DU FER A L’ACIER :

Bernard LUTUN

L’exposé qui va suivre n’a aucune prétention à l’exhaustivité, mais il vise notamment à faire comprendre l’intérêt des fonds d’archives techniques de la Marine (et de la Guerre) pour l’étude complète de cette question.

"L’insuffisance de la fonte se fait sentir d’une manière toute spéciale dans la fabrication des bouches à feu" ¹. "De toutes parts on réclame un métal plus résistant que le fer et que la fonte", ductile comme l’un et moulable comme l’autre. Le procédé Bessemer, "d’abord reçu avec une certain méfiance", a surclassé le puddlage direct des fontes. En 1867, les fontes les plus estimées sont si possible issues de minerais contenant du manganèse (spiegeleisen) et traitées au bois, sinon au coke et au charbon de terre - c’est moins cher-, ou encore au coke seulement, s’il est de très bonne qualité et exempt de soufre et de phosphore. Dans l’application du procédé Bessemer, on préfère en France pousser loin la décarburation et ajouter une quantité dosée de fonte blanche ou de spiegeleisen ; en Angleterre, on parvient à arrêter l’action du convertisseur au moment convenable, sans addition, au coup d’oeil naturellement. Les aciers sont classés selon l’aspect de la flamme au convertisseur, le classement est vérifié par l’aspect des cassures pratiquées sur des lingots. Ensuite, l’acier est étiré à l’aide de fours chauffés à très hautes températures, sous l’action de laitiers actifs qui entourent la pièce à travailler ; on pratique jusqu’à 12 chaudes, c’est un véritable affinage qui permet d’obtenir des aciers de qualités bien définies. Les auteurs ne manquent pas de noter que l’analyse chimique sert de base aux opérations métallurgiques et que l’on pratique aussi sur les aciers des essais de traction, flexion, cisaillement et torsion. Les forges de Kirkaldy pratiquent par exemple l’analyse chimique à tous les stades de fabrication de l’acier, les épreuves de rupture et les épreuves ordinaires, à chaud et à froid, depuis 1859. Un acier Bessemer travaillé avec soin peut rivaliser avec les aciers "ordinaires", mais ne peut atteindre les qualités et la résistance des aciers fondus (au creuset). Avec des convertisseurs de 10 à 12 t de fonte liquide et le versement immédiat de l’acier dans des lingotières, on obtient des produits utilisables dans l’industrie des chemins de fer, mais dont "le titre manque de la constance nécessaire pour les travaux de précision". Petin et Gaudet forment l’un des établissements les plus puissamment outillés pour l’acier Bessemer : la fabrication des bouches à feu en acier est leur principal objectif [ils fabriquent alors des frettes]. Cependant leur acier est "très en-dessous des aciers véritables comme les aciers Krupp". D’ailleurs ils continuent à user des anciens procédés pour les outils et les usages "qui exigent des matériaux de premier choix". Les usines Jackson à Imphy et Saint-Seurin et Terre-Noire sont signalées : mais les spécimens d’aciers présentés par cette dernière usine présentent tous des défauts d’homogénéité (les soufflures en sont la manifestation). Le Creusot a adopté le four Siemens pour le puddlage du fer. Lorient en a construit un comme four à réchauffer et "tout porte à croire qu’il y aurait intérêt à les multiplier". L’usine de Sireuil de M. Pierre Martin et la Société de Firminy fabriquent l’acier selon le procédé Martin, "puddlé" dans des fours du système Siemens². Les rapporteurs notent enfin que les mouleries en acier exposées sont médiocres, seule la société de Bochum paraît en mesure d’obtenir des surfaces suffisamment nettes et surtout exemptes de soufflures extérieures ou intérieures (acier puddlé).

A propos du fer, il est indiqué que les progrès de sa fabrication, moindres que ceux de l’acier, sont dus d’abord à l’emploi de plus en plus général de l’analyse chimique, et à la puissance de l’outillage. D’autre part, l’influence de la Marine se fait sentir, lit-on, par ses exigences relativement aux arbres, aux grosses pièces de forge, et plus récemment, aux blindages. La tendance est à l’intégration verticale : "les établissements métallurgiques actuels s’efforcent de réunir l’extraction du combustible et celle des minerais à la production première du métal et à sa transformation sous les formes les plus diverses et, enfin, l’établissement ne paraît complet que lorsqu’on parvient à y adjoindre les ateliers de dénaturation fabriquant les objets ouvrés les mieux en rapport avec les qualités de la matière première fournie par les ateliers d’extraction". Châtillon-Commentry produit 70 000 t de fer par an, dont 1/5 au

bois, des tôles au bois très douces pour les chaudières, des tôles au coke pour bordé ; la compagnie se fait une spécialité du fer de bonne qualité et produit quelques rails en acier Bessemer et des fontes "trempées". Le Creusot, "premier établissement métallurgique français depuis longtemps" utilise des minerais de Franche-Comté, mélangés ou non à ceux de l’île d’Elbe ou d’Algérie : ses produits sont classés en 7 catégories, selon le degré d’affinage ou de corroyage. Turgan avait noté, lors de sa deuxième visite, en 1865, que Le Creusot produisait 100 000 t de fers par an - 60 000 t de rails, 10 000 t de tôles, 30 000 t de fers marchands- et plus de 120 locomotives, des "vaisseaux", des ponts, des machines de toutes sortes, employant plus de 10 500 ouvriers permanents (au Creusot, à Perreuil et à Chalon)³. MM. Marrel se livrent "exclusivement" à la fabrication de pièces de grosse forge et Terre-Noire fait des tôles en fer au coke ou en acier Bessemer⁴.

C’est en 1860 que l’acier a été introduit dans les machines fabriquées à Indret⁵. De 1860 à 1870, seuls Petin et Gaudet ont concouru aux adjudications : il s’agissait d’acier au creuset ; les produits de divers creusets, dont la capacité était de 200 à 300 kg, étaient versés dans la même lingotière. Ils ne manquaient pas d’homogénéité, mais étaient presque toujours trop carburés. On a fait en acier les tiges de piston, les tiges de tiroir et les boutons de jonction des arbres. Indret laissait aux usines le soin de déterminer la nature de l’acier le plus convenable. Petin et Gaudet ont livré des aciers de 60 à 70 hbar de charge à la rupture (R), avec un allongement correspondant (A) de 10 à 14 %. Ces aciers étaient difficiles à travailler et sujets à prendre la trempe, ce qui les rendait cassants. Aussi a-t-on ensuite spécifié dans les marché R = 50 hbar et A = 16 %. N’ayant pas réduit les dimensions des pièces, par mesure de précaution, les pièces en acier coûtaient 50 % plus cher que les mêmes en fer. Mais leur supériorité est d’emblée reconnue : on peut leur donner un poli parfait.

Par la circulaire du 30 novembre 1865⁶, le ministre de la Marine cherche à modifier les dénominations et les conditions d’emploi et de recette des tôles, cornières et fers à T. Il distingue les produits d’usage assez général pour être dénommés sans indiquer leur emploi et pour être détenus à l’avance en magasin, qui feront donc l’objet de cahiers des charges généraux (3 qualités de tôles, 2 de cornières, 1 de fers à T), des produits destinés à un "travail déterminé", dont on devra indiquer l’emploi dans les marchés et les conditions de recette spéciales. La qualité de ces derniers produits doit s’approcher de la qualité ordinaire : les tôles dites ordinaires dans la Marine sont principalement utilisées dans la construction et la réparation des parties extérieures des chaudières ; on doit donc s’efforcer d’établir des conditions de recette particulièrement étudiées pour cet emploi, bien qu’il ne soit pas le seul. On lit également que les conditions de recette des tôles fines et des cornières fines, réservées à Guérigny et dont le seul emploi est la fabrication de certaines parties des chaudières, n’ont donc pas à être spécifiées : cette proposition est contraire aux stipulations du dernier paragraphe de la circulaire qui prévoit l’application des mêmes conditions de recette des tôles fabriquées en régie aux fournitures de chaudières par l’industrie ("sans les outrepasser", lit-on, dans ce cas), à moins que les ports et Indret ne les fournissent aux fabricants de chaudières, au titre des marchés. Du reste, la circulaire paraît plutôt orientée vers ces confections, bien que les constituants des chaudières soient classés parmi les produits d’usage général, de même que ceux destinés à la réparation des coques en fer, à la fabrication de cheminées, soutes à charbon, objets de petite tôlerie (cuisines, fours, seaux à escarbilles, etc...). Quant aux travaux déterminés, ils comprennent la confection en tôle : du bordé extérieur des navires, des vaigres et varangues, des barrots, cloisons intérieures, bordés de pont et pavois ; en fer à T, des barrots et édifices à terre. Le ministre demande donc des propositions de cahiers des charges pour 3 catégories générales et 5 catégories particulières. La circulaire modifie enfin la répartition des qualités de tôle de chaudière énoncée dans la circulaire du 8 avril 1858.

A la suite de cette demande, deux circulaires sont édictées, l’une en date du 5 août 1867, l’autre du 17 février 1868 qui annule et remplace la première⁷. Les différences sont accessoires, à l’exception d’une seule: la deuxième circulaire révèle les conditions de recette des tôles fines de Guérigny, "pour qu’elles soient appliquées aux tôles de cette espèce employées dans la confection des chaudières à vapeur dont la construction est confiée à l’industrie privée" ⁸. Cette circulaire est très importante en ce que la Marine renonce aux fers spécifiés pour des usages particuliers et que l’essai de traction est introduit dans les conditions de recette de toutes les fournitures. Le ministère a fait prendre des renseignements sur la fabrication des tôles et fers et sur les usages de l’industrie, à l’égard de la classification, "afin que le département de la Marine se rapproche autant que possible de ces usages".

Aussi les tôles de la Marine sont-elles désormais classées en 4 qualités : les tôles fines (ex extra-fines), dont l’appellation commerciale est "fers fins ou au bois", les tôles supérieures ("fers forts supérieurs"), les tôles ordinaires ("fers forts") et les tôles communes (qualité "commune"). L’ancienne qualité de tôle commune correspond désormais à deux classes différentes, les ports et Indret doivent trier l’existant. Une liste donnant les principaux usages des tôles est fournie dans le corps de la circulaire ; les ingénieurs doivent raisonner par assimilation ou par analogie, pour affecter telle qualité à tel usage non compris dans la circulaire. D’autre part, les cornières sont réduites à 2 qualités (cornières ordinaires, "en fer corroyé", pour les coques, barrots et ouvrages analogues ; cornières supérieures, "en fer fort supérieur", pour les chaudières) et les fers supérieurs à T et double T changent d’appellation : les fers supérieurs deviennent ordinaires, les fers ordinaires, communs. Pour tous ces produits, sauf les deux derniers, deux séries d’épreuves de recette sont prescrites : l’épreuve à chaud et l’épreuve à froid. L’épreuve à chaud consiste, pour les tôles, à réaliser un cylindre (tôles communes) ou une calotte sphérique (autres qualités) et pour les tôles fines une cuvette, qui ne doivent être ni gercées, ni fendues. L’épreuve à froid est la même pour toutes les tôles, seules les valeurs minimales et moyennes minimales de la résistance à la rupture R et de l’allongement correspondant A varient selon la qualité. On peut les résumer dans le tableau suivant :

Guérigny a dû être équipé d’une machine de traction à cette époque mais on n’en trouve la trace que sur des plans de la tôlerie datant de 1873 (machine Frey). La circulaire de 1868 fait l’objet de précisions le 20 octobre 1873⁹ et de modifications le 6 mars 1874¹⁰, à une époque où les économies sont recherchées. L’épreuve à chaud ne doit être faite que sur une tôle par livraison (lot) et non sur une tôle par épaisseur dans chaque livraison ; les marchés concernent désormais des travaux déterminés et non plus des approvisionnements de prévoyance. L’épreuve à froid continue d’être faite sur des tôles prises au hasard, de manière à constituer au moins 5 éprouvettes dans le sens du laminage et autant dans le sens transversal. Une éprouvette reconnue défectueuse est considérée comme un accident, la tôle correspondante est exclue de la fourniture, car l’examen visuel de toutes les tôles doit permettre de reconnaître les tôles non "saines" ; les mesures ne doivent êtres faites que sur des éprouvettes saines. Enfin le ministre constate que des tôles fines recettées sans satisfaire aux conditions de résistance prescrites en 1868 ont néanmoins "fait un très bon service" (on ne sait naturellement pas ce que valaient les tôles de Guérigny : seules les pétitions de principe subsistent dans les archives parisiennes). Pour ne pas hausser "inutilement" les prix, les conditions sont ainsi abaissées : le déficit de résistance à la rupture peut s’élever à 3 hbar, à condition d’être compensé par un excédent d’allongement à la rupture de 1,5 % par hbar en moins.

Le 29 juin 1866, Ernest Gouin et Cie souscrivent un marché consistant à essayer des tôles d’acier fondu de 2, 5, 8, 12 mm venant de chez MM. Petin et Gaudet, Verdier, Jackson et de Sheffield, des aciers à rivets de mêmes provenances et des tôles Bessemer du premier nommé, sur la machine de traction, à la trempe et au travail au feu¹¹. Sous l’Empire, on en reste aux essais.

Etude sur l’emploi des aciers dans les constructions¹²

Joseph Barba¹³, alors affecté à Lorient, expose au début d’un ouvrage qui le fait connaître du monde métallurgique, que certains aciers présentent des chiffres de R et de A très supérieurs à ceux des fers du commerce. Le Creusot et Terre-Noire ont livré des tôles en acier de 6 à 7 m2, des cornières de 15 m de long, des fers à double T de 13,20 m. Les défauts de l’acier ont certes jeté le discrédit sur lui pendant quelques années mais la France a mis en chantier en 1873, sur les plans de de Bussy (1822-1903), qui dirige la construction à Lorient, 3 grands navires dont la coque doit être réalisée en grande partie en acier : le Redoutable et le Tonnerre à Lorient, la Tempête à Brest. C’est, dit l’auteur, un choix hardi, car les Anglais n’ont pas encore employé l’acier sur une aussi vaste échelle. Ainsi donc l’ossature, le bordé intérieur, les cloisons sont en acier ; le bordé extérieur est en fer à cause des formes compliquées qu’il présente et des défauts reconnus aux tôles d’acier en la matière, ainsi que du comportement inconnu de la nouvelle matière face à l’eau de mer.

Le Creusot et Terre-Noire ont livré une quantité à peu près égale de tôles. Le Creusot a fourni en acier Martin les tôles du Redoutable, les cornières du Redoutable, du Tonnerre et de la Tempête, ainsi que des lingots à Marrel pour fabriquer les fers en H formant les barrots et la membrure de ces trois bâtiments¹⁴. Marrel a également façonné des barres à double T au moyen d’aciers Bessemer fournis par Terre-Noire (12). Brest et Lorient demandent des aciers doux : R = 2 45 hbar, A = 2 18 à 20 %14. Avec le chiffre de résistance à la rupture demandé, la limite élastique est d’environ 22 hbar ; celle du fer atteint 16,5 hbar au plus ; supposant donc que la tôle ne travaille qu’en traction, Barba conclut que les tôles d’acier peuvent avoir une épaisseur réduite dans le rapport des limites élastiques, soit d’un quart environ.

Barba a examiné le grain du métal (par une incision sur des bandes de tôle ; on casse les bandes par ploiement), de manière à comparer l’acier Bessemer de Terre-Noire à l’acier Martin du Creusot14. Il note : "le métal Bessemer présente une cassure à grain très fin d’une couleur grise légèrement ardoisée et se rapprochant de la cassure de l’acier. Par la trempe le grain devient encore plus fin, sa couleur et son éclat ne varient pas d’une manière appréciable. Le métal Martin présente une cassure à grain un peu moins fin, plus blanc et plus brillant, elle se rapproche davantage, par sa couleur et son éclat, de la cassure du fer à grains. La trempe ne semble pas la modifier". La question sous-jacente est de savoir si l’on parviendra à faire de l’acier Bessemer aussi doux que l’acier Martin. Les cornières (Martin) du Tonnerre ont supporté le cintrage avec, comme seule précaution, un recuit quand l’équerrage ou le cintrage dépassait certaines limites. Barba a également soumis des éprouvettes à la déformation et à la traction (Lorient dispose alors d’une machine Frey). Dans l’ouvrage publié à la même époque que son rapport, Barba ne tranche pas en faveur de l’un ou l’autre procédé.

Le rapport de Jaÿ de janvier 1874 est nettement favorable à l’acier Martin¹⁵. L’adjoint de l’inspecteur général du G.M. a vu les deux modes de fabrication au Creusot. L’acier Bessemer est destiné aux aciers "qui n’ont pas besoin d’être titrés", comme les rails : on met toutes sortes de fontes, d’aciers et de vieux rails dans le convertisseur et on corrige ensuite, quand le métal est en fusion et brassé, par des matières bien choisies pour obtenir la qualité voulue. Dans le procédé Martin, on n’utilise que des matières "parfaitement dosées" et des réductifs "entièrement définis". Chaque fabrication est conduite dans un but déterminé et elle fait ensuite l’objet d’une vérification ou d’une épreuve aux points de vue de la composition chimique, de la résistance et de l’allongement. Ainsi l’on classe les aciers par numéros. Le procédé Martin permet d’obtenir des aciers doux (on n’en produit pas d’autres), qui doivent combiner une grande résistance et un grand allongement. Jay résume ainsi la supériorité du procédé Martin : "l’un est sûr, l’autre incertain".

Cependant les fours Siemens-Martin du Creusot ne permettent de couler que des lingots de 6 t seulement : des travaux sont en cours lors de la visite de Jaÿ. Le procédé Siemens-Martin est le premier essayé au Creusot ("vers 1867") ; les deux premiers convertisseurs Bessemer de 6 t datent de 1870, deux autres sont installés en 1872 (8 t chacun), deux autres encore en 1874 ; l’aciérie Siemens-Martin est créée en 1873 avec 6 fours de 8 t, portés à 12 t en 1874, 15 t en 1876 et 20 t en 1888 ; un 7e four Martin, de 20 t, est érigé en 1878¹⁶. Jay note que Le Creusot fabrique des machines et des chaudières tout en acier titré. Il suggère que la Marine en fasse autant, avec des aciers au moins égaux à ceux du Creusot. L’inspecteur général Gervaize appuie cette proposition dans une note à la direction du Matériel, en signalant la modicité du prix jugée sur l’exemple de l’arbre à 2 coudes (manivelles) de la Guerrière  ¹⁷.

L’année suivante, la suprématie du Creusot est telle que Jay se demande si l’on ne va pas devoir exiger des fabricants de chaudières qu’ils lui adressent toutes leurs commandes de tôles¹⁸. La Commission des machines et du grand outillage ne pouvant s’engager dans une voie aussi dangereuse, il convient de soumettre à des essais comparatifs les tôles d’acier des usines "qui sont arrivées à des résultats remarquables" et qui s’efforcent de perfectionner leurs moyens de fabrication, à savoir Le Creusot, Révollier et Bietrix, la Compagnie de Saint-Etienne, Marine et chemins de fer et Châtillon-Commentry. Jaÿ propose d’insérer dans les conditions des marchés de tôles pour bordé passés par la Commission les chiffres suivants déduits de l’expérience de deux années de commandes à l’industrie : tôles et cornières, R = 45 hbar, A = 10 % (1 mm d’épaisseur) à 20 % (6 à 30 mm) ; pour les fers à T, 10 % à 18 % (à partir de 6 mm). Jay indique qu’il est trop tôt encore pour réglementer les exigences relatives aux tôles de chaudière. La circulaire du 11 mai 1876, la première relative aux tôles et profilés en acier doit théoriquement sonner à terme le glas de la tôle fine¹⁹. Le ministre agit ainsi comme en 1865, de manière à uniformiser les conditions des cahiers des charges "en les rapprochant le plus possible des résultats que l’on peut obtenir aujourd’hui". La situation de l’industrie des aciers permet d’ailleurs de "poser un petit nombre de règles pour les épreuves des tôles et des barres profilées et de penser que ces règles pourront être valables pendant quelque temps". Les tôles en acier sont classées par dimensions (on distingue les tôles, de plus de 400 mm de largeur, des bandes ou couvre-joints) ; les épaisseurs varient de 1,5 mm à 30 mm. Rien n’est dit de leur mode d’obtention. Les épreuves de recette comprennent un essai à froid de traction sur des barrettes non recuites semblable à celui des tôles en fer ; le R et le A moyens minima varient de 47 hbar et 10 % pour les tôles de 1,5 mm à 44 hbar et 20 % (tôles de construction) et 40 hbar et 25 % (tôles de chaudière). L’épreuve à chaud consiste à confectionner une calotte hémisphérique et aussi, pour les tôles de plus de 5 mm, une cuve à base carrée et percée. L’épreuve de trempe à l’eau, à 28°, après chauffage au rouge cerise un peu sombre (750°) est naturellement une nouveauté. Les barreaux doivent pouvoir prendre une courbure permanente dont le rayon intérieur n’est pas supérieur à l’épaisseur du barreau et même pouvoir être pliés en deux à la presse, dans le cas des tôles de chaudière.

Reprenons le rapport Joëssel de 18755. En 1868, Indret a commandé à la maison Petin et Gaudet deux arbres à 3 coudes pesant chacun 5 500 kg terminé d’ajustage, mais le fournisseur avait présumé de ses forces et les arbres n’ont pas été fabriqués. L’auteur constate que si, dans toutes les usines à acier, les fours Martin et les convertisseurs Bessemer ont remplacé les creusets, permettant d’obtenir couramment des lingots de 15 à 20 t²⁰, le forgeage n’a pas fait les mêmes progrès et seul Le Creusot saurait se charger des deux arbres mentionnés ci-dessus.

Aussi l’usine de l’Etat avait-elle envisagé de forger elle-même les lingots d’acier : 12 lingots de 1 500 kg à 2 000 kg ont donc été commandés à l’usine Martin de Sireuil. Les 4 premiers ont servi à fabriquer autant d’arbres de tiroir avec plein succès ; mais les 4 traverses de tige de piston ont présenté des soufflures dans l’un des bras ou des "grosses cavernes semblables aux retirures de la fonte" ; on a dû les rebuter ; un arbre de tiroir forgé ultérieurement a dû de même être mis au rebut. On a donc demandé au fournisseur des lingots plus longs de 0,20 m pour isoler la zone où l’on avait constaté des retirures ; mais il en a été ensuite trouvé une dans la partie centrale. Les questions que l’usine se posait étaient les suivantes : l’industrie peut-elle produire sûrement des lingots dépourvus de soufflures et de retirures ? Quand les retirures existent, dans quelles parties du lingot se trouvent-elles de préférence ? Quelle est la nature et le mode de fabrication de l’acier qui se prêtent le mieux au forgeage des grosses pièces et quelles sont les précautions à prendre pour ce forgeage ? Quelle est la réduction dans la section qu’il faut faire subir aux lingots, pour obtenir le maximum de ténacité dont leur acier est susceptible ?

Joëssel indique à la suite les éléments de réponse obtenus. Tout d’abord aucune usine ne prétend connaître le secret de produire sûrement des lingots sans soufflures ni retirures. Les unes paraissent à peu près inévitables dans l’acier doux ; pour tenter d’éviter les secondes, il convient d’employer des fontes très épurées, renfermant le moins possible de soufre, de phosphore et de silicium. Les retirures affectent généralement la moitié supérieure des lingots, de poids au moins double et triple au Creusot pour les grosses pièces ; le tiers du milieu est étiré davantage et sert à fabriquer des pièces secondaires ; le tiers supérieur retourne à l’aciérie. Ce procédé est coûteux et n’est guère appliqué que dans les usines qui produisent à la fois de l’acier et des pièces de forge, mais le résultat est excellent. Les chaudes doivent être plus lentes que pour le fer et ne pas dépasser la température du jaune (1 200°). Elles peuvent être multipliées, car l’acier gagne à chaque chaude, lit-on. Le martelage doit être énergique et peut être poursuivi jusqu’au rouge sombre (650°). L’acier que l’on préfère partout pour le forgeage des pièces de machine est l’acier Martin : "Dans ces fours on se borne, en principe, à fondre ensemble dans les proportions exigées par le degré de carburation que l’on veut obtenir, de la fonte, du fer et des déchets d’acier. Aussi les produits qu’ils donnent sont très homogènes et possèdent généralement les propriétés requises". L’acier préféré pour les pièces de machine est un acier doux, R = 40 à 45 hbar, A  = 2 20 % : on en fait des essieux de wagon et des arbres à deux coudes pour locomotive, à Rive-de-Gier comme au Creusot ; l’acier Bessemer n’est utilisé que pour les rails et les bandages de roue. Enfin, il ne semble pas que les usines aient fait des expériences précises sur la réduction optimale de la section : 1/4 de la section primitive au maximum est le terme admis en général. Les déchets sont très importants et il faut donc une aciérie pour les employer : Indret doit par conséquent renoncer à forger les pièces en acier".

L’inspecteur général du G.M. s’associe pleinement à cette dernière conclusion, "le forgeage des lingots, à l’établissement d’Indret, ne pouvant donner lieu qu’à des mécomptes et à des pertes de temps et de matière considérables" ²¹. Cependant, il n’y a pas lieu non plus de faire à Indret les expériences propres à déterminer la réduction à faire subir aux lingots pour obtenir le maximum de ténacité : "Les usines de fabrication sont les premières et pour ainsi dire, les seules intéressées à fixer ce chiffre et il convient, à mon avis, de leur en laisser le soin". Il voudrait que la substitution de l’acier au fer entraîne une réduction des dimensions des pièces forgées : la résistance mécanique et l’homogénéité du métal permettent d’espérer mieux qu’un poli parfait diminuant le frottement (Joëssel insiste sur ce point que le poli empêche échauffement et grippement, "ce qu’on ne saurait trop rechercher dans les machines") et d’éviter aussi l’augmentation exagérée du prix des pièces. Les choses changent vite : l’année suivante, il engage la direction du Matériel à prescrire à Guérigny de travailler l’acier. Il est acquis au nouveau métal : "En ce qui concerne l’application de l’acier doux aux travaux de la Marine, nous avons déjà eu l’occasion d’appeler l’attention sur l’utilité d’en étendre l’emploi à la confection des pièces de machine et par suite d’introduire dans les approvisionnements généraux des ports cette nouvelle matière" ²².

Le directeur des constructions navales de Lorient, de Bussy, est à l’origine de la demande d’envoi du sous-ingénieur Barba en mission de documentation auprès de l’industrie métallurgique française ; la demande date du 11 août 1875²³. De Bussy est d’abord désireux d’utiliser l’acier pour le bordé extérieur. Jusqu’ici on a évité l’emploi de l’acier pour les tôles non planes ou, si elles avaient des "façons considérables", elles étaient de faible épaisseur ; on a voulu se prémunir contre la reproduction d’accidents restés inexpliqués. Ce directeur propose donc de construire la coque du Turenne en acier, car : 1° les constatations faites sur les coques de canot à vapeur et autres petits bâtiments en acier et les expériences de Terre-Noire montrent que l’action de l’eau de mer est semblable sur le fer et sur l’acier ; 2° les ouvriers sont maintenant expérimentés et on peut leur faire confiance. Il signale d’autre part que le Paris-Orléans a connu des explosions de chaudières en acier et a dû renoncer (cette fabrication comporte des tôles épaisses et aux formes tourmentées). Il faut donc connaître les précautions dont se sont entourés les fabricants d’acier doux. Il voudrait quant à lui que l’on substitue l’acier au fer, tant pour le rivetage que pour le bordé ; à sa connaissance les essais de rivetage en acier ont toujours échoué, il conviendrait de savoir pourquoi. En conclusion, c’est Barba qui a établi les règles du travail de l’acier à Lorient, et "il convient de les compléter pour les tôles épaisses ou aux formes plus façonnées". De Bussy s’intéresse encore aux blindages : il cherche à connaître les dimensions et aussi les formes qu’on peut leur donner au laminoir, les procédés de trempe et de recuit en usage, lesquels sont susceptibles d’amélioration si l’on en juge par les derniers tirs de Gâvres. Le préfet maritime, le contre-amiral Gicquel des Touches, appuie la demande avec insistance : cette mission sera "des plus fructueuses pour l’avenir des constructions navales et pour l’allègement du poids des navires". Cette dernière considération est d’importance, car l’augmentation démesurée de la puissance offensive et de la puissance défensive entraîne une diminution de la part relative du poids de la coque nue dans le déplacement total²⁴. Cependant le préfet se montre plus timoré en ce qui concerne l’utilisation de l’acier au bordé extérieur : on devrait faire les premiers essais de carène en acier, non sur le Turenne, mais sur des bâtiments "s’éloignant peu des ports et sur lesquels on pourrait, par de fréquents passages au bassin, constater graduellement les effets de l’oxydation et de l’affaiblissement des tôles. Dans mon esprit c’est avec prudence qu’il faut entrer dans cette voie pour les tôles appliquées à l’extérieur". En 1875, les Anglais ont mis en chantier deux croiseurs tout en acier, le Mercury et l’Iris 24. Aussi la mission assignée par le préfet, après l’aval donné par Paris, est-elle double : 1° recueillir tous les renseignements possibles sur l’emploi de l’acier dans les constructions et dans les fabrications de chaudières ; 2° établir les conditions dans lesquelles se trouvent, du point de vue de l’outillage, les établissements à visiter quant à la fabrication des plaques de blindage.

Barba proclame à présent la supériorité de l’acier Martin²⁵ : l’acier Bessemer est constitué, sauf le ferromanganèse, de fontes sortant de hauts-fourneaux dont l’allure n’est pas rigoureusement constante ; ces fontes contiennent des impuretés que le convertisseur n’élimine pas (sauf le silicium, le manganèse et, partiellement, le soufre). L’acier Martin met en oeuvre des fers puddlés, donc plus purs. Le brassage d’air dans le Bessemer a pour effet de mélanger quelques parties du laitier avec l’acier en fusion : quand ces parties sont petites, elles ont du mal à remonter à la surface et, lors de la coulée qui suit de très près la fin de l’insufflation d’air, elles ont tendance à se disséminer dans le lingot. Le procédé Martin évite une agitation aussi violente et la coulée se fait par la partie inférieure du bain. Au Creusot, l’on croit alors, contrairement à l’opinion de Barba, que l’acier Martin possède plus de défauts d’homogénéité que l’acier Bessemer. A égalité de carburation, le Bessemer donne plus d’allongement à la rupture et moins de striction ; les fibres semblent exister davantage et le glissement longitudinal des fibres l’une par rapport à l’autre sous un effort de traction est plus facile. Barba signale que l’acier Martin produit au Creusot est un peu plus cher que l’acier Bessemer. L’un et l’autre peuvent être cémentés (mais moins facilement que le fer) : les pièces de machine, dans les parties devant subir des frottements, ont ainsi été traitées au Creusot. L’inspecteur Gervaize, dans son compte rendu d’examen du rapport de Barba, estime que les aperçus théoriques ne sont pas suffisamment justifiés²⁶. Deux ans plus tard, il souligne, dans son compte rendu d’examen du rapport de Gérando sur les aciers doux, que les usines Cockerill à Seraing ne font aucun usage des procédés Martin et "fabriquent les aciers les plus fins et les plus ductiles exclusivement par le procédé Bessemer" ²⁷. Si le fait était tout à fait exact, il serait "de nature à rendre moins absolue et moins exclusive la tendance à écarter de nos fournitures les aciers Bessemer" ²⁸.

L’acier puddlé sert en particulier à la production de frettes pour les canons en fonte chez Petin et Gaudet et au Creusot. Il est obtenu en faisant réagir à la fois sur des fontes grises, siliceuses, légèrement manganésifères, provenant de hauts-fourneaux marchant au charbon de bois, l’air atmosphérique et des laitiers basiques ; la fonte étant mise en présence de scories de forge et de riblons oxydés, les oxydes réagissent sur le carbone, dont une partie se dégage à l’état d’oxyde de carbone et l’autre reste dans le métal, ainsi transformé en acier, lequel est rassemblé en éponges imbibées de scories, dont un martelage et un laminage successifs le débarrassent en le soudant sur lui-même²⁹. Barba remarque que l’acier puddlé supporte très bien les chaudes soudantes et conserve le nerf résultant des forgeages antérieurs. L’acier fondu ne s’y prête pas, sauf à détruire le nerf. Il attribue ce comportement différent à la température de fusion, beaucoup moins élevée dans le cas de l’acier puddlé ; celui-ci paraît renfermer moins de carbone dissous et, à égalité de teneur totale en carbone, plus de carbone mélangé que l’acier fondu. Mais il avoue la faiblesse des connaissances de l’époque : "la température de formation de l’acier joue un rôle très important dans le résultat final que l’on obtient et une des causes qui contribuent certainement à jeter de l’incertitude sur la métallurgie de l’acier provient de la difficulté d’apprécier les températures de formation avec une approximation suffisante".

Barba signale que les ruptures dans les tôles façonnées sont devenues fort rares. Ces incidents, restés inexpliqués, avaient été, selon nous, montés en épingle par le parti conservateur. Hauser y fait allusion dans son cours de construction navale³⁰ : "Il n’est que juste d’ajouter qu’on ne peut guère comparer équitablement à ce point de vue, un métal qu’on emploie depuis des siècles, à celui qu’on ne met en oeuvre que depuis douze ans". Osmond et Werth en ont donné en 1885 l’explication exacte, après des études micrographiques, chimiques et calorimétriques³¹. Ils ont montré en effet que le grain de l’acier est formé de "cellules" remplies de fer à peu près pur (avec très peu de carbone en dissolution) recouvertes d’un "ciment" composé d’un carbure de fer (c’est la cémentite), qui domine à l’état recuit. La proportion de carbure est d’autant plus faible, et celle du carbone dissous "d’autant plus considérable que le refroidissement à partir du rouge est plus rapide. Le carbone passe du premier état au second par dissociation à haute température, et un refroidissement brusque le maintient à l’état de carbone dissous ; tandis qu’un refroidissement lent lui permet de se combiner de nouveau au fer, et de reconstituer le ciment. Telle est l’utilité du recuit. Le forgeage, dans cette théorie, ne paraît pas agir par le même mécanisme que la trempe, par un déplacement chimique du carbone ; quand la température est assez élevée pour que le ciment devienne fluide, le pétrissage des molécules par le marteau le dissémine dans toute la masse, et réduit la dimension du grain. Mais si le forgeage ou les travaux analogues se font à une température trop basse (225 à 350 degrés), les chocs peuvent rompre le ciment qui agglutine les grains et commencer la désorganisation du métal. Les endroits des tôles ou fers profilés, que l’on a travaillés à chaud, frappés au marteau, poinçonnés, cisaillés, sont donc des points dangereux ; les procédés, journellement employés sans inconvénient dans le travail du fer, doivent donc être abandonnés ou modifiés. Mais il y a plus : la rupture peut très bien se produire en dehors et dans le voisinage de la partie travaillée, qui, en se déformant, en s’allongeant ou se raccourcissant, peut faire dépasser aux fibres des parties voisines leur limite d’élasticité, et les mettre hors d’état de résister à une tension ou à un choc, qu’elles supporteraient facilement à l’état normal. C’est ce qui explique la rupture, en dehors de la partie chauffée, des pièces ayant subi une chaude locale" 30.

D’autres difficultés sont résolues ou en voie de l’être. Barba cite d’abord des essais faits au Creusot tendant à prouver que l’étirage au quart, au moins, de la surface initiale de la section du lingot donne le meilleur résultat : le produit R x A, qui représenterait le travail résistant si la force était constante pendant tout l’allongement jusqu’à la rupture, passe de 0,054 unités à 0,99 ; ce produit augmente encore en réduisant la section, mais très faiblement. La valeur du quart est retenue au Creusot. Dans les lingots d’acier, on a remarqué d’autre part des différences de carburation : le métal est plus carburé
au centre et près de la surface (le carbone suit les parties restées liquides en dernier). Le procédé Whitworth de coulée sous pression, nécessaire d’ailleurs pour éviter l’emploi de marteaux "d’une puissance colossale", doit être essayé au Creusot, à Terre-Noire et à Montluçon. Ensuite, l’usage du ferromanganèse a réduit les soufflures, en décomposant les gaz que l’acier a dissous à l’état liquide ; ces soufflures donnent à l’acier l’aspect du gruyère et nuisent naturellement à ses qualités mécaniques ; mais les soufflures qui proviennent du retrait subsistent. Après le forgeage ou le laminage, les soufflures subsistent aussi aux extrémités des barres ou tôles, il faut les découper : les usines "soigneuses de leur réputation" enlèvent 40 à 50 cm. Relatant les essais de trempe de l’acier non forgé à l’huile, il attribue derechef à la trempe l’effet de donner à l’acier presque le grain qu’il aurait s’il avait été forgé et trempé : le fait serait d’importance "si l’on s’orientait vers les blindages en acier" (la trempe augmente la limite élastique et l’allongement à la rupture pour une valeur de R donnée). Barba vante encore les mérites des rivets en acier mais l’inspecteur général Gervaize reste fort circonspect26.

"Le Creusot doit compter dès aujourd’hui comme un élément important de la puissance militaire du pays", lit-on dans La Marine à l’exposition universelle de 1878, t. II, p. 359³². Barba note que les appareils Bessemer et Martin du Creusot sont nettement plus grands que ceux des autres usines, en 1875. L’acier Bessemer n’est utilisé que pour les rails et, par prudence, Le Creusot n’utilise pas encore l’acier à la construction des ponts. Joëssel³³ note quant à lui que l’acier est sur le point de détrôner le fer : en 1873 et 1874. Le Creusot a produit 90 000 t de fer et 60 000 t d’acier. Il a construit, rappelle-t-il, des machines à vapeur entièrement en acier, sans augmentation de prix, pour d’autres clients. "Pour en développer la production et l’extension dans tous les genres de construction, il ne recule d’ailleurs devant aucun sacrifice. Il vient de construire, pour la production de l’acier Bessemer, un atelier que l’on peut appeler modèle, où tous les perfectionnements de l’outillage moderne sont réunis. Cet atelier peut à lui seul produire 75 t d’acier par jour. Et il est en train d’élever un marteau-pilon de 50 000 kg capable de forger, sans difficulté, des lingots de 40 t". Ces considérations doivent amener "non seulement à encourager, mais à stimuler un peu l’établissement d’Indret dans la voie plus modeste qu’il a poursuivie jusqu’à ce jour : la substitution de l’acier au fer dans les pièces à frottements de ses machines. Il est d’ailleurs assuré de trouver prochainement dans Le Creusot, pour atteindre ce but, le concours le plus efficace". Quel renversement de perspective, par rapport à 1828, et ces mots sont prononcés par le sous-directeur de l’usine de l’Etat !

Le pilon le plus lourd alors en service au Creusot pèse 25 t et Barba parle d’un pilon de 60 t [celui-là même que mentionne Joëssel] pour les grosses pièces d’acier, telles que les canons de marine, des lingots de 1,20 m de côté. Il s’agit en réalité du pilon de 100 t construit en 1875-1877, le plus puissant du monde pendant plusieurs années³⁴. "Ce pilon, avec les quatre fours et les quatre grues de 100 et 160 t qui l’entourent, forme une installation remarquable. Il a servi à forger des plaques ayant jusqu’à 595 mm d’épaisseur et pesant 65 t". L’installation est suffisante pour la production annuelle de 6 000 t de blindages, sans compter les arbres et les éléments de canons34. En fait de forgeage, il faut à notre avis plutôt parler de gabariage et de forgeage car, au moins jusqu’en 1883³⁵, Le Creusot n’utilise pas la presse hydraulique. La monographie des usines Schneider indique à la page 65 que le pilon a produit le "chiffre considérable de 52 000 t de plaques" mais mentionne une presse à gabarier de 6 000 t : toutes les plaques non planes ont dû y passer jusqu’à l’installation de la presse³⁶. Le pilon de 100 t est la grande attraction du Creusot : "La préoccupation des étrangers qui viennent en nombre visiter l’usine, est de savoir s’il sera possible de voir le pilon gigantesque et surtout de le voir fonctionner" 34. Une vignette montrant à la même échelle le pilon de Bourdon (1840) et celui de 100 t (1877) est donnée dans ce livre pour amener "le lecteur [à se rendre compte] du chemin parcouru dans la construction des marteaux-pilons" ; c’est aussi l’occasion d’illustrer à quel point Le Creusot distance désormais la Chaussade et les autres établissements de l’Etat. Qu’aurait dit le baron Tupinier ?³⁷

Le rapport sur l’exposition de 1878 donne quelques éléments d’appréciation supplémentaires³⁸. Les fours rotatifs à puddler Danks modifiés permettent d’obtenir automatiquement 2 loupes de 400 à 500 kg à chaque opération (10 fois la capacité des fours de Guérigny). Il y en a deux au Creusot mais, vu le prix de revient élevé du fer, ils ne servent qu’aux compositions de fer et de fonte chargées dans les fours Siemens-Martin. Le Creusot produit également de l’acier puddlé pour les frettes. Si les aciers élaborés au four Siemens-Martin ont, au Creusot comme ailleurs les avantages suivants : malléabilité, grands allongements, et résistent bien aux épreuves de recette, ils manquent de raideur et présentent des propriétés physiques très irrégulières. Les rebuts, depuis le début de la fabrication des canons en acier, en 1876 (corps de 27 et 34 cm), sont assez nombreux et il reste au Creusot à établir plus de régularité dans ses produits : "mais il y arrivera grâce à ses moyens et ses efforts incessants".

Jusqu’en 1880, l’aciérie Martin ne produit que des aciers acides, avec des matières ayant comme origine la fonte pure fabriquée au Creusot avec des minerais de Mokta, Bilbao ou Allevard³⁹. En 1880, l’un des fours de 20 t est transformé en four basique à sole en dolomie, et il produit des aciers "analogues, comme dureté et pureté, au meilleur fer de Suède". D’autres fours ont été ensuite transformés, en vue d’obtenir un métal extra-doux, ne prenant pas la trempe et préféré, notamment dans la construction des foyers de chaudières marines, à l’"acier acide". En 1900, Le Creusot dispose de 4 fours Siemens-Martin, trois fours de 35 t et un four de 25 t en cours de remplacement par un four de 45 t, ce qui permet d’augmenter la production possible de 60 000 à 80 000 t/an ; un seul de ces fours est acide (pour l’acier à canon). L’aciérie Martin ne fabrique que des produits spéciaux, l’aciérie Bessemer, que des produits communs.

Ceci consacre la supériorité du premier procédé par rapport au second.

La Compagnie des hauts-fourneaux, forges et aciéries de la Marine et des chemins de fer - c’est le nouveau nom de la maison Petin et Gaudet⁴⁰ - a perdu sa prééminence. Joëssel note qu’elle emploie 3 000 ouvriers en 1875, dans les deux usines de Rive-de-Gier et de Saint-Chamond. Barba a également visité l’usine d’Assailly.

A Saint-Chamond sont installés (en 1875) des hauts-fourneaux, des ateliers de puddlage, une aciérie Martin et une aciérie Bessemer ; la production peut atteindre 75 t d’acier par jour. Les fours Martin marchent au gaz et sont munis de réchauffeurs Siemens ; pour la plupart ils sont rotatifs, selon le système d’un ingénieur de la Compagnie, Pernot ; ils peuvent servir tant au puddlage qu’à la fabrication de l’acier. Le témoignage de Joëssel est complété par notre rapport d’exposition⁴¹. A Saint-Chamond aussi, le procédé Bessemer n’est utilisé que pour les aciers courants (rails, roues de wagon), le procédé Martin étant préféré pour les autres usages qui exigent "un métal doux et susceptible d’un grand allongement". Cependant la société a longtemps utilisé l’acier Bessemer pour fabriquer les tubes et corps de canon en acier de la Marine - à l’époque elle était d’ailleurs pratiquement son seul fournisseur, rapporte Conturie -. En 1878, cet acier est élaboré au four Pernot. Ce four, apparu en 1873 comme four à puddler, permet d’obtenir de l’acier à partir de fontes grises -éventuellement sans addition de riblons ; dans ce cas la décarburation est poussée à l’extrême et la matière est ensuite recarburée au moyen d’une addition de spiegeleisen, comme dans le convertisseur Bessemer-. Le four est constitué d’une sole en forme de cuvette, mobile autour d’un axe incliné. Les courants d’air et de gaz chauds, provenant de récupérateurs Siemens et de gazogènes, arrivent normalement à la surface du bain en ménageant la voûte, qui peut durer plusieurs mois. Le four, préalablement chauffé, reçoit toute la fonte, puis les riblons. La couche de métal qui est immédiatement en contact avec la sole émerge à chaque instant du côté ascendant et immerge du côté descendant ; en même temps la couche émergente est remplacée par un nouveau métal venant des couches supérieures. On obtient ainsi un brassage automatique et régulier de tout le bain, un alliage intime des métaux placés sur la sole et une rapide décarburation. C’est la haute température développée et l’égale répartition de la chaleur dans toute la masse qui ont permis de convertir la fonte grise en acier, sans addition de riblons. La Compagnie a fourni des tubes et corps de canon de 24 et 27 cm coulés au four Pernot, donnant un acier doux convenable, "sauf pour le module d’élasticité, variable et souvent faible". Ces canons sont ensuite forgés⁴².

La Compagnie possède la mine de fer de Saint-Léon en Sardaigne, ses fontes au bois sont fabriquées dans l’usine de Toga (Corse), avec le minerai précédent et un peu de fer de Mokta et de l’île d’Elbe⁴³. Le rapport indique que les fontes au coke et les lingots Bessemer (1ère fusion) sont fabriqués à Givors ; les aciers au creuset - dont l’élaboration a été améliorée par l’utilisation du four à gaz Siemens -, les aciers au convertisseur Bessemer (2e fusion) et au four Martin-Pernot, ainsi que le moulage d’acier s’effectuent à Assailly43. Il semblerait donc qu’entre 1875 et 1878 Saint-Chamond ait abandonné plusieurs fabrications. Les fontes au bois de la Compagnie ainsi que celles de M. Holtzer servent à la production d’acier au creuset⁴⁴. Jacob Holtzer, pour l’acier fondu, utilise à titre exclusif la méthode de l’acier au creuset, en 1878 ; Saint-Chamond s’en sert pour obtenir certains aciers fins et résistants ; Révollier et Bietrix en ont fait des tubes de canon44. L’acier au creuset, plus pur, mais beaucoup plus cher que l’acier Bessemer ou Martin, est obtenu à Assailly en fondant directement l’acier ou en fondant un mélange de riblons de fer, de charbon de bois et de péroxyde de manganèse⁴⁵. Assailly produit aussi des aciers de cémentation, très carburés y compris à coeur.

L’atelier de construction, situé à Rive-de-Gier, et dont Joëssel déplore l’éloignement (10 km) de Saint-Chamond, est outillé, lors de sa visite, pour forger des lingots de 10 à 15 t, au moyen de marteaux de 6 à 13 t; un marteau de 24 t est en cours de montage mais l’usine ne dispose pas de fours à gaz, malgré la chaleur régulière et facile à régler qu’ils procurent, rapporte Barba. Le rapport de l’exposition de 1878 attribue à Rive-de-Gier 18 marteaux-pilons, de 2 000 à 28 000 kg43.

La Compagnie de Saint-Etienne (Barroin) fabrique de l’acier
au moyen de 3 convertisseurs Bessemer, pour les rails, tôles, fers profilés et pièces de forge, et possède des pilons jusqu’à 15 t45. Selon Joëssel33, la capacité est de 40 tonnes d’acier par jour en 1875. A l’exposition de 1878, la Compagnie a exposé des plaques ainsi que des tôles de 9, 6 et 17 m de long d’une part, deux tubes et un corps de canon en acier fondu⁴⁶.

La maison Révollier, Bietrix et Cie de Saint-Etienne est petite -200 ouvriers- mais elle est "animée par l’esprit de progrès" 33. Elle possède, poursuit Joëssel, un atelier de puddlage, 3 fours Martin au gaz, desservis par des appareils hydrauliques, d’une capacité de 30 t par jour et un pilon de 5 t. Elle pourrait de ce fait concourir à des adjudications pour des pièces de moyennes dimensions ne dépassant pas 1 000 kg33. Les expériences de compression de l’acier à l’état liquide s’y poursuivent : on s’attend à ce que l’acier produit de cette manière ait les propriétés de l’acier forgé, sans soufflures ni retirures.

Barba a visité l’usine des Etaings (près de Rive-de-Gier) des frères Marrel ; cet établissement a été commencé en 1864⁴⁷ et toutes les machines-outils de l’usine de Rive-de-Gier doivent y être amenées. Dans les ateliers de MM. Marrel on s’occupe principalement des grosses pièces en fer, "travail pour lequel ils sont sans rivaux en France", dit Joëssel33. Ils forgent aussi des blocs d’acier mais ne soumissionnent pas alors aux marchés de la Marine, par suite des mécomptes éprouvés avec ce métal33. A l’exposition, Marrel montre des plaques en fer et des barres profilées en fer et en acier pour membrures et barrots ; il expose d’autre part deux corps de canon en acier Martin⁴⁸.

Terre-Noire fabrique l’acier au convertisseur Bessemer en 1ère fusion et aux fours Martin-Siemens. Ces derniers, nous dit Barba, ont été développés "par suite de la préférence marquée de la Marine pour les aciers Martin". Il mentionne en passant des essais effectués en vue de connaître l’action du manganèse et du phosphore présents dans l’acier à la fin de la fabrication et l’influence de l’eau de mer sur les aciers. Trois ans plus tard, la société est distinguée dans le rapport de l’exposition pour l’ensemble de ses recherches "aussi complètes que remarquables" sur les propriétés physiques des fontes, fers et aciers de diverses qualités, ainsi que sur la série continue des fontes, "métal mixte" et aciers sans soufflures, obtenus par la fusion⁴⁹. Par exemple, les aciers martelés et laminés ont été l’objet de 3 séries d’expériences (flexion, essai au choc, traction et compression, trempe à l’eau et à l’huile), dans lesquelles on a fait varier successivement la teneur en carbone, en manganèse et en phosphore. L’usine est parvenue après bien des recherches, à produire industriellement, à l’état de fusion et sans soufflures, des alliages fer-manganèse-silicium, puis, dans les mêmes conditions, les carbures de fer ("depuis la fonte la plus grise jusqu’à l’acier fondu le plus doux") susceptibles d’être ensuite coulés sans soufflures. La Compagnie annonce l’existence d’échantillons d’aciers au chrome et d’aciers au tungstène. La Marine avait étudié des fontes au tungstène et essayé un acier chromé de J. Holtzer, lequel a donné des résultats remarquables, surtout comme dureté. Terre-Noire fabriquait des obus en fonte ordinaire, elle est arrivée à produire des obus de rupture et des pièces analogues par le poids ou par l’épaisseur du métal, en acier coulé non martelé. La Compagnie progresse dans cette voie et expose des pièces de plusieurs tonnes dont un corps de canon de 24 cm coulé plein de 11,5 t. C’est la voie vers l’exécution de la commande de deux canons de 27 cm en acier coulé faite en juin 1876, "à titre d’essai et d’encouragement", et restée inexécutée. Enfin, l’usine possède un four Siemens-Martin de 20 t.

L’usine de Seraing (John Cockerill) a fait de son côté d’autres essais ; elle considère le carbone comme l’élément capital "et tout à fait suffisant, jusqu’à présent du moins, pour bien caractériser les qualités et les destinations du métal" ⁵⁰. Elle forme une première classe des aciers dont la teneur en carbone varie de 0,05 à 0,2 %, dits extra-doux, dont les caractéristiques sont R = 40 à 50 hbar, A = 27 à 20 %, compté sur 200 mm ; ces aciers se soudent, mais ne se trempent pas - les rapporteurs notent que Terre-Noire a réussi à tremper les siens à l’huile et à l’eau - ; ils peuvent être considérés "comme remplaçant les fers de Suède". Ils sont destinés par l’usine aux tôles de pont, de navire, de chaudière, aux frettes de canon et aux autres pièces de la construction navale.

Les ateliers Claparède, après l’avoir longtemps employé, ont proscrit l’usage de l’acier Bessemer en raison de la fréquence des ruptures et malgré les progrès de la métallurgie. La maison a ensuite mis en oeuvre l’acier au creuset de Petin et Gaudet, avec satisfaction, et plus récemment de l’acier Martin du Creusot, avec le même résultat45.

La maison Jacob Holtzer (aciéries d’Unieux) fait son apparition dans le rapport de l’exposition de 1878⁵¹. Elle fabrique des aciers puddlés et corroyés d’une part, fondus au creuset de l’autre, généralement durs ; ces procédés les rendent impropres à la construction et au cuirassement. Ils sont utilisés pour les outils, les ressorts, les pièces d’arme, les canons de fusil. Les auteurs souhaitent voir cette société produire des plaques et ne parlent pas de l’acier à canon, qui va pourtant devenir l’une de ses spécialités. D’autres fournisseurs potentiels de matériaux de construction pour la Marine sont encore cités⁵² : Forges et aciéries de Firminy ; Forges d’Audincourt (pour les tôles et profilés en fer) ; Société de Montataire ; Société des forges de Champagne, à Saint-Dizier ; Société de Vezin-Aulnoye.

Un autre article a attiré notre attention : les machines à essayer les métaux⁵³. C’est l’occasion de reparler du fameux colonel Maillard, directeur de la fonderie de Nevers, et de sa machine d’épreuve⁵⁴, exposée par les forges de Châtillon-Commentry. l’instrument de Nevers a été en effet adopté par les principales usines de la Loire. Pendant longtemps, on s’est contenté de mesurer l’allongement à la rupture ; pour cela on rapprochait les fragments des barreaux brisés et l’on comparait, avant l’épreuve et après la rupture, la distance de 2 repères tracés sur chaque barreau. On cherche à mesurer les allongements correspondant à une série constante d’efforts de traction. Dans les machines Thomasset⁵⁵, les mâchoires portent des index qui se meuvent le long d’une échelle graduée. Mais la précision est faible ; aussi faut-il employer des barreaux de grande longueur et l’on ne peut tenir compte du glissement dans les mâchoires ni de leur déformation. La machine du colonel Maillard est équipée d’un micromètre à 2 microscopes parallèles, dont l’un est toujours maintenu à l’aide d’une vis de rappel, dans la direction de l’un des repères tracés sur la barrette, tandis que le second, mû par une vis micrométrique, suit l’autre repère. La tête graduée de la vis indique en centièmes de mm l’écartement des 2 lunettes ; elle marque zéro quand la colonne manométrique est elle-même au zéro de son échelle. Un déplacement du réticule de la lunette mobile, mesuré à l’aide d’une échelle placée au foyer de l’oculaire, permet même d’évaluer les microns !

La circulaire du 9 février 1885 sur la "Classification des tôles et barres profilées en acier", avec "Instructions relatives à leur emploi et aux épreuves à leur faire subir pour leur admission en recette" remplace la réglementation de 1876-1877 citée plus haut⁵⁶. La classification des tôles est modifiée, mais elle se fait toujours par dimensions : c’est cette fois l’épaisseur qui prime. La barrette d’essai prend la forme "moderne" d’une partie prismatique de 20 cm de long et de deux têtes avec congés de raccordement, "de sorte que la rupture ait toujours lieu au dedans des coups de pointeau" limitant la partie de l’éprouvette à tester. Les valeurs limites de R et de A varient peu : 47 hbar et 10 % pour les tôles de 1,5 à 2 mm, à 42 hbar et 24 % (pour les tôles de construction) et 40 hbar et 26 % (tôles pour chaudières). La valeur de R peut être abaissée de 2 hbar si l’allongement A s’accroît d’autant (de manière que le total sans dimension R + A soit conforme au tableau). La circulaire du 2 septembre 1887 porte cette tolérance de 2 à 3 hbar. L’épreuve de la cuve devient facultative. Enfin la circulaire complémentaire du 15 janvier 1887⁵⁷ spécifie les règles à observer pour remplacer les tôles d’épreuve ou commander des tôles plus grandes pour éviter d’avoir à les remplacer. Les essais à froid ont lieu en principe dans les ports.

En 1878, l’industrie est donc convenablement outillée pour fournir les tôles et profilés en acier dont la Marine pourrait avoir besoin ; or celle-ci a encore sur ses chantiers des bâtiments, et non des moindres, construits en bois⁵⁸.

Production d’acier en France d’après le dictionnaire de Pierre Larousse (1er et 2e suppléments), en tonnes :

Ces chiffres sont issus des tableaux publiés par le ministère des Travaux publics au Moniteur et au Journal officiel.

Le Temps publie les chiffres du ministère des Travaux publics ; voici un tableau qui permet d’apprécier la part de Guérigny dans la production nationale vers 1875 (1/350 de la production des fers, 1/100 de la production des tôles) en tonnes :

En 1869, l’Alsace-Lorraine compte pour 26 % de la production de fers. En 1873, 18 départements produisent la tôle, 16 l’acier.

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