal neuf. Les impurete"s les plus com- munes sont le plomb, I'elain et le fer. Ces metaux ne sont pas toujours ddsavantageux ; le plomb est gene'ralement ajoute" dans la proportion de \ a 2 0/0 dans le laiton em- ploye" pour le travail au lour et a la lime ; il donne de la finesse au me'tal el preserve les oulils de 1'encrassemenl. La presence d'un peu d'6tain est avanlageuse si Ton de~sire de la dnrel<, comme dans le cas descoussinets. Un peu de fer dur- cit le laiton et augmente sa te"nacite" et son e"laslicite". Mais il n'est pas convenable d'introduire des me"taux autres que le cuivre et le zinc, a moins que ce ne soil pour des usages spe"- LAITON FONDU 7 ciaux. Si 1'addition du plomb, de retain ou du fer donne de bons resultats dans des cas speciaux, la presence simultan^e de deux ou de tous ces me'taux est ge'ne'raleinent nuisible, quelle que soil 1'action de 1'un quelconque s'il est seul. En fait, il peut 6tre donne comme regie ge"ne"rale, non pas sans exceptions, qu'un alliage de deux me'taux est plus stable qu'unalliage de trois ou plus ; plus grand est le nombre des m6taux allies ensemble, plus grande est la difficulte pour obtenir des pieces coule~es uniformes et saines. Le plomb spe"cialement a une tendance a se se"parer du melange par refroidissement, produisant des laches noircs invisibles, sur- tout s'il y en a U 0/0 et plus. Si le me"tal est coule" en grande quantite, ou si les pieces sont de grandes dimensions, il est e"tabli que, pendant la soli- dification, une plus grande proportion de cuivre se reunit dans la partie inferieure de la coulee, et 1'alliage est ainsi sujet a avoir une couleur plus intense dans cette meme re- gion que dans la partie sup6rieure. Les constituants d'uri alliage de deux ou plusieurs m^taux tendent a se s^parer d'apres leurs densite's respectives ; cette tendance est d'autant plus marquee que les constituants sont plus nombreux et leurs densit6s plus difTerenles. Mais si les metaux forment unecombinaisonchimique, cette separation n'aura plus lieu. Pour montrer la difference de composition entre les parties supdrieures et infe"rieures du laiton fondu, 1'auteur a fait les determinations suivantes. Differentes vari6t6s de lailon ont et6 fondues ensemble, defagon a donner differentes qualites, et coulees dans des moules ddcouronnes en fer de 100 mm. de haut et environ 20 mm. en carr6. 6 ALLIAGES METALLIQUES 1'interieur il se forme des couches concentriques autour d'un solide noyau cylindrique. Laiton fondu. 29. La composition du laiton employe" pour les pieces coujdes varie conside>ablement ; elle depend beaucoup des usages auxquels sont destines les objels fabriqu^s, et aussi de la couleur particuliere que Ton ddsire obtenir. Ainsi les alliages de joaillerie, ayant une couleur jaune-rougeatre, contiennent de 82 a 90 0/0 de cuivre, pendant que ceux tenant de (JO a 70 0/0 de cuivre sont d'une couleur jaune. La composition la plus gendralement employde est celle-ci : 66,6 0/0 de cuivre ct 33,4 de zinc ; c'est le laiton type an- glais. II se comporte tres bien sous lelaminoiret le marteau, et peut 6tre employe" pour I'&irage en fils. Le laiton fondu contient gdne"ralement plus de zinc que celui qui est fait pour la fabrication des feuilles, des fils et des tubes ; c'est pour- quoi il est plus fusible. Les matieres premieres ne sont pas choisies avec aulant de soin, de sorte que le laiton fondu est souvent plus impur que le laiton lamine", beaucoup de debris dtant meMang<5s au me~tal neuf. Les impurete~s les plus com- munes sont le plomb, 1'iHain et le fer. Ces metaux ne sont pas toujours ddsavantageux ; le plomb est general ement ajoute" dans la proportion de 1 a 2 0/0 dans le laiton em- ploye' pour le travail au lour et a la lime ; il donne de la finesse au m^tal et preserve les outils de 1'encrassement. La presence d'un peu detain est avantageuse si Ton desire de la dnret6, comme dans le cas des coussinets. Un peu de fer dur- cit le laiton et augmente sa tenacite" et son e'laslicite'. Mais il n'est pas convenable d'introduire des me"taux autres que le cuivre et le zinc, a moins que ce ne soil pour des usages spd- LAITON FONDU 117 ciaux. Si 1'addition du plomb, dc 1'etain ou du fer donne de bons resultats dans des cas speciaux, la presence simultane'e de deux ou de tous ces metaux est gene"ralenient nuisible, quelle que soil 1'action de 1'un quelconque s'ilestseul. En fait, il peut 6tre donne comme regie ge"nrale, non pas sans exceptions, qu'un alliage de deux mdtaux est plus stable qu'unalliagede trois ou plus ; plus grand est le nombre des m6taux allies ensemble, plus grande est la difficulte pour obtenir des pieces coulees uniformes et saines. Le plomb spdcialement a une tendance a se se'parer du melange par refroidissement, produisant des taches noires invisibles, sur- tout s'il y en a 2 0/0 et plus. Si le me'tal est coul^ en grande quantite, ou si les pieces sont de grandes dimensions, il est e"tabli que, pendant la soli- dification, une plus grande proportion de cuivre se reunit dans la partie inferieure de la coule'e, et 1'alliage est ainsi sujet a avoir une couleur plus intense dans cette m6me re"- gion que dans la partie supe"rieure. Les constituants d'uii alliage de deux ou plusieurs metaux tendent a se se'parer d'apres leurs densite"s respectives ; cette tendance est d'autant plus marquee que les constituants sont plus nombreux et leurs density's plus differentes. Mais si les metaux forment unecombinaisonchimique, cette separation n'aura plus lieu. Pour montrer la difference de composition entre les parties supe'rieures et infdrieures du laiton fondu, 1'auteur a fait les determinations suivantes. Differentes varie'te's de laiton ont ele" fondues ensemble, defagon a donner differentes qualites, et couldes dans des moules decouronnes en fer de 100 mm. de haut et environ 20 mm. en carre\ 118 ALHAGES METALLIQUES 1 L I J HACT BAS HAUT BAS Cuivre 77,32 78,82 55,32 57,84 Zinc, par difference. . Plomb 22,15 0,12 20,74 0,22 44,26 0,22 41,58 0,27 Fer 0,21 0,22 0,20 0,31 TABLEAU DBS DIFFERF.NTES QUALITES DE LAITON FONDU ORDINAIRE DETERMINERS PAR L'ANALYSE o'ECIIANTILLONS COMMERCIAUX. CUIVBE ZINC ETAIN FER PLOMB Laiton franc,ais 71,9 25,1 1,0 )) 2,0 id. . . 66,3 33,2 0,5 Marine francaise .... Metal anglaispourcloches Laiton anglais .... 65,8 67,0 67,0 31,15 27,27 32,0 0,25 1,0 )) 0,0 1 2,8 4,69 1,0 id. 64,6 33,7 0,2 1,5 id 64,5 32,5 0,3 0,5 2,2 id. Ires cominun id. id. . . 61,6 60,2 34,8 38,04 0,5 0,47 0,6 0,61 2,5 1,68 Le laiton employe" pour la fabrication des belles pieces fondues doit posse"der d'autres proprie'te's que celui devant 6tre travaille" a la lime ou au tour. Lorsqu'il est fondu, il doit 6tre tout a fait liquide, pateux en aucun point, de fac,on & pouvoir prendre exactement la forme du moule ; la texture doit avoir un grain fin et 6tre uniforme dans toutes les par- ties. Bien plus, comme de telles pieces doivent elre saineset exemptes de soufflures, il faut pouvoir maintenir 1'etat liquide jusqu'au point de solidification, de fagon a ce que le metal puisse elre travaille a la plus basse temperature possible; 1'air etlesautres gaz absorbed durant la fusion pourront ainsi, aussi bien que possible, s'e"chapper avant la coulee. Si les DIFFERENCES ESPECES DE LAITONS 119 pieces doivent etre dories, on a reconnu que si le me"tal est similaire a 1'or quant a la couleur, il faut raoins d'or pour obtenir 1'effet cherche" que si le laiton est jaune-pale. Par cette raison, le laiton jaune-rougeatre est pre"fere. Les Fran- c.ais ont porte cette Industrie a un haul degre de perfection ; les pendules, les statuettes et d'autres articles ornementaux sont fabrique's sur une grande echelle. Les alliages employe's a cet usage sont souvent appelds bronzes, mais ce sont ge'ne'- ralement des laitons auxquels on a ajoute un pen de plomb et d'etain qui donnent au me"tal une couleur analogue a celle du bronze. Les proportions suivanles sont souvent utilises : I II III IV Cuivre 63,7 64,45 70,90 72,43 Zinc 33,55 32,44 24,05 25,75 Plomb 2,5 0,25 2,00 1,87 Etain 0,25 2,86 3,05 2,95 Ces alliages peuvent 6tre facilemcnt fondus, travaille's a la lime et au tour, et facilement dords. Differentes especes de laitons. 30. Oreide franfais. Cuivre 90 85,5 82,75 Zinc 10 14,5 16,40 Etain 0,55 Per -. 0,30 Ces alliages se distinguent par une belle couleur d'or res- semblantbeaucoup a celle des alliages d'or. Us sonttres due- tiles et tenaces, peuvent litre facilement eslampe's et lami- n6s ; ils sont susceptibles d'un beau poll. D'apres une vieille 120 ALLIAGES METALLIQUES recelte,rore'ide est prepare de la maniere suivante : Fondre 100 parties de cuivre, ajouter en remuant constamment 6 parties de magnetic, 3,6 parties de sel ammoniac, 1,8 partie de chaux et 9 parties de tartre brut. Agiter encore complete- ment et ajouter alors 17 parties de zinc en grenaille ; apres 1'avoir me'lange'vigoureusement au cuivre, maintenir 1'alliage liquide pendant une heure. Enlever la scorie et couler 1'al- liage. 31. Talmi ou or Talmi ou or d'Abyssinie. Cuivre 93,5 90 88,0 87 85 86.4 Zinc. 6,5 9 11,5 13 15 12,2 Or 1 0,5 Etain 1,4 L'or Talmi, ainsi appeld par les Francais qui l'eniploient pour la joaillerie bon marche", se distingue par son travail facile et une belle couleur d'or ; il se conserve tres bien. La couleur reste intacte pendant tres longtemps, si 1'alliage est reconvert d'une mince couche d'or, unie a 1'alliage par le latninage ; si 1'epaisseur de cette couche est suffisanle, 1'ap- parence caracteristiquedu metal peutfitre conserved pendant desann^es sans alteration. Mais on fait beaucoupd'imitations bon marche", qui sont venducs sous ce nom ; elles consistent en laiton commun dor6 avec une faible couche d'or. 32. Alliage de Tournay. Employ^ aussi dans la joaillerie bonmarch^, aussi bien que pour la fabrication des boutons et des ornements dits en bronze ; il est composd de 82,5 parties de cuivre et 17,5 de zinc. 33. Or de Mannheim, similar, metal du Prince. La composition de cet alliage vane conside"rablement : DIFFERENCES ESPECES DE LAITONS 121 Cuivre 83,1 88,9 75 Zinc 10,0 10,3 25 Etain 6,9 0,8 Le premier de ces alliages a une teinte rouge-jaunalre, et le second une teinte rouge fonce. Le similor a e"t6 beaucoup employe pour les boutons, et d'autres objets estampe's exi- geant une apparence de couleur rouge. 34. Tombac. Comme il a de"j& eHe" dit, tombac est un nom qui s'applique a des alliages que quelques fabricants appellent metal du Prince, similor et or de Mannheim. Ce nom est employe" pour des alliages si differents en composi- tion et en propriety's qu'il perd toute signification, ce qui vient a 1'appui de la proposition du D r Percy de designer les alliages de cuivre et de zinc par leur composition centesimale. Le tableau ci-dessous montrera les compositions de differenls alliages : CL'IVRE ZINC PLUMB Tombac pour boutons 99,15 0,83 id. rouge de Vienne . , . id. id. de Paris .... Tombac (Bolley) 97,8 92,0 91,0 2,2 8,0 9,0 Tombac d'Oker 84,6 15,4 id. pour boutons 82,3 17,7 Tombac (Bolley) 70,1 29,9 )> id. francais 80,0 17,0 3,0 id. id". 82,0 17,5 0,5 35. Metal pour dorure. Les alliages de cuivre et de zinc contenant plus de 80 0/0 de cuivre ont une couleur jaune- rougeatre ou une teinte rouge, et sont employes pour la do- rure. Celui dont la couleur s'approche le plus de celle de la monnaie d'or estle plusapprecie pour les articles devant etre 122 ALLIAGES METALLIQUES dords. Siun tel metal doit etre lamine en feuilles il suffit de se reporter au tableau dress6 par la Commission des Etats- Unis pour voir que le plus malleable contient83de cuivre et 17 de zinc. Ces alliages sont aussi connus sous le nom de laiton rouge, et comme cette couleur rouge est plus agrdable a 1'oeil quc le jaune, ils sont frdquemment employe's pour les alliages auxquels on ne demande pas sp6cialement de la du- rete et de la resistance. Le metal pour dorure a cependant la reputation de ternir plus vite que le laiton ordinaire. Les proprietes du laiton rouge peuvent 6tre modifies dans cer- tains cas par Faddition d'etain, de plomb et de fer ; 1'action de ces mdtaux a deja ete exposde. Les varietes suivantes de laiton se distinguent des pre"ce"- dentes par une couleur jaune caracte'ristique. 36. Metal d'Hamilton, chrysorine, or mosa'ique. Cuivre 72 66,6 65,3 50 Zinc 28 33,4 34,7 50 Uamilton et Parker en 1826 prdtendaient que 1'alliage a 50 0/0, aprfes coulage dans le moule et refroidissement, avait une couleur d'or, et ne ternissait pas a 1'air, mme dans le voisinage de la mer. Ils le prdparcrent en fondant ensemble parties dgales de cuivre et de zinc dans un creuset a la plus basse temperature possible, remuant constamment et ajou- tant alors du zinc en petites quantitds de fagon a obtenir la couleur de"sire~e. Get alliage esl tres flexible s'il est fortement chauffe, mais il ne convient pas pourle laminage ou l'5tirage a froid. II fond a une temp6rature relativement basse, et est employe comme soudure dure. Les alliages donnds sous les noms ci-dessus sont malleablcs et ductiles, ct, comme il a deja etementionne, con viennent pour les objets coulds. La LAITOXS COTJTEXANT DU FER 123 methode de preparation de"crite par Hamilton et Parker nc peut pas 6tre adoptee, car independamment de la grande quanlile de zinc employe, la composition de 1'alliage serait trop incertaine. Le proce"de usuel est de fondre d'abord le cuivre, et d'ajouter ensuite le zinc. On a propose" la methode suivante, mais elle prSte aux m6mes objections que celle donne"e par Hamilton et Parker. Mettre dans le creuset la moitie" du zinc devant etre employe, placer le cuivre par dessus, fondre sous une couche de borax a une temperature aussibasse que possible. Quand la masse est liquide, chauffer ladeuxieme moilie" du zinc coupe" en petits morceaux jusqu'a fusion et 1'ajouter petit a petit dans le creuset ; agiter cons- tamment pour avoir un melange aussi intime que possible. 37. Metal du Prince. Nora donne a differenls alliages de couleur jaune, dontla composition variede60 a 75 0/0 de cuivre et 25 h 40 de zinc. 38. Metal de Bobierre. C'est le laiton ordinaire conle- nant 66 parties de cuivre et 34 de zinc. Bobierre recomman- dait cet alliage comme convenant spe"cialement pour le dou- blage des navires. 39. Metal jaune de Macht. Compose" de 57 parties de cuivre el 43 de zinc, il a une couleur jaune-rougeatre ; mal- leable quand il est lamine" a chaud, il ne Test pas a froid. II est dit Ires propre aux belles pieces coulees, a cause de sa grande resistance. Lai tons contenant du fer. 40. Beaucoup de laitons et de bronzes fails par les Anciens contiennent du fer ; probablemenl savaienl-ils que 1'addition de fer a ces alliages augmentail leur durete" et leur resistance, el 1'y introduisaienl-ils avec intention. 144 ALLIAGES METALLIQUES Dans les temps plus modernes, 1'addition du fer aux lai- tons a attire 1'attention des metallurgistes, et quelques allia- ges, contenant du fer comme principal constituent, ont e"te signals de temps en temps. En 1779, James Heir proposa un alliage de 10 parties de fer avec 100 de cuivre et 75 de zinc. Des alliages similaires, mais contenant moins de fer et des proportions differentes de cuivre et de zinc, ont eteintro- duits sous les noms de sterro-metal, d'alliage de Gedge, de metal (TAich. Sir John Anderson, le dernier inspecteur des poudrieres royales, a fait une serie d'experiences avec des laitons contenant du fer, et a obtenu quelques bonsre"sultats. L'augmentation de la durete et de la resistance 6tait acquise aux depens de la ductilite. et de la douceur. La grande diffi- culte renconti-ee par 1'experimentateur etait 1'incertitude dans les proprietes des alliages contenant du fer. 41. Sterro-metal. II est compose 1 de 60 parties de cuivre, 38 a 38,5 de zinc et 2 a 1,5 de fer. II est recommandd pour le doublage des navires et autres objets sujets a 1'action continuelle de 1'eau de mer. La presence de fer dans cet al- liage lui communique une resistance e~gale a celle de 1'acier doux, et superieure celle du fer forge". Brannt mentionne un cas dans lequel un tube en fer forge" se brisa sous une pression de 267 atmospheres, tandis qu'un tube en sterro-me- tal supporta une pression de 763 atmospheres sans se rom- pre. Get alliage possede aussi une grande elasticity, et est specialement employe pour les cylindres hydrauliques. De tels cylindres, soumis a de tres hautes pressions, commen- cent a ressuer, 1'eau de 1'interieur traversant les pores du metal. Avec le sterro-metal, la pression peut 6tre 6levee beaucoup plus qu'avec le fer ou 1'acier, sans qu'il apparaisse aucune trace d'humidite a 1'exterieur du cylindre. Lc sterro-meial peut 6tre rendu tres dur et Ir6s dense par STEHRO-METAL 12.", un traitement me"canique convenable qui, en modifiant les proprietgs, a une influence aussi grande que la composition chimique. En laminanlou martelant cetalliageachaud, si on apporte beaucoup de soin a re"gler la temperature a laquelle il est porte, il devient sec et se brise sous le marteau ou entre les rouleaux. Le Baron Rosthorn a essaye" un sterro-metal contenant 35,04 de cuivre, 42,36 de zinc, 0,83 detain et 1,77 defer; il a obtenu les rdsultats suivants : ETAT TENACITE EN KG. PAR II M Coul< 42,5 Forge" 53,5 Etir6 a froid 59,9 Bronze coule" 28,4 La tnacitedu bronze ordinaire est donne"e par comparai- son. Le poids spe"cifique de 1'alliage etait de 8,37 a8,40selon qu'il e~tait forge ou cUre" en fils. Un autre alliage de meme source contenait 55 de cuivre, 41,34 de zinc ct 3,66 de fer. 42. Metal d'Aic/i. Analogue au sterro-metal, il mon- tre des variations similaires dans sa composition. Ses pro- prietes principales sont la durete et la te"nacitd, les memes remarques qu'au sterro-m^tal s'appliquant & cet alliage ; pra- tiquement, les deux sont identiques. Les alliages ddsignds sous ce nom contiennent de 0,4 a 3,0 0/0 de fer. Ilsont une couleur jaune d'or, et sont recommandes pour les objets ex- pos6s a 1'eau de mer. Les analyses suivantes donnent une idee de la composition : Cuivre 60,66 60,0 60,2 58,26 Zinc 36,58 38,2 38,2 41,00 Etain 1,02 Fer. 1,74 1,8 1,6 0,74 t6 ALLIAGES METALLIQUES 43. Metal Delta. Propose par M. Alexandre Dick en 1883, il a pris une place imporlante parmi les laitons mo- dernes. Le nom delta lui a eld donnd par 1'autcur ; c'est ainsi que la leltre D, initiale de son nom, est designed en grec. On a dit plus haul que les premiers expdrimentateurs avaient eu une grande difficult^ a determiner les propridlds des alliages contenant du fer ; M. Dick s'est propose" d'en donner 1'explicalion. II preparait des quantites variables de 1'alliage, de la m6me maniere, en dissolvant du fer forge dans du cuivre fondu. Les resultals obtenus montrent beau- coup de diffdrences, parce que la quantitd de fer dissousdans chaque essai n'est pas uniforme. II essaya'alors de trouver une mdthode qui lui permit d'introduire une quantite" connue etddfinie de fer, et rdussil en dissolvant du fer dans du zinc a saturation et ajoutant ce me'lange avec ou sans zinc pur h du cuivre fondu. Mais si les mdtaux dtaient rel'ondus, il y avail oxydation, et les pieces couldes variaient encore en ca- raclfere, les oxydes ainsi forme's se dissolvant dans 1'alliage et diminuant sa resistance et sa douceur. Cette deuxiemc difficultd etail surmontde par 1'addition de petites quanlites de phosphorc. Dans quelques cas, M. Dick introduitatissi de 1'etain, du manganese ou du plomb de maniere a donner a 1'alliage des proprie'te's spe'ciales. Tous les alliages ainsi ob- tenus sonl mainlenant fabriquds et vendus sous le nom de metal Delta. L'inventeur estime que, par son procdde, le fer est chimiquement combind dans le laiton et le bronze, ces alliages ne s'oxydaut pas a I'air bumide et dtant sans influence sur 1'aiguille aimantde. Dans un mdmoire lu devant the Balloon Society le IS no- vembre 1889, M. Macyntire dit que les propridtds du radial Delta, grande rdsistance et grande douceur, louguedurde, resistance a la corrosion,^ prix relativement bas, lui don- METAL DELTA 127 nentune tres grande valeur pour Ics constructions en general, et plus spe"cialement pour les constructions mari times, 1'art naval et les constructions sanitaires. Get alliage peut etre e"galement fondu, forge", estampe et lamine" a chaud, etire a froid. Le pouvoir qu'a le metal Delta de resister a la corrosion sous rinfluence des liqueurs acides des mines a 616 prouve" par the Bonifacius Coal Mining Company of Westphalic . La Compagnie a faitune serie d'cxpericnces sur la corrosion relative de melaux de resistance convenable. Le laiton et le bronze n'dtaient pas resistants, et les essais ont ete fails avec 1'acier, le fer et le metal Delia. Des barres laminees de chacun de ces metaux ont e"te immergees pendant six mois et demi dans 1'eau vcnantdes fosses de Kray, et alors pestles denou- veau et photographiees. Les barres avaient 190 mm. de long sur 16 mm. en carre". Ce tableau suivant donne les poids de ces me"laux avant et apres rimmersion : FER FORGE ACIER METAL DELTA Kg. Kg. Kg. Avant 0,5334 0,3500 0.5800 Apres 0,7436 0,7536 0,5730 Du Schweizerisches Geiverbeblatt du 8 juin 1889, on extrait ce qui suit : Dans les premieres locomotives du chemin de fer du moot Pilate, on demandail une matiere pouvant etre coulee et ayant une grande resistance a la tension et une grande ^lasticitd. Le metal D.elta repondait a ces exigences : les roues du systeme de freins a engrenage etaient faites avec ce metal, et elles furent d'uu tresbon usage. Les essais furent faits par le professeur Tetmayer de Zurich ; on trouva une resistance a la tension de 35 a 37 kilog. par mm 2 avec un allongement de 30 a 40 0/0 sur une longueur de 128 ALUAGES METALLIQUES 200 mm. Le capitaine Lojcher a aussi fait des essais. Un des pignons en me'tal Delta ayant ete" en service pendant long- temps, les dents etaient usdes de 0,8 mm. environ ; leur e"pais- seur a la base etait de 16 mm. et a la tete de 11 mm. ; ia lar- geur e"tait de 125 mm. On essaya quelle devait 6tre la puissance ne"cessaire a la rupture d'une telle dent. L'essai fait par M. le professeur Telmayer a donne les re"sultats sui- vants : p. . . 5 9 10 12 14 15 AL . . 0,1 0,5 1,5 2,5 3,4 P . . . . 16 n V) V 18 19 20 21 21,5 AL 4.3 s.;i 6,2 7.5 9.0 12.0 ruoture. I* indique la force en tonnes, etALIe raccourcissement en millimetres de la longueur L, primitivement egale a 70 mm. Les re"sultats sont tout a fait favorables. Resullatsdonne~s par dese"chantillons de racial Delta essayc"s au Lloyd : Dimension r 3 li S"' O et elat 1 1 * w' - s S! 1 S *! Apparence Description. de fe-T= O a s 2. li. li de la Rcmarques. I'echanlillon. .1 s 13 S s t: u ! = cassure. mm. i o 1 Is si " *" N' 1 Barre carree 12,7 diam. 126.63 81,80 9 43,8 39 Soyeuse et le- I (recuite). . In n rni'. ger. laminee. If 8 Barre plate 36,6 X 3,45 118,89 71.09 19,0 47,2 36 Granule > (recuile). . et soyeuse. N- 3 Burre ronde 12,6 diam. 124,12 87,22 36,8 50,5 23 id. tourne. N- 4 Barre hexago- nale. . . . 12,4 diam. tourne. 121,60 81,03 39,4 49,3 11 id. Rompue pen- dant 1'ex- tension. N- 5 Barre plate. . 36,6 X 3,25 118,89 104,51 21,'i 55,7 14 Soyeuse. 1 L'essai suivant de racial Delta forge a 6te fait a Cardiff, au Bureau d'essais du Lloyd. La tige d'une soupape a guide, ayant 14 mm. de diametre a sa petite extrdmit6, et provenant d'un lingot de me~tal LAITON BLANC 129 Delta de 51 mm. coule en cuquille, fut soumise aux essais mentionne's ci-dessous : (L'ecbantillon fut reduit an centre pour I'essai.) s Dimension. A ire. AllonfremeDt &UT 1G mm. j ft -- -S'3 "c *3 .S'S i= S s maximum. Re marques. -a > " 41 1! Js .2 o 1 m. mm mm mm 5 mm* mm kff k." par Brise dans la partie reduite ; bonnett cas- 1 12,9 10,5 129,671 85,80 34,3* 22,9 30,0 71,63 55, sures. Laiton blanc. 44. Les alliagesdecuivre etde zinc contenantmoins de 45 0/0 de cuivre cessent d'avoir une couleur jaune. Ceux contenant de 40 a 30 0/0 de cuivre sont blanc d'argent, et au- dessous de 30 0/0, la couleur passe du gris au gris-bleudtre, la ressemblance avec le zinc melallique etant d'autant plus grande que la proportion de ce me"tal est elle-m6me plus grande. Les alliages blanc d'argent ont une cassure conchoi- dale, et les alliages les plus zinciferes ont une cassure plus ou moins cristalline. A cause de leur aigreur, ils ne peuvent 6tre employes pour le laminage et le trefilage ; mais quelques- uns sont utilises pour les travaux a la presse, si onne se scrt pas de pressions trop fortes. Certains de ces alliages sont connus sous desnoms spe"ciaux. 45, Platine Birmingham et Plomb-platine. Ils sont employes pour certains travaux ; leur composition varie sui- vant les fabricants : Cuivre 46,5 43 20 Zinc 53,5 57 80 HlORMS 9 130 ALLIAGES METALLIQUES Ces alliages sont utilises, pour les boutons: on les coule dans des moules donnant des arStcs vives, et] on regularise par une compression faite avec soin. D'autres alliages pour boutons contiennent : Cuivre . . 54 50 60,0 60 54,5 Zinc 43 45 33,5 30 45,5 Etain 3 5 6,5 10 46. - - Alliages de Sorel. - - Ces alliages se distinguent par une grande durete et une te'nacite' considerable. 11s se moulent bien et peuvent 6tre facilement detaches du moule. Eraploy^s beaucoup pour les statuettes et autres objets artis- tiques, ils sont vendus sous le nom de bronze fondu apres avoir e"te" prdalablement bronzes. Les proportions suivantcs sont recommandees : Cuivre 1 '10 Zinc 98 80 Fer 1 10 Le fer esl employe en tournure et fondu avec le cuivre et le zinc sous une couche de charbon de bois. Mais comme le zinc se volatilise tres facilement, il est preferable de 1'eni- ployer prealablement fondu : on obtient ainsiun alliagc plus homogene avec la perte minimum de zinc. 47. Bronzes de Fontainemoreau. Ils sont recherches pour le moulage en coquilles, le metal etant coule dans des moules en fer. On a ainsi des alliages plus homogenes, le re- froidissement rapide empSchant la separation des consli- tuants selon leurs densites respectives. La nature tres cristal- Hne du zinc est cbangee par 1'addition de cuivre, de fer ou de plomb. On cmploie les proportions suivanles : SOtJDURES POUR LAITONS 131 Zinc . . . 90 91 92 92 97 ,0 97 99 99, s Cuivre . . 8 8 8 7 2 ,3 3 i Fonte. . . 1 w 1 ,5 i) o, 5 Plomb . 1 1 Soudures pour laitons. 48. Ce sont des alliages de cuivre et de zinc employes pour joindre les differenles parties d'un objet. Le point de fusion de la soudure doit 6tre infdrieur a celui du corps a souder, mais il doit en elrc aussi voisin que possible, afin d'obtenir un joint plus solide. La soudure pour laiton appar- tient a la classe connue sous le nom de soudures fortes ou brasures. On peut dire, en regie gene~rale, que le point de fusion des alliages cuivre-zinc est d'autant plus e"leve qu'il contient plus de cuivre, et alors, un laiton quelconque pourra etre transform^ en soudure par addition de zinc ou de cuivre, suivant lescas. L'alliage employe ordinairement pour souder le laiton contient parlies e'gales de cuivre et de zinc. Une soudure facilement fusible s'obtient avec 34 de cuivre et 66 de zinc. Dans ce cas, cependant, le joint seraitbeaucoup plus faible que si la soudure employee dtait plus difficilement fusi- ble ; 1'exces de zinc devra etre 6vite" lorsque ce sera possible. Une autre soudure fusible a la composition suivante : 44 par- lies de cuivre, 50 de zinc, 4 d'etain et 2 de plomb. Les allia- ges contenant du plomb ne sont pas recommandables, carce metal tend a se separer et a donner des pailles noires invisi- bles ; la solidile du joint est ainsi diminue'e. line forte sou- dure pour les alliages plus riches dc cuivre et de zinc s'ob- tient avec 53 parties de cuivre et 47 de zinc. La soudure pour lailon est quelquefois employee pour souder le fer et le cuivre, et comme ces metaux ont un point de fusion plus 132 ALLIAGES METALLIQUES (5lev6 que cclui du laiton, on peut utiliser une soudure de meilleurc qualite ; c'est ce qui arrive souvent. Dans cescas, I'e'tain est souvent ajoute" comme un des constituants ; on doit e"viter son emploi, car il augmente 1'aigreur de la soudure et devient ainsi une cause de faibiesse. L'addition d'etain an laiton donne lieu au passage de la couleur jaune la couleur grise ou blanche, suivant la quantite detain employee ; les alliages sont alors obtenus avec une couleur jaune, blanc- jaunatrc et blanc-grisatre. Le tableau suivant donne lesdiffe- rentes varie'te's de soudures : SOUDURE Ciiivre Zinc Etain Plomb Couleur Tres forte ... 58 42 jaune rougeatre Forte 53 47 )> 50 50 )> 54,5 43,5 1,5 0,5 Facilement fusible . id. Soudure blanche . . 34 44 57 66 30 28 )) 4 15 A 2 blanc S"S blanc Dans la fabrication des soudures, il est Ires important que les me'taux constituants soient de tres bonne qualite", car les impureles modifient se'rieusement la couleur, la malle'abilite et la resistance de la soudure; on doit egalement apporter beaucoup de soin dans le melange des me'taux, de fagon a obtenir un alliage uniforme. La soudure est souvent faite en fondant le laiton et y ajoutant la quantite calculee de zinc ; on a ainsi un melange plus parfait et une perte de zinc moin- dre que dans le cas oil Ton met le zinc dans le cuivre fondu. La soudure est ordinairement employee sous forme de grains; on obtient ces grains en coulant 1'alliage fondu dans 1'eau, ou en le pulverisant dans un morlier de fer dtant encore, tres chaud. Le mode le plus convenable pour pre'parer la soudure pour SOUDURES POUR LAITONS 133 laiton est le suivant : fond re rapidement le lailon dans un creuset, le metal etant recouvert d'une couche de poussier de chai'bon de bois ; lorsqu'il est completement fondu, ajouter le zinc qui a e~te prealablement chauff< pres de son point de fusion. Agiter vigoureusement pendant quelques minutes pour etre certain de 1'homoge'neite du mdlange, en- lever la scorie de la surface et couler ensuite, en ayant soin que ni du charbon ni de la scorie ne soient entraines avec le metal dans le moule, on dans 1'eau conme ce peut etre lecas. Une me'thode de granulation consiste a retirer le lingot du moule aussit6t solidifid et a le pulveriser dans un grand mor- tier de fer ; ou bien a chauffer le lingot de soudure au-dessns d'un feu de charbon de bois et le pulveriser ensuite dans un mortier de fer. Quelques fabricants mettent le me'tal fondu dans une cuil- ler et le versent ensuite dans 1'eau froide d'une hauteur considerable ; sur son passage, le metal traverse un balai hu- mide ou un dispositif semblable, de fagon a etre divisd en fragments. Le metal granule est ensuite passe dans une serie de cribles de diffe"rentes grandeurs, de maniere a obtenir des grains uniformes. Un aulre proce'de" est le suivant : couler le m6tal fondu sur la surface d'une grande boule de fer placee dans une terrine basse contenant de 1'eau froide, de sorte que le haut de la boule dmerge au-dessus de la surface de 1'eau. Le me'tal est ainsi rompu en pelits fragments de grandeur uniforme. D'apres Krupp, on obtient les meilleurs resultats de la maniere suivante : A quelque distance au-dessus de la surface de 1'eau ser- vant a I'op6ration, on dispose un tube horizontal communi- quant ou avec une pompe foulante puissante ou avec un re"- servoir d'eau. Avantde couler le me'tal, on ouvre le robinet 134 ALLIAGES METALLIQUES du tube de fagon a diriger Ie jet d'eau horizontalement au- dessus du vase contenant l'ea"u. Le metal fondu est vers6 sur ce jet d'eau ; et il est d'autant plus divise que 1'eau s'e"chappe du tube avec 'une plus grande force. Par ce moyen, il est possible, dans certaines limites, d'obteuir des grains de di- mensions de"termine"es. Gomme le montre cette description, la pulverisation du courant de metal fondu est base'e sur le meme principe que celui employe pour la diffusion des liqui- des odorants dans 1'air. Si la soudure est granule au moyen de 1'eau, il est ne"ces- saire de retirer les grains de 1'eau aussitot que l'ope"ration est termine"e et de lesse"cher vivement, afind'eviter une oxy- dation superficielle. Fabrication des laitons. 49. II a dte fait allusion prdcddemment a deux modes distincts de fabrication des laitons, connus respectivement sous les noms de metkode a la calamine et de methods di- recte; la premiere etait presque exclusivement employee il y a cinquante ou soixante ans, mais elle est maintenant pra- tiquement abandonne"e. Dans la me"lhode ancienne ou me'- thode a la calamine, le cuivre metallique est melange" avec de 1'oxyde de zinc et du charbon de bois et ce melange est fortement chauffe pendant douze heures et plus ; le zinc, re"- duit par Ie carbone et 1'oxyde de carbone, s'allie avec le cui- vre pour donner le laiton. Le me'tal ainsi prepare a Q(G r6- put^ de qualite sup^rieure a celui fait par la methode directe ; mais par suite de la grande amelioration dans la qualite" des laitons de ces dernieres anne~es, il est Ires douteux, si 1'an- cien proce"de" e"tait repris, que la valeur du mdtal pour beau- coup d'emplois fut sup^rieurc a celle du laiton dtant actuel- LAITON A LA CALAMINE 135 lement sur le marche. La reputation qu'avait le laiton a la calamine ne pourrait etre maintenue qu'en apportant un grand soin dans le choix du mineral et du cuivre employe's et qu'en prenant des minerals de composition uniforme de fac,on a n'avoir qu'un produit de propriete's uniformes et de- termine'es. Le prix de revient du laiton a la calamine est moins e"leve" que celui du laiton fait par le proce'de' direct ; mais le premier precede est beaucoup plus incommode et de- mande beaucoup plus de temps que le second ; pour les pe- tits fondeurs, il est tout a fait inapplicable. Laiton a la calamine. 50. Les minerais etaient d'abord soumis a un traite- ment preliminaire afm d'e"liminer autantque possible les au- tres composes, tels que le plomb, 1'antimoine et 1'arsenic, qui diminuent la qualitc" du laiton. La calamine naturelle e"tait calcinee pour chasser 1'acide carbonique, le soufre etles autres matieres volatiles, et former 1'oxyde de zinc. Le mine- rai calcine" e"tait alors moulu dans un moulin ; le peu de ga- lene etait enleve" par lavage, et 1'oxyde sec melange" avec un tiers de son poids de charbon de terre ou de charbon de bois ; le tout etait introduit dans des creusets en faisant alternati- vement des couches de ce melange et de cuivre granule. Les creusets employes elaient en argile re"fractaire (0 m. 32 de profondeur, Om. 22 de large en haut, Om. 17 au milieu mesures interieures). Le king-pot (c'est ainsi que le creraset du milieu etait de"si- gne), avait m. 33 de profondeur etcontenait 54 kg. dem^tal, pendant que chacun des petits ne renfermait que 38 kg. La charge consistait en 45 kg. de mineral calcine, 18 kg. de charbon et 30 kg. de cuivre en grains. 136 ALLIAGES METALLIQUES Le four employe" se compose d'une chambre circulaire m construite en briques refrac-taires, ferme"e au-dessus par un Fig. 4. couvercle circulaire dans lequel est-fixe" un collier de fonte e e ; a la partie inferieure, se trouve une plaque de fonte a a dans Fig. 5. laquelle sont perce"s 12 trous symetriquement disposes autour d'un plus large k place au centre ; ces ouvertures servent a LAITON A LA CALAMINE 137 retirerde temps en temps les cendres et le machefer. Au-des- sousde cettc plaque, esl lecendriern,communiquant en avant par un conduit a air c avec une voute i ; c'est par la que 1'air est admis et que les ouvriers peuvcnt penetrer dans le cen- drier. Dans les petits trous de la plaque, sont disposees des tuyeres/'/', plus etroites en haul qu'en has. L'espace entre les tuyeres estrempli avec des briques refractaires pour for- mer un lit solide ; I'air necessaire a la combustion pcnetre a travers ces tuyeres. Quelques fours sont construits en file, et le tout convert avec un grand c6ne analogue a celui d'une verrerie (1). Les creusets sont place's dans le four de fac_on que le king- pot occupe le centre ; chacun des pots est reconvert avec un morceau de charbon, et on garnit 1'intervalle entre les pots avec de pelits morceaux de combustible. Quand 1'operation est terminee, on retire d'abord le king-pot, et le contenu eat bien agite avec une baguette de fer. On retire successivement chacun des autres pots, on agite bien, et lorsque le laiton est rassemble a la parlie inferieure, on le verse dans le king-pot. La scorie est alors enleve~e de la surface et le me~tal verse" dans des moules convenables. Dans ce precede", 1'oxyde de zinc est reduit a une tempera- ture infe'rieure a celle du point de fusion du cuivre, qui, ex- pose a Faction de la vapeur de zinc, se combine a ce me"tal et donne le laiton. Si on dlevait trop la temperature^ le cuivre fondrait, se reunirait a la partie infe"rieure du creuset et beau- coup de zinc se volatiliserait sanss'allier an cuivre. Si le metal obtenu par le precede ci-dessus n'elait pas de la qualite" demandee, il etait necessaire de faire une nouvelle fusion avec de la calamine ou du charbon de bois, ou avec du cuivre, selonque c'etait le cuivre oulezinc qui elaiten exces. (1) PEKCY, Metallurgie, p. 613. 138 ALLIAGES METALLIQUES Preparation directe du laiton. 51. Cctle methode consiste 5. fondre ensemble le cui- vre et le zinc dans les proportions convenables, soil dans un creuset, soil dans un four a reverbere, ce dernier etant sur- tout employe" pour le me'tal de Miintz ou m(tal jaune qui doit 6tre en gros lingots. Beaucoup d'essais ont etc" fails pour abandonncr les creusets et y substituer des fours spd- ciaux du type reverbere ; mais la perte de zinc est si grande et la composition du laiton obtenu si incertaine, que, meme pour le metal jaune, beaucoup d'industriels ont quitte" le re"- verbereet sont revenus au vieux proce'de' des creusets. Un fourneau a creusets est ge'ne'ralement une chambre rec- tangulaire de Om. 30 a m.40 en carreetO m.90 a 1 m.20 de profondeur, garnie interieurement de briquesre"fractaires, et communiquant vers le baut avec une cheminee au moyen d'un tuyau ; ce luyau est generalement horizontal dans la partie qui le relie au four, puis incline au-dessus dans la che- mine"e. C'est specialement lecas si plusieurs fourneauxs'ou- vrent dans une seule cheminee. La construction du four et la disposition des tuyaux sont de premiere importance, car une legere difference dans 1'arrangement des tuyaux affectera considdrablement le tirage et empe~chera d'obtenir la haute temperature ndcessaJre a la fusion du cuivre, du laiton, du bronze et des me'taux similaires. La section du tuyau a une grande influence sur le travail du four, car s'il esttrop e"troit, il y aura beaucoup de froltement, et le tirage sera trop fai- ble. Pour avoir un tirage actif et e"nergique, le tuyau doit 6tre spacieux, et la chemine"e large et haute. La section du tuyau doit varier du sixieme au quart de celle du foyer. Un tirage del'ectueux est tres souvent du a la mauvaise construction PREPARATION DIRECTE DU LAITON 139 des tuyaux ; car si les trous de tirage de plusieurs fours s'ouvrentdans une conduito commune, les courants, se con- tinuant au dela des orifices, se contrarient 1'un 1'autre. Les fours chaulYes au gaz ont ete adopte's dans quelques usines. Fig. 6. La fig. 6 montre un dispositif employ^ a la manufacture de porcelaine de Berlin et a 1'hotel de la Monnaie.4 est une chani- bre de briques ref racial res ayant une grille plate ordinaire compose'e de barreaux de fer, et une autre grille dans laquelle les barreaux sont places en echelons b. Avec une semblable grille, on peut employer le poussier de charbon qui ne tien- drait pas sur une grille ordinaire. La surface de la grille, par 140 ALLIAGES METALLIQUES 1'arrangement en echelons, estconsiderablcment augmentee, etoffre un grand espace pour 1'admission de 1'air. Les deux ouvertures d et e sont fermees par des portes enfer. Un con- rant d'air est introduit sous les grilles par le tube /. Le com- bustible est charge par 1'ouverture g qui est fermde avec un couvercle en 1'er, et par un registre a glissiere h. Les gaz,prin- cipalement de 1'oxyde decarbone, passent a travers le tube k pourvu d'une valve regulatrice /, et s'e"chappent en m. Imme'- diatement en avant de 1'ouverlure m, et s'etendanl a travers le four, se trouve un tube en fer n, par lequel arrive de 1'air. L'oxyde de carbone brule la, et la chaleur est communique"e au four dans lequel est place lecreuset. Afin de representer dans la mSme section verticale le gazogene etle four a fusion, il a e"te" necessaire de de"placer le four a fusion de sa position reelle : il se trouve a cote" du gazogene. L'air est insuffle' par un petit ventilateur a travers les tubes / et n, munis do valves rdgulatrices (1). De grands perfectionnements dans la construction des fours a fusion chauffes par du combustible gazeux ont e"t<5 fails du- rant ces trente dernieres anndes, grace aux travaux de MM. Siemens. Parl'emploides gazogenes, du combustible de qualite" trop infdrieure pour les fourneaux ordinaires a pu 6tre utilise", et on obtient une temperature plus dlevee par la combustion du gaz forme que par 1'emploi direct du com- bustible. Un gazogene est ge"neralement une chambre rectan- gulaire dans laquelle on brule le combustible pour avoir de 1'oxyde de carbone, comme il adeja el^ explique'. Un gazogene Siemens (fig. 7 et 8) est construit en briques refractaires ; le c6te A, forme" de plaques de fer garnies de briques refrac- taires, est muni d'une grille en e~chelons B fonnee de barreaux (1) PERCY, Metallurijie, p. 201. PREPARATION DIRECTE DU LAITON 141 de fer forge G. Le combustible esl charge" par la tremie D. Le gaz s'e"chappe par le tube E, garni de fer, et arrive dans un tube horizontal en fer qui le dirige vers le regeneraleur, ou il est fortement chauffe" avant d'entrer dans le four dans le- quel il est brule ; on produit ainsi une temperature plus haute. L'exce"dent de chaleur du four n'est pas perdu ; on s'en sert pour chauffer les rdgenerateurs. La figure 8 montre la disposition d'un four Siemens a creusets, ou les pots sont chauffe~s par la combustion du gaz chaud et de 1'air chaud. Les regenerateurs sont des chambres faites en maQonnerie Fig. 7. Fig. 8. de briques creuses re"fractaires, construites par paires, deux paires e"tant necessaires pour chaque four ; chaque couple est alternativement employe" pour absorber la chaleur des pro- duits gazeux des fours, et pour chauffer le gazet l'airne"ces- saires a la combustion. Au moyen d'une valve, le courant gazeux passe soit dans le systeme de droite, soit dans celui de gauche. Si les gaz perdus traversent les chambres a recuperation de droite, 1'air froid et le gaz passent a travers celles de gauche, et la direc- tion des courants gazeux est renverse"e quand il a e"te" absorbe" une quantite suffisante de chaleur. II est a remarquer que le gaz combustible et 1'airrentrent alternativement dans lefour a droite et a gauche, suivant que ce sont les chambres de 142 ALLIAGES METALLIQUES droite ou de gauche qui ont e"te utilisees. Pour la fusion des metaux, on peut obteuirune flammc neutrc ou nonoxydanle qui pre"viendra la perte du me'tal par oxydatioh et qui sera tres avantageuse si Ton veut conserve! 1 constanle la composi- tion d'un alliage, comme dans la fabrication des lailons. Les fours a re"verbere ne sont employes que pour la fabri- cation du laiton en grande quantite, comme dans le cas des lingots de miHal jaune utilise" pour le doublage des navires, etc. Un four commune~ment employe" est celui qui contient une tonne de me'tal. II est de forme rectangulaire, avecune sole plane oblique, s'inclinant du pont vers la porte de tra- vail. La sole est forme'e de briques refractaires, placets de champ, tres soigneusement ; un fond de sable bien batlu est aussi employe". Le cuivre est d'abord fondu dans une atmosphere de flamme de fagona exclure 1'air autant que possible. Puis les re"sidus et le zinc, pre~alablement chauffe"s, sonlintroduits, et le melange effectue aussi vivement que possible pour eviter la perte de zinc. Quelques manufacturiers fondent le cuivre dans le four, le coulent dans une grande demoiselle, y ajou- tent les re"sidus et le zinc chauds, de fac.on a verser le melal imme'diatement dans les moules des que 1'agitation necessaire au melange des constituants a e"te" effectue'e. Les alliages de cuivre et de zinc sonl faciles a faire ; mais si on ajoute le zinc au cuivre dans le four, le registre de la chemine"e doit etre presque ferme" et le feu ne pas lre trop vif ; si la temperature devenait trop haule, beaucoup de zinc serait perdu. Bien plus, lorsque les me'laux sont enlierement me'lange's, la surface doit etre recouverte decharbon debois ou de sable, surtout s'il est necessaire d'elever la temperature avant la coulee. Lorsque le metal est pret pour la coulde, on ouvre le trou de coulee avec une barre de fer, et le me'tal est COULAGE DU LA1TON 143 recu dans une poche. La surface du metal est recouverte de charbon de bois qui conserve la chaleur et preserve de 1'oxy- dation due a 1'air. La temperature du laiton ou du bronze fondu s'abaisserapidement; aussi,pour obtenir des pieces sai- nes, faut-il verser de suite le me~tal dans les moules. On doit garantir des courants d'air, et toutes les ouvertures doivent 6tre ferrates durant la coulde. 52. Condensation des f unifies de zinc. Dans la fa- brication des laitons, surtout si Ton emploie un four a rever- bere, le zinc a tendance a se volatiliser ; a cause des pertes qui en resultent, on a cherche des moyens de recuperation. On pout employer le dispositif suivant. Un tube en forme de siphon est place" entre le four et la chcminee, et au fond de 1'une des branches, est inslallee une citerne de 1 metre de lar- ge environ sur 1 m. 30 de profondeur.Celte citerne est remplie d'eau, et si les gaz chauds du four passent au-dessus de 1'eau, il se forme de la vapeur qui s'eMeve et favorise la condensa- tion desfume'esziuciferesqui sont recueilliesdans la citerne. Les fumdes de zinc sont surtout formees d'oxyde de zinc qui est onleve et vendu aux fondeurs dezinc. Un second reservoir est quelquefois place dans la partie superieure du tube-si- phon ; I'ecoulement de 1'eau de ce reservoir favorise la con- densation des fumees. La citerne infcrieurc a une section ovale plus grande que celle du tube-siphon ; la partie exte"- rieure est munie d'un couvercle en fer qui la ferme herme"- tiquement et qui permet le nettoyage de la citerne. Coulage du laiton. 53. II faut bcaucoup de soin et d'habilet6 pour cette operation ; et quoique le metal puisse 6tre parfaitement reussi dans le four, le tout peut etre perdu a la suite d'une 144 ALLIAGES METALLIQUES mauvaise coulee, si le laiton doit 6tre employ<5 a faire des feuilles ou des fils. On distingue deux modes de coulage : en lingots et en plaques. Dans la premiere me"thode, le metal est verse dans des moules donnant des lingots ayant la forme de briques ; ces lingots sont refondus pour les pieces ordinaires ou pour d'autres alliages. Dans la deuxieme, le laiton est verse" dans des moules plats fermes, produisanl une plaque de me"- tal destine'e a etre laminae ou ieures sont huile'es et saupoudre'es avec du poussier de charbon de bois de fagon a empScher le me"tal d'adhe~rer au moule. Cette precaution est absolument ne"cessaire ; sans quoi, on obtient tres souvent des pieces non saineset non homogenes. L'air est ine'vitablement entraine" dans le moule, et I'oxygene s'unit au charbon pour donner de 1'oxyde de carbone ; 1'hy- drogene r^sulte de reactions secondaires, et si lesgaz ne sont pas completement chasses avant la solidification, ils produi- ront des cavit^s dans le me'tal. II est alors convenable d'em- ployer lemoins possible de charbon et d'huile. II vaut mieux garnir les moules avec un melange de rdsine et d'huile de lard ; en fondant trois parlies de re"sine avec une partie de la meilleure huile de lard, on obtient une masse de consistance sirupeuse, qui est appliquee a la surface du moule chaud au moyen d'un pinceau ordinaire. Au moyen de cette composi- tion, on obtient des pieces saines meilleures et plus unifor- mes. Une coulee non homogene est due a la presence d'impurete's danslem^tal. La non-homoge'ne'ite' provientaussideparticu- les Isoldes de m^tal al'dtat non allid ;mais une cause plus com- HlOKNS 10 146 ALLIAGES METALLIQUES muneestlapre'sencedecharbonou dc scories entraine'sdansle moule avec le me~tal on de"ta-che"s du cole" du moule si 1'huile ou le charbonont e"tdi employes pour prevenir l'adh-=ftul-2oOI 3T3 sS S' i 3j^: . o* 3o^> _ c " e H 5 B gl " at= -g ii sil.-j l|ls- ilsll 'I "^l" '"! t 9 a 1 oji ^21 ^ ^ " ^ (S u u ^ ffl M CQ ^ ^ S S t3 1 1 i- to to fi u^q;-e JL g p '-Col *H (O 1 llftl oo r- .2 is? id a o-sll * - 2 <5 " = 0) g V. .2 s- < s a i'S 0.1 O G S 5 > 3 .g 9- 00 *i ^a a aa a e CO * CO ^ C5 K* ! 2 g- ||i| ,. . . .. . . 1 s |j|l ^-*- . . ~- - 2- * cuivre- tats-Un 1 s^ 1 If ... i. . . 1 . - K t '0> > fc _B 1 -1 1 1 3 if. 41 il al l-s O ^ I i ll'il" " Q IS "3 j*t- j co oo~ co" co" oo" oc" ifS O CO" QO" [A SB If S CO aa aaa AA aoo A r a to a f> r- a o O G. 3 CO Aa s a a aa ft GO A 5 A M A O T CS O> i a tO OO OOO OO CO 31 rt W5 O~ (N* *f (N~ 10 55 "- e S go ooo oo *" .A o ooo oo "*". ^x - - OiO ^ | * u *" """ "" S E S S 88 S , !' A a i a & -o 1 A A * * 8 3 ^^ s . ^ c O o ? a "^ g'JJ'S 1 -l- i ^ij-^t" ^ = 1 c O i a ca Ss i 2 ia a - s 2 s 5 S u? CS ^ n a U5 ^, B ~sf~ a P CO s CO = 2 = s s s 2 . .. .. . . .., s CM * * -1 p- s a 9 Oss s 00 8 , S S Ql S E R - CO - 1 o * . C5 2 = s iO s s s s s - a s - ^, 94 00 -Tl > 01 o 22 S ^ 8S 34 94 CN 'C .3 c c "= K *O T a A C i c oo~ r* g . , oo" s ift oo" r jS > GC" s a ~" I" s n oo" oc~ oo" i iS oo" * S o s = = s - S ., o" , . , s s (O~ l i--" s s 3 ffi" s s s s ft ft CO as S CO - s a a - <* S ,.- 35 00 , ~-* ^ M U) s 1- rs oo *f> to i os o * m St- - TI n m o 3$ r- OO SO '-O ^ 0000 ,- oc *ft ^- S 00 00 .** c^ CO O4 < -O OO O 91 Ol CO cs irt as- 5 -a r- to t- t- m * os - r- a ft * Ci O (1 ^rtoo^cn SS$ >AOO J.S N s s a^ss s ri o) t- i- r- S S S 3 S 5 3 5 ffi 8 S s Sr- SS -tO ^-"^ (jf O so c 3 5 5 35 S S g s en ift o r- LAITONS 107 ii- -s M a U M '--- 3 1& JL.SO. =' - en 38 SS 3 P P C3 r- CO 00 tC Ci 0000 oo a* * i- X> O ff O> (W S , *2 t-t- r- S O 00 O "= oo oo 5 C- o* co" eo"^ oo oo oo 00 - -c oo e S B gjB g- . 1 11 , BIO in oo l/> to t- O M C0 1 P, * -* **- 108 ALLIAGES METALLIQUES LlSTE DES AUTEURS CITES DANS LE TABLEAU PRECEDENT. Bo. Bolley. Essais et recherches chimiques, Paris, 1869. Cr. Croockwitt. Erdnumn's Journal. 1848, p. 87-93. C. J. Calvert et Johnson. -- Phil. Mag., 1850, p. 354- 359; 1859, p. 114-121; 1858, p. 381-383. Ma. Matthiessen. Phil. Trans., 1860, p. 161-164; 1864, p. 167-200. Ml. Mallet. -- Phil. Mag., 1842, p. 66-68. Ri. Riche. Ann. Ch. Ph., 1873, p. 351-410. U. S. B. Rapport de la commission des alliages metalli- ques elablie par les Etats-Unis. Thurston's Investiga- tions. We. -- Wiedemann. Pogg. Annalen, 1859, p. 393-407. Le professeur Thurston, qui dirigeait les travaux de la Commission des Etats-Unis, fait les remarques suivantes sur le tableau pre'ce'dent : Pour les alliages eludie~s par Bolley, on trouvera la com- position, le noni commercial ainsi que leurs usages particu- liers dans la colonne des remarques ; mais il n'y a pas de r^sultats nume"riques semblables a ceux donnas par les au- tres auteurs. Les memes pi-opriete's et le meme nom sont donne"s par Bolley a des alliages de differentes compositions; tels sont ceux qui sont indiqus dans la colonne des remar- ques comme propres au forgeage. II pouvaitetre suppose? que de telles proprie^es appartenaient a ces alliages, et non h d'autres de composition similaire. Cependant il semble pro- bable que si deux alliages de cuivre et de zinc de composition diffe~rente sont trouve~s avoir la meme resistance, la m6me couleur, la meme cassure, la meme malleability, il sera LAITONS 109 trouvd aussi que les alliages entre ces compositions posse- deront les memes proprie'tes ; par suite, au lieu des alliages particuliers cit6s seulement pour le forgeage, tous les allia- ges compris entre les compositions extremes possederaient aussi cette propriete". Les nombres donnes par Mallet relativement a la ducti- lite", a la malleabilite, la durete et la fusibilite, sont tels que le maximum, pour chacune de ces proprie'tes, est repre~sente par 1. Les nombres donnes par Mallet pour la te"nacite sont confirmed par les experiences de 1'auteur, sauf quelques ex- ceptions tres marquees, qui sont relatives au cuivre, au zinc et a CuZn 2 (32,83 Gu et 67,15 Zn). Les nombres donnas par Mallet pour CuZn 5 ne peuvent etre expliques, d'apres 1'au- teur, qu'en supposant que 1'alliage essaye" n'e^ait pas CuZn 2 , mais un autre contenant plus de cuivre, probablement 55. Le poids specifique, 8,283 d'apres Mallet, et la couleur 1'in- diquenl. La duclilite ferait meme. penser a un pourcentage encore plus e"leve". Le nom de laiton d'horloger donne" dans la colonne des remarques doit etre une erreur, car cet al- liage est sec, blanc d'argent et extremement faible. Les nombres de Calvert et Johnson, de Riche, ainsi que ceux de 1'auteur, donnentune courbe plusre"guliere que ceux de Mallet. Les poids specifiques dans les experiences de Riche elaient obtenus, soil avec les lingots, soit avec la poudre ; tantot une melhode, tantot 1'autre, ont donne des r^sultats plus forts. Dans le tableau, les nombres donnas sont ceux qui sont probablement les plus exacts, qu'ils aient etc deter- mine"s, soit avec un lingot, soit avec la poudre ; dans chaque cas, les resultats obtenus par la dernidre methode sont indi- ques dans la colonne des remarques. Les^nombres de Riche 110 ALL1AGES METALLIQtIES et de Calvert et Johnson sont a peine suffisants pour montrer la loi relianl le poids spdcilique a la composition et les cour- bes obtenues varient conside"rablement. Geux de 1'auteur etant beaucoup plus nombreux quo ceux des expe"rimenta- teurs anterieurs, on a eu une courbe beaucoup plus re"guliere, spdcialement dans la se"rie comprenant les alliages jaunes ou utiles. L'irregularite observe'e dans la partie de la courbe re- lative aux me'taux gris-bleuatre est due, sans doute, aux soufflures ; les poids spdcifiques ont en cffet did determines sur de gros dchantillons. S'ils avaient 616 pris avec de la pou- dre, il est probable que la suite des observations aurait ete" plus reguliere et que ces alliages auraientun poids spe~cifique plus grand que 7,143,qui est celui obtenu par le zinc fondu. Lc nombre de Matthiessen pour le zinc pur (7,148) s'accorde tout a fait avec celui obtenu par 1'auteur pour le zinc fondu, qui contenait encore environ 1 0/0 de plomb. Les nombres relatifs a la dureld, donnes par Calvert ct Johnson, dtaient obtenusau moyend'un instrument dentele'. L'e"chelle de comparaison est lelle que le nombre relatif a la fonte est 1000. Les alliages qui sont indique"s avec le mot rompu dtaient beaucoup plus durs que la fonte et 1'instru- ment les brisail au lieu de faire une dentelure. Les nombres relatifs aux alliages contenant d7,05 -- 20,44 -- 23,52 et 33,94 de zinc sont a peu pres les memes ; ils varient seu- lement de 427,08 a 472,92. Ceci correspond a ce qui a die 6tabli relativement a la similitude de la resistance, de la couleur et des autres proprie"t<5s des alliages entre ces com- positions. MOULAGE ET COULAGE 153 rngueuse. Si le sable cm est trop grossier, le metal pourra pe"nalement en platre de. Paris ou en bois, et elles renferment une cavite" ayant la forme du vide qu'on veut obtenir dans la piece a couler. Les boites a noyau sont faites ainsi : la moitie du noyau est place"e dans le sable et des pieces de metal ou de bois dis- pose"es autour pour former un cadre. Du platre de Paris est verse" dans ce cadre au-dessus du noyau, et on le laisse pren- dre. II est ensuite retire" du sable avec le noyau et e'barbe' ; des canaux sont manages par c6te ; on met secher lorsque le noyau devient libre. Geci forme une moitie de la boite a noyaux. Le platre coul6 est alors bien huile", place dans le sable au milieu d'un cadre analogue au prdcddent, dans le- quel on coule du platre de Paris. Quant le tout est pris et sec, les deux parties sont sdparees, et le noyau enleve". Les boites a noyau sont alors preles. S'il y a quelques difficultes a effectuer la separation des deux portions, le tout estchauffe" 158 ALLIAGES METALLIQUES dans un four. Ces boites sont gl 2 Monnaie d'Alexandre E. Schmid )) 95 96 3 28 0,16 Monnaie d'Alexandre 86 72 13 14 Monnaie de Philip- pe V 85,15 11,10 a )) J.-C. 200 id. Monnaie d'Athenes . de Ptole m<5e IX M 88,41 84,21 9,95 15,59 t 70 av. J.-C. Monnaie de Pompee. delafamille Attila 74,11 68,72 8,56 4,77 n 16,15 25,43 0,28 53 id. 45 id. Monnaie d'Auguste et 78,58 12 91 7,66 30 id. Lames d'epees romai- nes . . . . 91,39 8 38 Lames d'epees romai- nes 89,3 10,7 )> Aiguilles en bronze ancien 95 1 4 9 Bronze ancien mou . moyen dur . . Bronze ancien ro- main . . . M Phillips )) )> 8,59 90 88,9 87,5 69 69 10 11,1 12,5 7 16 l 21,82 > 0,47 500 avant Monnaie de Jules et Auguste . . . . Id 8 64 79 13 8 12 80 J.-C. 42 id. Lame d'epee bris^e . Tete de lance brisee. Irlande. . Id. Id. Id 8?i,62 99,71 90 68 10,02 7,43 1 28 0,44 )) Soufre 0,28 Id . Id 89 33 9 19 33 Soufre 24 Armes celtiques. . . Monnaie de Claudius Fresenius 8 81 92 81 6 6,7 7 41 0,69 8 11 0,29 Nickel 0,31 Argent 1 86 Vases celtiques . . . Cloche gauloise . . . Cloches du XII 8 sie- cle . . . Girardin Id 88 85,9 76 1 12 14,1 20 7 n 1 6 1 1 6 Corne a boire. . . . Sonnette en bronze. Donovan Salvetat )> 79,34 75,55 10,87 23,52 9,11 0,47 164 ALLIAGES METALLIQUES On remarquera, d'apres 1'examen de ce tableau, que le principal constituant du bronze est, dans tous les cas, lecui- vre, les autres metaux etant ajoutes pour durcir ou modifier les propridte"s de 1'alliage, suivant Fusage auquel il est des- tm6. L'dtain a la propridtd de durcir le cuivre, commc il a deja etd dil ; les alliages sontsusceptibles de prendreun beau poli ; ils prdsentent un bel e"clat metallique, et comme ils ont des points de fusion relativement peu dlevds et possedenl alors beaucoup de fluidite", ils sont excellenls pour le coulage. Dans certaines proportions, les alliages de cuivre et detain dmettent un tres beau son quand ils sonl frappe"s, la qualite" de ce son dtant modifie'e par un le"ger changement dans la composition de 1'alliage. Certaines variele's de bronzes, contenant, outre le cuivre et 1'elain, du zinc, du plomb, du mangan6se, du fer, du silicium ou du phosphore, sont maintenant tres employees dans les constructions mecaniques. La caractdristique des bronzes moderneseSi la substitution d'alliages ternaires et quaternairesaux anciens alliages binai- res. Les bronzes frangais contiennent presque toujours les quatre mdtaux (cuivre, e"tain, plomb et zinc)et dansquelques cas, de petites quantitds de nickel, d'arscnic, d'antimoine et de soufre. Chacun de ces e"l6menls exerce sur le bronze une influence proportionnelle a la quantite presente, et si une telle influence est prdjudiciable pour certains usages, il faut ap- jiorter beaucoup de soin dans le choix des mdtaux ajoute"s. Le cuivre im pur n'est nullement une rarete dans le commerce, et il peut contenir des substances modifiant les propridtes de certaines vari6te~s de bronzes. Ladifficultd de prdparerdes alliages de composition definie est augmentde si les re~sidus sont rcfondus avec du mdtal neuf, a moins qu'on ne prenne beaucoup de soin pour garder s4pare~ment les rdsidus d'une BRONZE 165 qualitd donne"e ; du vieux metal pent aussi contenir du fer et d'autres matures e"trangeres, mecaniquemenl melanges a lui. Le zinc en petite quantite asouventune influence salutaire, comme dans les coulees par exemple : le miUal se coulc mieux, remplit les moules et est plus exempt d'enlagures. Le zinc agit probablement ense combinant al'oxygene present, don- nant de 1'oxyde de zinc. Si la quantite" de zinc excede beaucoup ce qui est ne"cessaire pour obtenirce resul tat, 1'alliage sera plus faible, quoique plus dur, et la couleur ressemblera plus ou moins a celle du laiton. Pour cette m&me raison, la teneur en zinc ne devra pas de"passer 2 pour 100, si Ton desire que 1'alliage ait une grande te"nacite et une grand e e'lasticite'. Le plomb s'allie tres mal avec le bronze ; il a une tres grande tendance a se liquater par le refroidissement, la plus grande partie se re"unissant dans la partie infe'rieure de la coulee. On dit qu'une petite quantite de plomb rend 1'alliage plus malleable et plus dense. La patine particuliere d'une couleur noire veloutee,trouvee sur les vieux bronzes chinois, est probablement due a la presence du plomb. Le fer, en certaines proportions, modilie heureusement les proprie"tes du bronze. II durcit 1'alliage et augmenle sa re"sis- tance Ji 1'usure, si le bronze est destine" a subir des frottements considerables, comme dans les coussinets des machines. De tels alliages ont une couleur pale ; ils sont plus difficilement fusibles que ceux de cuivre el detain. En petite quantite", le fer augmenle la te"nacite du bronze. En 1838, Parker signala que 1'addition de phosphore pen- danl la fusion du cuivre et de l'e"tain perfectionnail les pro- priete's physiques du bronze, et cette modification fut inlro- duile eventuellement dans la fabrication avec beaucoup de succes. L'action du phosphore dans le bronze phosphore est 166 ALLIAGES METALLIQUES d'exercer une influence sur I'alfmage du melal, plutdt quede former un compose de"u'ni de cuivre, de bronze et de phos- phore ; beaucoup d'dchantillons de bronze phosphore d'ex- cellente quality ne contiennent que des traces de phosphore. Pendant la fusion du cuivre et de l'e"tain, il se forme une cer- taine quantite d'oxydes, qui, e"tant solubles dans les metaux fondus, affaiblissent 1'alliage en empfichant cette union intime des constituants qui est ne"cessaire pour donner la resistance, la duret6 et la dure"e faisant la reputation de certains bronzes. Le phosphore a beaucoup d'affinite pour 1'oxygene, et au contact des oxydes me"lalliques, commc ceux de cuivre et detain, il les reduit, donnant dc 1'oxyde de phosphore. Get oxyde a un caractere acide el s'unit facilement aux oxydes metalliques, gendralement basiques, pour former un lailier fusible. Ce laitier, plus le"ger que le-me"tal et trds fusible, tlotle a la surface du bain et peut etre facilement enleve". Si Ton ajoute la quantite" ndcessaire de phosphore pour le but pro- pose", 1'oxygene sera completement absorbe" ; s'il y a un exces, le phosphore s'unira a 1'alliage et pourra le rendre plus fai- ble au lieu de lui donner de la resistance. Quelques meial- lurgistes ont pense que 1'action bienfaisante du phosphore est due a sa combinaison avec le cuivre et l'e"tain ; mais ce n'est probablement pas le cas. S'il y a trop de phosphore, le bronze acquiert de la durete' aux d^pens de la te"nacite" ; il possede cependant encore une te"nacite~ considerable et peut 6tre employd a certains usages. Comme il a die mentionne plus haul, 1'analyse chimique prouve que les bronzes les plus re"sistants ne contiennent que de tres petites quanlitds de phosphore. Montefiori-Levi et Kiinzel, qui ont prdconisd le bronze phosphor^ en 1871, pensent qu'a cause de 1'aclion d6- soxydante du phosphore, il possede une autre fonction tres importante. Dans beaucoup d'alliages cuivre-etain, le cuivre BRONZE 167 est le seul Element cristallise, 1'etain cristallisant tres diffici- lement. L'alliage, a cause cle cette condition physique diffe- renle des deux metaux, n'est pas aussi solide que si les deux constituants etaient crislallises. Le phosphore a la propriety de donner a 1'dtain une nature cristalline qui le rend apte a se combiner plus intimement au cuivre, et a produire ainsi un alliage plushomogene. Si 1'on ajoute plus de phosphore qu'il n'est ne"cessaire pour la ddsoxydation des melaux, le corps resultant peut etre considere"comnie un alii age detain phosphore" cristallise'avec le cuivre. La question de produire des qualite"s variees de bronze phosphore" ne depend pas tant de la quantite de phos- phore que des proportions convenables des differents consli- tuants. Les alliages sont generalemcnt prepares en ajoutant du cuivre phosphore"ou de 1'etain phosphore' prepares spe"cia- lement (les deux metaux sont quelquefois employes ensem- ble) a la masse du cuivre devant etre traite" (voir aussi p. 199). 64. Cuivre phosphore. II peut eHre prepare" de difT6- rentes manieres. 1 En mettant du phosphore dans du cuivre fondu dans un creuset, on obtient un alliage riche en phos- phore, extremement dur, gris d'acier, fusible. 2 En re~dui- sant le phosphate de cuivre par le charhon de bois, ou le charbon de bois et le carbonate de soude. 3 En chaufTant un melange de4 parties de cendres, 1 de charbon de bois et 2 de cuivre granule" a une temperature moderee. Le phosphure de cuivre fondu se se"pare au fond du creuset et conlient 14 p. 100 de phosphore. 4 En ajoutant du phosphore a une solu- tion de sulfate de cuivre et faisant bouillir; le precipit est seche, fondu etcouleen lingots. De bonne qualite", il est tout a fait noir. 5 Le phosphure de cuivre est facilement obtenu en mettant dans un creuset 14 parties de sable, 18 de cendres d'os, 4 de charbon pulve"risi5, 4 de carbonate de soude, 4 par- 168 ALLIAGES METALLIQUES ties de verre pulve'rise', et en melangeant intimement le tout avec 9 parlies de cuivre en 'grains. On ferme herme'tique- ment et on expose le creuset a une forte chaleur. Le sable re~agit sur la cendre d'os et donne du silicate de chaux. L'acide phosphorique libre est re"duit par le charbon et le phospbore s'unit au cuivre. 6 Montefiori-Levi et Ktinzel preparent le cuivre phosphore" en mettant des morceaux de phosphore dans des creusets contenant du cuivre fondu. Pour e~viter une trop rapide combustion, les morceaux de phosphore sont pre"alablement recouverts d'une couche de cuivre par im- mersion dans une solution de sulfate de cuivre. 7 En chauf- fant fortement dans un creuset un melange inlime de cendre d'os, d'oxyde de cuivre et dejjharbon de bois, on obtient du cuivre phosphore". 65. Etain phosphore. 1 Si on chauffe de lYtain fine- ment divise dans la vapeur de phosphore, on obtient un phosphure blanc d'argent, tres cassant, contenant environ 21 p. 100 de phosphore. 2 Si Ton met du phosphore dans de I'^tain fondu, il se forme un phosphure blanc, contenant en- viron 15 p. 100 de phosphore. 3 En plagant une barre de zinc dans une solution aqueuse de chlorure detain, on a une masse spongieuse d'e~tain metallique. Si 1'on met cet e"tain humide sur des morceaux de phosphore dans un creuset, si on exerce une pression et si 1'on expose ensuite a une douce chaleur jusqu'a ce que le phosphore cesse de bruler, on ob- tient une masse cristalline de phosphure d'etain. Dans quelques fonderies, on emploie le precede' suivant pour pre"parer le cuivre phosphore" et 1'dtain phosphore". Dans un creuset en fonte A, on met la quantite convenable de phos- phore ; un creuset B est reli6 au creuset A au moyen de deux serre-joints d d. Le mdtal fondu est verse en B et coule sur le phosphore a travers 1'ouverture c. Le phosphore vaporise" BRONZE 169 nepeut s'e"chapper qu'a travers le me'tal fondu ; il est alors completementabsorbe (fig. 10). 66. De tres petites quantites de soufre, d'arsenic ct d'antimoine rendent le bronze cassant, 1/10 0/0 etant suffi- sant pour en modifier les propriete's. Los proprie'te's physiques du bronze dependent de la com- position, du mode de fabrication, du traitcment mecanique et dela vilesse de refroidissement. Riche (1) a examine" des series d'alliages cuivre-e'tain au point de vue de la fusibilite", de la liquation et des varia- tions de densite resultant de certaines operations. Les allia- Fig. 10. ges ayant la formnle chimique SnCu 3 et SnCu* sont les seuls qui fondent et sesolidifientsans decomposition ; leurs points de fusion sont compris entre 600 et700; tons les autres alliages de cuivre et detain subissent la liquation au moment de la solidification. Ces alliages, en quantite de 500 a 700 grammes,e'taienlmain- tenus fondus pendant 10 heures dans des monies tubulaires, et on analysait les portions superieures ct infdrieures des lin- (1) Ann. Ckim. 1'hys. (4), t. 30, p. 351. 170 ALLUGES METALLIQUES gots. Une autre portion de chacun de ces alliages e~tait re- mue"e pendant la solidification, et la portion qui restait le plus longlemps fluide tait separde et analysee. Les re"sultats suivants ont die" obtenus : Al.LIAGES CUIVRE-ETAIN ; RESULTATS DE RlCHE. Composition Pourcentage d'etain Pourcentage d'etaia dans la portion solidifiec en dernier t'roprietes physiques Cu. Sn. haut has 1 . CuSn" 9,13 90,27 87,87 92,9 98,50 Gris d'etain, mou com- me 1'etain, non cris- tallin. 2. CuSn 3 15,21 84,79 83,15 78,90 96,99 Gris detain, cristalli- sant par lent refroi- dissement. 3. CuSn 8 21,21 78,79 74,97 77,4 94,40 Gris d'etain, cristallise, assez dur. 4. CuSn 34,99 65,01 55 80 82^83 Gris-blanc , cristallin, sec. 5. Cu'Sn 51,84 48,16 B 50,42 Gris-bleu comme le zinc, cristallin, tres sec. 6. Cu 3 Sn 61,79 38,21 37,29 37,66 37,37 Bleu, grain fin, pulvfiri- j sable dans un mor- tier. 7. Cu'Sn 68,28 31,72 30,44 30,83 30,91 Blanc, laminaire, cas- sant comuie le verre. 8. Cu'Sn 72,91 27,09 27,15 26,78 27,76 Blanc, avec rellet jau- ne; cristallin; tres dur. 9. Cu'Sn 76,31 23,69 23,37 23,69 25,17 Jaunatre, tres dur, grain fin; malleable au rouge sombre. 10. Cu'Sn 79,02 20,98 21,0 21,32 24,85 id. 11. Cu"Sn 81,15 18,85 18,88 18,56 24,6 id. 12. Cu'Sn 84,33 15,67 15,18 15,18 I 20,06 24,50 Jaune franc. 13. Cu' 5 Sn 89,00 11,00 l 13,1 Metal a balles. Le poids specifique de ces alliages est determine sur des ^chantillons obtenus en limant les extremit<5s superieure et infdrieure de la piece, et prenant la moyenne des deux den- BRONZE 171 site's. Dans les alliages riches en etain, il y a dilatation jus- qu'a CuSn 2 , c'est-a-dire que le poids specifique est moindre que les poids specifiques moycns des deux nietaux ; dans les alliages plus riches en cuivre, il y a contraction: petite dans Sn'Cu, elle devient rapidement tres grande, atteint son maximum dans SnCu 3 et diminue alors graduellement ; la plus grande densite" (8,91) est trouvee pour SnCu 3 , les al- liages les plus cupriferes ayant des densites plus faibles (le bronze pour canons a une densite" egale a 8,84). La durete" des alliages, compile a partir de l'e"tain pur, augmente avec la proportion de cuivre jusqu'a CuSn. Get alliage et tous ceux qui sont plus riches en cuivre jusqu'a Cu 5 Sn sont extremement cassants, et a partir de ce dernier, la durele" diminue comme la proportion de cuivre augmente. La durete" de 1'alliage contenant 66,66 de cuivre et 33,33 d'etain est la meme que celle du cuivre pur. L'alliage SnCu 3 se distingue des autres par quelques carac- teres ; il presente la meme composition homogene apres des fusions re'pe'te'es ; sa couleur est particuliere ; il a la plus grande densite, pre"sente le plus grand degre" de contraction et est si cassant qu'il peut etre pulverise dans un mortier. La densite des bronzes contenant de 18 a 22 p. 100 d'etain augmente par la chaleur et un refroidissement rapide dans 1'eau ; maissiapresles avoir de nouveau chauffe's au rouge, on les refroidit lentement, la densite est abaisse"e ; cependant elle n'atteint pas la valeur qu'elle avait avant le refroidissement rapide. Par un traitement mecanique, comme une simple compression ou Faction d'un balancier.accompagnee d'un re- froidissement rapide ou lent, la densite de ces alliages aug- mente, plus par la pression et le refroidissement rapide (de 8,775 a 8,932) que par la pression et le refroidissement lent (de 8,782 a 8,854). Ges bronzes se conduisent done d'une ma- 172 .ALLIAGES METALLIQUES niere oppose"e a Tacier, quant au refroidissement rapide et au recuit. Us ne peuvent pas etre travaillesa la temperature ordinaire, parce qu'ils se brisent trop facilement ; de meme ils sonl cassants au rouge et entre 100 el 200 C. Mais aux temperatures un peu inferieures au rouge sombre, ils peuvent 6tre forges comme le fer, facilement martele's en t'euiiles minces, et par le laminage, ils peuvent donner des lames de 1 1/2 a 13 mm. Gette propriele" les rend avantageux pour la fabrication des gongs qui sont identiques aux fameux ins- truments chinois, tanl au point de vue de 1'aspect exte"rieur et des quality's sonores qu'au point de vue de la composition chimique. Par le me"me traitement a chaud,ces bronzes sont rendus plus denses et amenes plus facilement a avoir une den- sit^ donnee que par un traitement similaire afroid. Les alliages contenant de 94 a 88 0/0 de cuivre et 6 a 12 0/0 d'etain peuvent 6tre lamines et martele's aux temperatures ordinaires ; leur densite" n'augmeate pas par un refroidisse- ment rapide ou lent. S'ils sont en m&me temps soumis a un traitement mecanique, leurs poids spe"cifiques sont I6gere- ment augmented. Un bronze contenant 6 0/0 detain a sa den- site" augmented de 8,924 a 8,932 par 72 coups alternant avec 24 recuits ; par le m6me traitement, en substituant le refroi- dissement rapide au refroidissement lent, la densite" eHait augmentee de 8,928 a 8,935. Selon la quanlite d'elain present dans le bronze, la cou- leur varie du rouge au blanc ; avec un grand exces d'etain, la couleur devient gris d'acier. D'une maniere gdn^ralc, I'^tain blanchit le cuivre plus que le zinc ; 73 parties de cui- vre et 27 d'e"tain donnent un alliage blanc. Les alliages con- tenant 89 0/0 de cuivre et plus sont rouges ou jaune-rougea- tre ; celui de 88 de cuivre et 12 detain est jaune-orange, et BRONZE 173 celui contenant 85 de cuivre est d'un jaune pur; de 85 a 74 0/0 de cuivre, la couleur jaune devient plus faible et dis- parait avec 72 0/0 de cuivre. Les alliages avec I a 2 0/0 d'e- tain sont malleables, ducliles et tenaces, mais moins que le cuivre pur. Avec une plus grande quantile d'dtain, le me"tal devient moins malleable ; un alliage a 5 0/0 ne pcut Sire tra- vaille qu'a chaud ; il craque par le martelage a froid. Les alliages a 15 0/0 d'etain ne peuvent pas etre forges a chaud on a froid. La plus grande resistance, comme il a dej'a e"te" remarque", a etc trouvee pour le bronze des canons contenant 90 0/0 de cuivre et 10 0/0 detain. Des experiences ont mon- tre que Ton obtenait la plus grande resistance en produisant les cristaux de 1'alliage aussi petits que possible ; la nature meme du moule dans lequel est faite la coule~e exerce une in- fluence sur le grain, par suite sur la resistance. Dans les moules en fer, on doit couler a une temperature plus haute que dans les moules en sable; la temperature de 1600G. est ne"cessaire pour les premiers, et celle de 1400C. est suffi- sante pour les seconds, surtout pour les grandes pieces. 67. Le tableau suivant des alliages cuivre-e"tain a e~t<5 dresse" par la Commission des alliages pour les Etats-Unis (Report, vol. I, 1879, p 390). 174 ALLIAGES METALLIQUES Re marques fjijf i< !i, iJLL-lJti ti ill!!' " 11P pi^pFl" W Pieces dc 4) 'E o 3 * ;>-' i "J " . . ffl . oa s o * ,-j a ^ a C ~ i g * to o si^fl CS t" (D -3 3JT5 1 ^ CO go t- = Hi! a Oaaaaaas asa =s= aaa a I'll a G*=aaaaaa aaa aaa aaa a Hi-? SB Q2-CJ 3 2"o = SS * _aa s .A 4 i X. QC -r- CC 3 iiifi S S - tn (U fee ijsi -. . . . . . " 1 |I|I krt r- o tfs g * * ** * * * E = = A A - a a a> i 1 1 AAAAA AA J . 7T. $~T. > > > ' 'I 1 t, 9 S o 41 i| s, & A& |1 II *s 1 IE" .3=* r Hi fr* 2^ r- -*-r-.fN f -* - as r- ^-^- oo" oo" 000600 of oo" no" oo" co" - It 5 -" co" - ft -o OS tO A -r. ro co r: o o ooooo oo "^L 3 ! i "v P. ^1 OS_ If , S Soooo oo S ^ S^ tft S 5 o Sc?o? SSos ciosoi g s 11! 1 I A AA^AAAAA ' J A AAA T5 * * s s 5 ~ a> m*wt- ooos o-o) -* M - t- oo 1 OS in in oo" co oo" T- (N OS eTcs cs'o o o O ."" ss Cl O * 176 ALLIAGES METALLIQUES a 'S * o *4 O bJC cS O d 1 I .i|:il .!?!? 1 g-5 =-' = 5 J C. 1 5 si ^ ii. itii..l e o 1 i^.it|tii|i|j i| S a & S 2 ~ tS "^ ir or i2 i "3 . . .03 .09 . . .^ . ; ^j . _. m S - 23 H| i-jisl - - s. 91 <= a i .*" ^^ 00 1 _J '~- o ? C o O S , o-i 3 = ^ ...... = . ...... .= -= 11| " s .g-2 = S o O c 2 s '|J2 S "= -,---, t-Si S 1 = S3 5 l:ll|l ----- i -s- .... 111! . ..... . = 01 - s * I J{ff _OS_t-; <= t sft ,. co ,,_ S 8 S 8 .*.*-. .*- B s s s o <3 s |1 il ..-I - I; J - . "Jl 1 "^.s-l^l.! " " "-lj~ s!" s 00 M n 1 1 S s in oo oc'oo" ^ co oo oo OO" GC OC" 00*06" *< C PS t- .a- 2 " = .7; 2 CO x S en CS S' IA = 3. 00. = o." u CO - - - 3 c . = co 5f i*: co OS os ** r 00 * t- 2 ffi , ^" r^ r-" OS oo'oo -""" "" !S S-tis i g a g >g (B* 7 " fti t^OCQ" 1 "^ QOoBoOOO ^00 03 0? CCOOOOOOOO 00 CQ" i -^" 00 00 X 00 0000 jji e "= ' * "1 =, ii , 3 . - sa .1 a C ( fc COOSO *I(*3 -* * '" Dt ~?ftSS *^ S S 3 S SS S3 BRONZE 177 3 = 1 I O 1 -_-.= o '2' S3 5 -a .35 pa S SS tc ojc M oj a * * a a *8 CO 00 S 8 c- *r rt ^ 0~ H MIT if!"! ^ o : S "3 : S => -C J3 J5 i g S S S S 8 'II c c i . l^'l * si g.=i. 3 SD- S &2 3tT OO foO 00 3O~OO*OO" cT Sin S O * OoSci? ** ^ ao'oo" oo" 00" oo'ocToo'ao' oo" iO i~ r> 1 ^1 Ti Gl OCO OOJOuOOp OC l ~ ~~ SiO to 5 OT- Ol 06 c c Cft t/J 178 ALLIAGES METALLIQUES i as || i|| || io K " "3s" 3* 'Si|'-*E-g|- "*|- " " * il s| Us II -|i II 3 oa-aa woaaa -aa coaaam mil < co cc cn S CQ J w^ 3 cCcj- OT 35 s^ M ^tc ^ ^ "^||E ~ b o D& U s dsbu :^u t '_ o g i; . n_ u - '* < -c "53^ . " 2" ' * " = " " * *- >" |J, "* * 11 ,= := 1-sll - I'! 5 ! s 1|1-| S 3 1 1 a 4* -C Jslll I -! l| ! - ! 1 m-\ V O o" o o o" 00*00 ^11 E S-od- 3 O o|-l ^- : en A S g. '|= til ^ OO ^-oio^-i^'N^ * 3 m si 1I.S-I i |1 5-11 +* 3 o iJ5 <^' A^:.. i.- ^ BB w o^Aii g[ g Sii o-* o ^-fwco tcc o o*^o(Nr- HI.. . o< P oo aooouu oc at ocod ocoooo'cc oo oo 06 ooocl ud oo j^^^l si = : il " C- OS # 00 A A3S A A A"^, aaaO_ A Aft-^AA ! a I eo oo O4 tn -t - o .t ^H * !| o g' "" I-" rt * -* * 11 " r-" oo'oo'oo oo" o (H w oc* OO"GO" oo" o o a\ n -^ m ill! nil = 3 I j-M I -= 1~ o = = E p-a 'S 1 C ,ti -o 2 g..s.2. | fe^J 3 ! 25 !* ii| i| i IBS -"oooo" . n r- co -^r- oo *n os i- m r- r- f co eo "-O .i '. r- 00 to .o (51 - oo . oo_ co^to to r- P S 06 f- r- f^ F^ esc oo oeoooooo oc IO * -r- -- -r- S s a 94 ^--* < ^-" : '-o r- co 180 ALLIAGES METALLIQUES . S Cfl tfi Cfl Cfl ^ D s a a a = .-, S3 0-5 ; d 'a ** NO 0) 'CD .2 ID a 2 o, s O T- C S s e sis&l OS OS co_ no_ 01 co e> - ? X: 91 94 -QJ -^ f Sal 111 = s .2 ' ^ I H ft 1 I --'i a SI I be S S S "- "S = = 3 ES = ta> = gS iS 45 ii i ii i5 . g "'Ft^'Fc 3 'S. s 'S. 3 '& s 'fe s 'E J c- 1 si o -^ o 000 O O 9> able- ment plus grande que celle de la fonte. Pour les poids spe"cifiques, il y a accord entre les diffe- rents auteurs pour les alliages contenant moins de 35 0/0 detain; les nombres de Mallet sont cependant gene"ralement beaucoup plus bas que ceux des autres. Dans les alliages contenant moins de 35 0/0 d'etain, il y a une grande variation parmi les nombres donne's par les diffe'rents auteurs, ceux de Mallet e"tant ge"ne>alement inferieurs. Quelques resul- tats, donnes par M. Riche, qui a e"tudie 1'influence du re- cuit, de la trempe et de la compression, montrent que la compression tend spe"cialement a augmenter le poids sp^cifi- que des alliages contenant moins de 20 0/0 de zinc jusqu'a 8,9 ; ceci tient simplement a la disparition des soufflures, par suite a la diminution de la porositd. Le poids sp^cifique 8,953 e~tait obtenu par le major Wade en coulant dans un METAL POUR CANONS 183 moule en fer une petite barre d'un me'tal qui, s'il e~tait coule^ dans un moule d'argile, avail un poids specifique de 8,313. Le premier re*sullat est exceptionnellement haut, et il indi- que probablement que les circonstances de la fusion, de la coulee, du refroidissement, etaient favorables a 1'exclusion des gaz donnant les soufflures et a la formation d'un metal parfaitement compact. Les nombres relatifs a la te"nacite, donnes par Mallet, Muss- chenbrock et Wade, s'accordent avec ceux trouves dans les experiences autant qu'on peut Tespdrer, 6tant denudes les resistances tres variables d'alliages de mme composition in- dique'es par tous les auteurs. Le nombre de Mallet pour le cuivre,38,7 kg. par mm.-, est certainement beaucoup trop haut pour le cuivre fondu ; la piece qu'il a essaye"e etait certainement laminae on peut-6tre e"tiree en fils. Haswell, dans son dictionnaire, donne les nombres suivants pour la resistance du cuivre a la tension ; il n'indique pas les auteurs : Guivre forge 23,9 kg. par mm. 5 lamine 25,3 fondu (Ame'rique). . 17.0 en fils 43,0 en chevilles .... 25,9 La resistance du bronze des canons n'est pas donnee dans le tableau, dans lequel on ne compare que les chiffres relatifs a la tdnacite d'alliages fondus dans les conditions ordinaires, et non d'alliages comprimes, lamin^s ou coule"s sous pres- sion. Vari6t6s commerciales de bronzes. 68. Metal pour canons. Quoique le bronze ait e"te completement remplace par le fer et 1'acier pour la fabrication 184 ALLIAGES METALLIQUES des canons, iln'est pas moins inte"ressant a etudier a ce point de vue. Pour les constructions de 1'artillerie, on doit employer un metal capable de register a des pressions tres. grandes et tres subites, car on a calcule" qu'en faisant partir un coup de canon dans une arme ordinaire, il se developpe une pression de 2000 atmospheres : il faudra done un metal posse~dant une resistance particuliere pour un tel emploi. Beaucoup d'expe"- riences ont entes nations, chacune preTe'rant un alliage special. Deux alliages ayant exactement la meme composition chimi- que possedent des proprie'te's tres diflerentes d'apres le trai- tement m6canique qu'ils ont subi ; et a moins que nous ne connaissions les conditions dans lesquelles un canon est fma- lement termini, il est impossible d'etablir un tableau de com- paraison en se basant simplement sur 1'analyse chimique. C'est probablement la raison pour laquelle, dans les canons de pays differents et a diverses epoques del'histoire, un type uniforme n'a pas ele" adopts. Le tableau suivant ^claircira ce point : Cuivre. Eiain. Fer. Zinc. Plomb. 91,14 8,26 id 91 8 8 20 91,66 8,33 Artillerie prussienne .... Tran^aise 90,91 90,73 9,09 9,27 )> 90,09 9,9 am^ricaine .... russe (1819). '. '. '. suisse . . . 90,0 90,27 88,61 88,93 10,0 9,73 10,7 10,38 0,69 11 42 06 chinoise 77,18 3.42 1,16 5,02 13,22 93,19 5 43 1 38 Les proportions les plus convenables pour 1'alliage des METAL POUR CANONS 185 canons varient de 8 a \ I parties de cuivre pour i d'etain ; d'a- pres Harsten, on doit preferer 9 parties de cuivre pour 1 d'e"- tain. L'alliage de H parties de cuivre pour 1 d'etain semble uniforme apres un refroidissement rapide, s'il est examine" simplement a I 1 ceil ; mais si on le regarde avec une lenlille, il apparait compose de facettes striees d'un alliage rouge me"- lange a un blanc. Si la solidification est encore plus rapide, par exemple en employant un moule en fer epais, on ob- tient un alliage parfaitement uniforme, meme examine avec une loupe. Refroidi dans 1'eau apres avoir e~te de nouveau chauffe fortement, il reste homogene ; mais il suffil de le re- froidir lentement apres avoir continue a le chauffer pour qu'il devienne variable en composition, semblable a celui qu'on avail obtenu tout d'abord par refroidissement lent apres Tavoir fondu. De la, 1'alliage qui est uniforme a son point de fusion, meme s'il est fortement chauffe, se se~pare en deux alliages diffe'rents, s'il estrefroidi lentement. La grosse masse d'un canon ne peut pasetrerefroidiesuffisammcnt vite, merne a 1'aide de moules conduisant bicn la chaleur; on ne peut done pas eviter la separation de deux alliages distincts : 1'un plus richeen cuivre se solidifie d'abord; 1'autre plus riche en etain (82,30/0 de cuivre et 17,7 detain) monte en partie a la surface, 1'autre partie allant au fond du moule. Le me'tal pour canons doit posseder un dog-re" considera- ble de durete" et d'dlasticite, car, en faisant partir un coup de canon, la cartouche agit quelque temps sur les cdtes, et si le metal cede d'unc fac,on permanente a la pression exerce"e, Tame de 1'arme perd graduellement sa forme cylindrique, et alors il devient de plus en plus difficile de viser sur un but donne". De plus, en tirant un coup de canon, il se degageune grande quantite de gaz qui ont une action plus on moins cor- rosive sur le me'tal, de sorte qu'ii est preferable d'employer 186 ALLIAGES METALLIC. UES 1'alliage qui est le moins attaque par ces gaz, pourvu qu'il ait une resistance suffisante: Bref, un bon metal pour canons doit re"unir les qualites suivantes : etre tres tenace, suffisam- ment dur et elastique pourne pas se deleter, indiffe'rent aux actions chimiques ordinaires, le"gerement liquide a 1'dtat fondu et capable de se solidifier facilement dans le moule lorsqu'il est coule. Dans les temps modernes, on a exclusivement employe" le cuivre et 1'^tain, car ils offrent au plus baut degre" tous les avantages pre'cite's,et quoique 1'addition d'un troisieme metal puisse 6tre avantageuse pour augmenter une propriete" parti- culiere, elle nuit cependant a 1'ensemble des quality's requi- ses pour le metal a canons. L'addition d'un peu de phosphore est ulile dans certains cas, mais cette substance ne doit 6tre ajoutee qu'en tres petite quantite". En fait, le phosphore est mis comme moyen de purification; la quantite restante dans le bronze est infiniment petite etne peut pas 6tre conside're'e comme facteur dans 1'alliage final. Dans les vieux canons, on a trouve" beaucoup de substances etrangeres, telles que le nickel, le cobalt, le plomb, le fer, le bismuth, 1'arsenic, etc. ; mais dans beaucoup de cas, les quantitds sont si petites qu'elles peuvent 6tre regarde'es comme des impurete"s acci- dentelles , et non pas comme ayant etc" introduites dans 1'alliage. Le plomb, le zinc et le fer ont e"te sans doute ajou- te"s dans certains cas pour obtenir un effet donnd. Les autres metaux signale's sont des impuretes provenantdu cuivre com- mercial, qui elait autrefois beaucoup plusimpur quemainte- nant. Le terme mdtalpour canons (gun metal) n'est pas exclusive- ment reserve" aux alliages de cuivre et d'dtain, car souvent on y ajoute du zinc et d'autres melaux ; en fait, cette expres- sion semble s'appliquer a tout alliage dans lequel le cuivre METAL POUR CANONS 187 predomine largement, et qui possede une resistance et une durete considerables. Quelques alliages triples de cuivre, e"tain et zinc possedent beaucoup d'excellentes proprie'te's qui les font appre"cier pour certaines parties des machines etpour les me'taux antifriction ; ils sont compris sous le nom gene"- ral de alliages pour machines. Voici la composition de quel- ques-uns de ces alliages : NOS Cu. Sn. Zn. Couleur. I 92 2 6 Rouge pale. II III 90 84 8 5 2 11 Jaune-rougeatre. Jaune. IV 83 5 12 id. V 80 18 5 Rose-jaunatre pale. VI 80 5 15 Jaune. Vll 15 5 20 Jaune-verdatre. Le n I est dur, malleable et tenace. Le n II est dur, ex- cessivement peu flexible, et se brise facilement. Les n s Illet IV se travaillent bien a la lime et au ciseau. Le n V est dur, quoique un peu malleable. Le n VI est dur et resistant, te- nace; il se travaille Ires bien a la lime etau ciseau. Le n VII est dur ; il se brise facilement, mais peut e"tre lime". Les alliages contenant moins de 66 0/0 de cuivre sont durs et cassants ; si la proportion tombe a 50 0/0, ils de- viennent extr&mement durs et cassants. L'addition d'un peu de plomb rend les alliages ci-dessous plus faciles a tourneret a limer. Un e~chantillon de 1'alliage metal pour canons , donn6 comme 6tant tres resistant et de longue duree, employe" pour les e'chappemenls des roues a couronne, a donn6 a 1'a- nalyse : Cuivre 87,85 Zinc 5,07 Etain ' 4,96 Plomb 1,84 Per . 0,28 188 ALLIAGES METALLIQUES Un alliage prepare par M. Stirling, et essaye" a 1'arsenal de Woolwich, aune resislance'ala flexion beaucoup plusgrancle que le bronze ordinaire ; il contient : Guivre 87,0 Etain 8,7 Zinc 4,3 Get alliage est difficile a obtenir a 1'dtat sainet homogene. MetaHa cloches. 69. Les diffe"rents alliages employes pour la fabrica- tion des cloches consistent essentiellement en cuivre et e"tain, mais dans quelques cas on ajoute d'autres metaux en petite quantitd, soil pour en diminuer le prix, soil pour obtenir un son de"termin6. Les metaux gen s a jj N Plo mb. | < ji 1 S Ami- moine. I Cloches musicales. . . ... 84 n 16,0 B Cloches fines . . . . S4,5 15,4 )) 1,0 82 18,0 Cloches de maisons. 80,0 20,0 )) Id. ... 18,0 22,0 Grandes cloches 16,0 24,0 Cloches d'horloges suisses 14,5 25,0 0,5 Vieille cloche de Kouen . 71,0 26,0 1 8 1,2 Sonneries de pendules 12,0 26,56 1 1 44 Cloche d'alarme de Rouen . 15,1 22,3 1 1 6 Tam-tam .... 19,0 20 3 52 18 Karakane japonais . 64,0 24,0 9 3,0 Id 10,0 19 3 8 Id. ... . . 61,0 18,0 6 12,0 tjrt Sonnettes de table blanches . Id. . . . . Petites sonnettes n,u 40 80,0 81,5 60 B )) 1 3,0 12,5 METAL A CLOCHtiS 189 De petites sonnettes sont faites aussi avec du laiton la- mine, ce qui a surtout lieu, si, par suite de 1'ornementation exterieure, on doit obtenir une piece & parties repoussees ou estampees; mais le son de telles cloches est de qualite" inferieure. M. P. M. Parsons dit que.le bronze de manga- nese est parliculierement usite pour les grandes cloches. Les avantages que cet alliage presente sont que les cloches ont une sonorite identique, quelquefois plus grande, avecun ton plus doux, et qu'elles sont en m&me temps si dures qu'elles ne peuvent pas 6tre craquele"es comme les cloches faites avec du melal ordinaire, qui est cassant a cause de la sonorite requise. Un bon m Anciens miroirs Alliage de Kichardson . . . Sallit 62.0 65,3 64,6 32,0 30,0 31,3 0,7 2,0 6,0 2,0 argent 4,1 nickel Chinois 80,83 11,67 8,5 antiinoine CHAPITRE IV BRONZES OU LAITONS POUR MACHINES. 71. Sousce terme general, sont compris les alliages employe's dans les diffdrcntes parties des machines, telles que les coussiaets et les parlies soumises a un grand frotte- ment. Ges alliages contiennent Ires frequemment d'aulres substances que le cuivre et l'er leurs alliages, parce qu'elles conside'raient comme absolument purs les consli- tuants employes. L'analyse chimique meme n'expliquera pas toujours pourquoi un certain alliage possede certaines pro- pridtes, car les qualit^s d'un metal peuvent lui etre donnees a la suite d'un traitement mecanique. Le mode de fusion, de melange, de coulage influencera aussi le resultat final. Le tableau suivant, qui donne la composition de diffe"rents alliages, pourra servir de guide general : 198 ALLIAGES METALLIQUES Cuivre. EUin. Zinc. Plomb. A litres iiielaux. Excentriques. 90,0 66,0 84,0 34,0 84,2 81,0 76,8 81,0 57,0 81,0 80,0 5,0 91 7,7 15,5 7,0 50,0 10,5 3,0 17,4 14,0 5,4 26,0 17,0 11,0 13,0 2,9 31,0 6,0 12,0 2,3 18,5 9,0 " 16,0 5,3 13,0 5,8 19,0 29,0 19,0 14,6 69,0 9,0 3,0 3,0 5,0 8,3 19,0 22,5 )> 3,0 4,8 31,0 , )) 16,5 d^ fer. 1 d'an- timoine. Pompes Id Soupape de Kingston . . . . Robmets et presse-etoupes Pivots des roues a aubes. . . . Robinets a coulisse Lames et boites de propulseurs Pompes hydrauliques . . . ... Gales pour arbres de propulseurs .... Coussinets en metal blanc pourpropulseurs Roues d'engrenage . . Sifflets a vapeur . . ... 80,0 86,0 82,0 84,0 19,0 55,0 87,0 Boites a etoupes . ... Instruments mecaniques . . ... Segments du piston Coulisse de Stephenson Sterrometal pour pompes Les tableaux suivants donncnt les alliages employes par un grand atelier de construction de machines, se servant de re^idus et de melal neuf : Coussinets 'ompes excentri- ques. Pompes. Robinels et presse- eloupes. Robiaets a coulisse. 38 1 7 54 38 1 4 57 38 4 3 55 38 6 1,5 1,5 53 38 9 )) 53 Zinc . ... . . Plemb. . Etain ... Vieux m^tal Coussinets Pompes excentri- ques . Soupape de Kingston . Pivots dos roues a aubes. Lames et boites de propul- seurs. Cuivre 56 8,5 2,5 45 28 6,5 7,5 70 112 14 7 56 12,5 3,5 40 16 4 8 84 Etain Zinc Vieux metal. . . Forts Forts Coussinets C s . PT Coussinets. Coussinets. principaux. p ropu i scu ^ Cuivre en lingots 16 16 16 56 2,25 3 2 a 3 6 0,75 13 32 50 Etain en saumons Zinc Vieux laitons. . . . . BRONZE PHOSPHORE 199 COUSS1NETS EN JttfiTAL BLANC POMPES HYDRADL1QDES POUR PHOPULSEURS Cuivreen lingots. 14 Zinc 1,5 Laitonjaune . . 3,5 Ou zinc 1,75 Cuivre en lingots. . . 6 Etain 32 Zinc.. 34 Bronze phosphore. 73- C'est un alliage de cuivre et detain contenant une petite quantity de phosphore et d'autres matieres en pro- portions definies ; les proprietes generales de ces alliages ont deja etc discutees, de sorte que leur mode de fabrication et leur aptitude a la construction des machines ne seront point donnes ici. Gel alliage est prepare en fondant et melangcant le cuivre et 1'etain de la maniere ordinaire, en y ajoutant une certaine quanlitede cuivre phosphore, ou d'etain phosphore, ou des deux a la fois, et melangeant bien en agitant vigou- reusement. On emploie un creuset en plombagine pour e"vi- ter le contact d'autres mdtaux, et on recouvre d'une couche de charbon de bois ou de coke pour preserver del'oxydation. Pour les grandes pieces, les monies sont parfaitement seches et revStus d'un melange de plombagine et d'eau. Les petits objets sont coule"s dans le sable vert ordinaire. Par le refroi- dissement, le metal passe directement de 1'etat liquide a 1'etat solide,sans prendrel'^tat pateux.Lorsqu'onle refond,la com- position ne change pas notablement, a moins qu'il n'y ait beaucoup de phosphore, cet 6ldment se volatilisant legfere- ment. Sil'alliage est verse" dans le moulea une trop haute temperature, il se produit une certaine separation des cons- tituants comme avec le bronze ordinaire, de lelle sorte qu'il est preferable de couler le bronze phosphore juste avant que la solidification ait lieu. Ceci s'obtient en ajoutant des lin- gots au metal fondu, et si le metal adhere apres ces lingots ZOO ALLIAGES METALLIQUES sans les fondre completement, c'est un signe que la coulee peut avoir lieu. Pour le laminage, pour 1'dtirage en fils, en baguettes, en tubes, pour la fabrication des verrous, des ressorts. des ecrous, etc.,il ne doit pas y avoir plus de 4 a 5 0/0 d'elain et 1/10 0/0 de phospliore, le reste e"tant ducuivre. II peut 6tre forge en armes a feu de diverses soiies. Pour les pignons, les soupapes, les accessoires des chau- dieres a vapeur, les pompes et les pieces d'ornementation, I'etain doit etre dans la proportion de 7 0/0 environ, et le phosphore de 0,15 a 0,25. Get alliage estfort, tenaceet beau- coup plus dur que le precedent. Pour les coussinets d'essieux, les tiroirs, les paliers, les roues d'engrenage et toutes les parties des machines soumi- ses a un grand frottement, on a besoin d'un metal degrande durete" et degrande resistance; il doit contenir de90 a 91 0/0 de cuivre, 8 a 9 0/0 d'etain et 0,75 a 1 0/0 de phosphore. Si la quantite* de phosphore est beaucoup plus grande que ci-dessus, les alliages sont plus durs, nioins malleables et moins tenaces, et dans les cas ou Ton exige une grande du- rete, ils peuvent rivaliser avec Pacier. Le bronze contenant plus de 4 0/0 de phosphore ne peut pas etre utilise. Le bronze phosphore" a 1'avantagedene pasdevenir cristal- lin sous 1'action de pliages et de chocs reputes; il est tout de"sign pour les cordages. II resiste mieux que le cuivre a 1'action de 1'eau de mer, et mieux que le fer et 1'acier a 1'ac- tion corrosive des eaux dans les mines. Le tableau suivant, public" par la Compagnie du bronze phosphore", montre les r6sultats obtenus avec des coussinets d'essieux differents, mais commela composition des bronzes phosphorus n'est pas indiqutSe, ce tableau n'a qu'un inte"ret secondaire comme terme de comparaison. BRONZE PHOSPHORE 201 O C3 35 '1 -: >s -^ x *3 H * *7 e? J- 1 C5 ! js ^ S PQ II 1 1 1 II 1 1 H (3 CC 0) 2 ^ C3 2 12 I JB d ^ e 2^ d 03 S .S o ^ 1 a 1 l" 5 1 1 l CO CO ^H O ^ CM X CO ^-o- s 81 =) ^> O <3 O O (N ^ X s .!* g 8^ 83 S g | g S g 8 ; S zi S 3 n 1 IiM 1 - e -* -< =-. w g > 'a to ** t/> U .K H ' re . o .O O d :O !O C3 v-f ^ td "3 c ~ O". O OO ** CO O CO -^* ^ 1 g. 's CO O5 ff4 ^ - !rt CN ^H -^ [ en = s ] I CJ C) OO OO 1^ 3i O5 r- (3 ID O S S / * o I "3 M (M O -* OO O 00 i . "= ' ' S I CO ^ l^ CO ?1 -?H (T-l CM CO w CN CO O5 -^ CD f ^H -* OS is" CL. h i OL ;.iiiio Q c*o tJ o *"" v SO CD * CD OO OO CO 00 i CM CM r- CD " .*; 2So s" s >: -2-2Sk' 3 tL * OD c d 2 V ]3 3 . g -43 'S W 'S 05 3 . a, r- x * S.S a CO O g Si m .2 H < o ^-, s s'e sals .S S .S * B o b > 2 Cfi *W |* '3 o a CO CM m JO < OC OO c^ OO . ^ ni " ri * ^ ^ ... s t- (- 7 . p en . . . . "S- '2 m m v^j 9 I 1 i i 11 .si.s fl CD < 0) St3 *^ -^ S o) .t; o. "^* -* a , -- p t M CO 3 ^ 1 2 3 = gc S&gS. ^ O 2Q S 202 ALLIAGES METALLIQUES CM e _ * * * 2 K~ ft * ft * * (A 00 5v = [|i ft nj * <*> 1 r- | (i. * ; O xa 1- s CO ~ -- O CN ft ft A * =5 - -s e ac 5 s 1 a ft ft ft I CO 2 d 2-* R ft oJ g > B S s^ S- e & i i. 9* I* S ft " 1 2 oo CM r- Jv. ft -^ e CS ~ -g 1 CM (fl ' 2" CO sh" 3 10 2 Ed Q o-e 1 ^ S~ ft P ijl CC CQ a, CO Oi Q CM OO^ SS (o fi ft c"- ~ o t- Z oc O oTe ft ft 04 f -1 (8 S r- s" OO CO o. S3 * ?i 01 > " W^ o " *- <* * CM CM 5 kg. par mm. carre, et sa limite elastique de 25 a 35 kg., avec un allongement maximum de 12 a 22 0/0. Soumis a une pression, il se retrecira surlui-meme avec une force e~galejusqu'a sa limite elastique, et s'il esl decharg, il reviendra d'une quantite egale a environ le double de celle de 1'acier. Uncercle retreci sous 1'aclion d'un cylindre solidede fer adonne les resullatssuivants : il s'est etendu a chaud de 212 ALLIAGES METALLIQUES 0,03 de son diamelre, et, refroidi et de'charge', il est revenu environ de 0,003 de son cliametre. Sa durete est a peu pres egalea celle de 1'acier doux. II a 616 compare au me~tal a canons, au fer forge eta 1'acier; les essais e"taient fails a Faide d'un coutean a bord tranchant qui agissait sur la surface de ces metaux ; il a e"te fait une dent d'e"gale longueur dans chacun d'eux ; les pressions necessai- res e"taient les suivantes : Me~tal a canons 12 Fer forg6 15 Acier doux 20 Acier doux trempe dans 1'huile ... 25 Bronze manganese 20 Bronze manganese durci par pression. 22 a 23 Ces rdsultats ddsignent cet alliage comme tres convenable pour la construction des cylindres hydrauliques et autres qui doivent register a de grands efforts, et aussi pour 1'arlil- lerie. Le n 3 est principalement compose de cuivre et detain, a peu pres dans les memes proportions que le melal a canons, plus une grande quantity de ferromanganese. Ses caracteres principaux sonl une grande resistance transversale, la tdna- cit^, la durete, la facilite avec laquelle il pent 6tre coule ; les pieces obtenues sont saines et liomogenes. Cet alliage peut 6tre fondu sans danger dans un fourneau a r6verb6re, ce qui est tres important pour la fabrication des grandes pieces. M. Parsons dit qu'une barre de ce me"tal de 25 mm. en carrd, coulee dans le sable de la maniere ordinaire, placee sur des supports distants de m. 305, ne se brise que sous une charge de 1900 kg. ; avant de se rompre, elle se courbe a angle droit, et elle peut supporter une charge de 770 a 820 kg. sans prendre une deformation permanente. Cet BRONZE DE MANGANESE 213 alliage est employe" pour les roues a engrenages, les supports et connexions des machines, les tourillons, les supports des principaux coussinets des machines, les boites a graisse et lesautres parties des machines locomotives. II est aussi uti- lise pour la sculpture, de meme que pour la fabrication des grandes cloches. La plus importante des applications de cette qualite" de bronze manganese, au point de vue commercial, semblerait etre dans la construction des hdlices des bateaux a vapeur. A cause de la grande resistance etde I'inalle'rabilite deccme'tal, les ailettes de 1'helice peuvent etre faites moins epaisses que si Ton employait 1'acier. Leurs surfaces sont tres unies, et apres etre coulees , elles conservent the'oriqucment leur forme ; avec 1'acier, ilfaut tenir compte de la corrosion pos- sible, du manque de tenacite" par suite de ('augmentation de J'epaisseur ; de plus, la forme des aileltes est modifie'e pendant 1'op^ration du recuit qu'elles doivent subir apres la coulee. II a e"te prouve" par les journaux de quelques bateaux a vapeur qui avaient eu leurs helices d' acier remplacees par des helices de bronze manganese, que leur vitesse avait e"le' augmentee et la consommation de charbon diminuee, pendant que le poids, les vibrations et les efforts sur le navire et sur la machinerie avaient e"te considerablement reduits. Bien plus, en meme temps que ces avantages, il y a une grande diminution de prix, si Ton considere la duree moyenne d'un vaisseau ; car quoique le prix d'installationd'une helice en bronze manga- ne"se soil le double de celui d'une helice en acier, pratique- ment elle est indestructible ; l'he"lice en acier doit etre re- nouvelee a la fin de la troisieme annee de service, ce qui en porte le prix moyen a deux ou trois fois celui de 1'helice en bronze mangane'se'. 214 ALLIAGES METALLIQUES Ces qualit^s remarquables du bronze manganese" n 3 sont de'montre'es parun accident s'urvenu a I'h6lice du Garth Castle, lance par MM. John Elder ct Cie, en 1880. Au. moment du lancement, une ailette vint en contact avec la jetee et fut courbee presque a angle droit, sans craquemenl ; clle put etre ramende par martelage a froid a sa forme primitive. Un au- tre exemple est donne" par 1'hdlice du Mosel, de la North Company Lloyd , qui fit naufrage ; on retrouva 1'une des ai- lettes de 1'helice completement double sur elle-m6me, ce qui donne une idee de la tdnacite" du metal. Les numeros 4 et 5 n'ont aucune proprie"te~ particuliere quant a la resistance, mais ils sont plus recherches pour les coussinets, les tiroirs, les glissieres, les segments de pis- ton, etc. ESSAI DE BRONZE MANGANESE AU POINT DE VUE TENSION . =' :_ o Is . 1 Descriplion. ~ a ^ , 67,8 64,0 53,8 57,4 81,0 85,6 79,0 75,4 62,2 67,3 95,8 101,3 90,9 86,1 75,4 75,9 111,5 117,6 ii 102,1 102,6 77,5 85,9 non I non a moitie 84,6 non brise brise brise brise }) j> B 5 n H )> ), non )) brise a I I | | 1 | Metal a canons. Les 6chantillons n os 1, 2 et 3 prove- naient de locomotives appartenant a un des chemins de fer aboutissant a Londres ; ils furent essay^s en presence d'un officier du ddpartement ; ils representent tres bien les quali- tds des m^taux g6neralement employes pour ce genre de tra- vail, et fournis par les fondeurs. Les n os 4 et 5 furent spe"cia- lement coul(5s et composes de cuivre tres pur (16 parties) et d'etain anglais (2 parties). Le n 6 e"tait form^ de 16 parties de cuivre pour 2,5 d'e"tain. BRONZE DE MANGANESE 217 M. Parsons dit que, dans les diffdrentes variete"s de son bronze manganese, les elements sont combines en proportions atomiques, et il estime que, par ce moyen, les alliages sont plus fins en texture, plus homogenes, plus forts et d'un ca- ractere plus stable que s'il n'y avait pas combinaison. Ainsi dans le n 3, 1'addition de 0,23 0/0 d'etain, au lieu de ren- dre 1'alliage plus dur et plus fort comme on pourrait le pen- ser d'apres les id6es generalement admises, le fait plus mou et plus faible, le grain devenant plus grossier. La meme chose arrive si on augmente la proportion d'etain de 0,5 a 1 0/0, jusqu'a ce que 1'etain arrive a une autre proportion atomique, lorsqu'un alliage de caractere different apparait; mais il re- devient d'un grain fin, sain, homogene et stable. Comme preuve a 1'appui de cette tbeoric, il dit que si le n 3 estpasse dans un fourneau a reVerbere et expose" a 1'action de la flamme oxydante pendant un temps considerable, il n'y a aucune dif- ference appreciable dans la composition de 1'alliage. Les mtsmes remarques, dans une grande mesure, s'appliquent aux n os \ et 2, et quoique le zinc se volatilise par des fusions re'pele'es, il emporte avec lui le complement atomique du cuivre, de telle sorte que les proportions de ce qui reste sont les memes. Geci semble etre confirm^ par la couleur des fumdes con- densees, qui, au lieu d'etre blanches comme si elles etaient produites par le zinc seul, ont une belle couleur rose, qui peut etre attribute a la presence du cuivre. Une autrepreuve, peut-etre encore plus convaincante, de la combinaison des metaux dans leurs proportions atomiques, donn5e par M. Parsons, est que le poids speVifique de ces alliages est sensiblement supe'rieur a celui des alliages ou il n'y a pas combinaison, quoique dans ce dernier cas le metal le plus lourd soit en exces. Le bronze manganestS n 1, qui 218 ALLIAGES METALLIQUES contient une grandc quantite de zinc et qui, d'apres ses cons- tituants, doit etre comparativement le"ger, a un poids speci- fique egal a celui du metal a canons, compose de cuivre et d'elain ; il est de beaucoup superieur a la moyenne cles deux melaux Ie composant, cequi indique quo ces metaux doivent etre combines de telle facon que chacun d'eux remplit les espaces infmimenl petitsexistant entre les molecules de 1'au- tre ; et s'ils ne forment pas actuellement ce que les chimistes admettent ctre un compost chimique parfait, certainement ilss'enrapprochent beaucoup, et ne peuvent pas etre consi- dere"s comme melanges ensemble au hasard. Les qualites stables du bronze manganese sont enfin dues a 1'action du manganese metallique sur le cuivre, debarras- sant ce dernier des oxydes et le mcttant en contact continuel avec les me"taux ajoutes ; les composants se combinent ainsi d'une maniere plus parfaite que s'il n'y avail pas de de'soxy- dant. Bronze d' aluminium. 78. G'est un alliage de cuivre et d'aluminium ; il y en a de diffe'rentes qualites suivant la quantite d'aluminium, qui est ge"ne"ralement en petites proportions par rapport au cui- vre. Les alliages contenant 60 0/0 d'aluminium et plus sont durs, sees et cristallins. Avec des quantite's e'gales des cons- tuants, on a un alliage mou et si la quantite d'aluminium est plus petite que 30 0/0, ladurete" reapparait. Une petite quan- tite" d'aluminium dans le cuivre reduit conside'rablement sa conductibilite" e~lectrique. Les alliages contenant 10 0/0 et moins sont ceuxquisont generalement fabrique's, celui a 10 0/0 dtant peut-6tre le meilleur. Deville dit que les alliages a 2 et 3 0/0 sont employe's par M . Christofle pour les grandes pieces artistiques. Us sont BRONZE D'ALUMINIUM 219 plus durs que I'aluminium et se travaillent bien au burin et au ciseau. Les proprietes utiles de 1'alliage a 10 p. 100 ont d'abord etc" de"crites par M. Debray. II est tres dur ; il peut etre ecroui h froid, mais d'une fa 35 40 C3 id. 24 28 40 50 D 2,;; o/o 19 24 >. 45 60 E 1,25 6/0 14 19 20 35 Les e"chantillons A dur special, A 1 ct A 2 conservent leur r6sistance sur une grande echelle de temperatures. Les e"chan- lillons B et C se laminent et se forgent a chaud ; ils s'e'tirenta froid. La couleur de ces derniers bronzes estsemblable a 1'or- 18 carats ; ils prennent et conservent un brillant poll. Coulee du bronze d 1 aluminium . Le point de fusion du bronze d'aluminium varie quelque peu avec la quantite d'a- luminium, les plus riches alliages fondant plutdta une tem- perature inferieure a celle des moins ricbes. Le bronze a 10 0/0 fond environ a la m&me temperature que le me"tal a canons (930G.). II se contracle environ deux fois autant que le laiton ; aussi doit-on en tcnir compte dans le modele et le moulc. Comme le metal se solidifie rapidernent, il est ne"ces- saire dc le couler vite etde faire les ouvertures assezlarges, pour qu'il n'y ait pas de congelation dans ces ouvertures avant que la coule"e ne soil completement terminee. Pour prdve- nir la contraction autantque possible, le melal est versd dans le moule a une temperature ne de"passant pas celle qui lui per- met de couler librement. S'il y a une grande quantite de metal dans la forme environnant le noyau, la contraction resultant de la solidification sera accompagnde de rupture, a moins que le noyau ne soil tel qu'il puisse suivre le pbe- noniene de contraction. Des moules en sable cuit sont pref'6- rables a ceux en sable vert, cxcepte pour les petiles pieces. BUOXZE L) ALI MIXIl .M 223 Au lieu de noyauxen sable verl ordinaire, il est recommande d'employer de la re'sine dans du sable grossier ct beaucoup de cendres. Les noyaux peuvent ctre installes sur des lits de foin, s'ils sont grands ; autant que possible, si la forme du moule 1'exige. on 1'enleve lorsque le me~tal est solidifie" pour eViter la rupture do la piece. Une des principales difficultes que Ton rencontre dans la coule'e du bronze d'aluminium est 1'oxydalion du metal pen- dant son transvasement du creusct ou de la cuiller dans le moule. Si quelque pellicule d'oxyde flotte a la surface du m6- tal pendant la coulee, il apparaitra la comme tres sale ; ce pourra etre la cause d'une coule'e defectueuse. Le trou de coulee ordinaire e'vitera cet inconvenient dans le cas de petites pieces ; pour les grandes pieces, le me"tal est d'abord verse" dans un recipient mis en communication avec le trou de cou- lee ; mais il ne peut entrer dans le moule a cause d'un bou- chon qui ferme 1'ouverture du Iron. Pour faire comprendrc plus clairement, imagincz le trou de coule'e ayant la forme d'un entonnoir, dans lequel le me~tal est d'abord verse ; mais il ne peut couler dans le moule, a cause du bouchon men- tionne plus haul. Aussitot que les crasses sont arrivees a la surface, on retire lo bouchon, et conse'quernment, il no rentre dans le moule que du metal propre. Pour les pieces de plus de vingt-cinq kgrs., le metal est verse a 1'aide d'une grande cuiller perce"e d'un trou dans le fond. On doit donner de gran- des I'acilitds pour 1'echappement des gaz. L'aluminium et le cuivrc ne se volatilisant qu'a tres haute temperature, leurs alliages peuvent fetre refondus sans changement appreciable dans la resistance ou la qualite du metal. Dans le cas de cou- lage dans des moules en fer, le moule peut 6tre noirci avec un melange de plombagine, d'argile et d'huile de lard. Si le bronze d'aluminium esl simplement fait par le me"- 224 ALLIAGES METALLIQUES langc des constiluants, il est sec, et il n'acquicrt ses meilleu- res qualites qu'apres avoir e'te refondu Irois ou quatre fois. II atteint alors un maximum, et apres il peut.etre refondu sans changement sensible. Les pieces minces s'obtiennent tres bien ; mais si une piece mince devient subilement epaisse, il faut manager a la place epaissie de pelits rejetons, dans lesquels le me"tal peut couler et d'ou il pout rentrer dans la piece pendant le refroidissement et la contraction, evitant ainsi, dans la partie dpaisse, les cavite"s dues a la contrac- tion. 79. Methode rHectriquede Cowles. Lesalliages d'alu- minium sont pre'pare's par la Cowles Electrical Smelting Com- pany dans un four Clectrique repre'sente en section verticale dans la fig. 12 (1). II consiste en une cavite oblongue de Fig. 12. 1 m. 52 de longueur, 1 m. 60 do profondeur et m. 51 de largeur. 11 est construit au-dessous du niveau du sol et garni de briques reTractaires. Aux deux extremite's, sont des tubes en fonle, inclines pour favoriser le maniement des electrodes. Aux extremiles de ces tubes, sont des couverclcs munis de garnitures a travers lesquelles passent les electro- des. Sur les couvercles sont vissds des blocs de bois environ- nant les garnitures. Cbacune des electrodes porte un e"crou a travers lequel passe une vis ayant a son extremite' exte- (i) Memoire lu par M. W. Robey a la Societe des Ingenieurs du Cleveland. Decembre 1888. BRONZE D'ALUMINIUM 225 rieure une poignee en T, pendant que son extremite" infe"- rieure reste contre ie bloc de bois. La rotation de ce systeme donne a 1'electrode un mouvement d'entr6e ou de sortie. Le haut de la construct ion en briques est reconvert avccdes pla- ques de fer, et un couvercle de fer, comme le montre la figure, est place au-dessus de 1'ouverture du four; dans ce couvercle, est un trou pour permettre I'dchappement des gaz. Les Electrodes consistent en baguettes de charbon de 57 mm. de diametre ; 9 sont attachees ensemble et re'u- niesa une electrode commune. Pour cela, oncoule du metal autour des extremites des charbons et de Fe'lectrode com- mune, de faQon a former un conducteur en contact par- fail avec toutes les parties jointes. Le melal employ* 5 , est choisi eu egard a 1'alliage particulier devant etre traite" dans le four; quoique, dans le cas actuel, il ne soit pas soumis a une chaleur tres intense, on a trouve" qu'il exergait une 16- gere influence sur le produit du four. Nous avons done un four couvert muni a ses extremites de deux electrodes capables d'etre facilement deplace"es. On se sert du four de la fagou suivante. Les deux electrodes sont mises en communication avec la dynamo, le cable allant au pole positif envoyant le courant dans 1'electrode gauche, d'ou il traverse la charge ; rencontrant une resistance, il y pro- duil de la chaleur, puis par 1'electrode droite, il arrive au cable allant au pole ne"gatif de la dynamo. La resistance est due aux particules de charbon qui sont dans la masse. Ainsi le courant agit independamment de la structure du four lui- meme, agissant simplement sur la charge imme'diatementen contact avec le carbone, ce qui donne lieu a la production de chaleur. La chaleur developpe~e est e"norme; quoique le char- bon de bois soit rdpute comme etant un corps non conduc- teur, le plus convenable pour faireune doublure protectrice, HIORNS 15 ALLIAGES METALLIQUES I'lntensite" de la chaleur le convertit en peu de temps en gra- phite ; il perd ainsi ses propriete~s non conductrices. Le re- nouvellement frequent du charbon de bois devient couteux ; on surmonte la difficult^ en plongeant le charbon de bois partiellement transforme en graphite dans de 1'eau de chaux : la chaux rend encore le charbon de bois suffisamment non- conducteur. Lorsque Ton charge le four & froid, on met du charbon dc bois dans le fond, et on le comprime fortement de fagon a former une premiere couched'e~paisseur suffisante. Les Elec- trodes sont amene"es presque au contact dans le four, et la charge est alors place"e au centre du four de fagon a environ- ner les extre"mites des Electrodes. La charge pour 1'alliage de cuivre consisle en 136 kg. de matiere ; un quart est constilue par du mineral d'aluminium concasse, une grande partie de ce minerai passant dans le laitier forme" tout d'abord sous 1'action de la chaleur ; il y a environ 4 0/0 de carbone, et le reste est du cuivre granule". Le minerai employe" est quelquefois le corindon, appele" aussi saphir et rubis. Les cristaux ternes sont de"signe"s sous le nom de corindon, et les varie~te"s grises et noires sous le nom di'emeri. G'est essentiellement de 1'alumine APO 3 . Actuelle- ment le minerai employe en Angleterre est la bauxite ; la composition d'un e"chantillon est la suivante : Silice 2,8 Alumine 57,4 Oxyde ferrique 23,5 Chaux 0,2 Oxyde titanique 3,1 Eau et matieres volatiles 11,0 o o aj >T z. c/i . p OJl.ltueilT = I- CM 5-1 IN IN t- -f S-I 05 W CM tN O 5 5 S S g5gSS5S3G3*"'-3"S i s .2 a t c -S S < 1 001 -d ^ooooccoooooo^^oo S S -a a> S wi S . 1 O T 1 K uoipnpay or--w.*oj.* O M C^ O CO O = = 2 n i* > > COCOCOCMC^OSO^^Hr^trjOOJ.O^'.-^JCO CM -eH ^ I ^ " 1 ^ (f'lUUI w o ~" c- o o o ec ac r> ' IB s'^-S c 5 c cu c 3 jed '\i)\) (N^^CTmMtN**SaS s o. .a 2 c Q .-" ^ aj S ^ J 3 i in jS to S '(y'UIUl l^ 1 O :-O f SO O CM IO ^rH SO *!* CC 1O CO ** * S S J^^SLSE SO > ^CO*'l'Cl-r-COCOOCOOOCClOCC'fMf~ c cL v-n- SSggggiSSS^gggSSS | is a = CO SO UO UOT133S n ('UIUI O9) !C JO Jf7 SO so | c-j J)? n 1B , a CJlJJjCJtJSGSSSCfGGSSt; 1 *! 4) CO CD (aim U9) I 2? H 3 4> CO CO si loiMri-- s.i[ 573T3H3-aT3T3-aT=T=-0-a-=T3T3T3 8 CO 1 00000 = 5 *- CM tfj O O O O O O B S /r x COCO s 1 " CO CO C- s * OO CM SO CO C> r ~. c ^ r " e l c ?, e ^ ! -' 3r ", 010 - 9 - - - - . 3 CO -* CO C3 O 1 s i| o'c a 3 d t. E O :o so co :o I'l O < r-oi- o> co t- r- as r- tB. W TJ e els O5 (N 00 OS 00 co ^ -*n co o CO irtccsooo^o:.oooiooooo~ II Si S S ^^^^l^ 3 o SwScilocOoSOTSSoMicSESoo? 1 1 1 OOUCUQUQQQ ' S uo.oea ri wmuiuinie.p uo^ei no ozuoag S" ' ~r> BRONZES CHINOIS ET JAPONAIS 231 de cuivre, 8 de chacun des alliages A et B. Le cuivre est d'abord fondu, puis on ajoute les alliages A et B ; le melange est alors agile" avec une tige de bois ou d'argile (on doit reje- ter le fer), jusqu'a ce que la masse soil homogene ; on s'en assure par une prise d'essai. Une seconde qualit6 d'alliage, meilleur marche" que la prdcedente, est composee dc 92 parties de cuivre et 4 de chacun des deux alliages A et B. Un grand obstacle a 1'emploi des bronzes d'aluminium est la difficulte que Ton rencontre pour les braser et les souder. La Cowles Electrice Smelting Company recommande les precedes suivants. 82. Erasure. Le bronze d'aluminium se brase aussi bien qu'aucun autre en employant 0,25 de soudure de lailon (50 0/0 de cuivre et 50 0/0 de zinc) et 0,75 de borax. 83. Soudure. Pour souder le bronze d'aluminium avec une soudure tendre, les parties destindes a etre rdunies doivent Mre bien propres etexemptes de graisse. Elles sont d'abord raises dans une solution concentree de sulfate de cuivre, et on installe dans le bain une tige de fer doux en contact avec les extremites devant etre soudees. Apres quel- ques instants, la surface du m^tal sera cuivree. On retire du bain, on lave a 1'eau et on polities surfaces. Cos surfaces peu- vent alors etre e'tamees, de la maniere ordinaire, avec le chlo- rure de zinc et la soudure tendre. Mierzinski dit que Hulot emploie analliage de soudure or- dinaire (50 parties de plomb et 50 d'elain), avec 12,5, 25 et 50 0/0 d'amalgame de zinc. Bronzes chinois et japonais. 84. - - Les Ghinois et les Japonais ontalleintunegrande ALLIAGES METALLIQUES perfection dans la fabrication des bronzes pour ceuvres d'art. Le premier alliage est appele shakudo et contient : Cuivre 94,61 95,77 Argent 1,55 0,08 Or. 3,73 4,15 Plomb 0,11 Ges me'taux furent employes pour les grands travaux d'art, tels quo les statues colossales. Le professeur Roberts-Austen dit que la quantite" d'or est tres variable ; quelques specimens qu'il a analyses contenaient 1,5 0/0 d'or. Un autre alliage est le shibu-ichi, dont on a fait beaucoup de varie'te's. bes me'laux precieux e"taient employes pourpro- duire un effet donne. Cuivre 67,31 51,05 Argent 32,17 48,83 Or traces 0/12 For. . 0,52 L'or permet a 1'alliage de prendre une belle patine de cou- leur pourpre sous 1'action de certaines solutions acides, pen-, dant que le shibu-ichi possede une teinte gris d'argent, deve- nant tres belle sous 1'influence de 1'atmosphere. II y a trois solutions gdne'ralement en usage ; leurs compositions respec- tives sont les suivantes ; on les emploie bouillantes : I 11 III Vert de gris, .... Sulfate de cuivre . . Nitre 28 l) r 47 18 98 50--655 -28 405 5 655 Ha'SOO 35 100 Sel commun .... Soufre . . . 9 49 15 145 Eau. . . ... 4 lil 543 4 lil 543 Vinaigre 4iit543 in 142 BRONZES CHINOIS ET JAPONAIS 233 La plus employee est le n I. Si 1'on i'ait bouillir le n III, la solution de cuivre pur tourne au rouge brun, et le shaku- do, qui conlient de For, devient pourpre. Le cuivre conte- nant une petite quantite d'antimoine donne un rdsultat tout autre. Mais le cuivre produit au Japon est souvent le resultat de la fusion de minerals complexes, et les methodes de puri- fication ne sont pas aussi parfaites que dans 1'Occident. Le re"sultat est le suivant : ce qu'au Japon les ouvriers en m6taux appellent antimoine (on en trouve dans la varie'te de cuivre que 1'on nomine kuromi] est un melange complexe d'etain, de Fig. 13. cobalt etd'autres metaux ; 1'ope'rateur a ainsi toute une sdrie de mate~riaux, qui lui permettent d'avoir un effet determine. Chaque teinte particuliere est due a de tres petites quantites d'une impurete" melallique. Une autre matiere appelee mo- kume, qui signifie grain du bois, est tres rare. Elle peut etre imite~e en soudant ensemble, les unes sur les autres, des lames minces de differents m6taux ou alliages (1) (fig. 13). On perce des trous coniques A de pvofondeurs differentes, ou bieu on fait des entailles longitudinales B en forme de V ; puis on marlelle la masse jusqu'a ce que les trous disparaissent ; les (1) ROBERTS- AUSTEN, Journ. Soc. of Arts, 26 oct. 1888. 234 ALLIAGES METALLIQUES trous serontalors remplace's par descercles irre"guliers, et les entailles par des lignes. Les proe'minences telles que G peuvent etre produites enfrappant sous la piece avec des instruments lourds ; elles sont ensuite lime"es jusqu'au niveau de la lame. Les alliages ainsi pre'pare's montrent a leur surface des des- sins tres compliques, et on produit un effet remarquable si les couleurs de 1'alliage sont ensuite de'veloppe'es par des moyens convenables. Lesouvriers enmetaux del'Orient me~langeaient sou vent les me'taux et les alliages de diffe'rentes couleurs en les ver- sant ensemble a une temperature voisine du point de solidi- fication du plus infusible des me'taux et alliages associds. De cette fa<;on, en versant le plus fusible (alliage gris cuivre - argent) dans le cuivre fondu qui se trouve juste a son point de solidification, les metaux s'unissent, maisnese mdlangent pas completement ; on obtient un alliage truite". Quelques bronzes chinois el japonais ont une couleur fen- ced, et dans quelques cas ils possedent une tres belle patine noir mat. Les analyses suivantes sont dues a H. Morin : I II III IV V Etain 4 36 2 64 3 21 3 23 5 2 9 Cuivre 82,12 82 90 si'so 83 09 72 09 Plomb . 9 90 10 46 H 05 H 50 20 31 Per 55 64 67 2 1 ~X Zinc . . 1 8fi 2 74 3 71 50 65 Arsenic 25 9 5 II a 6tG montre" que la couleur noire particuliere appartient au bronze, et n'est pas due a une couche superficielledesul- fure. Elle augmente en intensity avec la proportion de plomb present. La presence du zinc attdnue plutdt la couleur. BRONZES CHINOIS ET JAPONAIH 235 Morin a cherche' a imiter ces bronzes (1) : I II Etain ... 5,5 5 72,5 *3 Plomb . . . .... 20,0 10 Per . .... 1.5 XI Zinc . . . . . ....'.. 0,6 2 Le n I a donne uii alliage excessivement difficile a tra- vailler, et sans fournirquelques re"sultats supdrieurs quant a la coulftur, les pieces coulees etaient extremement cassantes. Le n" II, au contraire, est un alliage ressemblant exactement au bronze chinois. La cassure et son poll sont identiques, et chauffe" dans un moufle, il prend vite la couleur particuliere noir mat, tant admiree dans les specimens chinois. Jusqu'ici, il a e"td difficile, sinon impossible, d'obtenir cette coloration foncee avec les bronzes modernes ; la surface s'e"caille s'ils sont chauffe"s dans les mSmes conditions. Christofle et Bouillet confirment les resultats des analyses de Morin, mais ils montrent que la presence du plomb n'est nullcment n^cessaire pour la production d'une belle patine noire. Par des precedes d'oxydation spdciaux, ils ont obtenu succcssivement sur du cuivre pur une patine brune, jaune orange, rouge et noire; ilspensentqu'ilseproduitde 1'oxyde cuivreux sous deux e"tats mol(5culaires en m&me temps que du sulfure de cuivre. Deux bronzes japonais, ayant la couleur du laiton, analyses (1) La soudure employee par le professeur Roberts- Austen contient : Argent 55,5 Guivre 18,5 Zinc 26,0 (2) Comptes rendus, t. 18, p. 8H . 236 ALHAGES METALLIQUES par Kalischer (Dingier s poly t. J., t. 325, p. 93), contcnaient : I II Etain . ... 4,48 4,36 Cuivre. . 76,64 76,53 Plomb . . .... 11,88 12,20 Zinc .... 6,57 6,58 Fer . . 0,43 0,33 Des bronzes japonais analyses par Maumene' (Comptcs rendus, t. 80, p. 1009) ont donne" les resultats suivants : I II III IV Cuivre 86,46 80,91 88,70 92,07 Etain Antimoine Plomb 1,94 1,61 5,68 7,55 0,44 5,33 2,58 0,10 3,54 1,04 )) Zinc. . ... 3,26 3,08 3,71 2,65 Fer 0,69 1,43 1,07 3,64 Silice 0,10 0,16 0,09 0,04 Soufre 0.31 Residus 0,26 0,79 0,21 0,56 Ces alliages montraient une texture dure et granule, avec de petites cavite"s a 1'inte'rieur ; ils etaient sains a 1'exterieur. En presence de beaucoup d'antimoine, leur couleur devient violette ; elle est rouge, s'il y a beaucoup de fer. Les (Schan- tillons avaient de 5 a 12 millimetres d'epaisseur. Les alliages n'e"taient probablement pas fails en fondant les me"taux en- semble, mais prepares directement en partant des minerais. M6taux blancs pour coussinets. 85- Les me'taux entrant dans la composition de ces alliages sont le cuivre, Fetain, Fantimoine, le plomb et le METAUX BLANCS POUR COUSSINETS 237 zinc ; mais on en emploie rarement plus de trois pour chaquc alliage. Dans les machines marchant a grande vitesse, ou sous forte pression, les surfaces des coussinets sont soumises a un frottement considerable ; et dans beaucoup de cas, le but de 1'ingenieur est plut6t de reduire le frottement a son minimum quo d'imaginer un coussinet qui resisterait a une grande pression sans usure. Actuellement, il est courant de faire le bati on laiton ou en bronze, et de garnir la surface du coussi- net avec un renfort en metal blanc relativement mou. Un grand avantage du metal blanc est d'avoir un point de fusion peu eleve, de telle sorle qu'un coussinet hors de service pout etre facilement remplace. Le metal blanc est generalement fondu dans une cuiller ordinaire, et lorsque le palier estnet- toye, sec et bruni a la craie, on y verse le metal fondu . On doit prendre soin que le metal ne s'eleve pas a une trop haute temperature ; non seulement il peut y avoir oxydation des constituants, mais aussi volatilisation, de telle fagonque la composition est considerablement alteree. ILfaut absolu- ment eviter qu'il ne passe de 1'ecume en memo temps que le metal. Le palier devra etre chaud, pour que le metal ne se refroidisse pas trop vite a la surface d'usure. Les coussinets en metal blanc sontindispensables pour certains usages ; par exemple, lorsque le corps de 1'arbre reposant dans le coussi- net ne tourne pas doucement. Si le coussinet est fait de metal dur, il y a une friction con- siderable ; il y a lutte entre 1'axe et le coussinet, le plus mou des deux etant d'abord use; 1'axe s'ecarte considerablement de sa position normale. Par 1'emploi d'un garnissage fait de metal mou, 1'axe n'est pas use, et s'adapte lui-meme a la forme du coussinet ; il tourne avec moins de frottement, et comme il a deja ete indi- que, ce garnissage est facilement remplace lorsqu'il est trop 238 ALLIAGES METALLIQUES use. Cette tendance du me'tal blanc a reduire le frottement a fait donner a ces alliages le nom A' anti- friction. Les points importants pour un coussinet sont les suivants.: 1 il ne doit pas couper le palier ; 2 il doit e"tre de longue dur6e ; 3 il ne doit pas s'e'chauffer par frottement; 4 il doit 6tre suffisam- ment mou pour s'adapter & la surface du frottement; 5" le me'tal doit elre facilement fondu et coule". Les cous^inets en me'tal rouge se distinguentpar une grande durete" et un grand pouvoir de resistance ; ils sont employe's pour les grandes vi- tesses et les fortes pressions. 86. Metal anti-friction de Rabbit. -- Tout d'abord tres employe, il est maintenant remplace" dans beaucoup de cas par d'autres alliages. M. Babbit recommandait de fondre en- semble 4 parties de cuivre, 8 parties d'antimoine et 24 parties d'etain. Pour chaque partie en plus de cet alliage, il ajoutait 2 parties de plus d'etain. Depuis 1'apparition de ce me'tal, beaucoup de melanges diffe'rents ont etc" vendus sous le meme nom, une certaine quantite d'e*tain e"tant remplacee par le zinc et le plomb ; 1'un d'eux contenait 2 parties d'antimoine, 2 parties d'etain, 20 parties de plomb. Le coussinet devant Stre garni avec du me"tal de Babbit est lave" a 1'alcool et sau- poudr^ avec du sel ammoniac ; les surfaces qui doivent rester intactes sont couvertes avec de 1'argile. Le coussinet est alors suffisamment chauffe" pour volatiliser une partie du sel ammo- niac ; puis il est e^ame". 87. Un alliage de metal blanc aete" re"cemment intro- duit, sous letitre fantaisiste de metal magnolia ; il a ele" pre"- conisd pour les travaux de la marine et de chemins de fer. Le professeur Smith du college cle Mason, a Birmingham, a soumis ce me'tal a beaucoup d'essais etdit qu'il est de beau- coup superieur au metal de Babbit ou au metal a canons. II y a moins de frottement, la temperature du coussinet s'eleve METAUX BLANCS POL'R COUSSINETS 239 moins, il fautmoins de graissage, il a une tres grande duree. Cette caractdristique de la duree est tres importante. II ajoule que plus longtemps le metal magnolia a e"te employe et plus severesonte'te' lesessais, meilleure est devenue sa condition. L'e'le'vation de la temperature du coussinet au-dessus decelle de 1'air ambiant est extremement faible. En re'sume', leme"- tal magnolia est excellent pour les coussinets; ses bonnes qualites apparaissent plus particulierement quand il est sou- mis a de fortes pressions, ces pressions dtant telles que d'autres me~taux ne pourraient pas les supporter sans s'en- flammer ou fondre ; dans les memes circonstances, le metal magnolia peut etre conside're' comme restant froid, ou tout au moins a une temperature qui ne modifie pas les conditions d'un bon travail . Une analyse de ce metal, faite parM. Dean dans le labora- toire de 1'auteur, a donnd approximativement : Plomb 78 Antimoine 21 Per 1 88. Le tableau suivant donne la composition de diffe'- rents alliages blancs pour coussinets : 241) ALLIAGES METALLIQUES Etain Ciiivre Anti- moinc Plonib Zinc ftt Metal de Kingston avec 6 p. 400 88 6 )T Metal de Fenton pour boites a graisse des locomotives et des wagons 14,:; 5,5 80 Alliages de Stephenson ..... Boites pour helices 31 14 19 57 a )) 19 29 31 n Metal de Deurance pour locomo- tives . . . . 33,3 22,2 44,4 )) 1 Alliagede Hoyle pour coussinets de pivots ... . . . 46 l 12 42 AUiage de Jacoby. . . . 85 10 )> )> Paliers pour helices. 26 5 )) 6'J Coussinets tres durs 1-2 4 82 X 2 Metal anti-friction 14 6 >J 80 Metal pour coussinets. . . . 81 5 )) 14 * id. 81 5 14 id. 10 10 80 1 rt id. 12 88 Coussinets pour travail leger. . . id. ... id. ... Coussinets pour gros travail. . . id. ... Coussinets pour travail ordinaire AUiage mou pour paliers des tou- rillons ... . . 85 13 16 90 87 2 5 9 7 2 6 8 ) 10 18 17 8 7 2 IS So )> 88 )) i )> w. )> J> AUiage de Vaucher pour garnis- sage des paliers 18 2,5 4,o 75 Fusion et coulage du bronze . 89- Le bronze est prepare" dans des creusets ou dans des fourneaux a reverbere, suivant la quantite necessaire a la coulee. La regie ge"ne"rale est de fondre le cuivre d'abord, puis d'ajouter les ddbris, et lorsqu'ils ont e"te~ completement melanges, d'y mettre 1'dtain, ou 1'etain et le zinc, suivant les cas, ces m> 3,4 1 25,4 18,8 20,1 22,4 22,6 24,3 18,72 18,5 23,4 20,4 23,2 13,6 17,41 31,25 23,5 17,8 19,4 29,98 28,66 27,24 22,15 27,1 26,43 27,6 26,6 31,38 26.52 31,2 25,3 31,0 2,6 0,3 )) )> 0,67 0,30 trace 1,0 2,0 3,0 1,58 0,5 I a 2,9 0,3 n )> 2,9 0,8 )) Frick Guettier . Id. Krupp . Id PP Hiorns. Guettier .... Id. Hiorns. . . Id. D'Arcet .... Hiorns . Smith .... Krupp Hiorns. . Id. Id. Louyet. . . . Krupp . Id. Elmer ... Hiorns . . Louyet. Rochet. . . . Hiorns. . Krupp . . . Les alliages de ce tableau contenant du plomb ne sont em- ployes que pour le coulage, le plomb les rendant plus fusibles. Fabrication du maillechort 93. La fabrication du maillechort e"tait autrefois con- duite de deux manieres diffe"rentes : la mcthode allemande ct la mcthode anglaise. Procedc allemand. Le nickel et le zinc devanltre utili- 252 ALLIAGES METALLIQUES se"s pour une quantite" donne"e de cuivre sont partage's en trois portions egales. Sur le fond'd'un creuset de graphite, conte- nant 10 kgrs. de J'alliage, on place une couche de-cuivre, puis au-dessus une couche de nickel et de zinc, puis une couche de cuivre, et ainsi de suite jusqu'a eo quo tout le cuivre soil dans le creuset. Un tiers du melange nickel-zinc est mis de cote pour ajoutcr plus tard. Le contenu du creuset est alors couvert avec de la poudre de charbon, et les metaux sont fon- dusdans un four ordinaire. Lorsque Ton suppose que letout estfondu, on inlroduitune tige de fer, et on agite vigoureu- sement. Le reste du nickel et du zinc est alors ajoute" par por- tions, et le tout est bien remue" apres chaque addition ; on maintienl. un bon feu pour preVenir la solidification de 1'al- liage au moment ou Ton ajoute du metal frais. Apres 1'intro- duction de la derniere portion, on met duzinc dans le creuset pour compenser la perte par volatilisation. Si 1'alliage est destine" au laminage, il est recommande de conserver 1'alliage liquide durant quelque temps avant la coulee, la surface <5tant toujours recouverte de poussiere de charbon de bois. Proced^ anglais. La me"thode anglaise differe essentiel- lement de la me'thode allemande dans la maniere de fondrc les me'taux ensemble ; aucune portion de nickel et de zinc n'est mise de cdte", et la quantit6 totale des metaux (8 1/2 par- ties de cuivre, 1/2 partie de zinc, 2 a 3 parties de nickel) est fondue en une fois. Les me'taux melanges sont place's dans un creuset au rouge et vivement recouverts avec une e"paisse couche de poussiere de charbon. Le four est chauffe' a son maximum de fac,on a fondre les metaux aussi rapidement que possible. Apres s'elre assur^ avec une tige de fer que la masse est liquide, on ajoute 1 3/4 a 2 parties d'un alliage pre~alable- ment pre'pare' (1 partie de zinc et 1/2 de cuivre). Lorsque cet alliage est fondu, et que toute la masse est bien homogene, FABRICATION 01 MAILLECHORT 25:1 2 parties de zinc sont finalement ajoutees. La masse, e"tant bien couverte avec du poussier de charbon, est alors chauffe"e aussi t'ortque possible, et lorsqu'elle est legerement fluide, onpre"- levc un e"cliantillon pour faire Ics cssais. Pendant la fusion, les metaux absorbent toujours de 1'oxy- genc susceptible de produire des soufflures au moment de la coule'e. La nature de 1'alliage pcut etre d6terminee au moyen d'une prise d'essai ; si cot essai est mauvais, quelques fabri- cants introduisent un tube en terre rdfractaire jusqu'au fond du crcuset, versent dela poix, puis retirent le tube. La poix est decomposee ; lesgaz reducteurss'unissent a I'oxygene, et par une agitation vigoureuse avant la coule'e, ils sont chasses. II est juslc de dire que les proce~de"s differents de travail, dccrits sous les noms de mdthodes allemande ct anglaise, ne sont pas actuellement gen<5ralement employes, une modi- tication ayant ete trouvee plus rapide, economique et don- nant e"galemenl de bons re~sultats. Les mdtaux entrant dans la composition du maillecbort ne sont pas ge'ne'ralement employes a 1'etat libre ; ils sont au pre"alable amenes a 1'etat d'alliages binaires. Ainsi le nickel est quelquefois alli6 au cuivre dans la proportion de 1 de nickel pour 2 de cuivre, ou bien en proportions egales. Le zinc est employe" sous la forme de lailons, les alliages com- ruuns consistant en poids egaux dc cuivre et de zinc, et 1 par- tie de cuivre pour 2 de zinc. La nature cristalline du maillechort, quand il est coule dans des moules en fer, rend le mdtal quelque pen difficile a etre travaille me"caniquement, surtout s'il y a une grande quantite de nickel ; mais on peul remediera cet inconvenient par un recuit soigne" a une temperature moderee et un mar- telage convenable. Bien enlendu, ccrtaines proportions don- ncnt de meilleurs resultats que d'autres, comme il a ete mon- 254 ALLIAGES METALUQUES tre" plus haut par les experiences de 1'auteur. La structure cristalline disparait gradueilement au fur et a mesure que le laminage progresse, des recuits n6cessaires 6tant fails ; et lorsque les feuilles oat eti lamine'es suffisamment minces pour les usages ordinaires, la cause d'aigreur a etc" pratique- naent elimine'e, de telle sorte que 1'alliage peut etre travaille" sous n'importe quelle forme. On a trouve pratiqueinent que certaines varie'tes de mail- lechort deviennent plus homogenes si^on les refond,"el peu- vent etre travaillees avec plus de facilite" : mais ceci n'est_pas necessaire si des le debut on a pris les proportions convena- bles des mdtaux, en utilisant les alliages cuivre-nickel et cuivre-zinc pour etre fondus ensemble au lieu des metaux se'pare's. On doit se rappeler que chaque fois que le maillechort est refondu dans un creuset, il se forme une certaine quantity d'oxydes, et qu'il se volatilise plus de zinc que de cuivre ou de nickel, de sorte que les proportions"relatives des consti- tuants sont change~es. Dans les cas de fusions repet6es, il est necessaire d'ajouter du zinc metallique pour compenser la perle, et il est convenable de ne mettre ce zinc qu'apres que la fusion de 1'alliage a 616 bien effectuee. Ceci est une raison de penser que le zinc ainsi ajoute" contribue a purifier le metal en s'unissant avec le m^tal absorb^. Que ceci soil ou ne soil pas, 1'auteur a prouve" qu'une telle addition etait avan- tageuse dans beaucoup de cas, sinon dans tous. II faut beaucoup de soin, dans la coulde de 1'alliage, pour eviter le refroidissement du metal, et comme on a besom d'une haute tempe'rature pour maintenir le me'tal suffisam- ment liquide, le moule esl maintenu ferrae", et les ouvertures donnant ordinairement acces a 1'air froid sont fermdes aussi. Toutes les precautions d^crites plus haul a propos du laiton SOUDURES POUR MAILLECHORT 255 s'appliquent au maillechort. Mais comme le maillechort se refroidit plus facilement que le laiton, il peut 6tre ne"cessaire, lorsqu'un moule a etc rempli, de rechauffer le me~tal restant dans le creuset avant de le verser dans un second moule. Les moules employes pour le maillechort sont de me me. forme que ceux decrits pour le laiton ; ils en different par les dimensions. Les lingots destines au laminage ont Om. 40 a m. 45 de longueur, m. 10 a m. 13 de largeur et 25 a 32 mm. d'e~paisseur. Ceux destines au trefilage ont I m. 40 a 1 m. 50 de longueur, m. 08 de largeur et 32 mm. d'e"- paisseur. Soudures pour maillechort. 94. Les soudures dures, employees pour rdunir les differentes parties d'un article en maillechort, sont genera- lement faites des memes metaux que ceux qui composent 1'alliage devant elre soude" ; mais les proportions sont telles que le point de fusion est un pen plus bas. En ge'ne'ral, le joint est d'autant plus parfait que le point de fusion de la soudure se rapproche davantage de celui du maillechort, sans cependant 1'atteindre. Dans quelquescas, on emploie la soudure a 1'argent pour les articles de maillechort ; et la sou- dure au maillechort est aussi utilise'e pour souderles articles de fer et d'acier, a cause de son haut point de fusion et de sa grande te"nacite. La soudure pour maillechort est connue sous differents noms ; soudure argentan, arguzotd, etc. Elle est rendue plus fusible par addition d'une grande proportion de zinc au cui- vre et au nickel. Le mode de fabrication est le m6me que celui deceit pour la soudure de laiton, et les proportions des composants dependent de 1'alliage destine" a 6tre soude". Pour les alliages riches en nickel, il faut une soudure plus re"frac- 256 ALLIAGES METALUQUES taire que cello qui cst employee pour lesalliages bon marche et plus fusibles. En faisant la soudure argentan , le cuivre et Je nickel doivent etre f'ondus d'abord, puis le zinc ajoute" a l'6lat libre ou sous la forme de laiton contenant beaucoup de zinc. L'al- liage est alors coule en lames minces qui sont brisees en mor- ceaux e~tant encore chaudes, et pulve'rise'es dans un mortier de fer. La facilild avec laquellc il peut 6tre pulverise depend de la proportion de zinc. S'il est trop aigre, cela indique trop de zinc, et meme s'il est quelque peu malle'able, ceta peut tcnir aussi a ce qu'il y a trop de zinc ; on pent reme"dier au defaut en ajoutant de 1'alliage frais et en rcfondant. L'exc&s de zinc peut etre cbassc par fusion, mais bien cntcndu, ce pro- c6de" est couteux. La composition exacle peut toujours etre delerminee en prenant un echantillon et 1'essayant avant de couler la masse totalc. L'alliage est blanc-gris, avec un6clat brillant. Afin d'essayer les meilleures proportions pour souder les articles contenant de 16 a 22 0/0 de nickel, 1'auteur a obtenu un dchantillon d'unc soudure employee par un grand fabri- cant; 1'analyse de cette soudure est la suivante : Cuivre 47,10 Nickel 10,95 Zinc 41,95 Les trois lypes suivauls furent alors prepares : I II III Cuivre 45 38 35 Nickel 10 12 8 Zinc 45 50 57 Les trois echanlillous furent pulverises encore chauds et SOUDURES POUR MAILLECHORT 257 essayes par un ouvrier habitue a employer la soudure dont 1'analyse aete donne"e plus haut. II considera le nll comme la meilleure, mais il preferait celle a laquellc il etait accou- tume. Le n III ful trouve poreux : la proportion de 57 0/0 de zinc e~tait done trop forte. HlORNS CHAP1TRE VI ALLIAGES DETAIN. Etain et zinc. 95. Les alliagesde ces me"taux peuvent s'obtenir faci- lement par fusion, formant des combinaisons gene>alement plus dures et moins malleables que 1'etain, plus molles que le zinc, et plus ou moins cristallines. La couleur de la cassure depend de la nature du moule et de la temperature de 1'al- liage au moment de la coulee. Les m&mes observations s'appliquenl au retrait pendant la solidification. Les alliages etain-zinc sont principalement employe's pour les objets d'ornementation obtenus par cou- lage et les modeles. Les recherches suivantesont etc faites par Guettier (1). 1 Etain, 30 ; zinc, 70. Texture d'un blanc terne ; re- trail moyen, rupture facile, sur la cassure facettes plus larges et plus brillantes que le zinc ; le me"tal est plus dense au milieu du moule: sec a la lime ; se rompt sous le burin; legerement sonore ; apparence de cristallisation a la surface, avec une faible couleur blanc-jaunatre. 2 Etain, 25; zinc, 75. Texture blanche, tendant au bleu ; le"ger retrait des barres ; cassure brillante avec grandes facettes bleues comme cellos du zinc ; retain scmble 6 1 re en plus grande proportion au fond du culot, comme dans le n I ; la surface est recouverte d'une espece d'enduit, plut6t (1) GUETTIER, Guide pratique des alliar/es, 1865. ETAIN ET ZINC 259 amorphe que cristallin, et cle couleurs tres diverses (bleu clair, violet, jaune d'or). 3 Etain, 50 ; zinc, 50. Texture blanc pale ; la surface du lingot est tres douce, granulee el lamelleuse, sans appa- rence de retrail ; les extremites sont quelquefois rondes, et ne presentent pas tres nettement les couleurs irisees ; cas- sure briilante el granulee sur un fond blanc d'etain; graisse unpeu la lime ; 1'alliage est bien uniforme, tenace et mallea- ble sansetre mou. 4 Etain, 70 ; zinc, 30. Texture blanche, quelquefois briilante ; pasde tassement ; facilement sonore ; surface gra- nulee avec des laches blanches et jaune pale ; difficile a bri- ser; se marlelle bien : se travaille facilement au ciseau, qui enleve de longs copeaux ; graisse la lime ; comme cclle de 1'dtain, la cassure n'est ni briilante ni cristalline ; poli, 1'al- liage est moins brillant que 1'etain; il est plus homogene que les prece'denls. 5 Etain, 75 ; zinc, 25. Texture blanc d'clain, mais sansdclat; pas de tassemenl, surface granulee et bosselee sans particules brillantes ; le haul de la surface a une l^einte variant du jaune au bleu rougeatre ; graisse la lime plus que le n 4 ; tres malleable, quoique resistant au marleau et au ciseau mieux que le n 4 ; se ploie sans donner le cri de retain. 6 9 Etain, 10 ; zinc, 90. A la cassure, une barre del'al- liage montre les caracteristiques d'une barre de zinc ; graisse la lime plus que le zinc ; la fracture est d'un gris moins som- bre ; le fond du lingol esl mou et regoit facilement 1'impres- sion d'un poinQon. Comme dans le n 2, 1'etain semble se rassembler, et au fond, le melal est plus mou que 1'elain pur. 7 Etain, 90 ; zinc, 10. Les barres pre"sentent 1'aspect 260 ALLIAGES METALL1QUES denteld de I'dtain ; 1'alliage graisse moins la lime que 1'e'tain pur; le culot se tassc sensiblement dans le milieu, quoiquc les extre~mites soient a arete vivo ; 1'alliage est Ires malleable, bien qu'il nc soil pas tres mou sous le marteau. 8 Etain, I ; zinc, 99. - - Gassure comme celle du zinc ; brillant l^gerement plus <5clatant apres limage ; le culot se tasse dans le milieu, et la partie la plus basse etait molle comme le n 6, quoique moins e~paisse a cause de la petite proportion detain dans 1'alliage ; les portions molles sont bleues comme le plomb, et facilement raye"es par 1'ongle. 9 Etain, 99; zinc, 1. - - Cassure le"gerement granulee. moins terne et moins dentelee que celle de I'tHain ; 1'alliage poll est moins brillant que l'e~tain ; il y a plus de retrait dans le lingot que dans le culot, et la surface de ce dernier prdsente des couleurs sombres irradiees. Observations generates. Les alliages dans lesquels il y a le plus de zinc pre"sentent dans leur cassure une crislal- lisation dont les facettes brillent comme le graphite. De tres petites proportions detain additionue"es au zinc sont la causa de cette cristallisation. Dans des circonstances sem- blables, 1'ext^rieur des pieces coulees est couvert d'un moire blanc-jaunatre. Dans les pieces e"paisses, ou le zinc prdomine, il y aunc tendance pour les mdtaux a se sdparer au fond du moule ; et ce qui est remarquable, c'est que cette tendance est d'autant plus grande qu'il y a moins detain (la separation est plus grande dans le n 8 que dans le n 6). Nous pouvons ajouter, comme une singuliere anomalie, que 1'etain qui a traverse le zinc ets'est prdcipit^ perd ses qualite's distinctives et acquiert la mollesse et la couleur bleuatre du plomb. La couleur de 1'alliage de zinc et detain, apres une sim- ETAIN ET ZINC 261 pie coulee ou apres avoir et6 lime", devient plus brillante, et cela proportionnellement a la teneur en etain. Les alliages deja riches en etain deviennent granule's lorsque la proportion de zinc augmente. Len 3 SO detain et 50 de zinc a la cassure du fer, mais sa couleur est plus terne. L'alliage n 9 99 d'etain, 1 de zinc a une cassure ne pre"senlant pas bcaucoup 1'aspect dentele de 1'etain ; il est gris terne et fmement granule. Le poids spe'cifique des alliages d'etain et de zinc corres- pond au poids spe'cifique moyendes deux metaux ; cependant les alliages ou 1'etain pre"domine sont plus denses. La perte est plus grande lorsque le zinc est en exces ; 1'^tain ayant e"te mis dans le creuset apres la fusion du zinc, nous pensons que la plupart de la perte vientdu zinc. L'addition de 4 0/0 d'etain au zinc suffit pour lui donner une plus grande resistance sansdiminuer sa durete. 1 0/0 de zinc ajoute" a 1'etain diminue la tlexibilite de ce dernier, et ce qui est remarquable, le cri de 1'e'tain n'existe plus. Ces deux alliages, quand la combinaison est intime, ne pre'sentent au- cun autre changement possible. L'alliage de 50 d'e"tain et 50 de zinc est le meilleur, eu dgard a la raideur et a 1'economie. Plus de zinc donnerait un alliage moins homogene, plus cristallin, aigre ; plus detain produirait un metal trop mou et graissant la lime. Cepen- dant, pour les pieces minces et re"sislantes, un alliage de 70 d'etain et 30 de zinc est convenable. Les alliages compris entre ces nombres et les proportions par moitie sont tres re- sistants et tres tenaces. Leur malle'abilite' augmente avec la proportion detain. L'alliage de \ de zinc a 99 d'elain, sans diminuer la mal- 262 ALLIAGES METALLIQUES leabilite du dernier metal, augmente sa durete" et sa tenacitd pour les pieces couldes. Les alliages contenant le maximum de zinc s.ont utilises dans les fonderies pour les pieces epaisses ; ils sont alorstres dconomiques. Au-dessus de 30 d'etain pour 70 de zinc, ils res- tent presque aussi sees que le zinc lui-meme. L'alliage 25 d'e"- tain et 75 de zinc est moins flexible et moins cassant que le zinc ; il pourrait etre adopte pour les modeles de fonderie. Les alliages n os 6 et 8 nous apparaissent plus sees que le zinc. Dans ces experiences, l'e"tain passant a travers la masse fondue dans le moule s'est precipite au fond. Nous pouvons deduire de la qu'une quantity detain, sensiblement inferieure a 1 0/0, est suffisante pour changer la nature du zinc. Dans les proportions 40 d'6tain et 60 de zinc, 1'alliage ne possede que peu de malle'abilite'. Un alliage de H parties detain pour! de zinc, battu en feuilles, constitue 1'argent faux en feuilles. D'apres Rudberg, ZnSn c (1 partie de zinc pour 10,75 d'- tain) se solidifie completemcnl a 20iC., mais tous les autres alliages se separent par refroidissement en deux portions, 1'une consistant en ZnSn 6 , qui ne se solidifie que lorsqu'ilest refroidi a 204C., pendant que 1'autre, formic d'un alliage conlenant une plus grancle proportion de 1'un ou de 1'autre metal, se solidifie a plus haute temperature ; ainsi : Zn Sa" Zn Sn Zn Sn Zn Sn 3 Zn Sn* Zn Sn 210" 230 250 280 320 Point fixe 204 204 204 204 204 204 Un mdtal, tres employe" maintenant pour les boutons, est prepare" en laminant une lame mince d'etain sur cbaque c6te d'une feuille dpaisse de zinc. Les mdtaux se soudent bientot ETAIN ET PLOMB 263 ensemble, et le produit obtenu a 1'avantage des objels etames. Etaiii et plomb. 96. Ces metaux sont facilement fusibles et s'unissent en toutes proportions, formant une serie d'alliages interessants. Le plomb laisse sur le papier une trace noire, et lorsqu'il est allie a une quantite limitee d'etain, ce caractere subsiste ; mais si Ton depasse cette limile, 1'alliage perd sa propriety de noir- cir le papier. II est ainsi possible d'estimer grossierement la quantite de plomb present dans un echantillon, si Ton y ajoutc lafaQon de se comporter du metal sous le marteau, la lime et le ciseau. 90 parties d'elain et 10 de plomb donnent un alliage ne rayant pas le papier; - 75 detain et 25 de plomb laissent une legere marque. Entre ces limiles, aucune trace ne peut e"tre observed sur le papier. Tous les alliages plomb-etain contenant moins de 75 0/0 d'etain ont la propri6te de marquerle papier. Les alliages de plomb et d'etain ont moins de retrait par le refroidissement que chacun des metaux pris s<5pare'ment ; ils sont moins fluides a 1'etat fondu, et les pieces n'ont pas la meme finesse. L'effet du plomb on de 1'etain est d'augmenter leur malleabilite et leur ductilite, mais de diminuer leur te- nacite et leur duret6. Dans 1'alliage, 90 d'etain, 10 de plomb, 1'etain conserve son cri, mais a un degr6 moindre que dans 1'elain pur. Au contraire, \ 0/0 de zinc dans 1'etain est suffi- sant pour faire disparaitre le cri de 1'dtain lorsque le metal est courbe". Le tableau suivant contient les resultats des experiences de Kuffer, relatifs aux poids spdcifiques et aux points dc fu- sion des alliages plomb-e"tain. L'auteur a ajoute la composition centesimale. 264 ALLIAGES METALLIQUES COMPOSITION DES ALLIAGES POIDS SPL'CIFIQUE DIFFE- RENCE. POINT DE FLSION. Formules. Pour Pb. 100. ' Sn. Calcule. Trouve. Pb . . 100 63,7 77,82 84,04 87,42 46,73 36,90 30,49 25,85 17,04 100 36,3 22,18 15,96 12,58 53,27 63,10 69,51 74,15 82,96 )) 9,4366 10,0936 10,4122 10,6002 8,7518 8,3983 8,1516 8,0372 7,9526 11,3803 7,2911 9,4263 10,0782 10,3868 10,5551 8,7454 8,2914 8,1730 8,0279 ' 7,9210 )> )) 0,0103 0,0154 0,0254 0,0431 0,0064 0,0069 0,0096 0,0093 0,0116 335 C. 230 C. 241 G. 239 C. 196 C. 186 C. 189 C. 194 C. Sn Sn Pb* Sn Pb ! ... Sn Pb 3 .... Sn Pb* ... Sn 2 Pb Sn 3 Pb Sn' Pb . . Sn" Pb . . Sn Pb *Sn = H8 Pb =207 Les alliages de plomb et d'dtain se distinguent par la facilite avec laquelle ils prennent feu et brulent. L'alliage de 4 a 5 parties de plomb el 1 detain brule comme le charbon de bois au rouge, la combustion continuant comme celle d'un charbon inferieur avec formation d'excroissances analogues au chou-fleur. L'action parait due aTaffmite entre les deux oxydes (1). 97. Le potin est essentiellement un alliage de plomb et d'etain auquel on ajoute quelquefois de petiles quantites d'autres mgtaux. Le potin commun contient 80 parties d'e- tain et 20 de plomb. Holtzapfel dit que quelqucs potins sont fails avec des quantites egales des deux metaux ; coules, ils sont noirs, brillants et mous ; bourne's, ils deviennent som- bres el bleus. D'autres polins ne contiennent que 1/5 a 1/6 de plomb : coules ils sont blancs. sans eclat et durs. Ils sont re'pute's comme de bons metaux, et sont un peu plus ternes que l'e"tain. La legislation franchise estime que 1'alliage contenant 18 0/0 de plomb et82 0/0 d'dtain est sans danger (1) WATT, Diet, of Ckem., p. S34. ETAIN ET PLOMB 263 dans les ustcnsiles pour le vin et le vinaigre. Lc plus beau potin, appele" tin et temper, consiste principalement en etain, auquel on ajoute un peu de plomb et de cuivre, ce qui le rend dur et quelque peu sonore ; mais le metal devient brun si le cuivre estdans une certaine proportion. Lc cuivre avecdeux fois son poids d'dlain est fondu, et de kg. 23 a 3 kg. de cet alliage, appele temper, sont addilionne"s a un bloc d'elain pesant de 160 a 180 kg. Le zinc en petite quantite est ajoute" a 1'alliage fondu, et le melange est bien agile". L'operateur considere que le zinc enleve les impureles, les amenant a la surface a l'e"tat d'ecumes, et aussi que la combustion du zinc pendant la coulee cmpeche 1'oxydation du potin. L'etain pur est maintenant tres employ^ a la place du potin ; il n'est pas seulement plus blanc, mais pour les usages do- mestiques, il est plus sain a cause de la nature ve'ne'neuse des composes du plomb, quoiqu'il ait e"te" e~tabli que Ton pcut allier a 1'etain, sans danger, jusqu'a 18 0/0 de plomb. Un alliage de 3 parties de plomb et 5 d'etain est employe" pour e"tamer certains articles de cuivre. Les alliages plomb- id. ... 90 7 8 id 89,3 7 1,8 )) 1,8 id. 85,47 9,66 1,81 3,06 id 85 5 :: :; 1,5 fj )> id. . . 80 10 9 i id. . . 75 8,5 g 8 5 id. (en feuilles) 90,6 7,8 1,5 w j" id. (coule). . . Metal de la Reine. . 90,6 50,5a75,5 0,2 16,5 a 8,5 9,2 16,5 a 8 16,5 a 8 id. 88,5 V 3,5 0,9 )) id. . . 88,5 7,0 3,5 ) 1 L'Mioti Metal Anglais Tutania 25 25 25 25 id. Allemand id. 1 92 1 id. Engestrum id. ^ 62 31 >, o id. Biddery (Inde) . id. id. 1,4 3,5 11,4 93,4 84,3 3,1 2,9 Nickel id. Ashberry. . . . 80 14 2 1 3 id. id. 79 15 3 2 1 68,5 18,2 3,3 10 id. Allemand. . . . 72 24 4 id. id. . . . 84 9 2 5 D id. id. . . . 20 64 10 6 )> METAL ANGLAIS 273 En plus des alliages indiques dans le tableau precedent, beaucoup d'autres eombinaisons sont employees pour pro- duire des alliages blancs ayant certaines propridtes ; mais 1'usage d'alliages complexes est tres dprecie\ Comme regie, la stabilite est d'autant plus grande que 1'alliage est plus sim- ple ; et quoique un alliage utile puisse elre obtenu par des manipulations soign6es, Jes proportions sont modifie'es lors- que les ddcbets sont refondus, ou melanges avec du melal neuf et refondus. L'auteur recommande alors un alliage ternaire d'elain, d'anlimoine et de cuivre, de preference a un plus complexe, specialement pour les travaux forges. La preparation du metal anglais est fondle sur 1'idee de rendre 1'etain plus dur, plus tenace, plus sonore et plus faci- Icment polissable. II donne des pieces aussi belles et aussi fines que celles obtenues avec la plupart des alliages fluides d'etain et de plomb, de cuivre et de zinc, etc. II prend un plus beau poli que les alliages elain-plomb, parceque ce der- nier est trop mou pour supporter 1'action de 1'emeri et des aulres agents de polissage. On ajoute quelquefois un peu de laiton; le bismuth augmente la fusibilite. Les proportions suivantes serviront de guide : \ partie laiton (70 cuivre, 30 zinc) 1 partie bismutb 1 6tain 1 antimoine Les metaux sont fond us ensemble : puis 1'alliage ainsi forme" est fondu avec 15 a 20 0/0 d'etain, selon 1'operateur. Un al- liage tres complexe, appe!6 par 1'inventeur metal anylais, contient : Etain 87 parties Bismuth 0,5 parties Cuivre 2 Antimoine 6 Laiton 1 Tungstene 1,5 Nickel 2 HIORKS 18 2T4 ALL1AGES METALLIQUES Le metal Britannia est mieux prepare en fondant d'abord le cuivre, puis ajoutant 1'antirnoine avec une portion de 1'e- tain, puis le reste de 1'etain. Le melange doit etre vigoureu- sement remud, aim de melanger completement les consti- tuants. Si 1'alliage, sur la cassure, montre une structure non homogene, il doit etre rapidement refondu sous une cou- che de charbon de bois pour empecher I'oxydation. Certains alliages sont tres <5lastiques, et conviennent bieu pour la fa- brication des fils. A cetegard, ils possedent presque la memo tenacitd que 1'e'tain pur. Avec des proportions convenables, les alliages peuvent etre facilement marteles et laminds, quoiqu'ils aient une tendance a craquer sur les bords. Le D r Karmarsch, qui a soigneusement e"tudie les proprie- tes du metal Britannia, (lit que le poids specifique est diminue par le laminage, le me~tal ayant une plus grande densite a l'e"tat coule qu'a I'etat lamine. II explique ceci en disant que les particules, sous la pression des rouleaux, ont une tendance a se separer, leur mollesse et leur tenacite n'etant pas assez grandes pour permettre une compression r^guliere et uni- forme. Ceci n'est pas un fait isole. M. Le Brun a trouve" un poids specifique plus has pour certains alliages de cuivre et de zinc qui avaient et6 famine's ou martele's. Pour obtenir do belles coulees de metal Britannia, il faut employer des moules de laiton. Avant la coulee, 'les moules doivent etre chauffes ; leur int<5ricur doit 6tre enduit d'un melange de noir de fum6e et d'essence de terebenthine, ou de noir de furnoe seul, ah'n d'eviter I'adhdrence du metal an moule. Les moules peuvent 6 tre ainsi pre'pare's en les chauf- fant au-dessus de la flamme d'une lampe remplie d'essence de terebenthine. Au lieu de noir de fume"e, quelques fabri- cants emploient de la craie rouge, m6lde en masse uniforme avec de Feau. ALLIAGES FUSIBLES 275 Beaucoup d'articles ne peuvent pas etre coules en une seule piece avec les moulesordinaires ; les differentes parties sont coulees sdparement, puis soude~es ensemble (1). Pour couler un article, tcl qu'ime cafetiere, en une piece, il faut beaucoup d'habilet< et de jngemcnt. Les parties separe"es du moule ayant etc noircies sont re'unies, et le lout chauffe presque a la temperature du point de fusion du metal Bri- tannia. Le metal est alors verse" jusqu'a ce quo le moule sem- ble entierement rempli. On attend pour qu'une couche suf- fisamment e"paisse de mdtal soil solidifiee, etle moule est vive- ment retourne" pourque ce qui reslc liquide coule en dehors. L'interieur des articles obtenus par cette methode est quel- quefois grossierement cristallin. Ceci est du h un commen- cement de cristallisation, et a ce que les angles et les extre"- mites des petits cristaux se trouvent adecouvert au moment ou Ton renverse la portion liquide du me"tal. L'interieur des objets peut elre poli avec un brunissoir, pendant qu'ils sont encore dans le moule. ALLIAGES FUSIBLES. Ce nom est donne" h une srie d'alliages qui fondent a une temperature relativement basse et qui contiennent principa- lement de retain, du plomb et du bismuth. Avant d'etudier les alliages ternaires, nous donnerons un court apergu sur les alliages d'elain et de bismuth . Etain et bismuth. 102. Ces deux m(5taux ont des points de fusion peu e"lev<5s ; fondus ensemble, ils se combinent facilement Une (1) BRANM, Alliages metalliques, p. 280. 276 ALLIAGES METALLIQUES tres petite proportion de bisamth donne a 1'etain plus de durete, de sonority, d'e~clat et de fusibilite. Cependant, le bismuth etant facilement oxydable, et contenant souvent de 1'arsenic, il n'est pas convenable d'en employer beaucoup allie a 1'etain pour les ustensiles culinaires, etc. Les alliages d'etain et de bismuth sont, plus fusibles que chacun des me- taux pris sdparement. Un alliage de 354 parties (3 atonies) d'dtain et 420 par- ties (2 atonies) de bismuth, refroidi apres avoir ele fondu, ne presente qu'un seul point de solidification : il se refroidi t d'abord regulierement jusqu'a 143, et reste alors a cette temperature pendant quelque temps, jusqu'a ce que la cha- leur latenle, devenue libre, se soil degage"e. Mais tous Jes autres alliages de ces nietaux ont un point de solidification plus eleve : 1'cxces de 1'unou de I'autre me"tal, ou plutdt un alliage defini contenant un exces d,e 1'un ou des deux me'taux se solidific d'abord, et apres, a 143C., c'est 1'alliage Sn 3 Bi 2 . Le point de solidification, ou point de separation est 190 pour Sn 4 Bi, 160 pour Sn 2 Bi,,170 pour Sn 2 Bi 3 et 190 pour 'SnBi(l). La composition centesimale des alliages ci-dessus avec leurs points de fusion sont donnes sur le tableau suivant : Etain. Bismulh. Point de solidification. Sn ? Bi ... 45,13 54 2T 143 C. Sn 4 Bi. . .. 69,21 30,79 190 C. Sns Hi ... 52,91 47.09 160 C. Sn* Bi*. . . 27,25 72,75 170 C. Sn Bi'-... 21,93 78,07 190 C. Chaudet dit qu'un alliage de 40 parties d'dtain pour I de bismuth est parfaitement ductile; 1'addition de 1 partie de (1) RUDBERG, Ann. I'ogg., t. XVIII, p. 240. ALLUGES D'ETAIN, DE BISMUTH ET DE PLOMB 277 plomb diminue la ductilite. Un alliage de 25 parties d'e"- tain et I de bismuth est le"gerement ductile. D'apres Lewis, un alliage de 3 parties detain et 1 de bismuth fond a 199 C. Un alliage de 3 parties d'etain et 1 de bismuth est pulve'risa- ble, d'une cassure gris fonce" ; son poids specifique est 7,776. Un alliage de 2 parties d'etain et i de bismuth fond a 166 C. Un alliage de 1 partie d'elain et 1 de bismuth estpar- faitement cassant, pulverisablc, avec une cassure d'un grain fin; son poids specifique est 8,345. II fond a 138 C., d'apres Lewis, et se dilate beaucoup en se solidifiant. Drebereiner a trouve" que 1'alliage Sn 3 Bi 2 fond entre 131 C. et (37 C. Alliages d'etain, de bismuth et de plomb. 103. Les alliages contenant ces trois me"taux sont plus fusibles que ceux qui n'en contiennent que deux. Us sontuti- les pour verifier une temperature donnee ; pour faire facile- ment des mdtauxiplastiques afin d'obtenir des coulees d'objets delicats qui peuvent etre endommagds par une trop haute temperature ; pour faire des soudurestendf'es tres fusibles ; et enfin, comme mesure de precaution, pour des appareils susceptibles d'etre d6truits par une augmentation subite et excessive de temperature. Dans cet ordre d'idees, peuvent etre citees les soupapes de surele fusibles des chaudieres, qui furent d'abord tres employees. Les alliages fusibles sont fondes sur la propridte qu'ont certains metaux de^devenir plus fusibles a 1'etatcombind. Le bismuth, 1'etain etle plomb suivent specialementcette regie. Si Ton ajoute du cadmium, 1'alliage est encore plus fusible. II est difficile d'obtenir ces alliages dans un etat parfaitement homogene, car ils ontune tendance a se decomposer pendant la solidification, le plomb se se"parant d'abord an fond de la 278 ALLIAGES METALLIQUES masse. L'alliage le plus fusible de plomb, de bismuth et d'e"- tain consiste en parties dgales de plomb et detain, et deux fois la quantite de bismuth ; il fond a 94 C. Scion Erman, il se dilate d'une fagon anormale lorsqu'il est chauffe. II se di- late reguli6rement de 32 a 95 C., puis se contracte graduel- lement jusqu'a 131 C. ; a ce point, il occupe un volume moindre qu'a 32 ; il se dilate ensuite jusqu'a 174, et a par- tir de ce point, la dilatation devient reguliere. A cause de cette propriete de se dilater pendant le refroidissement, elant encore a 1'dtat mou, il est tres employe pour prendre des em- preintes ; les lignes les plus fines sont reproduites avec beau- coup de fide'lite. Une particularity de cet alliage est qu'il devient encore chaud, assez pour bruler les doigts, apres qu'il a dte refroidi dans 1'eau. La cause de ce phenomena est attribute a un effet de chaleur latente. Pendant la soli- dification et la cristallisation des parties internes del'alliage, la chaleur latenle de ces parties est imme'diatement trans- mise a la surface refroidie. M. Darcet a e"tudie les propridte"s des alliages suivants : 1 Bismuth, 70 ; plomb, 20 ; (Stain, 40. Se ramollit a 100 C. sans fondre et peut 6tre pe"tri entre les doigts, ceux-ci e"tant proteges. 2 Bismuth, 80 ; plomb, 20 ; (Stain, 60. Se ramollit a 1 00 C. et est facilement oxyde. II y a cependant trop d'etain. 3 Bismuth, 80; plomb, 20; elain, 40. 4 Bismuth, 160 ; plomb, 40 ; etain, 70. S Bismuth, 90 ; plomb, 28 ; 88 89 95" Les formules ci-dessus correspondent aux compositions cente"simales suivantes : ALLIAGES FUSIBLES CONTENANT DU MERCURE 283 I II III IV V VI Cadmium .... 17,31 13,6 14,3 4 9,7 8,9 Etain 18,24 19,0 19,0 Plomb 32,00 33,4 33,1 44 34,0 37,7 Bismuth 32,45 34,0 33,6 52 36,3 33,4 Alliages fusibles nontenant du mercure. 105. Un alliage contenant : Plomb 20 Bismuth 20 Mercure. . 60 est liquide a la temperature ordinaire et peut etre filtre" a travers une peau de chamois comme le mercure. Un alliage fusible pour coulees est fait en ajoutant un sei- zieme de sonpoids de mercure a 1'alliage pre"cite sous le nom d'alliage de Rose. Le nouveau compose est fusible a la tem- perature du corps humain. Get alliage peut etre employe" pour prendre les formes de certaines parties du corps humain apres la mort, comme 1'oreille ; les substances organiques sont delruiles par une solution concentree de potasse caustique ; le metal reste. Un alliage pour les cuillers a the fusibles, etc., contient : Bismuth ., 8 Etain 3 Plomb 5 Mercure ..: 1 a 2 Les alliages suivants sont utilises pour remplir les dents : I II Cadmium 25,99 21,74 Mercure 74,01 78,26 284 ALLIAGES METALLIQUES Chacun des alliages menlionnes plus Imut peut etre em- ploye si on le rend plus fusible, en y ajoutant un peu de mer- cure. Alliage pour preparations anatomiques. L'alliage sui- vantfond a 76C. etreste liquide a 60G. : Bismuth 53,5 Plomb , . . . . 17,0 Etain 19,0 Mercure 10,5 CHAPITRE VII ALLIAGES DE PLOMB. >j 106. Le plomb forme des alliagos avec la plupart des me"taux ; quelques-uns ont de"ja 616 de"crits. C'esl un m6- talmou, facilement fusible, qui tend gene'ralement a cora- muniquer ces proprietes aux me"taux auxquels il est corn- bind. Quelques-uns decesalliages sontconside'rescomme des composes deTmis, capables de se dissoudre dans un exces de plomb. Une addition de quelque autre metal au plomb ]e durcit et modifie sa malleabilite*. Le zinc et le fer s'allient au plomb en proportions limite'es, les conslituants se separanl d'apres leurs poids spe"cifiques. Les alliages les plus impor- tants du plomb sont le potin, la soudure tendre, le metal pour caracteres d'imprimerie, le plomb de chasse. 107. Caracteres d'imprimerie. Un tel alliage doit etre facilement fusible, sans grande tendance a cristalliser pres de la surface du moule, suffisamment dur pour ^viler 1'dcrasement des lettres au moment de 1'impression, capa- ble de se dilater par refroidissement pour remplir exacte- ment le moule. Pour remplir ces conditions, le plomb a generalement e^e" adopte comme base de ces alliages, les autres me"taux etant ajoutes pour le durcir et lui communiquer les proprietes enonc^es ci-dessus. Le zinc a ete essayd, mais il ne s'allie pas bien avec le plomb. L'antimoinc rdpond bien au but cherche", mais s'il y en a une certainc quantite, les alliages deviennent Ires cristallins, durs et cassants. Les alliages plomb-anti- ALLIAGES METALLIQUES moine, ne contenant pas plus de 15 0/0 d'antimoine, ont 1'importante proprie'te' de se dilater par refroidissement, ce qui les rend tres coavenables pour la fabrication des carac- teres d'imprimerie. L 'alliage a 15 0/0 d'antimoine est celui qui est le plus satisfaisant, au point de vue de la fluidity el de la dilatation par refroidissement. 11 est plus fusible que chacun des constituants. Cependant cet alliage, quoiqu'ayant le degre" voulu de durete, a unc structure vitreusc, et resiste imparfaitement a 1'action de la presse et des agents de d6ca- page. On essaya alors d'augmenter la resistance sans perdre les autres qualile"s. Ce resultat fut obtenu en employant retain ou le bismuth. La meilleure proportion d'e~tain semble etre de 6 a 8 0/0. Une plus grande quantite cause des pertes par oxydation : 1'alliage devient aussi trop cassant, avec une grande tendance pour l'etain et 1'antimoine a cristalliser. D'autres me"taux ont ete" ajoute"s au plomb et a 1'antimoine pour des usages spe"- ciaux. Le cuivre et le fer sont additionnes en petite quantite pour produire un alliage dur et resistant pour 1'imprcssion des journaux. Le tableau suivant donne la composition de quelques alliages pour caracteres d'imprimerie : Pb Sb Sn Bi Cu Zn Autres metaux. Caracteres d'iinprimerie 4 id. 7,5 2,5 5 ' w id. 9 j (> }> " id. .... 64 12 " Afi Arsenic: 0,0 Petits caracteres et stereotypes. 9 2 2 ID J id. 16 4 5 u >} B id. 3 1 ), s )( id. 1 , _ )> id. 10 2 )} 1 Planches pour graver la musique,etc 5 , id. 2.5 7,5 JJ _ w id: 64 8 12 () 16 , id. 60 2,5 37,5 1 1 * ALLIAGES DE PLOMB 287 La fabrication des caracteres par estampage ou pression n'est adoptee que dans certains cas, les caracteres etant ge"- ne'ralement coules. Les alliages qui se pretent bien aux cou- lees sont employe's pour certains genres de travaux orne- mcntaux. Un alliage pour clefs de flutes et parties similaires dans les instruments de musique consisle en 2 parties de plomb et 1 d'antimoine. 108. Plomb et arsenic. L'arsenic s'unit facilement au plomb pour donner des alliages qui sont durs et cassants s'il y a beaucoup d'arsenic. La fusibilite du plomb est aug- mentee en meme temps. On ajoute une petite quantite" d'ar- senic au plomb pour faire le plomb de chasse. On laisse tomber dans 1'eau desgoultes de plomb d'une bauteur considerable ; la presence de 1'arsenic permet aux grains de prendre la forme sphe'rique. Le plomb est fondu dans un creuset en fonte avec de 1'oxyde d'arsenic et du charbon de bois. Ce dernier re"duit 1'oxyde a l'e"tat metallique, et les deux metaux se combinent pour former un alliage. En Angleterre, on emploie 10 parties d'arsenic pour 1100 de plomb. En France, 8 parties d'arsenic sont considered comme suffisantes pour 1000 parties de plomb. La quantite d'arsenic doit etre d'autant plus grande que le plomb est plus pur. S'il y a trop peu d'arsenic, les grains ne sont pas spheriques. Quelques fabricants ajoutent en petite quantite d'autres me'laux, comme Fantimoine et le cuivre. L'alliage fondu est verse dans un bassin perce" de trous situe en haul d'une tour, et il est regu dans de 1'eau contenue dans un bassin situe" en bas. La grandeur des trous du bassin correspond aux dimensions des grains que 1'on veut obtenir, et chaquetrou estsepare" du voisinde troisfoisson diametre, 288 ALLIAGES METALLIQUES pour eviler que deux gouttesde plomb ne viennent se reunir pendant la chute. L'eau doit etre frequemment changee ; sans quoi elle s'echaufferait trop. Quelquefois, on met une couche d'huile a la surface de 1'eau, le grain prenant alors mieux sa forme sphe"rique que s'il tombait directement dans 1'eau. Pour empecher 1'oxydalion du metal lorsqu'onle retire de 1'eau, on ajoute une petite quantity (0,25 0/0) de sulfure de sodium a 1'eau qui recjoit les grains de plomb ; il se forme a la surface de ceux-ci une petite couche de sulfure, decouleur gris fonce', qui n'est pas affectee par 1'atmosphere. A cette meMhode de chute, on a substitue" un proce"de fonde" sur la force centrifuge. Le metal est verse", sous forme d'un mince lilot, sur un disque tournant rapidemenl, entoure d'un ecran centre Icquel les grains sont projete"s. L'action centrifuge divise le metal, et les dimensions des grains sont re'gularisees par la rapidit6 avec laquelle tourne le disque. Les grains sont arretes par I'ecran. M. Smith, de New- York, a imagine une methode dans la- quelle le metal fondu tombe a travers uncourant d'air ascen- dant, le traversant avec une rapidite" considerable ; le metal descendant vient au contact de beaucoup dc molecules d'air sur une faible hauteur, tout comme dans le cas ou il tombe du haul d'une tour elevee. 109. Plomb et fer. Cesmetauxne s'allient ensemble qu'en petites proportions, etils ne forment pas de combinai- sons tres employees dans les arts. Dans quelques expedien- ces faites par Guettier a Angers en 1848, le plomb, dans la proportion de 2 a 3 0/0, etait completement melange avec de la fonte fondue, mais il e"tait presque entierement oxydd ou rassemble au fond du moule. La fonte ainsi traitde 6tait plus dure, et ses grains plus unis et sans brillant. Aussit6t que le plomb est introduit dans la fonte fondue, unecertaine ALLIAGES DE PLOMB 289 agitation apparait a la surface, et mdine a travers tout le bain ; la fonte semble plus fluide. Guettier ajoute que si Ton doit couler des pieces petites ou grandes. quelques fondeurs jet- tent du plomb dans le fer fondu pour empecher le metal de se solidifier trop t6t sur les c6te"s de la poche de coulage. Le de"faut d'affinite" du fer pour le plomb, et inversement, est employe" pour se"parerle plomb des autres metaux ayant une plus grandeaffinite pour le fer. D'autre part, le plomb peut etre employe" pour se"parer le fer des autres me"taux, comme 1'argent, par exemple. Ainsi, lorsque le plomb est ajoute" en quantite" suffisante a un alliage fondu de fer et d'ar- gent, il se combine a 1'argent, et le fer flotte a la surface du bain (1). 110. Plomb et cuivre. Ces metaux ne s'unissent pas en toute proportion, et les combinaisons se font plus facile- ment si le cuivre estenexces. Lorsque le plomb est enexces, le me" tal se se~pare en grande partie du cuivre, ou s'oxyde beau- coup si la temperature est trop haute. Pour preparer les allia- ges cuivre-plomb, le cuivre doitd'abord 6tre fondu sous une couche de charbon debois, puis le plomb est introduit. L'al- liage est vigoureusement agile avec une tige de fer pendant quelque temps avant de le verser dans les moules. Si Ton refond 1'alliage, I'union desconstituants devient plus inlime, la couleur plus uniforme, la^cassure plus homogene et 1'al- liage plus fort. Si le cuivre contient un peu d'argent et un exces de plomb, et s'il est lentement amene a la temperature de fusion du plomb, ce dernier se liquate entrainant avec lui 1'argent et un peu de cuivre. Le cuivre re"siduel retient aussi une por- tion du plomb. (1) GUETTIER, Guide pratique des alliages, 1865. HIORNS 19 290 ALLIAGES METALLIQOES Lc plomb est frequemment ajoute a certains alliages de cuivre, destines a etre torn-he's comme le laiton ; il les rend plus fusibles et plus faciles a travailler. Pour -ces alliages, fails sur une grande 6chelle, dans lesquels on veut introduire du plomb, il est preTgrable de prgparer d'abord un alliage de cuivre et de plomb a parties 6gales et d'en ajouter une portion a 1'alliage cherche, au lieu d'employer du plomb a 1'etat libre. Un alliage de 4 parties de plomb et 1 de cuivre a 616" em- ploye pour couler de grands caracteres d'imprimerie. 111. Plomb et manganese. Lorsqu'un melange de 892 parties de peroxyde de manganese et 2789 parties d'oxyde de plomb est chauffe" avec du charbonde boisdansuncreuset brasqud, on obtient un alliage homogene, compact, malle~a- ble, pouvant etre lamine" en feuilles d'un grand dclat, sus- ceptibles d'etre polies (1). 112- Plomb ct bismuth. Ces me~laux s'unissent par simple fusion, en proportions variables. Les alliages sont malleables et ductiles, tant que la proportion de bismutb n'excede pas cellc du plomb ; ils sont aussi plus tenaces quc le plomb. D'apres Guettier, 1'alliage de 2 parties de bis- muth pourSde plomb est dix fois plus dur que le plomb pur. Un alliage a parties egales de bismuth et de plomb est plus dur et plus malleable que le plomb. La ductilite" et la malleability diminuent si on augmente le bismuth. Un alliage de 2 parties de plomb et 1 de bismuth est Ires ductile et tres malleable : Berthier indique qu'il fond a 1 66C. (1) WATT, Diet, of Chem., vol. Ill, p. 534. CHAPITRE VIII AMALGAMES. 113. Le mercure ou vif-argenl s'unit facilement avec les autres metaux, en donnant les amalqames ; quelques-uns soul liquides, d'autres sont solides ou demi-solides. Comme cela a d6ja ete dit, les amalgames solides semblent pour la plupart resulter de 1'union des metaux en proportions ato- miques, et les amalgames liquides paraissent contenir un compose" dissous dans un exces de mercure. Dans tous les cas, le lien d'affmite" entre les constiluants est relalivement faible ; Joule a montre que beaucoup des amalgames conte- nant des nombres egaux d'atomes des metaux peuvent etre partiellement ddcomposes sous 1'elfet d'une tres grande pres- sion : une partie du mercure est expulse'e, et il reste un amal- game contenant une plus grande proportion des autres me"- taux. Dans beaucoup de cas, les amalgames liquides acquie- rent a la longue une forme cristalline, et le mercure en exces se sdpare. Le corps cristallise est 1'amalgame vrai, et tres pro- bablement un compose" chimique defini. Le mercure en petite quantity est utile dans les alliages a points de fusion peu Sieve's, comme dans le cas des alliages fusibles pourdentis- tes. Les amalgames d'or et d'argent ont ^t^ autrefois tres employes pour la dorure el 1'argenture (dorure et drgen- ture au feu) : le mercure etait volatilis6 par la chaleur, lais- sant un de"p6t d'or ou d'argent sur 1'objet. Le proced6 est 292 ALLIAGES METALLIQUES encore employe", lorsqu'on desire avoir une couche dura- ble d'or. Le mercure s'unit facilementavecle plomb, lezinc, l'e"tain, le bismuth, le cadmium, le cuivre, 1'or, 1'argent, le magne"- sium, le potassium, le sodium. Les melaux suivants se com- binent au mercure avec difficult^: fer, nickel, cobalt, man- ganese, platine a l'e"tat compact. 114. Amalgams de plomb. Cctte substance pent 6tre faite en versant le plomb fondu dans le mercure, ou en frottant de la limaille de plomb avec du mercure dans un mortier, au moyen d'un pilon. L'amalgame a une couleur d'un blanc brillant ; il reste liquide jusqu'& 33 0/0 de plomb, mais il salit lesdoigts. L'amalgame a parties e"gales peut etre cristallise", et un morceau de plomb plong^ dans cet amalgame est reconvert de cristaux, lorsqu'on Ten retire. Cet alliagc a un poids specifique plus eleve que chacun des deux metaux, ce qui indique un phenomene de contraction au moment de la combinaison. La presence de 0,02 a 0,23 0/0 de plomb am6liore le mer- cure pour la construction des barometres et des thermo- metres ; ce dernier n'a plus une si grande tendance a former des globules a la surface du verre. 115. Amalgame dezinc. Le mercure et lezinc s'unis- sent pour former des alliages cassants, qui deviennent pateux si le mercure pre'domine. Le zinc se combine facilement avec le mercure, quand ce dernier est pres de son point d'e*bulli- tion, et plus facilement encore si le mercure esl'me'lange au /.inc fondu. L'alliage de 8 parties de zinc et 1 de mercure est tres cassant. 1 partic de zinc avec 4 a 5 parlies de mercure donnent un amalgame cassant, pulverulent, employe" quel- quefois pour les froltoirs des machines e"lectriques ; mais 1'ad- dition d'ctain est preferable ; Singer rccommande 2 parties AMALGAMES 293 de zinc, 1 detain et 4 a 6 de mercure. Les feuilles de zinc, employees dans les batteries electriques, sont generalement couvertes avec du mcrcurc ; on netloic d'abord Ic zinc avec de 1'acide sulfuriquc dilute, puis on le frotte avec du mercure au moyen d'une brosse ou d'un chiffon. 116. Amalgame d'etain. - - Le mercure et 1'etain se combinent a la temperature ordinaire, et en toutes propor- tions s'ils sont chauffe's, de pre"fe~rence en ajoutant le mer- cure a l'6lain fondu. Un amalgame de 10 parlies de mercure ct 1 d'etain est liquide comme le mercure, mais il est moins fluide. Un alliage a parties dgales est solide. L'amalgame d'etain a unecouleur blanc d'