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coulée et le refroidissement du métal, la méthode de décapage qui vient d'être indiquée fait ressortir et le microscope permet de découvrir ces petites défectuosités qui exercent une influence si fâcheuse sur la ténacité et la résistance d'un métal. Un autre inconvénient des cassures et des arrachements est d'offrir à l'action de l'air de nombreux points d'attaque et, par suite, de s'oxyder rapidement; il faut donc procéder sans retard à leur examen. Une simple comparaison à l'œil nu des cassures et des surfaces polies a montré que le métal du mortier était formé de grains plus gros que celui du
mortier était formé de grains plus gros que celui du canon. La coloration des deux surfaces ne présentait pas de différences essentielles; néanmoins, le réseau de veines blanches du mortier était plus complet et la structure plus compacte. Les figures 1 et 2 font voir que les veines de graphite du canon (fig. 2) sont plus fines, leurs ramifications plus touffues et quelque peu plus étendues que celles du mortier (fig. 1). Pour découvrir les influences qui ont pu donner des aspects si différents au métal de deux bouches à feu construites dans les mêmes conditions et qui ne diffèrent
feu construites dans les mêmes conditions et qui ne diffèrent que par leur longueur, il nous a paru utile d'ajouter à l'examen microscopique la recherche du carbone contenu dans les deux pièces et les épreuves comparatives de résistance. II. — Détermination du carbone. Les éprouvettes employées pour cette analyse ont été prises dans des sections de dimensions à peu près égales faites à environ 5 centimètres de la surface extérieure du tube. L'analyse elle-même a été faite d'après la méthode, imaginée par Creath, qui consiste à décomposer la fonte par une solution de chlorure de fer dans le chlorhydrate d'ammoniaque.
une solution de chlorure de fer dans le chlorhydrate d'ammoniaque. Le carbone mis en liberté est recueilli dans une masse d'amiante nettoyée à l'aide d'acides étendus et chauffée au rouge dans un courant d'air humide ; le carbone est ensuite brillé à l'aide d'oxyde de cuivre. Quand on a le carbone graphitique, on le sépare en dissolvant la fonte dans l'acide chlorhydrique étendu; on le brûle ensuite comme on le fait pour le carbone de combinaison. Les analyses exécutées dans le laboratoire du comité militaire montrent que la méthode de Creath est aussi sûre que rapide. Mortier de 15e. Canon
Creath est aussi sûre que rapide. Mortier de 15e. Canon de 15e. Carbone en combinaison chimique. 0,567 p. 100 0,494 p. 100 Carbone graphitique 2,601 p. 100 2,492 p. 100 Total du carbone. 3,168 p. 100 2,986 p. 100 Le rapport entre le carbone graphitique et le carbone de combinaison est donc : pour le mortier de 15e 82,1 p. 100 de graphite, 17,9 p. 100 de carbone de combinaison, soit 4,58, et: pour le canon de 15e 83,4 p. 100 de graphite, 16,6 p. 100 de carbone de combinaison, soit 5,02. Il n'y a, on le voit, entre les
soit 5,02. Il n'y a, on le voit, entre les quantités de carbone fournies par les métaux des deux bouches à feu aucune différence essentielle, surtout si l'on remarque que ces différences peuvent être bien plus considérables dans les diverses couches d'une même section. III. — Épreuves de résistance. Les résultats des épreuves comparatives de résistance entreprises à l'arsenal d'artillerie avec la fonte du mortier et celle du canon sont résumés dans le tableau suivant ; on y trouvera aussi la disposition et la forme des diverses éprouvettes employées. Ces résultats peuvent se résumer comme il suit : 1° Les
résultats peuvent se résumer comme il suit : 1° Les résistances absolues des deux bouches à feu, près de l'âme et au milieu de l'épaisseur des parois, parallèlement ou perpendiculairement à l'axe, sont peu différentes et s'élèvent en moyenne : pour le mortier à 2 089 kil., pour le canon à 2 146 kil. par centimètre carré. Résultats des épreuves comparatives de cohésion faites sur 21 épreuves provenant du mortier de 15e et du canon court de 15e. Les éprouvettes sont cylindriques et ont 75 centimètres de long et 75 centimètres carrés de section. PRÈS DE L'ÂME. Au MILIEU DE
centimètres carrés de section. PRÈS DE L'ÂME. Au MILIEU DE L'ÉPAISSEUR DES PAROIS. PRÈS DE LA SURFACE EXTÉRIEURE, Mortier. Canon. Mortier. Canon. Mortier. Canon. Résistance absolue en kilogrammes par centimètre carré. 2057 2185 2167 2220 2191 2100 2033 2087 2073 2438 2427 2587 Limite d'élasticité en kilogrammes par centimètre carré. 533 555 600 533 533 667 600 600 600 467 533 533 600 600 533 578 600 600 600 Allongement élastique pour 100 à la limite d'élasticité. 0,053 0,055 0,013 0,055 0,053 0,058 0,050 0,059 0,064 0,059 0,050 0,042 0,044 0,045 0,076 0,071 0,063 0,070 Allongement permanent pour 100 à
0,045 0,076 0,071 0,063 0,070 Allongement permanent pour 100 à la rupture. 0,260 0,33 0,40 0,35 10,16 11,40 0,11 1,13 11,40 0,40 0,40 1,40 0,40 0,40 11,10 0,40 Les éprouvettes sont prises dans les environs de la chambre perpendiculairement à l'axe. PRÈS DU COIN DE FERMETURE. PRÈS DE LA SURFACE EXTÉRIEURE. Mortier. Canon. Résistance absolue en kilogrammes par centimètre carré. 2093 2200 2146 2150 2047 2060 2033 2000 2113 2127 2055 2433 2453 2367 2513 2303 2420 2419 Limite d'élasticité en kilogrammes par centimètre carré. 600 600 600 533 533 67 533 600 600 533 555 533 600 467 533
67 533 600 600 533 555 533 600 467 533 600 600 555 Allongement élastique pour 100 à la limite d'élasticité. 0,051 0,052 0,056 0,057 0,045 0,055 0,069 0,073 0,057 0,061 0,061 0,045 0,052 0,042 0,045 0,049 0,051 0,017 Allongement permanent pour 100 à la rupture. 0,26 0,40 0,33 0,40 0,26 0,40 0,40 0,40 0,33 0,38 0,40 0,40 0,40 0,33 0,33 0,40 0,37 Les éprouvettes sont prises pour le mortier dans des galeries dans le tonnerre, parallèlement à l'axe de la pièce. 2° La résistance absolue près de la surface extérieure est, au contraire, plus grande dans le canon; elle
extérieure est, au contraire, plus grande dans le canon; elle s'élève à 2452 kilogrammes par centimètre carré; elle n'est que de 2064 kilogrammes pour le mortier; 3° Les limites d'élasticité et les allongements permanents à la rupture sont presque égaux pour les deux bouches à feu; il y a, au contraire, de fortes différences entre les allongements élastiques à la limite d'élasticité pour les couches voisines de la surface extérieure; l'allongement est de 0,064 pour le mortier et de 0,048 pour le canon. Mais comme ces couches ont, dans le canon, une résistance absolue plus forte d'environ 390 kilogrammes que
canon, une résistance absolue plus forte d'environ 390 kilogrammes que dans le mortier, on peut dire que, dans cette dernière pièce, la fonte des couches voisines de la surface extérieure est quelque peu moins élastique et moins résistante que la fonte des parties analogues du canon. Cette différence doit venir de ce que les couches extérieures du canon ont été refroidies un peu plus vite, et n'implique nullement pour le mortier l'idée d'un défaut de résistance ou de solidité. Résumons les résultats de ces épreuves comparatives, et recherchons les causes qui peuvent avoir produit de telles différences dans l'aspect et
qui peuvent avoir produit de telles différences dans l'aspect et dans la structure du métal de deux bouches à feu construites dans des conditions presque identiques et ne différant guère que par leurs dimensions longitudinales. Nous arriverons à conclure que ces causes sont purement physiques. Parmi ces causes nous remarquons : 1° la différence des pressions auxquelles le métal a été soumis pendant le refroidissement, différence due elle-même à la différence de longueur des bouches à feu; 2° les circonstances qui ont accompagné le refroidissement, quoiqu'elles aient dû varier bien peu d'une pièce à l'autre. Peut-être enfin faut-il y ajouter
peu d'une pièce à l'autre. Peut-être enfin faut-il y ajouter la différence de température des deux métaux à l'état fluide. On voit ainsi que le même métal peut, sous l'influence d'actions physiques variables, prendre des aspects différents, sans que pour cela ses propriétés caractéristiques subissent de modifications essentielles. La figure 3 de la planche V montre encore un échantillon de fonte de Mariazell provenant d'un ancien canon de navire de gros calibre destiné à être refondu; après un grand nombre de tirs, cette pièce avait encore fait preuve d'une résistance remarquable. Si l'on compare ce métal à celui des deux
remarquable. Si l'on compare ce métal à celui des deux bouches à feu précédentes, on reconnaît, même à l'œil nu, sur les surfaces décapées, une différence essentielle dans la répartition des fontes grise et blanche, ainsi que dans les dimensions des cristallisations ; le microscope fait aussi découvrir quelques différences, surtout dans la position du graphite. Une espèce de fonte déterminée peut donc subir, dans certaines limites, des variations de structure et de constitution moléculaire, sans cesser pour cela de pouvoir être employée comme métal à canon et sans perdre trop de ses qualités tant physiques que chimiques. Et c'est
trop de ses qualités tant physiques que chimiques. Et c'est à l'aide de l'examen microscopique, appuyé naturellement par des épreuves comparatives de résistance et par des analyses chimiques, qu'on parviendra à fixer ces limites entre lesquelles on peut faire varier l'aspect et la structure d'un métal, sans lui enlever les qualités qu'on exige de lui. Il nous reste maintenant à rechercher quels changements apportent à la longue, dans la texture de la fonte, des percutions violentes, comme celles qui se produisent à l'intérieur des pièces pendant le tir, et à nous assurer que le microscope permet de les mettre en
nous assurer que le microscope permet de les mettre en relief. Les études de Kirkaldy et de Percy sur la fonte et l'acier prouvent incontestablement que la fonte, à froid, s'écroule lentement sous l'action d'ébranlements dus à des chocs fréquents, et qu'il se produit ainsi un relâchement dans la liaison des cristaux, mais que les actions de cette nature ne peuvent nullement modifier la structure cristalline primitive. Quand on martèle la fonte froide, la cohésion des cristaux s'affaiblit de plus en plus et, par suite, la résistance du métal va sans cesse en décroissant. Plus grosses sont les cristallisations, plus
sans cesse en décroissant. Plus grosses sont les cristallisations, plus la fonte se rompt facilement. La rupture, en effet, se produit toujours dans le plan de plus faible résistance, qui coïncide avec les faces des cristaux ; elle sera donc d'autant plus facile à obtenir que ces faces seront plus grandes. La grosseur des cristaux d'une fonte destinée à un usage déterminé a donc un maximum qu'on ne doit jamais lui laisser dépasser, si l'on veut que la résistance et la solidité générale du métal ne souffre pas des efforts ultérieurs qu'il aura à supporter. Le refroidissement de la fonte
ultérieurs qu'il aura à supporter. Le refroidissement de la fonte fluide, qui exerce sur la cristallisation une influence prépondérante, a donc naturellement le même effet sur la résistance du métal. Comme nous venons de le dire, la fonte conserve, même sous l'action de chocs fréquents, sa structure cristalline primitive, et les cristaux, surtout ceux des couches voisines de l'âme, ne supportent que de légers déplacements locaux et de faibles changements de dimensions. Tout d'abord, ces déplacements ne sortent pas des limites d'élasticité, et, dès que les cristaux cessent de vibrer, ils reprennent aussitôt leur position relative. Mais poursuivez l'action des
ils reprennent aussitôt leur position relative. Mais poursuivez l'action des chocs, ajoutez-y les effets corrosifs qu'exercent inévitablement sur les parois de l'âme les gaz de la poudre surchauffés et à haute pression ; vous arriverez, après un grand nombre de coups, à avoir des déplacements et des changements de dimensions permanents, qui s'étendront tout d'abord aux fissures et aux chambres remplies de graphite entre les cristaux de fer libre, et qui intéresseront ensuite les cristaux de fonte blanche, sortes d'sphères creuses qui enveloppent les précédents, si bien qu'enfin, à la suite d'efforts longs et répétés, le relâchement deviendra complet et
suite d'efforts longs et répétés, le relâchement deviendra complet et que vous obtiendrez la rupture. Le graphite semble jouer ici entre les cristaux le rôle d'une matière de remplissage molle et élastique, qui reçoit les chocs et les transmet ensuite, considérablement atténués, aux cristaux voisins. Plus les ramifications du graphite dans la fonte sont étendues, épaisses et régulières, plus on peut demander à la fonte ; c'est donc, après toutes les conditions dont nous avons déjà parlé, sur ce dernier facteur que nous devons porter notre attention. Pour vérifier si les couches voisines de l'âme présentent au microscope, par suite
les couches voisines de l'âme présentent au microscope, par suite de chocs répétés, quelques modifications soit dans leur structure, soit dans leur texture moléculaire, on a choisi le canon court de 15° en fonte ; on a soumis les éprouvettes prises près de l'âme à un examen microscopique et on les a étudiées par comparaison avec des éprouvettes provenant d'autres couches. Mais, quoique ce canon eût fourni un nombre de tirs relativement considérable, on n'a pu découvrir dans les éprouvettes en question aucune différence notable, d'où l'on pût tirer quelque renseignement pour l'étude de ces modifications. Les épreuves exécutées avec
renseignement pour l'étude de ces modifications. Les épreuves exécutées avec le métal du mortier en fonte de 15e ne donnèrent également qu'un résultat négatif ; il est bon d'ajouter que cette pièce avait tiré beaucoup moins que la précédente. On ne peut donc affirmer que des modifications aussi faibles, si toutefois elles existent, puissent être constatées à l'aide du microscope dans une fonte douce et peu élastique ; il est probable que l'on réussirait mieux avec des métaux à canon élastiques et que ce genre d'investigations fournirait des résultats facilement utilisables. Dans les fontes truitées d'autres provenances, on trouve un
utilisables. Dans les fontes truitées d'autres provenances, on trouve un aspect tout autre que dans la fonte à canon de Mariazell, lorsqu'on examine au microscope l'intérieur des champs remplis par la fonte grise. Les traits caractéristiques sont d'autant plus nets sur les surfaces polies et décapées, que la proportion de fonte blanche est plus considérable. Les différences de coloration qui en résultent, peu sensibles avec les cassures naturelles, ressortent avec la plus grande netteté sur les surfaces décapées ; il en est de même des fentes, des gerçures, des nids à graphite, etc., qu'on a peine à reconnaître, lorsqu'on se
à graphite, etc., qu'on a peine à reconnaître, lorsqu'on se contente d'étudier des cassures. Après le décapage, la fonte grise présente une coloration d'un gris sombre uniforme, traversé par quelques rares veines blanches et parsemé d'un grand nombre de petites cavités. Certaines parties sont ordinairement plus profondément rongées ; d'autres, au contraire, bien que noircies et quelque peu poreuses, restent mieux conservées. Plus la fonte grise se rapproche de la fonte truitée ou blanche, plus les veines de graphite s'effacent, tandis que les cristaux de Spiegeleisen se resserrent et augmentent en nombre. Rien de plus commode que d'étudier cette progression
en nombre. Rien de plus commode que d'étudier cette progression sur les faces polies des pièces en fonte dure, quand ces faces perpendiculaires aux parois soumises à la trempe s'étendent jusqu'à la fonte complètement grise. Comme on le sait, c'est le mode de refroidissement de la fonte fluide qui a le plus d'influence sur sa constitution chimique; une trempe brusque lui donne une composition et une dureté analogues à celles du Spiegeleisen pur. Si, par exemple, on coule la fonte dans un moule métallique, les parties voisines des parois contiennent surtout du carbone à l'état de combinaison chimique et prennent
surtout du carbone à l'état de combinaison chimique et prennent une grande dureté, tandis que les couches centrales, éloignées de la coquille et se refroidissant plus lentement, laissent, en cristallisant, le graphite se séparer et forment de la fonte trouée et de la fonte grise. La durée du refroidissement joue ici un grand rôle et exerce sur les propriétés du métal une influence considérable. Quoique l'examen des cassures suffise pour faire ressortir les changements de structure de la fonte et l'épaisseur des couches soumises à la trempe, il semble toutefois très intéressant, au point de vue scientifique, d'étudier aussi la
très intéressant, au point de vue scientifique, d'étudier aussi la microstructure des cassures de la fonte durcie, après les avoir polies et décapées. Les figures 4 et 5 de la pl. V montrent des fragments de fonte durcie grossis 20 fois. L'éprouvette a été prise dans un barreau perpendiculaire à la surface extérieure de la partie trempée. Le métal est représenté : dans la figure 4, au point de transition entre la fonte trouée et la fonte blanche ; dans la figure 5, au point où la fonte est entièrement grise. Le barreau examiné a été coulé dans un moule
grise. Le barreau examiné a été coulé dans un moule mixte de sable et de fonte; c'est la tête arrondie du barreau qui a été trempée. Le métal est de provenance allemande et composé de deux fontes au charbon de bois, l'une grise, l'autre blanche. La cassure émeulée et polie, préparée comme il a déjà été dit, montra nettement l'ordre des couches de fonte blanche, de fonte trouée et de fonte grise, tandis qu'on n'avait rien pu conclure de la texture rayonnante de la cassure naturelle. Dans les petites pièces de fonte, la couche brillante de fonte blanche s'éloigne peu
de fonte, la couche brillante de fonte blanche s'éloigne peu du moule ; on arrive bientôt à la fonte trouée, puis à la fonte grise. Pour les pièces coulées pleines et avec un moule ayant une épaisseur de parois donnée, l'épaisseur de la couche dure paraît dépendre des dimensions de la pièce de fonte. Dans les grosses pièces, les couches éloignées des parois du moule se refroidissent très lentement; leur chaleur se transmet de proche en proche et produit un recuit partiel des parties voisines du moule, qui ont été primitivement trempées. Il paraît donc difficile, dans les plaques épaisses
primitivement trempées. Il paraît donc difficile, dans les plaques épaisses et coulées pleines, d'obtenir la trempe au-delà d'une épaisseur déterminée. Et l'on peut aussi se demander si les couches trempées de plaques ou de pièces d'épaisseurs différentes, coulées dans les mêmes moules, auraient toutes la même dureté près des parois du moule. Après l'opération du décapage, la texture rayonnante se manifeste clairement; les rayons eux-mêmes se dirigent perpendiculairement à la surface du moule et pénètrent profondément dans les couches de la fonte trouée. Si ces rayons deviennent visibles après le décapage, cela tient à la différence de solubilité de la
décapage, cela tient à la différence de solubilité de la fonte rayonnante (Strahleneisen) dans l'acide étendu; dans la figure 4, les rayons sont formés de cristaux juxtaposés dans un sens perpendiculaire à leur direction propre ; c'est surtout dans la fonte blanche qu'on peut nettement les distinguer. La figure 5 représente la fonte grise fournie par la cassure. Connaissant les propriétés physiques et chimiques d'un métal vérifié et essayé, on pourra, à l'aide de l'examen microscopique, des épreuves de résistance et de l'analyse, arriver à des conclusions intéressantes et à des résultats utiles. Mais pour ne pas se laisser leurrer
des résultats utiles. Mais pour ne pas se laisser leurrer par de fausses analogies et ne pas en tirer des conséquences erronées, il faut avoir soin d'exécuter ces épreuves avec des barreaux de fonte durcie de même dimensions et coulés dans le même moule. Il est de la plus haute importance de savoir déterminer le degré de dureté d'un barreau pour pouvoir apprécier la valeur d'une fonte dure, puisque ce métal, spécialement employé à la fabrication des projectiles et des cuirassements, est justement appelé à résister, grâce à sa dureté, à des chocs et à des ébranlements dynamiques. La meilleure
à des chocs et à des ébranlements dynamiques. La meilleure méthode pour obtenir ce résultat consiste dans l'emploi d'une soufflerie à sable; tous les autres moyens empiriques actuellement connus ne peuvent donner que des résultats douteux et peu exacts. Il faut, en tout cas, exposer les divers barreaux à l'action d'un courant de sable de même intensité, de même vitesse et de même durée; on les examine ensuite au microscope. Le travail purement mécanique produit par le jet de sable se manifeste par des effets variables, suivant la nature de la fonte sur laquelle s'est exercée son action; ces différences
la fonte sur laquelle s'est exercée son action; ces différences se constatent très facilement avec le microscope. Pour ces essais, on prend comme type et comme étalon un métal sans défaut et plusieurs fois éprouvé, qui vous permet d'apprécier par comparaison la dureté et la résistance des autres métaux. Ces essais préliminaires permettent de déterminer la durée et la vitesse du courant de sable qui sont juste suffisantes pour attaquer la couche trempée du barreau-type. Exposant alors, pendant le même temps, les barreaux à éprouver à l'action du même jet, on pourra, si les circonstances qui ont accompagné la coulée
on pourra, si les circonstances qui ont accompagné la coulée sont les mêmes, juger avec une grande sûreté de leur dureté relative. Il semble indispensable d'employer le microscope, pour pouvoir déterminer le degré d'action du sable et mener à bonne fin cette épreuve comparative. Cette méthode, recommandable par sa rapidité, permet de réduire au minimum les coûteux essais qu'on est obligé de faire sur une vaste échelle avant de pouvoir statuer définitivement sur la valeur d'un métal. L'examen microscopique s'applique aussi bien aux alliages qu'aux métaux purs. Nous ne parlerons ici que du bronze, qui est employé pour la fabrication
ici que du bronze, qui est employé pour la fabrication des bouches à feu en bronze-acier de l'artillerie autrichienne. Dans ce cas, le décapage est opéré non plus avec de l'acide chlorhydrique, mais avec de l'acide azotique étendu, qui fait plus nettement ressortir les taches d'étain et les parties riches en étain. Cette opération doit être de très courte durée et ne pas dépasser le moment où le liquide se trouble par suite de la formation d'oxyde d'étain; sans cela, la surface du métal serait trop fortement attaquée et l'image perdrait de sa netteté. La cassure qui a été examinée
perdrait de sa netteté. La cassure qui a été examinée vient d'une éprouvette en bronze dur, prise perpendiculairement à l'axe d'une bouche à feu, et permettant ainsi d'étudier les diverses couches de la pièce le long d'un diamètre. Les figures 6, 7 et 8 de la pl. V reproduisent des microphotographies d'un bronze coulé en coquille grossi 15 fois. La figure 6 représente un morceau voisin du moule, la figure 7 un morceau pris au milieu de l'épaisseur, et la figure 8 un morceau voisin du centre. On aperçoit, même à l'œil nu (fig. 6), de longs cristaux d'un bronze
à l'œil nu (fig. 6), de longs cristaux d'un bronze couleur jaune d'or; dans le fragment du milieu (fig. 7), ces cristaux deviennent plus petits, pour se transformer près du centre (fig. 8) en bronze amorphe. Leur grand axe est perpendiculaire à la surface du moule et donnent à la surface décapée un aspect rayonné. Dans la figure 6, on voit comment ces cristaux sont juxtaposés; les faibles différences de coloration des diverses sections longitudinales de ces cristaux paraissent plus fortement marquées dans l'image photographique qu'elles ne le sont en réalité. Les figures 7 et 8 montrent clairement comment les