au-dessus du fourneau; dans d'autres, on mélange, avec le sable, un peu d'argile ou de terre à four (1), pour lui donner du liant. La nature des terres n'est pas indifferente; il faut qu'elle soit assez réfractaire, pour ne pas fondre entièrement, et qu'elle puisse se ramollir assez, pour s'affaisser avec le cément ; sans quoi, elle s'incorporerait avec la caisse, adhérerait à ses parois, et il serait difficile d'enlever le couvercle vitreux, lorsqu'on voudrait retirer le fer : il se formerait, de plus, un vide entre le cément affaissé et la croûte de terre fondue. Il est donc nécessaire que la matière terreuse, qui remplit le vide, soit assez fusible pour se vitrifier légèrement à la surface, afin de former un léger enduit, qui empêche l'accès de l'air dans l'intérieur de la caisse. En plaçant la première couche de cément, on pose les éprouvettes qui doivent être fixées dans le bas de la caisse. On en met une à chaque coin, et on les enfonce de 10 pouces au moins dans le cément, en les recouvrant, hors de la caisse, avec de bonne argile, pour qu'elles ne soient pas attaquées et rongées par le feu; puis on place les autres éprouvettes à diverses hauteurs, à mesure que l'on stratifie le fer dans la caisse. Les éprouvettes doivent avoir, autant qu'il est possible, la même épaisseur que les barres à cémenter; il serait même bon qu'elles fussent un peu plus épaisses. 1056. Aussitôt que les caisses sont chargées et recouvertes, on ferme l'ouverture par laquelle les ouvriers sont entrés dans le fourneau, et l'on allume le feu. Il faut qu'il soit poussé de manière à faire rougir la caisse et à élever sa température de 80° ou 90° du pyromètre de Wedgwood, c'est-à-dire, très-voisine de celle qui rend le fer rougeblanc, mais qui est encore loin de celle de 150°, qui peut le fondre. Lorsque, d'après la connaissance qu'on a de son fourneau, on voit que l'opération est prête à se terminer, on retire les éprouvettes, on les et l'on juge, par la nature et la forme du grain, si l'aciération a pénétré au centre du barreau, si elle est parvenue au degré qu'on a voulu casse, obtenir; enfin, si l'on doit arrêter le feu ou continuer l'opération. Dans le premier cas, on cesse d'introduire du combustible dans le foyer, et lorsque le feu s'éteint, on ouvre la porte d'entrée du creuset et toutes les autres issues du fourneau, pour le laisser refroidir lentement. Il est des fourneaux dans lesquels la cémentation est terminée en trois ou quatre jours; d'autres, dans lesquels elle dure huit à dix jours, et quelquefois davantage; cette durée dépend de la manière dont le fourneau est chauffé, de la température des caisses, de la grandeur des creusets, et de la grosseur des barres. La durée de la cémentation n'a aucune influence sur la qualité de l'acier, si toutefois la chaleur est convenable, et si le fer est assez cémenté. Réaumur (1) s'est assuré que de l'acier cémenté en quelques heures, lorsqu'il avait le degré qui lui convenait, était aussi parfait que celui qui avait été cémenté pendant douze à quinze jours. On peut toujours accélérer la cémentation, en chauffant davantage le fourneau, et en l'élevant à une plus haute température, pourvu, cependant, que celle-ci ne soit pas assez grande pour faire fondre le fer. Quoique l'acier, cémenté lentement ou promptement, soit également bon, il est cependant une température qu'il faut atteindre, et une autre qu'il ne faut pas dépasser, si l'on veut avoir du bon acier; les limites, pour l'une et pour l'autre, sont de 75 à 100, du pyromètre de Wegdvood. Le charbon ne pénètre dans le fer, que lorsque celui-ci est rouge, et très-près de la couleur cerise; le fer se fond dans le charbon, lorsqu'il est élevé a une température plus haute que 100°; il faut donc, en chauffant le fourneau, élever le fer au degré de chaleur nécessaire, pour que le charbon puisse le pénétrer et éviter de le faire fondre; entre ces deux termes, on obtiendra toujours un bon acier, quel que soit le degré auquel la température soit élevée. L'expérience seule décide quel doit être le dégré le plus favorable à l'économie de l'opération, et cela relativement à l'espèce de fourneau dont on fait usage, à la grandeur (1) Art de convertir le fer forgé en acier, 2o mémoire, pages 49 et 53. des caisses, à la composition du cément, et à la nature des fers que l'on convertit en acier. 1057. Pendant la durée de la cémentation, principalement après les premières heures de feu, on voit la masse de cément diminuer; cette diminution occasionnerait un vide entre le sable et les matières charbonneuses; si les terres qui recouvrent le creuset n'avaient pas assez de mobilité pour suivre l'affaissement, il pourrait alors s'y former des crevasses qui permettraient à l'air d'exercer son action sur le cément, ensuite sur le métal, et le ferait brûler. Ce vide est occasionné par la vaporisation de quelques-unes des substances vaporisables qui entrent dans la composition du cément. Comme il ne se vaporise ordinairement, pendant l'opération, que l'eau avec laquelle on avait mouillé le cément, il s'ensuit qu'on peut toujours employer celui-ci de nouveau, en l'imbibant toutefois avec un peu d'eau nouvelle; pour faciliter l'arrangement et la stratification des substances, il faut aussi avoir l'attention d'ajouter de nouveau charbon à l'ancien cément, afin de le rendre plus actif. Réaumur, l'ancien inspecteur des mines, Duhamel, et plusieurs autres métallurgistes disent s'être assurés que le cément perdait de sa force et de ses propriétés à chaque opération. Réaumur a remarqué que la composition qu'il employait, et que nous avons fait connaître, perdait, chaque fois, la moitié de son poids environ, lorsque son volume ne diminuait que d'un quart (1); mais, parmi les substances qui entrent dans la composition du cément de Réaumur, le sel, par exemple, se vaporise en grande partie. 998. Si l'on place un grand nombre d'éprouvettes dans le fourneau, pour les retirer à des époques peu éloignées les unes des autres, afin de suivre la marche de la cémentation, on remarque, en cassant le premier barreau d'essai, qu'il s'est formé, autour de la surface K, un cordon composé de grandes lames de couleur grise, arrangées avec (1) Art de convertir le fer forgé en acier, 2o mémoire, page 45. assez d'ordre; ces lames different de celles du fer cassant à froid par leur couleur et leur régularité; celles du fer sont blanches et irrégulières. Le second barreau, c'est-à-dire, celui qu'on a retiré quelque temps après, est environné d'un cordon L plus large, et l'on voit ce cordon augmenter de largeur, jusqu'à ce qu'il soit enfin parvenu au centre, le barreau est alors entièrement cémenté. Le degré de cémentation de chaque couche K, L, M, se distingue principalement par la couleur des lames: si celles des bords K, qu'on a observées en cassant le premier morceau, étaient d'un gris très-blanc, elles sont d'un gris plus foncé dans le second morceau L, qu'on a retiré quelques temps après, et la bande qui s'est formée vers le centre, dans ce second morceau, est d'un gris-blanc tout-à-fait semblable à celle des bords de la première barre K; enfin, plus le fer est exposé à l'action du cément, à une température constante, plus les tranches successives deviennent ternes et d'un gris foncé. Chaque tranche successive de la barre entièrement cémentée, est non-seulement remarquable par sa couleur grise terne, en allant de la surface au centre, mais encore elle se distingue, en allant du centre à la surface, par la grandeur des lames; on voit que celles de la surface diminuent graduellement de grandeur à mesure qu'elles se pénètrent de charbon. Enfin, lorsque les tranches contiennent une quantité de carbone un peu considérable, on voit qu'elles perdent successivement leurs lames, et ne présentent alors que des grains très-déliés, un peu aplatis, et d'une couleur plus grisâtre que celles que les lames avaient d'abord. On peut donc, en retirant successivement les éprouvettes, juger de la marche de la cémentation, ou des différents dégrés où les barres, entièrement cémentées, sont arrivées, conséquemment de l'instant où l'on doit cesser le feu, relativement au degré d'aciération qu'on veut obtenir; mais ces caractères, quoique exacts, présentent cependant quelques différences relativement aux espèces de fer qu'on emploie : dans les fers cassants à froid, par exemple, qui prèsentent des lames dans toutes leurs cassures, le cordon extérieur change d'abord ses lames en grains très-gris, avant que les lames qui le suivent aient perdu de leur couleur, et aient donné quelques signes de cémentation (1), aussi arrive-t-il toujours que la surface de ces sortes de fer est trop aciérée, lorsque le centre ne l'est pas encore; et, quand le cément a pénétré jusqu'au centre, ces aciers sont souvent intraitables, s'ils ont un peu d'épaisseur. Dans plusieurs fers, les premières lames sont très-grandes, dans d'autres elles sont très-petites, ce qui dépend, quand les fers sont de bonne qualité, de la quantité de carbone qui y était déja combinée. Les fers mous prennent de grandes lames, les fers durs en prennent de plus petites. Il est donc essentiel, 1o que les éprouvettes soient d'un fer semblable, et d'une épaisseur égale à celui que l'on cémente, afin qu'elles puissent donner des indications exactes sur son degré de cémentation; 2o que l'on n'emploie, autant qu'il est possible, qu'un fer d'une qualité bonne et uniforme, pour que l'on puisse toujours avoir les mêmes indications pour des degrés égaux de cémentation, sans quoi il faudrait exiger de l'ouvrier qui dirige l'opération, une intelligence qu'on ne doit pas toujours espérer de rencontrer. 1059. Dès que le fourneau est refroidi, un ou deux ouvriers pénètrent dans la caisse; ils en retirent d'abord le sable qui recouvre le cément, puis ils sortent, par une ouverture formée au-dessus du creuset, les barres cémentées et le cément qui les recouvre, et ils donnent l'un et l'autre à un ouvrier placé au-dehors du fourneau; ce dernier, en recevant les barres, casse un de leurs bouts, pour examiner la forme de leurs grains, et leur degré de cémentation, afin de mettre de côté celles qui sont assez cémentées, et les séparer de celles qui, par quelques causes particulières, ne l'auraient pas été entièrement, et qui, en conséquence, doivent être exposées de nouveau à l'action du cément dans la caisse. 1060. Ces barres sorties de la caisse sont remarquables en ce qu'elles sont recouvertes d'ampoules de diverses grosseurs, ce qui a fait donner (1) Réaumur, Art de convertir le fer forgé en acier, 6° mémoire, page 182. |