| Ajouter ce site à vos favoris ! | Rejoignez-nous sur Google+

Accueil > Biographies de Scientifiques > Les ingénieurs > Louis Paul Urbain Le Verrier (1848 - 1907)

Louis Paul Urbain Le Verrier (1848 - 1907)

Léon Guillet, la Revue Scientifique — 18 avril 1908

samedi 2 octobre 2010, par gloubik

Mesdames, Messieurs,

Ai-je besoin de dire l’émotion si profonde et bien compréhensible que j’éprouve ce soir en prenant possession de la chaire de métallurgie et de travail des métaux du Conservatoire national des Arts et Métiers ?

Ma pensée s’en va tout naturellement vers le savant ingénieur qui, il y a quelques mois, venait terminer ici les leçons du cours de l’année 1906-1907 ; et, me reportant plus loin, je me vois assis, il y a onze ans à peine, dans cet amphithéâtre, alors que je terminais mes études à l’École Centrale et que je venais chercher au Conservatoire des compléments aux cours du regretté Jordan.

Qui m’eût dit alors qu’un jour je succéderais au savant aux leçons duquel je complétais mon instruction métallurgique m’eût certainement bien étonné. y aurais-je songé que je me serais entr’aperçu dans cette chaire an déclin de la vie.

Les circonstances en ont permis autrement et je ne veux, Messieurs, croyez-le bien, je ne veux en tirer aucune vanité. Je tiens au contraire à ce que le grand honneur qui m’est fait aujourd’hui retombe sur les maîtres éminents qui ont guidé mes, premiers pas dans la Science et dans l’Industrie, mes anciens professeurs de la Sorbonne et de l’École Centrale et tout particulièrement le regretté professeur Jordan qui m’initia à la Sidérurgie.

J’éprouve aussi une véritable joie à pouvoir exprimer toute ma respectueuse et profonde reconnaissance au savant qui, depuis huit ans, a guidé toutes mes recherches et dont l’appui m’a été si précieux en maintes circonstances, à M. Henry Le Chatelier, membre de l’Institut.

Je voudrais aussi, Messieurs, remercier tous ceux, et ils sont nombreux, auxquels je dois d’être ici ce soir et les industriels qui m’appelant auprès d’eux m’ont permis de faire de longues et coûteuses recherches, tout spécialement MM. de Dion et Bouton et la Société Métallurgique de la Bonneville, et les membres des Conseils du-Conservatoire des Arts et Métiers. ainsi que les membres de l’Académie des Sciences qui, par leur suffrage, ont bien voulu me désigner au choix de M. le Ministre du Commerce et de l’industrie.

Mais il est bien certain que je dois, avant tout, l’honneur qui m’est fait à mon éminent prédécesseur. N’est-ce pas lui, en effet, qui se sentant atteint par le mal qui devait l’enlever si rapidement m’appela à la suppléance de cet enseignement et attira. ainsi l’attention sur ’mes travaux. Aussi manquerais-je à tous mes devoirs si je ne vous retraçais, du moins brièvement, la brillante carrière si tôt interrompue d’Urbain Le Verrier.

Urbain Le Verrier naquit à Paris le 7 novembre 1848 ; il est mort le 3 juin 1907, près de Paris à Eaubonne, dans la propriété de son beau-frère M. Magne, son collègue au Conservatoire des Arts et Métiers On peut dire que.s’il vint dans la capitale chercher la juste récompense d’un labeur intéressant, ce n’est pas ici que s’écoula la partie la plus intéressante de sa carrière, mais bien dans la région de Saint-Étienne où il assista, en quelque sorte, à l’éclosion de la Métallurgie scientifique.

Fils du célèbre astronome, élevé dans un milieu essentiellement actif et intelligent, il fit preuve, dès son jeune âge, d’aptitudes remarquables. Aussi bien doué pour les arts que pour les sciences, il cultivait avec la même passion les mathématiques et la musique ; il possédait de plus un profond esprit d’assimilation ; ses anciens camarades, ses condisciples du lycée Louis-le- Grand, en ont gardé le souvenir et plusieurs d’entre eux me le redisaient encore récemment.

Entré à l’École Polytechnique en 1867, il y fit les plus brillantes études et sortit dans le corps des mines. Nommé, trois ans plus tard, en 1873, à Saint-Étienne il y prit contact avec les métallurgistes les plus distingués qui dirigeaient alors les fameuses usines de Terre-Noire, notamment M. Pourcel et ses goûts l’entraînèrent vers des études qu’il devait continuer jusqu’à la fin de sa vie.

En 1878, il est nommé professeur à l’École des Mines de Saint-Étienne où il y enseigna pendant neuf ans la chimie et la métallurgie ; il fit preuve dans son enseignement d’un savoir et d’une originalité tels que ces cours devinrent rapidement classiques.

Les traités qu’il publia alors eurent le plus gros succès et l’on peut affirmer notamment que son ouvrage sur la métallurgie des petits métaux constitue, sans nul doute, le livre le plus clair, le plus méthodique qui ait encore été écrit sur ce sujet.

Son enseignement ne l’absorbait pas entièrement ; et les industriels le recherchaient tout particulièrement, assurés de trouver toujours auprès de lui les meilleurs conseils.

Il joua ainsi un rôle important dans les Usines métallurgiques de la Loire.

A un moment où l’industrie cherchait à échapper à l’empirisme des temps passés, pour faire appel aux nouvelles méthodes scientifiques de travail, les échanges incessants de vue avec un ingénieur versé dans toutes les sciences et doué en outre d’un esprit d’assimilation hors ligne. pour l’élude des questions pratiques, rendit bien des services à plus d’un directeur d’usine. Tous se plaisaient à rendre hommage à cette fructueuse collaboration de Le Verrier, dont il ne subsiste malheureusement aucune trace matérielle.

On ne doit pas oublier non plus la part très active et très courageuse qu’il prit lors des accidents survenus dans différents puits de la région de Saint-Étienne.

A cette époque, il commença cette collaboration au service de la carte géologique de France qui ne devait se terminer qu’avec la mort. On lui doit des études très complètes sur les régions de la Loire, de la Corse. du Plateau Central et de Nantes.

En 1882, il reçut la croix de la Légion d’Honneur. Nommé Ingénieur en chef en 1887, il fut appelé à Marseille où il professa un cours libre de pétrographie à la Faculté des Sciences de cette ville : manifestant une fois de plus le goût si vif qu’il avait pour l’enseignement et pour les sciences géologiques.

Lorsqu’en 1890 la Chaire de métallurgie et de travail des métaux fut créée au Conservatoire des Arts et Métiers, Le Verrier, que ses travaux et ses situations antérieures désignaient tout naturellement au choix du Conseil de cet établissement et de l’Académie des Sciences, fut appelé à créer ce nouvel enseignement. — Ai-je besoin de rappeler ici, à vous Messieurs qui furent ses élèves comme moi-même, — toute la science, toute la méthode qu’il apporta dans ses leçons !

Enfin, en 1893, il était nommé professeur de physique a l’École Supérieure des mines.

Terrassé par la maladie, il voulut jusqu’aux derniers moments rester dans cette chaire du Conservatoire qu’il affectionnait tout particulièrement.

C’est ainsi qu’il vint achever les dernières leçons de l’année scolaire 1906-1907 et faire passer les examens quelques jours avant sa mort.

L’œuvre de Le Verrier est très importante. Il collabora, comme je l’ai déjà dit, de la façon la plus assidue à la carte de France. La pétrographie l’avait particulièrement séduit, mais la métallurgie occupa la plus grande partie de son temps. Ses traités sur la métallurgie générale, sur la fonte, le chauffage, la métallurgie des petits métaux, resteront classiques et nous y puiserons bien souvent les plus précieux renseignements. Très au courant des progrès scientifiques les plus récents, il publia différentes études qui furent très remarquées ; je tiens à rappeler tout spécialement l’article qu’il fit paraître en 1891 dans la Revue Générale des Sciences sur les procédés nouveaux pour le raffinage de l’acier et qui était marqué d’un cachet très personnel. « La fabrication de l’acier, y disait-il, est sortie, de nos jours, de l’empirisme pour devenir une opération chimique réglée par des principes rationnels. »

C’est bien cet esprit scientifique qu’il introduisit dans les cours du Conservatoire.

Telles furent, Messieurs, l’œuvre et la carrière du créateur de cette chaire.

Les devoirs qui m’incombent aujourd’hui ne sont de ce fait que plus importants et ce n’est pas sans une grande émotion que je songe aux illustres savants dont les souvenirs planent sur cet établissement, aux Dupin, aux Morin,. aux Tresca, aux Becquerel, aux Boussaingault, aux Péligot, aux de Luynes, aux Payen, aux Aimé Girard, aux Laussedat, sans parler de ceux dont j’ai l’honneur de devenir le collègue. J’éprouverais une certaine émotion, en me présentant aujourd’hui devant vous si une suppléance du cours et diverses conférences ne m’avaient déjà mis en contact suivi avec l’auditoire de cet établissement, et fait connaître toute sa bienveillance.

Est-il d’ailleurs public plus intéressant pour un professeur que celui du Conservatoire constitué essentiellement d’auditeurs volontaires, de travailleurs infatigables qui, leur journée terminée , viennent chercher dans ces cours du soir un complément d’instruction et l’explication scientifique de faits industriels qu’ils coudoient quotidiennement ? Un tel public tient forcément en haleine continuelle le professeur et lui impose l’obligation d’exposer les progrès les plus récents de l’industrie.

C’est cette orientation, Messieurs, que je m’efforcerai de donner à mes leçons en cherchant à en faire un cours d’avant-garde et un cours scientifique.

Un cours d’avant-garde, cela signifie qu’après avoir exposé les méthodes de travail actuellement employées, je m’efforcerai de vous signaler les nouvelles tendances des industries métallurgiques, les perfectionnements des procédés de fabrication qui y sont l’objet de recherches incessantes. Il serait certainement impossible d’étudier en détail chacune de ces tentatives, mais, toutes les fois qu’un progrès réel sera sur le point d’être accompli, je m’empresserai de le vulgariser, sans attendre la sanction d’une trop longue pratique ; je le ferai en particulier pour l’électro-sidérurgie dont l’entrée en ligne va à bref délai modifier profondément la technique des aciéries.

Mais ce cours sera aussi un cours scientifique. Cela veut-il dire qu’il cherchera à traduire par des formules mathématiques les principaux phénomènes industriels, qu’il évoquera des théories plus, ou moins subtiles, sans, applications directes dans l’industrie ?

Nullement : cela signifie seulement qu’il utilisera, autant que faire se pourra, la méthode scientifique, c’est-à-dire qu’il cherchera à analyser tous les facteurs dont dépend le succès d’une opération métallurgique et à donner à chacun d’eux une place proportionnée à son importance sur le résultat final.

Vous me direz : « Cette méthode n’est pas bien nouvelle, tous les esprits réellement pratiques s’y conforment en quelque sorte d’instinct et sans réflexion ; nous l’appliquons tous les jours dans nos ateliers, quand nous cherchons à découvrir les causes d’un insuccès, d’un déchet de fabrication, pour en prévenir le retour ». Cela est parfaitement exact, mais en appliquant cette méthode d’instinct, sans s’en rendre compte, on ne l’applique pas toujours d’une façon suffisamment complète et tous les esprits ne l’appliquent pas dans la même mesure.

D’ailleurs le bon sens, l’esprit pratique qui conduisent à rechercher les causes des différents phénomènes, ne suffisent pas encore, Pour produire un travail réellement scientifique, il faut, à cet effort vers la science, donner les outils nécessaires pour l’atteindre, c’est-à-dire les méthodes de mesure précises, la connaissance des recherches de laboratoire relatives aux propriétés des métaux, et, avant tout, la connaissance des lois de la physico-chimie, science née d’hier, et devenue déjà l’un des guides les plus précieux de notre industrie.

En insistant sur l’emploi des méthodes scientifiques, en vous obligeant à rél1échir sur la façon dont vous avez pu déjà l’appliquer vous-mêmes, je voudrais avant tout vous fortifier et vous donner confiance dans la lutte contre l’empirisme, qui règne encore en maître dans un trop grand nombre d’ateliers.

L’industrie de nos pères, je le sais bien, a été constituée par la réunion de tours de mains, découverts depuis l’origine du monde, à la suite de tâtonnements sans nombre, faits au hasard et sans méthode, Mais après des siècles de travail, l’édifice ainsi élevé ne représente pas la centième partie des progrès réalisés en quelques années par notre génération avec le concours de la science. L’empirisme est une méthode de travail horriblement coûteuse, ne produisant que peu de résultats au prix d’efforts inouïs, J’aurai, au cours de mon enseignement, l’occasion, de vous en donner quelques preuves frappantes.

Mais, me direz-vous, la méthode scientifique a-t-elle donc déjà rendu de si importants services à la métallurgie ?

Je tiens, Messieurs, à répondre dès aujourd’hui à cette importante question en esquissant à grands traits l’intervention de la science dans les différents problèmes que j’aurai à étudier avec vous.

Aux termes du règlement, le Cours de métallurgie et de travail des métaux doit être professé en trois ans et, suivant le programme que j’ai soutenu devant la Commission chargée d’examiner les candidatures à cette chaire, j’étudierai, dans la première année, la métallurgie proprement dite, c’est-à-dire les méthodes d’extraction des métaux de leurs minerais et d’affinage des métaux bruts.

La deuxième année sera consacrée à l’étude des propriétés des métaux, de leurs alliages et de leurs traitements thermiques ou chimiques, c’est-à-dire, la trempe, le recuit, la cémentation, les soudures, les dépôts électrolytiques et autres.

La troisième année sera réservée aux traitements mécaniques, et aura trois principales divisions : la fonderie, le laminage et le martelage et enfin le travail sur machines-outils.

Quelle que soit, Messieurs, la partie de ce Cours que l’on examine en détails, on y voit nettement l’influence des recherches scientifiques sur l’évolution industrielle.

Au début des opérations métallurgiques, se place l’enrichissement des minerais bruts extraits du sol. Des tâtonnements remontant à une époque indéterminée avaient montré l’utilité de débourber les minerais de fer en grains naturellement enrobés d’argile, avant de les passer au haut fourneau. L’empirisme n’avait pas réussi à dépasser cette pratique si simple. Tout autres ont été les résultats obtenus en s’inspirant des notions scientifiques.

La connaissance de la loi de la chute des corps, jointe au principe d’Archimède, indique la possibilité de séparer des corps de densités différentes d’après la différence de leur vitesse de chute dans l’eau. De cette simple remarque sont nés les procédés si perfectionnés employés dans la préparation mécanique des minerais de plomb et de zinc, dans le lavage des charbons. On ’semblait avoir atteint la limite des progrès possibles, et cependant l’utilisation des phénomènes magnétiques, mis en œuvre dans l’industrie, à la suite de patientes recherches de laboratoire, ont ouvert de nouvelles ressources pour l’enrichissement des minerais ; ils ont permis de tirer partie des magnifiques gisements de Norvège où le minerai de fer est intimement mêlé au phosphate de chaux. La métallurgie du fer et l’agriculture ont en recueilli un égal bénéfice. Mais la science n’avait pas encore dit son dernier mot. Les tensions capillaires si délicates sont nous étudions les lois sur les bulles de savon, viennent de donner tout récemment, pour l’enrichissement de la blende et de la galène des méthodes d’une simplicité imprévue. On arrive à faire flotter sur l’eau ces deux minéraux difficiles à mouiller, en laissant tomber au fond la gangue quartzeuse ; et le champ des applications de la science dans celle voie n’est certainement pas encore complètement parcouru.

Quand on parle des applications de la science à l’industrie métallurgique, le premier nom qui vient 3 l’esprit est celui de Sir Lowthian Bell. Il avait, au début de sa carrière, fait des études de chimie très complètes ; pour se perfectionner, il vint à Paris suivre les cours de la Sorbonne où la réputation de Gay-Lussac attirait de nombreux étrangers. Devenu plus tard propriétaire d’une des plus importantes usines à fer d’Angleterre, il y poursuivit ses magnifiques recherches sur les réactions chimiques qui président à la fabrication de la fonte. Il découvrit la dissociation de l’oxyde de carbone en carbone et acide carbonique. qui se produit vers le sommet du haut fourneau. Et, pour éclaircir tes différent problèmes, il n’hésita pas à transformer un dé ses hauts fourneaux en un véritable appareil de laboratoire, y ouvrant des portes de mètre en mètre sur toute la hauteur pour venir faire ses prises d’essai. Les résultats pratiques de ces études furent immédiats.

Des essais empiriques avaient montré l’intérêt d’augmenter les dimensions des anciens petits hauts fourneaux au bois. Avançant sans réflexion et sans limite dans la même direction, on augmentait de plus en plus la hauteur des hauts fourneaux pour refroidir davantage les gaz à leur sortie et mieux utiliser leur chaleur. Sir Lowthian Beli établit péremptoirement l’inutilité de ces efforts. A partir de certaines dimensions, le température des gaz est maintenue invariable par la dissociation de l’oxyde de carbone, qu’il venait de découvrir.

D’autre part, il chiffra en quelque sorte l’influence du chauffage de l’air sur la consommation de coke ; il montra que la température de l’air soufflé est l’équivalent de l’augmentation de volume du haut fourneau et contribua fortement à la vulgarisation de l’emploi de l’air chaud dans le haut fourneau.

La comparaison la plus nette des mérites relatifs de l’empirisme et de la science est donnée par le rapprochement des deux procédés actuels de fabrication de l’acier, celui de Bessemer et celui de Siemens.

Bessemer, fils d’un petit fondeur, débuta en travaillant comme ouvrier chez son père ; il fournit sans désemparer pendant soixante dix ans, de l’âge de 15 ans à 85 ans, un labeur acharné (ce qui prouve, en passant, l’effet conservateur du travail sur la santé) ; il exerça son activité dans toutes les directions, faisant tous les jours de nouvelles inventions, généralement aussi peu heureuses les unes que les autres. Enfant, il imagina des procédés pour le moulage des objets vivants, plantes et animaux ; plus tard, il s’occupa de la frappe des velours d’Utrecht, de l’oblitération des timbres postes, de la fabrication des poudres de bronze, et il continua ainsi jusqu’à la fin de ses jours. On n’a pas oublié une de ses dernières inventions, le bateau anti-mal de mer qui faillit sombrer dans le Pas-de-Calais et ne fit jamais son second voyage.

Il est intéressant, pour faire comprendre sa méthode de travail, de rappeler les conditions dans lesquelles il découvrit son procédé de fabrication de l’acier.

Ayant inventé un obus, il vint l’offrir au gouvernement français, qui l’envoya à une Commission siégeant à Vincennes, laquelle l’éconduisit en lui disant que son obus était sans doute excellent, mais qu’il n’existait pas de canon susceptible de le tirer, Bessemer répondit avec là foi de l’inventeur : « A cela ne tienne, je ferai le canon » et il repartit pour l’Angleterre se remettre à l’œuvre.

Sachant que le mazéage durcit la fonte, il chercha à affiner celle-ci par l’air ; il employa successivement différents moyens, notamment l’injection de l’air dans un four à réverbère renfermant de la fonte liquide et chauffée ; enfin il eut l’idée de la cornue non chauffée, telle que nous la connaissons. Les premières opérations donnèrent de brillants résultats, suivis bientôt d’insuccès complets. Ce. ne fut qu’après bien des péripéties que les difficultés du début furent définitivement vaincues ; il fallut d’abord reconnaître l’impossibilité. d’employer des fontes phosphoreuses, puis la nécessité de l’addition finale de manganèse proposée par Mushet qui, d’ailleurs, ne connaissait pas le rôle exact de ce corps. Ce fut Valton qui, en 1866, expliqua l’influence du spiegel et comme ré carburant et comme désoxydant.

On ne comprend pas aujourd’hui encore comment Bessemer, avec les moyens d’action rudimentaires dont il disposait, a triomphé de toutes les difficultés ; bien peu s’en fallut que cette invention n’eût le sort malheureux des précédentes.

En regard de l’œuvre de Bessemer, les découvertes de Sir William Siemens, membre de la Société Royale de Londres, mathématicien et physicien distingué, ont une tout autre allure. La période active de sa vie industrielle fut moitié moins longue que celle de Bessemer ; il avait fait des études prolongées dans les Universités d’Allemagne, son pays d’origine ; et il mourut relativement jeune, d’une chute accidentelle. Ses inventions aussi furent nombreuses, et plusieurs particulièrement heureuses. Il inventa et installa à Londres la poste pneumatique ; il fut pendant longtemps le seul constructeur des câbles transatlantiques fabriqués par ses procédés. Il posa entre l’Angleterre et l’Amérique un câble qui fut porté par le Faraday, navire entièrement construit sur ses plans, et dont le personnel avait été formé par lui. Il inventa le pyromètre à résistance électrique, repris récemment par Callendar, qui donne aujourd’hui le procédé le plus précis pour la mesure des températures élevées. Entre temps il publiait dans les comptes rendus des sociétés savantes des mémoires de science pure.

Son invention capitale, celle du chauffage à chaleur régénérée, ne transforma pas seulement la métallurgie du fer ; il l’appliqua avec un égal succès à la métallurgie du zinc, à la fabrication du verre et à celle du gaz d’éclairage. Le point de départ de cette découverte est une application de la thermo-dynamique, science abstraite s’il en fût. Il avait inventé un moteur thermique en s’inspirant des principes de cette science et il avait fondé une société pour l’exploitation de son brevet. Cette première invention ne fut pas heureuse ; on ne put vaincre la difficulté résultant de l’altérabilité des métaux aux températures élevées. Son frère Frédéric lui suggéra l’idée de transférer aux appareils de chauffage quelques-uns des principes mis en œuvre dans son moteur. Le succès fut complet dès les premiers essais.

Cette simple comparaison suffit pour démontrer d’une façon éclatante la supériorité du rendement industriel de la science sur l’empirisme. Siemens, avec une somme de travail bien moindre, pendant une existence moins prolongée, obtint des résultats industriels remarquables, dans les directions les plus variées ; il fit autant pour la métallurgie du fer que Bessemer, mais il rendit, en même temps, des services non moins marqués à un grand nombre d’industries différentes.

Le procédé Thomas a eu également une origine scientifique. Lowthian Bell et Gruner avaient parfaitement défini les conditions qui étaient nécessaires pour produire la déphosphoration de la fonte, et, si les premiers métallurgistes qui s’occupèrent de hi question n’aboutirent pas, la seule cause était dans l’emploi de la chaux comme revêtement. Cette chaux ne pouvaient résister aux températures élevées de la cornue et s’effritait. Le mérite de Thomas Gilschrist réside en somme dans l’emploi du revêtement dolomitique et dans le sursoufflage.

Dans la métallurgie des petits métaux, nous trouvons des exemples plus frappants de l’efficacité industrielle des méthodes scientifiques. La métallurgie du Platine et de l’Aluminium ne sont-elles pas en effet sorties du laboratoire de l’École Normale avec Henri Sainte-Claire Deville et Debray ?

De même, encore, l’affinage électrolytique du cuivre, appliqué aujourd’hui aux trois quarts de la production du monde enlier ; la méthode toute récente du raffinage du plomb, dans un bain d’hydrofluosilicate, ne sont autre chose que l’application en grand des méthodes de laboratoire.

La métallurgie des métaux réfractaires n’a pas eu une origine différente. Ne suffit-il pas de rappeler ici les belles recherches de Moissan sur le four électrique et de les rapprocher de l’emploi industriel du même appareil pour la préparation des alliages du fer avec le Chrome, le Silicium, le Tungstène ?

Les méthodes si intéressantes de l’alumino-therrmie sont une application directe et très curieuse de la thermochimie, science qui a rendu déjà, et rendra encore les services les plus signalés à la métallurgie.

Parmi les applications intéressantes de la science à la métallurgie, on ne peut guère en citer de plus importante que l’usage systématique de méthodes de mesures précises, pour la conduite des différents phénomènes mis enjeu dans les diverses opérations industrielles. L’analyse chimique est, depuis long- . temps, devenue d’un usage tout à fait général ; ce serait un lieu commun de rappeler ici ses services. Le problème capital de la mesure des températures élevées reçoit tous les jours dans les usines des applications plus nombreuses. Là le couple thermométrique de M. Le Chatelier a la préférence ; ailleurs le pyromètre à radiations de M. Féry rend les plus signalés services. L’emploi de ces appareils de mesures a permis une conduite rationnelle des opérations métallurgiques les plus délicates. Les traitements thermiques, en particulier : (trempe, cémentation, recuit, revenu) ont atteint aujourd’hui un degré de perfection impossible à réaliser, aussi longtemps qu’on a voulu s’en rapporter exclusivement aux vagues observations de l’œil de l’opérateur.

Si la science a déjà marqué de sa méthode si rigoureuse les opérations métallurgiques destinées à l’extraction des métaux, elle a jeté un jour tout nouveau sur les propriétés des produits métallurgiques ; se substituant aux anciennes recettes culinaires qui présidaient à la confection des’ alliages, elle a permis de jeter les bases de théories absolument générales, dues en grande partie à l’École Française, aux Le Chatelier et aux Osmond et d’établir les relations qui existent entre la constitution et les propriétés mécaniques des produits métallurgiques.

Le sujet est trop vaste pour être rappelé ici, il sera traité en détails l’an prochain ; je tiens cependant à en donner un exemple frappant que j’ai d’ailleurs bien souvent cité et qui découle des belles et longues recherches de M. Charpy : un antifriction renfermant du plomb, de l’étain et de l’antimoine est constitué généralement par de beaux cristaux du composé Sb Sn enchâssés dans un constituant à texture très fine, appelé eutectique parce qu’il fond à plus basse température que tous les alliages de composition voisine. Ces cristaux ayant pour formule Sb Sn sont très durs, mais ils apportent de la fragilité à l’alliage ; leur nombre et leur développement dépendent notamment de la composition, c’est-a- dire des teneurs en antimoine et en étain.

Un antifriction qui contiendra beaucoup de ces cristaux conviendra à des coussinets supportant de lourdes charges et à de faibles vitesses ; au contraire, un alliage qui ne renferme que de petites proportions de ce constituant sera utilisé pour de faibles charges et de grandes vitesses. De plus, en rapprochant de la structure des antifrictions celle de certains alliages cuivre-aluminium caractérisée aussi par des grains enchâssés dans un eutectique, on a été conduit à faire des essais sur l’utilisation de ces produits comme coussinets ; ils auraient donné d’excellents résultats.

Dans l’état actuel de nos connaissances on pourrait déjà multiplier ces exemples à l’infini, en passant en revue les aciers spéciaux, les bronzes, les laitons, la plupart des alliages qu’emploie l’industrie.

L’influence de la science dans les traitements thermiques et chimiques ne saurait être niée.

L’œuvre du capitaine Caron, qüi est sortie du laboratoire de l’Artillerie, a eu une répercussion industrielle très importante et bien des choses qui sont regardées actuellement comme nouvelles en cémentation découlent directement de ses travaux.

Peu de sujets ont exercé la verve des inventeurs comme la recherche du meilleur procédé de trempe. Depuis la plus haute antiquité, les empiriques ont donné chacun leur recette. Pline parle constamment de cette question ; il indique même l’influence du bain de trempe, déclare que certaines eaux de rivière sont plus efficaces que d’autres, et que l’huile doit être utilisée dans de nombreux cas. Chaque époque voit naître des méthodes de trempe très bizarres et si Shakespeare tient à déclarer que l’épée d’Othello a été trempée dans lè ruisseau glacé, du moins un certain nombre d’artisans ne veulent-ils pas se contenter de bains aussi simples. La preuve en est dans ces recettes citées par Roberts Austen :

« Prenez des limaces, et versez d’abord de l’eau colorée en rouge, cette eau étant recueillie dans les deux premiers mois de l’été, quand il pleut, faites bouillir avec les limaces, portez alors votre fer à la chaleur rouge, refroidissez-le brusquement dans le bain, et il sera aussi dur que l’acier. Vous pouvez faire la même chose avec le sang d’un homme de trente ans, d’un tempérament sanguin d’un naturel gai et agréable, distillé à la mi-mai. C’est plutôt ridicule, et pourtant la croyance aux solutions de ce genre s’est maintenue encore de nos jours, puisque je trouve dans un traité paru en 1810, que l’artisan fera bien de prendre la racine de lys bleu, de l’infuser dans du vin, ou de prendre le suc ou l’eau de la fève commune et d’y tremper le fer ou l’acier, le métal sera aussi doux que le plomb. »

Ainsi qu’il arrive toujours quand un art est purement empirique, les procédés de ce genre sont souvent fantasques, mais ils n’ont pas du tout disparu de nos jours et, selon toute probabilité, il n’y a guère d’atelier, à l’heure présente, où l’on ne trouverait un ouvrier ayant la prétention de connaître un élixir bizarre pour tremper l’acier.

Connaissant l’effet du brusque refroidissement de l’acier, on chercha à l’expliquer.

Tachen prétend que « l’acier trempé dans l’eau acquiert de la résistance, parce que l’alcali léger de l’eau est un véritable réconfortant de l’acide léger dans le fer et les couteliers donnent à l’acier de la résistance avec l’alcali des animaux, ce qui explique remploi des limaces. »

Réaumur cependant démontre au moyen de « l’appareil à vide de Torricelli » que la trempe de l’acier n’est accompagnée d’aucun dégagement gazeux ; d"où il conclut fort justement que « la trempe de l’acier n’étant due ni à l’intervention d’une substance nouvelle, ni à l’expulsion de l’air, on ne peut en rechercher la cause que « dans les changements que subit la structure. »

« Si l’on chauffe l’acier, ajoute-t-il, des sels sont chassés hors des molécules métalliques et viennent former ciment entre celles-ci.

Le brusque refroidissement empêche ces sels de revenir dans les molécules et celles-ci se trouvent ainsi fortement cimentées, ce qui produit de l’acier dur. Si on réchauffe un acier ainsi trempé une partie ou la totalité des sels repasse dans les molécules et l’acier revient partiellement ou entièrement à son état primitif. »

On est tout étonné de trouver dans ces écrits de Réaumur les idées très justes de ’changement de structure et du maintien à la température ordinaire de l’état stable à chaud.

On ignorait d’ailleurs totalement la différence qui existait entre le fer et l’acier. Les uns pensaient que l’acier contenait moins de soufre que le fer ; les autres soutenaient le contraire. Stahl déclarait que le fer voyait son phlogistique augmenter au cours de sa conversion en acier.

On a cru longtemps que Bergman, professeur à Upsala, démontra le premier, en 1781, que la teneur variable en carbone (en plombagine, disait-il), caractérisait le fer et l’acier.

Mais M. Bénédicks a montré tout récemment (Revue de métallurgie, janvier 1908) que « un Français, Bazin, avait écrit, dès 1737, dans un traité sur l’acier d’Alsace, que l’acier était en somme l’état intermédiaire entre le fer et la fonte. »

La théorie de la trempe n’avait pas d’ailleurs été éclaircie et, comme l’écrit Bazin lui-même, on pense que « le plus ou moins de bonté dans la trempe ne dépend que du plus ou moins de fraicheur dans l’eau et de chaleur dans le fer. » « En général, ajoute-t-il, plus le fer est chaud et l’eau froide, plus la trempe est forte. »

Ce n’est qu’en 1868 que Tschernoff signale l’existence d’une température à laquelle il est nécessaire de chauffer l’acier pour qu’il prenne la trempe, tandis qu’en 1885, Osmond démontre l’existence de points critiques. Bientôt est établie la relation qui existe entre ces points critiques, la structure des aciers et le phénomène de la trempe.

La condition très simple, nécessaire et suffisante pour obtenir la trempe, est de prendre l’acier et de lé. refroidir brusquement en le chauffant entre 800 et 900°, suivant la composition de l’acier employé. Celle règle, en quatre lignes, permet de réussir à tout coup la trempe, quand, avec les recettes empiriques des alchimistes, on n’y arrivait pas une fois sur dix. Jusque-là cependant, la science n’avait rien découvert de nouveau en fait de trempe ; elle avait seulement donné l’explication rationnelle du phénomène et permis ainsi de faire disparaître tous les insuccès. C’était déjà là, au point de. vue industriel, un résultat considérable. Mais elle a fait plus encore.

La découverte des aciers à coupe rapide due à MM. White et Taylor, à la suite de recherches méthodiques longtemps poursuivies et conduites avec un esprit scientifique hors ligne, a doté l’industrie d’un instrument de travail d’une puissance inconnue jusque-là. Toute l’industrie des constructions mécaniques en a été révolutionnée. C’est assurément le meilleur exemple que l’on puisse donner de l’influence des recherches scientifiques dans le travail des métaux. Ce sera là aussi le motif de vous rappeler brièvement l’évolution des aciers à outils.

Les aciers avec lesquels on travaille les différents métaux et même les divers matériaux, bois, pierre, etc., ont été pendant longtemps de simples aciers au carbone, c’est-à-dire des alliages de fer et de carbone contenant suivant les usages de 0,7 à 1,2 p. 100 de ce corps, avec des quantités faibles de manganèse et de silicium et des traces de soufre et de phosphore.

Ces aciers sont préparés, la plupart du temps, par fusion au creuset avec un soin tout spécial, Pour em.ployer de tels aciers, pour leur communiquer la dureté et le coupant nécessaires, on Jes trempe, puis on les fait généralement revenir, c’est-à-dire qu’on les porte à une température de 200-300° pour détruire leur trop grande fragilité.

Si l’on prend un de ces outils trempés et qu’on le chauffe au rouge sombre, vers 700°, on lui fait perdre sa dureté et sa coupe. Il est détrempé.

Quant on fait travailler un tel outil, il faut donc empêcher qu’il ne s’échauffe, c’est pour cela qu’on l’arrose si abondamment d’huile, de savon ou d’eau.

Les premiers progrès qui ont été effectués dans les aciers à outil ont consisté dans des additions de tungstène et de manganèse ; ils sont dus à Mushet, qui ’fit celte découverte vers 1860 ; l’effet de l’addition de ces éléments consistait dans la suppression de la trempe à l’eau. Il suffisait de laisser l’acier refroidir à l’air.

D’où le nom d’acier auto-trempant. Ces aciers contenaient : W=5 Mn=1,5

Ce fut seulement vers 1890, que ces aciers eurent un succès industrie1.

D’autre part, après les recherches de notre savant compatriote, M. Brustlein, directeur honoraire des aciéries Jacob-Holtzer, on introduisit du chrome dans les aciers à outils, et on obtint ainsi après trempe dans un liquide, une dureté bien plus grande qu’avec les’ aciers ordinaires. Ces aciers au chrome sont encore très employés, notamment pour les limes.

Mais tous ces aciers se ·détrempent quand on les chauffe au rO’.lge sombre. Aussi dans le travail ne peut-on pas augmenter soit la vitesse, soit la proofondeur de coupe, sans quoi le métal s’émousse bien rapidement.

Ce fut à l’Exposition de 1900, à l’annexe de Vincennes, que figurèrent les premiers aciers à coupe rapide.

Ils ont été découverts en Amérique, par White et Taylor, et cette découverte fut essentiellement scientifique, comme le prouve le mémoire que vient de publier Taylor (Revue de Métallurgie, 1906).

Ces aciers sont caractérisés par ce fait qu’ils peuvent être portés au rouge sombre sans prendre la trempe. Ils permettent donc d’atteindre des vitesses et des profondeurs de coupe extraordinaires. Je ne veux citer qu’un exemple de leurs applications, Une usine de constructions mécaniques américaine était trop à l’étroit, et l’on avait décidé de doubler ses ateliers déjà très importants. Survint la découverte des aciers à coupe rapide. On put, en consolidant les machines-outils, faire tout le travail dans les ateliers existant ; on avait doublé ainsi la production.

Le résultat immédiat réside dans l’obtention rapide de copeaux énormes, très épais et qui sortent au rouge-sombre sur la machine-outil, d’où leur couleur bleue après refroidissement.

Tous ces ateliers à coupe-rapide sont caractérisés par une assez forte teneur en chrome et en tungstène. La composition la plus fréquente est : C=0,600 Cr=5 W=15

On les traite en les portant à 1.200° et en les refroidissant dans un courant d’air.

Ils ont pris naturellement .une place très grande dans l’industrie et jouent un rôle des plus importants dans les ateliers de mécanique.

Nul n’aurait songé à demander pareil travail à des aciers à outil, il y a dix ans.

Ce dernier exemple est tout à fait typique pour faire comprendre les avantages que peut attendre l’industrie de la recherche scientifique. Elle multiplie nos moyens d’action par la connaissance précise qu’elle nous donne des conditions de chaque phénomène, elle nous permet d’orienter ces phénomènes à coup sûr vers le but poursuivi, elle nous donne le moyen de le faire avec la moindre dépense d’effort, par suite avec le prix de revient minimum, ce qui est le but des préoccupations dominantes de tout industriel.

Vous ne vous étonnerez donc pas que ce cours soit scientifique.

En lui donnant cette orientation, je ne ferai d’ailleurs que lui conserver l’esprit qu’y avait introduit mon éminent prédécesseur.

Je voudrais aussi, et je vous demande de m’aider en cela, ne pas borner l’importante mission qui m’est confiée aujourd’hui à ces leçons un peu solennelles ; mon intention est de vous réunir, le dimanche matin, dans des manipulations pratiques qui me permettront de vous mettre au courant de ces méthodes scientifiques dont je vous ai entretenu si vaguement aujourd’hui ; je voudrais aussi vous faire visiter de nombreuses usines et vous montrer souvent les belles collections du Conservatoire ; en un mot, je désire qu’un contact assez suivi existe entre nous pour que mon rôle soit plus efficace.

Si je ne puis garantir le résultat. que j’atteindrai, du moins puis-je affirmer hautement la volonté que j’ai d’être utile ; je vous apporte l’amour du travail et j’espère vous le communiquer.

Je vous apporte cette ardeur à la tâche qui est de mon âge et me fera peut-être pardonner ce défaut de jeunesse que l’on m’a si souvent reproché et qui s’effacera, hélas, plus vite que je ne le désirerais.

Nous essayerons, en gardant au milieu de nous le précieux souvenir du créateur de cette chaire, de travailler à l’union de la Science et de la Métallurgie et de livrer une guerre acharnée au plus terrible ennemi de toute industrie, j’ai nommé l’empirisme.

LÉON GUILLET,

Docteur ès sciences, Ingénieur des Arts et Manufactures.

Professeur au Conservatoire National des Arts et Métiers.

Un message, un commentaire ?

modération a priori

Ce forum est modéré a priori : votre contribution n’apparaîtra qu’après avoir été validée par un administrateur du site.

Qui êtes-vous ?
Votre message

  • Pour créer des paragraphes, laissez simplement des lignes vides.