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L E Ç O N S SUR LES A L L I A G E S M É T A L L I Q U E S IRIS - LILLIAD - Univ

L E Ç O N S SUR LES A L L I A G E S M É T A L L I Q U E S IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 L E Ç O N S S U R L E S A L L I A G E S MÉTALLIQUES PAR J. C A V A L I E R PROFESSEUR HONORAIRE A LA FACULTÉ DCS SCIENCES DE L'UNIVERSITÉ DE RENNES R E C T E U R D E L ' A C A D E M I E D E P O I T I E R S P A R I S V U I B E R T E T N O N Y É D I T E U R S 6 3 , BOULEVARD SAINT-GERMAIN, 6 3 1909 IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 droits de Reproduction et de Traduction réservés pour tous pays ) IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 AVERTISSEMENT La science des alliages métalliques a été l'objet, depuis une vingtaine d'années, d'un nombre considérable de travaux qui l'ont totalement renouvelée. D'une part, les exigences, chaque jour plus grandes et aussi plus précises, de l'industrie moderne ont conduit à multiplier considérablement les produits nouveaux devant répondre avec exactitude à des besoins bien déterminés. D'autre part et sur tout, on a entrepris d'étudier systématiquement les propriétés des alliages, leur nature chimique ou constitution, et les rap ports entre cette constitution et les propriétés utiles. Ces études, dont beaucoup ont été poursuivies dans des la boratoires industriels, ont été rendues possibles par l'état d'avancement de la chimie générale théorique, en particulier par la connaissance des lois de l'équilibre chimique. Elles ont abouti à des méthodes générales, à des techniques nouvelles, qui sont applicables, et qui déjà ont été appliquées, non seule ment aux alliages pour lesquels elles ont été établies, niais aussi à tous les solides qui, comme les alliages, sont des agrégats formés par la juxtaposition de petits éléments différents : sili cates, sulfures, mélanges organiques, etc. Par un retour fréquent dans l'histoire des sciences, ces tra vaux, souvent conçus tout d'abord dans un but pratique, en ouvrant ainsi une voie nouvelle à la « chimie des corps solides », a IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 VI AVERTISSEMENT ont puissamment contribué au développement de la science pure. Ils constituent aujourd'hui un chapitre essentiel de la chimie générale. Aussi, bien que tous les résultats obtenus ne puissent pas encore être considérés comme définitifs, il est nécessaire que, dès maintenant, les principes fondamentaux de la Science des alliages prennent place dans l'enseignement. Les quelques lignes que lui consacrent les ouvrages généraux ne peuvent suffire. C'est ce qui m'a engagé à publier cet ouvrage, déve- loppement d'une série de leçons faites à la Faculté des sciences de Rennes, pour les candidats à 1' « agrégation des Sciences physiques », les étudiants en « Chimie générale » et en « Chi- mie industrielle». Mon but n'a pas été d'être complet, de rassembler, même en résumé, l'ensemble de nos connaissances actuelles sur tous les alliages métalliques : ce travail a été déjà fait par M. Guillet dans un excellent et très important ouvrage (Etude théorique et industrielle des Alliages métalliques, Dunod, 1906) auquel, d'ail- leurs, j'ai fait de fréquents emprunts. Plus modestement, je me suis proposé de faire oeuvre didac- tique, me bornant à exposer les principales méthodes et à les illustrer par des exemples. Ce livre comprend ainsi, tout naturellement, deux pai- ties : La première est consacrée aux généralités : procédés géné- raux de préparation et d'étude ; étude chimique, métallogra- phique, thermique ; propriétés physiques et mécaniques. On insiste sur les méthodes qui permettent d'arriver le plus rapi- dement et le plus sûrement à la connaissance de la constitu- tion. Dans cet exposé, je me suis efforcé de rester très élémentaire. J'ai même cru bon de rappeler, au fur et à mesure des besoins, toutes les notions de chimie physique strictement nécessaires IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 AVERTISSEMENT à mon objet, de manière à pouvoir être lu et compris par qui possède seulement les connaissances chimiques d'un ancien bachelier. La seconde partie renferme l'étude particulière de quelques alliages. J'ai surtout voulu montrer, sur des exemples concrets, comment les méthodes générales ont été effectivement appli- quées et ce qu'elles ont pu donner en réalité. Si, pour des raisons faciles à comprendre, ces exemples ont été choisis, autant que possible, parmi les produits présentant quelque intérêt industriel, et si la plupart des groupes impor- tants ont été ainsi passés en revue, je ne me suis pas astreint à faire une énumération complète de tous les alliages qui ont reçu une utilisation quelconque. Il m'a suffi de chercher à don- ner un exemple pour chacun des cas qui peuvent se présenter dans une étude systématique, en classant les chapitres à peu près par ordre de complexité croissante. Ainsi, les alliages d'or et d'argent ont une constitution très simple ; on trouve des diagrammes plus compliqués dans le chapitre suivant (plomb, étain, antimoine), et surtout dans l'étude des alliages de cuivre (bronzes et laitons) qui montrent la fréquence des solutions solides. Avec les laitons spéciaux, s'introduit la loi d'équivalence. Les alliages d'aluminium mon- trent une forme particulière du diagramme de solidification. Les relations entre la constitution et les propriétés utiles, et l'inté- rêt industriel qui peut en résulter, trouvent un exemple frap- pant dans les alliages pour pièces frottantes. Enfin, les alliages fer-carbone, dont l'importance pratique est fondamentale, pré- sentent des difficultés dans leur étude, par suite de l'existence d'un système labile. Malgré l'obligation de simplifier, il a paru nécessaire de signaler l'incertitude et le provisoire de certaines conclusions, la contradiction de certains résultats ; il ne fallait pas laisser au lecteur la fausse impression d'une sécurité illusoire et d'une science qui serait terminée. IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 vni AVERTISSEMENT J'espère que ces pages seront utiles aux étudiants de nos Facultés et des Ecoles spéciales. Peut-être aussi rendront-elles service à quelques industriels et pourront-elles les aider dans la lecture des nombreux mémoires qui paraissent chaque jour. Je dois à l'extrême obligeance de M. Guillet, professeur au Conservatoire des Arts et Métiers, la plupart des photographies microscopiques qui m'étaient indispensables et que j'ai repro- duites. Qu'il veuille bien accepter mes remerciements les plus cordiaux. Je tiens également à remercier ici mes amis MM. Barré, Blanc, Bouzat et l'abbé Prost qui m'ont beaucoup aidé dans la correction des épreuves. Poitiers, le i5 mars 1909. IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 T A B L E D E S M A T I È R E S PREMIÈRE PARTIE CHAPITRE I LES MÉTAUX INDUSTRIELS Pages. Propriétés pratiques des métaux i Fusibilité, i. — Malléabilité. Ductilité, 2 . — Résistance méca- nique, 2 . — Dureté, 3. — Résistance aux agents chimiques, 4- Circonstances qui influent suf les propriétés des métaux. . . . 4 Influence des impuretés, 4· — Influence des traitements méca- niques et thermiques. Ecrouissage. Recuit, 5. Structure des métaux 6 Cristallisation des métaux, 7 . Relation entre la structure cristalline et les propriétés 8 Dimension des cristaux, g. — Orientation des cristaux, 1 0 . — Explication de l'écrouissage, 1 1 . Principaux métaux industriels 1 2 Métaux pouvant être employés seuls, 1 2 . — Insuffisance des métaux purs. Alliages, i5. — Métaux employés seulement à l'état d'alliages, 1 6 . CHAPITRE II PRÉPARATION DES ALLIAGES I. — Fusion simultanée des éléments constituants 1 7 Principe 1 7 Matières premières, 1 8 . IRIS - LILLIAD - Université Lille 1 X TABLE DES MATIÈRES Coulée, 3 i . — Moules, 3 a . — Défauts des alliages coulés, 3 2 . — Travail mécanique, 3 4 . CHAPITRE III CONSTITUTION DES ALLIAGES Les alliages sont des agrégats cristallins, souvent hétérogènes, 3 5 . — Nature des cristaux élémentaires, 3 7 . — Constitution chimique des alliages, 38. — Structure physique, 3g. — Utilité d'étudier la constitution des alliages, 3 a . — Méthodrs pour étudier la consti- tution des alliages, 4 o . CHAPITRE IV ÉTUDE CHIMIQUE Analyse élémentaire 4 i Analyse immédiate 4 a Exemples: tungstène-aluminium, 4 a ; nickel-étain, 4 2 ; alliages de fer, 4 3 . — exclusion, 4 6 . Chaleur de formation 4 6 Principe, 4 6 . — Détermination expérimentale, 4 7 . — Exemple, 4 7 · Principe CHAPITRE V METALLOGRAPHIE MICROSCOPIQUE 49 Appareils i 8 Creusets, ig. — Fours à réverbère, 2 0 . — Cubilot, 2 0 . — Fours électriques, ai. Comparaison des différents procédés de fusion 2 5 II. — Cémentation 2 6 Principe de la cémentation. Diffusion dans les solides, 2 6 . III. — Production de l'un ou de plusieurs des éléments consti- tuants à partir de corps composés 2 8 Réduction par le charbon, 2 8 . — Réduction par l'aluminium. Aluminotherinie, 2 8 . IV. — Affinage d'alliages plus complexes uploads/Litterature/ alliages-metalliques.pdf