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tungstène au fer Le premier de ces métaux est employé dans une proportion de 8 à 20 %, et c'est à lui que sont dues essentiellement les qualités remarquables de l'alliage. La poudre de tungstène est aussi produite à l'étranger, mais les besoins de l'Angleterre sont maintenant couverts par Widnes Aucun autre alliage ne peut égaler celui des aciers à coupe rapide ordinaires et ceux dits à vanadium fabriqués par les usines réputées de Sheffield et de Manchester; ils sont incontestablement supérieurs pour tous les usages qui exigent un travail dur et continu. Les procédés qui vont être décrits, sont essentiellement ceux employés par les compagnies recevant leur tungstène des usines de Widnes. Ces mêmes compagnies constituent dans l'ensemble, une partie très importante du Sheffield industriel, tant en ce qui regarde la production, que les capitaux engagés et la main-d'œuvre employée. Elles ont, non seulement maintenu une renommée universelle pour la production des aciers à outils, mais aussi tracé la voie aux ingénieurs du monde, par les splendides résultats obtenus à l'aide de leurs aciers à coupe rapide, et plus spécialement par la récente introduction sur le marché, de l'acier à coupe rapide, au tungstène, au chrome et au vanadium. La consommation de l'acier à outils est actuellement très grande les sociétés ont, à ce sujet, rendu compte que l'ensemble de leur fabrication d'acier à coupe rapide était, avant la guerre, de 70 à 80 % de la production totale du pays. L'acier à coupe rapide a été ainsi nommé à cause de ses qualités caractéristiques qu'on peut résumer de la manière suivante un grand accroissement de la surface et de la profondeur de coupe, la vitesse avec laquelle on l'obtient, et la rapidité générale du travail dans les ateliers. L'accroissement dans la production, n'est, toutefois, pas dû seulement à la profondeur de coupe et à la vitesse de travail en surface, mais principalement à ce que l'arête coupante ou la face conserve, même quand le bec de l'outil arrive à la chaleur rouge, une dureté suffisante pour résister à l'usure et à la pression du copeau à détacher du
La consommation de l'acier à outils est actuellement très grande les sociétés ont, à ce sujet, rendu compte que l'ensemble de leur fabrication d'acier à coupe rapide était, avant la guerre, de 70 à 80 % de la production totale du pays. L'acier à coupe rapide a été ainsi nommé à cause de ses qualités caractéristiques qu'on peut résumer de la manière suivante un grand accroissement de la surface et de la profondeur de coupe, la vitesse avec laquelle on l'obtient, et la rapidité générale du travail dans les ateliers. L'accroissement dans la production, n'est, toutefois, pas dû seulement à la profondeur de coupe et à la vitesse de travail en surface, mais principalement à ce que l'arête coupante ou la face conserve, même quand le bec de l'outil arrive à la chaleur rouge, une dureté suffisante pour résister à l'usure et à la pression du copeau à détacher du métal, ce qui constitue le grand avantage de l'acier à coupe rapide sur l'acier au carbone. Il peut être intéressant à ce sujet, de résumer ses divers procédés de fabrication ils sont les suivants 1" Au moyen du four à chambre bien connu, dans lequel la matière est fondue dans des creusets en plombagine ou en argile réfractaire, la chaleur étant fournie par le coke soumis au tirage naturel. 2° Par le même procédé que ci-dessus, mais en remplaçant le coke par un gazogène 3° Au four Siemens 4° Par le même procédé qu'au n° mais avec emploi du tirage forcé 5° Par la pression au four électrique. La première méthode de pression de l'acier fut introduite à Sheffield, il y a déjà longtemps, en 1740, par Huntsman. L'emploi de ce procédé dans la ville a fondé la réputation de ses aciers à outils, qu'ils possèdent encore aujourd'hui. Les procédés 2, 3, 4 et 5 offrent certains avantages, et plusieurs fabricants prétendent que leurs produits particuliers jouissent de propriétés spéciales néanmoins, et malgré sa grande ancienneté le procédé au creuset (n° 1 et 3 ci-dessus) maintient, sa supériorité sur tous les autres. C'est pourquoi il est, dans la pratique, préféré,
des creusets en plombagine ou en argile réfractaire, la chaleur étant fournie par le coke soumis au tirage naturel. 2° Par le même procédé que ci-dessus, mais en remplaçant le coke par un gazogène 3° Au four Siemens 4° Par le même procédé qu'au n° mais avec emploi du tirage forcé 5° Par la pression au four électrique. La première méthode de pression de l'acier fut introduite à Sheffield, il y a déjà longtemps, en 1740, par Huntsman. L'emploi de ce procédé dans la ville a fondé la réputation de ses aciers à outils, qu'ils possèdent encore aujourd'hui. Les procédés 2, 3, 4 et 5 offrent certains avantages, et plusieurs fabricants prétendent que leurs produits particuliers jouissent de propriétés spéciales néanmoins, et malgré sa grande ancienneté le procédé au creuset (n° 1 et 3 ci-dessus) maintient, sa supériorité sur tous les autres. C'est pourquoi il est, dans la pratique, préféré, sans exception, par toutes les sociétés réputées. L'installation qu'il nécessite est la suivante : a) Des fours à fusion, consistant en une série de chambres étroites établies au-dessous du niveau du sol de la salle aux fours, leur plafond étant formé par un couvercle en briques réfractaires, tandis que leur fond est construit autour d'une charpente en fonte supportant une série de barres de foyer ou de grille. Au sommet de chaque chambre, se trouve un carneau conduisant à la cheminée, et fournissant le tirage nécessaire à la fusion. Ces chambres sont de largeur suffisante pour recevoir chacune deux creusets, avec le combustible (du coke par exemple), requis pour la fusion. b) Le creuset, avec son couvercle. c) Une grille à usage pour tous creusets réfractaires sont réchauffés ou recuits avant d'être placés dans le four à fusion. d) Du coke de premier choix, teneur en soufre aussi faible qu'il est commercialement possible; e) Des moules en fonte de formes variées; f) Des manches d'alimentation en argile réfractaire. qu'on place au sommet du lingot immédiatement après sa coulée, pour réduire au minimum la grandeur du canal produit au centre de la masse par la contraction du métal lors de sa
fond est construit autour d'une charpente en fonte supportant une série de barres de foyer ou de grille. Au sommet de chaque chambre, se trouve un carneau conduisant à la cheminée, et fournissant le tirage nécessaire à la fusion. Ces chambres sont de largeur suffisante pour recevoir chacune deux creusets, avec le combustible (du coke par exemple), requis pour la fusion. b) Le creuset, avec son couvercle. c) Une grille à usage pour tous creusets réfractaires sont réchauffés ou recuits avant d'être placés dans le four à fusion. d) Du coke de premier choix, teneur en soufre aussi faible qu'il est commercialement possible; e) Des moules en fonte de formes variées; f) Des manches d'alimentation en argile réfractaire. qu'on place au sommet du lingot immédiatement après sa coulée, pour réduire au minimum la grandeur du canal produit au centre de la masse par la contraction du métal lors de sa solidification, ou en d'autres termes, pour diminuer la portion non saine et par suite inutilisable du lingot. Les matières, autres que le tungstène, nécessaires à la production de l'acier à coupe rapide varient, dans une certaine mesure, suivant les usines engagées dans cette fabrication. Dans la plupart des maisons réputées, la base est constituée par une forme de fer de pureté exceptionnelle, importée de Suède, et expédiée en Angleterre sous la forme de barres forgées ou laminées, suivant la qualité de l'acier qui doit être fabriqué. Si le fer a été cémenté, au préalable, il est aisément cassé en morceaux de la taille requise. Leur section-type est de 76 millimètres sur 66. les longueurs des morceaux variant suivant la convenance. La première opération consiste dans le découpage des barres en petits morceaux carrés ou triangulaires, par exemple de 3 à 20 centimètres carrés de surface. Ces morceaux provenant directement des approvisionnements peuvent être plus ou moins couverts de rouille, sauf sur les faces coupées beaucoup de maisons les emploient dans cet état, mais quelques unes enlèvent la rouille de manière à rendre le produit final aussi exempt d'oxyde que possible. Ce dérouillage s'opère en introduisant les fragments dans un cylindre
la base est constituée par une forme de fer de pureté exceptionnelle, importée de Suède, et expédiée en Angleterre sous la forme de barres forgées ou laminées, suivant la qualité de l'acier qui doit être fabriqué. Si le fer a été cémenté, au préalable, il est aisément cassé en morceaux de la taille requise. Leur section-type est de 76 millimètres sur 66. les longueurs des morceaux variant suivant la convenance. La première opération consiste dans le découpage des barres en petits morceaux carrés ou triangulaires, par exemple de 3 à 20 centimètres carrés de surface. Ces morceaux provenant directement des approvisionnements peuvent être plus ou moins couverts de rouille, sauf sur les faces coupées beaucoup de maisons les emploient dans cet état, mais quelques unes enlèvent la rouille de manière à rendre le produit final aussi exempt d'oxyde que possible. Ce dérouillage s'opère en introduisant les fragments dans un cylindre tournant, à mouvement de rotation rapide, où le frottement réciproque des morceaux enlève la rouille ou l'oxyde, mais cette opération n'est pas absolument nécessaire. L'addition au fer de Suède d'une proportion de rebonds convenables est également usitée un approvisionnement considérable de clous de métal provenant de sources diverses convient également. Cet emploi réduit la consommation de fer de Suède, et constitue une économie désirable et importante. La deuxième opération, est très importante, suivant la classe d'acier demandée, les matériaux doivent être mélangés avec le plus grand soin, et exactement dans les proportions indiquées par les spécifications. La partie de l'établissement où se fait cette opération est appelée, la maison des pesées et dans certaines maisons, la pharmacie. Les matières pesées sont mises dans une espèce de bassin ouvert, à fond plat un bassin distinct étant réservé à chaque creuset. On pèse ainsi et on mélange le fer de Suède, les ribions, le vanadium, le molybdène, le manganèse, le silicium et le carbone. (Quelques fabricants substituent aux éléments mêmes des alliages de l'or ou de plusieurs d'entre eux, mais on n'en parlera pas dans cet article, qui est réservé à la meilleure qualité d'acier à coupe rapide de Sheffield. Les bassins
Cet emploi réduit la consommation de fer de Suède, et constitue une économie désirable et importante. La deuxième opération, est très importante, suivant la classe d'acier demandée, les matériaux doivent être mélangés avec le plus grand soin, et exactement dans les proportions indiquées par les spécifications. La partie de l'établissement où se fait cette opération est appelée, la maison des pesées et dans certaines maisons, la pharmacie. Les matières pesées sont mises dans une espèce de bassin ouvert, à fond plat un bassin distinct étant réservé à chaque creuset. On pèse ainsi et on mélange le fer de Suède, les ribions, le vanadium, le molybdène, le manganèse, le silicium et le carbone. (Quelques fabricants substituent aux éléments mêmes des alliages de l'or ou de plusieurs d'entre eux, mais on n'en parlera pas dans cet article, qui est réservé à la meilleure qualité d'acier à coupe rapide de Sheffield. Les bassins avec leur contenu réuni et pesé, sont portés dans un bâtiment voisin de celui où s'opère la fusion, et où les creusets sont élevés à une température telle qu'on puisse, sans crainte de les casser, y introduire les charges des bassins. Le hall aux fontes est un bâtiment contenant deux rangs de fours, un de chaque côté. Ces fours constituent une série de chambres étroites, établies au-dessous du sol, avec des couvercles mobiles, de niveau avec celui-ci, et des carreaux verticaux construits dans l'épaisseur des murs. Deux supports à creuset dits fromages, formés, en général, par les deux moitiés d'une brique réfractaire ordinaire carrée, mais qui, dans certains cas, sont fabriqués spécialement, sont placés sur les barres de la grille des chambres, et pour chaque creuset du four. Ceux-ci ont environ 45 centimètres de haut sur un diamètre maximum de 26 centimètres. Ils sont rapidement transportés de la grille de réchauffage des creusets jusqu'aux fours, et placés un sur chacun des fromages déjà disposés dans les chambres. Des charbons ardents sont versés autour du fond des creusets, puis le feu est alimenté avec du coke ou du charbon, comme le juge à propos. Après un laps de temps d'environ une
rangs de fours, un de chaque côté. Ces fours constituent une série de chambres étroites, établies au-dessous du sol, avec des couvercles mobiles, de niveau avec celui-ci, et des carreaux verticaux construits dans l'épaisseur des murs. Deux supports à creuset dits fromages, formés, en général, par les deux moitiés d'une brique réfractaire ordinaire carrée, mais qui, dans certains cas, sont fabriqués spécialement, sont placés sur les barres de la grille des chambres, et pour chaque creuset du four. Ceux-ci ont environ 45 centimètres de haut sur un diamètre maximum de 26 centimètres. Ils sont rapidement transportés de la grille de réchauffage des creusets jusqu'aux fours, et placés un sur chacun des fromages déjà disposés dans les chambres. Des charbons ardents sont versés autour du fond des creusets, puis le feu est alimenté avec du coke ou du charbon, comme le juge à propos. Après un laps de temps d'environ une heure ou une heure et demie, la température des creusets est arrivée à un degré suffisant pour qu'on puisse y introduire les matières à fondre. Celles-ci contenues dans le bassin à pesées sont versées dans les creusets au moyen d'une espèce d'entonnoir ou de cylindre de métal, dit chargeur, d'environ 30 m. de long, avec un diamètre plus grand au sommet qu'au fond. Le chargeur étant placé, un homme muni d'un long ringard, empêche que la chute brusque d'un morceau de métal de grosseur exceptionnelle, ne puisse casser le creuset. Cette opération est dite l'ancrage des creusets. Les creusets sont ensuite fermés avec soin, et les feux sont alimentés au coke jusqu'à ce que les creusets soient complètement recouverts de combustible, l'opération de la fonte commence. La charge est laissée dans les creusets durant à peu près 4 heures à 4 heures et demie au bout de ce temps, le métal, sous la forme d'acier à coupe rapide, est fondu, et prêt à la coulée. On peut couler des lingots d'un poids, presque quelconque, depuis 5 kilos jusqu'à 20 ou 30 tonnes, suivant le nombre de fours dont on réunit les produits. Le poids de matière fondu dans chaque creuset
30 m. de long, avec un diamètre plus grand au sommet qu'au fond. Le chargeur étant placé, un homme muni d'un long ringard, empêche que la chute brusque d'un morceau de métal de grosseur exceptionnelle, ne puisse casser le creuset. Cette opération est dite l'ancrage des creusets. Les creusets sont ensuite fermés avec soin, et les feux sont alimentés au coke jusqu'à ce que les creusets soient complètement recouverts de combustible, l'opération de la fonte commence. La charge est laissée dans les creusets durant à peu près 4 heures à 4 heures et demie au bout de ce temps, le métal, sous la forme d'acier à coupe rapide, est fondu, et prêt à la coulée. On peut couler des lingots d'un poids, presque quelconque, depuis 5 kilos jusqu'à 20 ou 30 tonnes, suivant le nombre de fours dont on réunit les produits. Le poids de matière fondu dans chaque creuset peut varier suivant les usines, mais il est, en moyenne, d'environ 37 kilogrammes. Chacun des hommes de l'équipe est chargé d'un travail spécial. Il y a deux tireurs de creusets, par série de 4 creusets, et leurs fonctions consistent à extraire ceux-ci de leurs chambres et à les poser sur le sol. Après avoir élevé le creuset de manière que sa tête arrive juste au sommet du four, ils l'inclinent doucement, puis un des hommes enlève la scorie surnageant le métal et les crasses adhérantes au fond du creuset. Ce travail est fait pour la double raison non seulement de réduire le poids à soulever par le tireur, mais aussi de faciliter la remise dans le four du creuset quand il aura été vidé. La scorie ayant été enlevée, le tireur traîne le creuset sur le sol jusqu'au lieu où le videur de creuset, attend pour faire son œuvre dans le travail. Moulures. Une série de moules en fonte, ayant généralement 19 centimètres carrés de section sur 6 centimètres environ de long, est disposée dans le sens de la longueur du hall. Ils sont placés de manière que leur ouverture soit élevée à une hauteur convenable pour que le videur,
le sol. Après avoir élevé le creuset de manière que sa tête arrive juste au sommet du four, ils l'inclinent doucement, puis un des hommes enlève la scorie surnageant le métal et les crasses adhérantes au fond du creuset. Ce travail est fait pour la double raison non seulement de réduire le poids à soulever par le tireur, mais aussi de faciliter la remise dans le four du creuset quand il aura été vidé. La scorie ayant été enlevée, le tireur traîne le creuset sur le sol jusqu'au lieu où le videur de creuset, attend pour faire son œuvre dans le travail. Moulures. Une série de moules en fonte, ayant généralement 19 centimètres carrés de section sur 6 centimètres environ de long, est disposée dans le sens de la longueur du hall. Ils sont placés de manière que leur ouverture soit élevée à une hauteur convenable pour que le videur, armé d'une paire de tenailles spéciales, puisse saisir le creuset et verser lentement son contenu, qui est au rouge blanc, dans le moule, ce travail demande, pour être fait convenablement, une grande habileté, parce qu'il est essentiel que le jet de métal fondu, tombe d'abord directement au fond du moule, sans toucher durant l'opération, même momentanément, aucune des quatre parois. Lorsque le métal fondu s'est élevé, jusqu'à environ 7 à 8 centimètres de l'ouverture du moule, une espèce de tampon percé préalablement échauffé dans une des chambres, est rapidement placé à la surface du métal, et y est maintenu jusqu'à ce que les quelques livres de métal fondu, encore restés dans le creuset, aient été versées à travers son orifice. Tampons de moules. Ils consistent en blocs étroits d'argile réfractaire, ayant la largeur de la section interne à la tête du moule, une longueur d'environ 1 centimètre et pourvus d'un trou axial de 3 à 4 centimètres de diamètre. Ils servent à verser les dernières portions du métal fondu et formant la réserve destinée à combler la diminution de volume produite au centre de la masse métallique durant son refroidissement. Leur emploi réduit non seulement le vide central, dans la
sans toucher durant l'opération, même momentanément, aucune des quatre parois. Lorsque le métal fondu s'est élevé, jusqu'à environ 7 à 8 centimètres de l'ouverture du moule, une espèce de tampon percé préalablement échauffé dans une des chambres, est rapidement placé à la surface du métal, et y est maintenu jusqu'à ce que les quelques livres de métal fondu, encore restés dans le creuset, aient été versées à travers son orifice. Tampons de moules. Ils consistent en blocs étroits d'argile réfractaire, ayant la largeur de la section interne à la tête du moule, une longueur d'environ 1 centimètre et pourvus d'un trou axial de 3 à 4 centimètres de diamètre. Ils servent à verser les dernières portions du métal fondu et formant la réserve destinée à combler la diminution de volume produite au centre de la masse métallique durant son refroidissement. Leur emploi réduit non seulement le vide central, dans la partie supérieure du lingot vide, qui doit à tout prix être supprimé, mais ramène aussi au minimum le poids de métal (la masselotte) qui surmonte immédiatement la partie qui doit nécessairement être coupée. Section de la masselotte du lingot. – Cette opération consiste à sectionner les parties de la tête du lingot ou celles de son canal d'alimentation jusqu'à ce que tout le canal ou toute partie de métal non saine soient enlevées. Elle sert aussi à relever l'existence de fractures et permet à un œil exercé d'apprécier si le métal est propre à être soumis à l'opération de la fonte. Les creusets vides sont redescendus dans le four pour être réchauffés, et sont rechargés aussitôt qu'ils ont atteint la température nécessaire. Les opérations précédentes sont alors reprises en temps voulu. Analyse chimique. Avant de soumettre les lingots à d'autres opérations, on les met en réserve jusqu'à ce que l'analyse complète en ait été faite au laboratoire. Nous donnons plus loin l'analyse typique d'une variété d'acier à outils, au tungstène-chrome vanadium, qui tient une place prédominante parmi les alliages d'acier rivaux employés dans les travaux durs continus Carbone. 0,60 % Soufre. 0,30 % Manganèse. 0,60 % Tungstène. 1,60 % Silicium.
du lingot ou celles de son canal d'alimentation jusqu'à ce que tout le canal ou toute partie de métal non saine soient enlevées. Elle sert aussi à relever l'existence de fractures et permet à un œil exercé d'apprécier si le métal est propre à être soumis à l'opération de la fonte. Les creusets vides sont redescendus dans le four pour être réchauffés, et sont rechargés aussitôt qu'ils ont atteint la température nécessaire. Les opérations précédentes sont alors reprises en temps voulu. Analyse chimique. Avant de soumettre les lingots à d'autres opérations, on les met en réserve jusqu'à ce que l'analyse complète en ait été faite au laboratoire. Nous donnons plus loin l'analyse typique d'une variété d'acier à outils, au tungstène-chrome vanadium, qui tient une place prédominante parmi les alliages d'acier rivaux employés dans les travaux durs continus Carbone. 0,60 % Soufre. 0,30 % Manganèse. 0,60 % Tungstène. 1,60 % Silicium. 0,50 % Chrome. 3,00 % Phosphore. 0,010 % Vanadium. 0,03 % Lorsqu'on s'est assuré que ° La fusion de l'acier a été bien conduite; ° L'analyse a montré que des composants se trouvaient dans les limites fixées par les spécifications ° La surface du métal est lisse et propre. Alors le lingot peut être envoyé à la forge. Forgage. Le lingot est d'abord placé dans un four où il est chauffé très lentement depuis la température ambiante jusqu'au rouge sombre. Il est ensuite transporté dans un four plus chaud, et y est maintenu jusqu'à ce que toute sa masse ait bien pris la nouvelle température. Si les lingots ont été complètement et soigneusement réchauffés, le forgeage de l'acier ne présente pas de difficultés bien sérieuses mais aucun travail au marteau ne doit être essayé avant que le réchauffage n'ait été opéré, il en résulterait presque certainement une rupture dans tous les sens ou en tout cas, un fendillement qui rendrait l'acier impropre à la fabrication des outils coutumiers. La réduction du calibre au marteau est à ce moment très délicate, c'est le conseil pratique. Après ce traitement, on laisse refroidir les barres, en les plaçant dans des chambres fermées ou