L’acier de cémentation (18^e–19^e siècles) Gay-Lussac et la barrière imperméable de la surface du solide. Le Play contre Réaumur

Cemented steel in the 18th–19th centuries Gay-Lussac: the impermeable surface of solids. Le Play vs. Réaumur

Cercle d’Études des Métaux, École Nationale Supérieure des Mines, 42023 Saint-Etienne Cedex 2, France
jealecoze@numericable.fr

Reçu : 1 Avril 2014
Accepté : 10 Juin 2014

Résumé

L’acier de cémentation, ou « acier artificiel » ou « acier poule » était considéré, aux 18^e–19^e siècles, comme de meilleure qualité que « l’acier naturel  » d’affinage de la fonte. Il était préparé par carburation du fer de réduction directe ou du fer d’affinage de la fonte et utilisé pour des outils tranchants. Il fallait sélectionner un fer « pur », à bas soufre et bas phosphore, longuement travaillé à la forge pour éliminer le maximum d’inclusions de scories. Les fers de Suède, les plus renommés et les plus chers, étaient destinés aux ateliers de Sheffield. En France depuis Réaumur (1722), des recherches étaient menées sur les fers indigènes en vue de produire des aciers de qualité. Les critères techniques de sélection des « fers à acier » étaient mal définis et les performances des aciers français atteignaient rarement celles obtenues avec des fers suédois. Certains, comme Le Play au milieu du 19^e siècle, clamaient qu’il était inutile de chercher à améliorer les fers indigènes et que la seule façon de produire des aciers de cémentation de haute qualité était de faire comme les Anglais : acheter des fers suédois et pour cela abaisser les droits de douane à l’importation. Dans cet article, la technique de cémentation est décrite; les interprétations du phénomène au 19^e siècle, bloquées par la notion d’imperméabilité de la surface du solide, sont exposées, ainsi que la violente polémique politique engagée par Le Play. La production d’acier par cémentation disparut à la fin du 19^e siècle, mais la cémentation superficielle des aciers est encore active, dans l’industrie.

Abstract

The cemented steel, or “artificial steel” or “blister steel” was considered in the 18th–19th centuries as having better properties than “natural steel”, which was refined from pig iron. Blister steel was prepared by carburization of irons produced by direct reduction or pig iron refining by charcoal and used for cutting edges. A pure iron was needed with low sulphur and phosphorus, forged many times to eliminate slag inclusions. Swedish irons, the most famous and expensive, were exclusively bought by the Sheffield industry. In France, research since Réaumur (1722) concerned local irons for steel production. The technical criteria for selecting irons for steel production were badly defined and the French steels were rarely at the same level of quality as those prepared with Swedish irons. Le Play (mid-19th century) explained that it was impossible to improve the quality of French irons and that the unique solution to produce high quality cemented steel was to do as English metallurgists: to buy Swedish irons and consequently, to decrease French import taxes. In this paper, the cementation technique is described; the 19th century interpretations of the cementation phenomenon are exposed as well as the violent political polemic engaged by Le Play. The production of cemented steel disappeared at the end of the 19th century but industrial superficial cementation of steels is still very active.