Free Access
Issue
Matériaux & Techniques
Volume 108, Number 2, 2020
Article Number 201
Number of page(s) 11
Section Métaux et alliages / Metals and alloys
DOI https://doi.org/10.1051/mattech/2020019
Published online 29 July 2020

© SCF, 2020

1 Introduction

L’acier à la rose, expression imagée, poétique, intrigante, fait partie d’une histoire dont les premières traces écrites se situent au début du 17e siècle. La signification de « la rose de l’acier » fut discutée jusqu’au début du 19e siècle, lorsque les différents aspects du phénomène furent définitivement clarifiés. L’existence de « la rose » fut longtemps considérée comme un critère de qualité de l’acier, plus précisément, de « bonté de l’acier », mais dès le début du 18e siècle, Réaumur affirmait ses doutes, sans présenter d’argument définitif.

Nous allons d’abord décrire la rose de l’acier et utiliser nos connaissances actuelles pour expliquer comment elle apparaît. Ensuite, ce qui est plus intéressant du point de vue historique, nous nous pencherons sur les interprétations anciennes du phénomène, en analysant, en parallèle, la notion fondamentale aux 17e et 18e siècles de « bonté » de l’acier qui était la première préoccupation des Artistes et Ouvriers concernés.

Pour bien situer l’exposé qui suit, il faut se souvenir que la discussion concerne des époques où l’analyse chimique de l’air, de l’eau et du carbone dans le fer, n’existait pas ; l’acier était uniquement défini par une « capacité à prendre la trempe ».

Remarques préliminaires

  • Sur la fabrication des aciers : jusqu’au premier quart du 19e siècle, on préparait l’acier par affinage (décarburation) de la fonte dans des petits fours (bas-foyers). C’était « l’acier naturel » ou « acier de fonte ». L’autre méthode, donnant « l’acier artificiel » ou « acier de forge » consistait à carburer du fer (bas carbone) par chauffage dans un « cément » parfois complexe : suie + charbon de bois + sel de mer parfois malaxés avec de l’urine, etc. Dans les deux cas, les produits livrés sous forme de petits barreaux forgés à chaud étaient peu homogènes en carbone et il fallait un grand savoir-faire pour les utiliser. C’est seulement au cours du 19e siècle qu’apparaîtront le puddlage puis le convertisseur Bessemer et le four Martin.

  • L’Annexe C présente une description plus détaillée des procédés sidérurgiques.

  • L’Annexe B propose quelques définitions de termes anciens repérés dans le texte par une *.

2 Description de la rose

La meilleure description de « la rose » est celle de Réaumur en 1722. Il n’est pas le premier à décrire ce phénomène, mais le premier et, sans doute le seul, à en montrer des images [1] (Fig. 1). Dans son dixième mémoire [p. 262], il décrit la rose comme une tache que l’on peut observer sur la cassure de quelques *billes d’acier. C’est une tache ronde ou ovale ou irrégulière dont le centre se trouve en général au centre de la cassure. Certaines taches sont bleues, presque noires, jaunes, parfois en bandes concentriques.

La première publication connue sur la rose, un siècle avant Réaumur, fut celle de Jousse1 en 1627 [2], sous le titre « Acier de Carmes, ou à la Rose » : « … que l’on ameine des Allemagnes2 & de Hongrie ; à la casse, il s’y void dans le milieu une tache presque noire, tirant sur le violet, ayant le *grain fort *délié, & sans *pailles, ny apparence de fer, & qu’icelle tache traverse presque toute la barre de tous costez : c’est un signe asseuré que l’acier est bon ».

Cinquante ans plus tard, Félibien (1676) [3, p. 146] reprend pratiquement mot pour mot les explications de Jousse. En 1690, la 1re édition du dictionnaire de Furetière [4] et en 1704 celle de Trévoux [5], citent étroitement le texte de Félibien. Il faudra attendre Réaumur en 1722 pour un nouveau point de vue critique sur le phénomène. L’article « Acier » de Diderot (1751) n’apporte rien de plus à ce sujet [6].

Pour Jousse, l’appellation « acier de Carmes », un acier importé « des Allemagnes & de Hongrie », semble équivalente à « acier à la rose ». Le phénomène de la rose était, semble-t-il, assez répandu. En effet, elle s’observait dans de nombreux « aciers d’Allemagne », selon Perret qui écrit en 1779 [7a, p. 11] : « Anciennement on ne voyait cette rose que dans l’acier de Styrie ; mais comme ce nom de rose a eu quelque faveur, dans la plupart des forges d’Allemagne, on s’est décidé à travailler sur les principes de Styrie : il résulte de là, que presque tous les aciers d’Allemagne marquent la rose ». Notons que la localisation de Carmes en Styrie n’a pas été établie.

Par ailleurs, Réaumur n’a vu cette rose que sur des « *aciers qui viennent de fonte » (affinage en aciers appelés *« naturels »), alors qu’elle n’est que peu marquée sur les aciers « venus *de fer forgé » (aciers de cémentation, appelés *« artificiels »). Il en sera question plus bas.

thumbnail Fig. 1

Plusieurs aspects de la Rose observés par Réaumur [1, pl. 8, p. 302].

Aspects of the Rose observed by Réaumur.

3 Explications métallurgiques

Nos connaissances actuelles vont permettre d’expliquer l’apparition de la rose, mais seulement après avoir mis en ordre les informations dispersées concernant la fabrication de ces aciers et leur mode de livraison, toutes conditions nécessaires à la compréhension du phénomène.

Il faut, d’abord, rappeler que, avant les développements de l’analyse chimique quantitative par Lavoisier [8], les aciers étaient définis comme « capables de prendre la trempe », sans aucun rapport avec une quelconque teneur en carbone (un élément non identifié). Les volumes de production n’étaient pas ceux d’aujourd’hui et les dimensions des barreaux livrés par les affineurs étaient de quelques *pouces3 de longueur, par exemple : « une *bille d’acier de 4 ou 5 pouces de long et 2 ou 3 *lignes d’épaisseur » [4] (une ligne = 1/12 pouce), ou des « *quarreaux de un pouce carré et 4 à 8 pouces de long » [7, p. 13]. Ces barreaux étaient trempés à l’eau et voiturés en barils. « Le cahotage des voitures fait casser les barreaux » explique Perret [7a, p. 10], ce qui montre à quel point le métal était trempé dur et, donc, fragile. Pour la livraison, les billes et quarreaux étaient cassés par l’affineur à une longueur déterminée.

L’état de livraison était donc « trempé et cassé » [1, p. 260]. D’après Karsten, cinquante ans plus tard, [9, p. 389] : « Le but des affineurs n’est pas une trempe convenable. Ils chauffent à un degré trop élevé pour que l’acier *s’aigrisse4, se *gerce et se casse plus facilement ». L’objectif de la casse était également de s’assurer qu’il n’y avait pas de « veines de fer » dans le produit [1, p. 260 & 2, p. 142].

Au début du 19e siècle, le mystère de la formation de la rose est levé. « Les *gerçures et crevasses produites par la trempe s’oxydent et se colorent de la même façon qu’une surface polie, (et chauffée doucement) au contact de l’air5. Ce n’est donc pas un indice de *bonté de l’acier » [10, p. 141]. Karsten ajoute au sujet des roses : « On ne les trouve que dans des aciers durs et *aigres qui se gercent pendant la trempe. L’eau entre dans les crevasses ou criques ; sa décomposition fait naître probablement les couleurs. Elles ne sont pas un signe de bonté, mais prouvent que l’acier n’est pas ferreux et qu’il est susceptible d’acquérir une grande dureté » [9, p. 389].

L’observation de Réaumur, citée plus haut, selon laquelle ce sont essentiellement les *aciers de fonte (affinage) qui présentent ce phénomène et non les *aciers de fers forgés (cémentation), pourrait s’interpréter par le fait que (i) ces aciers, généralement forgés « en *trousses »6, présentaient des teneurs moyennes en carbone plus faibles que les aciers de fonte, (ii) que les teneurs en carbone de chacun des barreaux de la trousse n’était pas homogène [11, chap. 19] et surtout (iii) que le *corroyage total était plus important que pour les aciers de fonte, ce qui produisait une microstructure plus fine et une moindre sensibilité à l’amorçage des fissures de trempe à la peau du produit forgé.

Après cette interprétation moderne de l’apparition de la rose, il convient de prendre le temps d’analyser la façon dont nos anciens cherchaient à expliquer sa présence et de faire un lien avec ce qu’ils nommaient « la bonté de l’acier ».

4 La bonté de l’acier

4.1 Quel acier ?

Il faut d’abord préciser ce qui se cachait derrière le terme « acier ». La définition, avant le 19e siècle était : « capacité à prendre la trempe », c’est-à-dire de durcir par trempe. Il s’agissait d’une trempe à l’eau, particulièrement brutale sur des barreaux de section importante (un pouce quarré) pour des aciers chargés en carbone. Nous savons, aujourd’hui, que les aciers à plus de 0,4 %C (en masse) fissurent au cours d’une trempe à l’eau (même sur des sections de 1 cm2) et qu’il est recommandé d’effectuer une trempe à l’huile, moins violente. Jousse [2, p. 146] était conscient du problème : « Pour tremper acier de Carmes, ou acier à la Rose », on les chauffe « en couleur de *cerise » et comme cet acier est sensible à la trempe, il recommande d’ajouter de la graisse fondue sur l’eau pour empêcher la pièce de casser : « lorsque la piece que voudrez tremper sera chaude, vous la passerez au travers de cette graisse, qui flotera sur l’eau, & empeschera vostre outil de casser ».

Des analyses chimiques au 19e siècle ont montré que le terme « acier » utilisé au 18e siècle correspondait à de fortes teneurs en carbone [11, chap. 16.1], au moins 0,8–0,9 %C. Pour des teneurs plus faibles, on parlait « de fers aciéreux ». Nous savons aujourd’hui que la trempe à l’eau d’aciers à 0,4 %C, par exemple, va produire une structure « martensitique » dure et fragile, avec des tapures (fissures) de trempe qui s’entendent par des clics (bruit des tapures qui se forment), plus des zones « perlitiques » que nos anciens auraient, sans doute, appelées « veines ferreuses ». C’est pourquoi, ils nommaient « acier », seulement ceux qui prennent une trempe sans veines ferreuses, autrement dit avec C > 0,8 % 7.

4.2 L’acier et la bonté

La notion de « bonté de l’acier » regroupe au moins trois aspects, auxquels il faudrait ajouter le prix dont il ne sera pas question ici. De façon immédiate dans la plupart des écrits des 17e–18e siècles : (1) bon = « sain » et (2) bon = adapté à certaines utilisations (la possibilité de mise en œuvre justifiant la bonté relative). Pour Réaumur : (3) « bonté » qualifierait un ensemble de propriétés fondamentales à cerner au mieux. Ces trois points sont analysés ci-dessous, l’objectif étant de définir des niveaux de qualité avec plus ou moins de précision.

4.2.1 Santé du produit

Avant tout, l’acier est examiné à l’œil, globalement et sur des cassures. Il est bon s’il est sain : net, sans *paille ni *surchauffures8, si la barre « est souple à la main » et si, à la casse, il présente « un *grain blanc et délié ». Par contre, il n’est pas bon, si l’aspect extérieur est *pailleux, surchauffé ; si la cassure présente des veines noires, pailles, *gerçures, *fourreures de fer, veines ou lames de fer (Fig. 2).

La notion de « grain », ou de « grainure » chez Réaumur, est précisée dans l’encadré.

Grain, grainure. Il ne s’agit pas de la « taille de grains » telle que nous l’observons au microscope après polissage et attaque métallographique, mais de l’aspect superficiel d’une cassure, observée à l’œil nu ou au mieux à la loupe. Réaumur utilisait les termes « rupture à grain, à nerf, à lames plus ou moins grossières ». Dans le langage actuel, on parle encore de faciès de rupture à grain (brillant, fragile), à nerf (ductile, mat) [12]. Le microscope électronique à balayage (MEB) a permis d’enrichir et de préciser cette description à une échelle plus fine (Fig. 2).

Les termes caractéristiques cités, ci-dessus, se retrouvent du 17e au 18e siècles sans grandes modifications. Il s’agissait, au cas par cas, de juger l’état de livraison d’un acier bien identifié, à la fois par son origine (Allemagne, Espagne, …) et par les dimensions caractéristiques des barreaux. À titre d’exemple, voici une description détaillée de Jousse [2] (voir aussi Annexe A) :

« Pour bien choisir du petit acier commun, Soret, Clameci, ou Limosin, qui est par petits *quarreaux, de trois poulces de long ou environ. Il faut voir premierement si les quarreaux sont pailleux, ou surchauffez, & si en la casse on void des veines noires, ou pailles ; tous ces signes montrent qu’il n’est pas bon. Mais si les quarreaux sont nets, sans pailles, ni surchauffeures, & la casse que l’on fait d’iceux par le bout, l’acier se montre net, & le grain blanc & délié, c’est signe que l’acier est bon. »

thumbnail Fig. 2

Faciès de rupture. Dessins chez Réaumur [1, pl. 6, p. 200] : (a) rupture « à nerf » (ductile) ; (b) rupture « à lames » (fragile). Photographies au MEB (microscope électronique à balayage) clichés EMSE ; (c) rupture en cupules (ductile) ; (d) rupture à clivage (fragile). On constatera la différence des échelles entre des observations à la loupe et au microscope électronique.

Fracture appearence. (a),(b) Réaumur’s drawings; (c),(d) corresponding MEB micrographs.

4.2.2 Utilisations recommandées des familles d’acier

À condition d’être sain, un acier donné sera considéré comme « bon » pour certaines fabrications. Exemples :

  • le petit acier commun (Soret, Clameci, Limosin), livré en carreaux ou billes de quatre pouces de long, net, sans pailles etc., sera « propre à *servir à la terre et gros ouvrages noirs » [2].

  • L’acier de Carmes, ou à la rose (d’Allemagne ou de Hongrie) en petites barres carrées de sept à huit pieds de long, sera propre à faire des ciseaux à couper le fer à froid, burins, ciselets, faux, outils à couper la pierre, la corne, le papier, le bois, etc. Cet acier est le meilleur qu’on emploie en France [2,3,13].

Le repérage de chaque acier se fait par son origine géographique qui définit, a priori, le niveau de bonté pour lequel il est choisi 9. Cependant, au cours du temps, des pertes de qualité furent effectives, comme l’écrivent Diderot (1751) [6] : « l’acier d’Allemagne a dégénéré » et Perret (1779) [7a, p. 1] : « tous les Aciers ont perdu de leurs qualités chaque fois qu’il est mort un chef de fourneau » et il précise que les aciers de Styrie, Carinthie et ceux d’Allemagne ont perdu de leurs qualités dès la fin du 17e siècle. Les classements des aciers varient donc au cours du temps (Annexe A).

4.2.3 Comment caractériser la bonté des aciers ?

4.2.3.1 État de la question

Pour Diderot [6], « le bon acier est propre à toutes sortes d’ouvrages entre les mains d’un ouvrier qui sait l’employer ». Il est certain que le savoir-faire du forgeron est primordial dans la réussite de l’ouvrage, mais pourrait-on lui venir en aide par un classement objectif et, si possible quantitatif, des propriétés des aciers ? On savait, en effet, modifier le comportement de l’acier par le chauffage, la trempe, le réchauffage, le martelage à chaud et à froid, mais uniquement à base de tours de main, c’est-à-dire, à condition de ne pas changer de type d’acier. Par exemple, ci-dessus, l’acier à la rose est jugé le « meilleur qu’on emploie en France », pour des ciseaux à couper le fer à froid ou la pierre, etc., alors qu’un autre acier d’Allemagne est recommandé pour des ressorts de serrures, d’arquebuses ou des épées (Annexe A), c’est-à-dire des utilisations au moins aussi nobles que l’acier à la rose.

Il n’existait, à l’époque, aucun moyen objectif de juger la qualité d’un acier, sauf par référence à son origine, et encore moins de comparer les aciers entre eux, sauf à indiquer leurs emplois possibles.

4.2.3.2 Les propositions scientifiques de Réaumur

L’objectif de Réaumur dans le titre de son dixième mémoire est explicite : « Des manières de connoistre les défauts & les bonnes qualités de l’acier, & plusieurs vuës pour parvenir à comparer des aciers de différents degrés de perfection ». Il s’agit bien de connaître et, encore plus, de comparer.

Réaumur rappelle, d’abord, que pour caractériser un acier, le test de soudage à la forge est primordial, mais, au-delà de cet essai technique, il annonce de façon plus fondamentale que les trois principales qualités à examiner pour caractériser un acier sont : la grainure, la dureté et le corps.

*La grainure : la finesse du grain, sur une cassure, dépend de la température de trempe. Réaumur propose de disposer d’une collection d’échantillons-types pour déterminer au mieux la grainure. « Le grain le plus fin fait l’acier le plus fin »10.

*La dureté est fonction de la trempe. Elle diminue quand le grain (de cassure) est plus fin ; le grain le plus gros, trempé le plus chaud est le plus dur11. Réaumur propose un essai de rayure à l’aide de différentes pierres (du verre au diamant)12, de façon à dépasser le test courant à la lime qui indique seulement : mord ou ne mord pas.

*Le corps est la souplesse qui reste à l’acier malgré la dureté acquise à la trempe. Il est donc essentiel de caractériser la capacité de chaque acier à conserver plus ou moins de corps après trempe. Réaumur propose de caractériser le corps par la flexibilité et, schémas à l’appui, il décrit un essai quantitatif de flexion jusqu’à rupture, sur du fil calibré [1, pl. 10, p. 308]

Pour Réaumur et pour nous aujourd’hui, il est clair que ces trois propriétés se combinent : plus de dureté donne moins de corps et de finesse de grain (sur cassure). Il faut trouver la combinaison la plus avantageuse (compromis). À l’évidence, ces essais ne sont pas à la portée de l’ensemble des artisans (« Ouvriers ou Artistes », selon le métier), pour lesquels le jugement repose avant tout sur la tenue à l’usage de la pièce finie (burin, rasoir, …).

Le discours scientifique de Réaumur ne passe pas et Perret, cinquante ans plus tard, formulera des méthodes pratiques qualitatives de caractérisation, plus abordables en atelier.

4.2.3.3 Les préconisations techniques de Perret

Dans son rapport à la Société des Arts de Genève (1778), Perret13 [7a, p. 19] ne fait pas référence aux propositions scientifiques de Réaumur, mais décrit des essais pratiques pour déterminer « si un barreau d’acier est bon, s’il a le grain fin, s’il est homogène, & s’il a du corps : il faut le soumettre à l’épreuve du feu, à la percussion du marteau, aux résultats de la trempe, à la meule, au poli & au *tac d’une bonne lime bâtarde. » Les explications détaillées de Perret sont les suivantes :

  • *Par le feu, on éprouve le degré de chaleur que l’acier peut supporter pour le souder.

  • *Par l’action du marteau, on voit s’il en souffre la percussion, sans s’ouvrir & tomber en grenaille ; on voit s’il a de la fermeté à froid & à chaud & jusqu’à quel point il se laisse marteler sans se gercer & casser.

  • *Par la trempe, on étudie & l’on juge le degré de chaleur qui lui est propre pour le durcir au bon point. On examine la netteté du grain, s’il n’a point de veines de fer, s’il est homogène.

  • *Par la meule et le poli, on découvre les surfaces pour déceler les veines ferreuses, fibres, cendrures, etc.

  • *Par la lime, on reconnaît s’il est dur sur les quatre angles et sur les faces.

Il n’est pas évident qu’une telle caractérisation systématique ait été prise en compte, sauf par quelques Artistes (serruriers, fabricants de ressorts de montre, d’armes blanches, …).

5 La rose et la bonté

À l’époque de Jousse (1627), comme on l’a vu plus haut, le meilleur acier était l’acier de Carmes ou à la Rose [2]. Deux siècles plus tard (1830), Karsten écrivait encore : « les affineurs continuent à prétendre que les roses prouvent la bonté de l’acier » [9, p. 390]. Entre temps, Réaumur (1722) et Perret (1779) avaient émis des doutes sur la signification de la rose. Pour Réaumur [1, p. 263] : « il n’est guère de signe plus équivoque de la bonté de l’acier, que cette rose… ». En effet, il constate qu’on la trouve aussi bien sur des aciers d’Allemagne (les très bons) que sur des aciers médiocres, mais il ne propose pas d’explication acceptable. Perret, au sujet des aciers d’Allemagne (Styrie, Carinthie, Carmes), écrit : « Plusieurs regardent cette rose comme une perfection vantée par les marchands, mais on verra que c’est un vice » [7a, p. 35].

Des questions sont à poser pour aller plus loin dans la compréhension de ces conceptions semi explicites : (i) Est-ce que la rose existe à l’intérieur du métal sain ? (ii) Existe-t-il une relation entre les couleurs des roses et celles prises en surface du métal chauffé ? (iii) Par quel mécanisme se forme la rose ?

Jousse ne se pose pas la première question : la rose semble une partie intrinsèque du métal. Il décrit la façon de placer le métal dans des cendres chaudes pour lui donner différentes couleurs : or, sanguine, violette, bleue et couleur d’eau [2, p. 132], mais sans faire de parallèle avec les couleurs des roses.

S&S : les soufres et les sels, selon Réaumur, sont des matières contenues dans le métal, dont la quantité modifie les propriétés de celui-ci. Les soufres représentent toutes les matières inflammables : charbon, soufre commun, graisses, corne,… ; les sels, non définis par Réaumur ont à peu près la même signification que celle d’aujourd’hui. Par exemple, Réaumur a utilisé du sel de mer comme adjuvant au charbon de bois pour cémenter le fer en acier. L’augmentation de teneur en S&S permet de passer du fer malléable à l’acier et à la fonte et réciproquement. Ce résultat, publié en 1722, qui classait les fers-aciers-fontes dans le bon ordre, en l’absence de connaissance de l’élément carbone, ne fut pas reconnu à la fin du siècle dans le fameux rapport des « trois académiciens » [14] qui fait cependant référence quasi unique chez les historiens de la métallurgie.

Pour Réaumur, les couleurs des roses « sont identiques à celles que prend la surface de l’acier ou du fer poli que l’on chauffe doucement » [1, p. 262]. La formation des couleurs en surface de l’acier [1, p. 377] se produirait par une « migration » de matières internes au métal, en particulier les Soufres & les Sels (S&S, voir encadré), depuis l’intérieur jusqu’à la surface : « Une chaleur douce les fait élever, les conduit jusqu’à la surface …. », alors qu’une chaleur plus forte « brûlerait ces matières inflammables et ne leur permettrait pas de s’arrêter sur place », c’est-à-dire de former les couleurs en surface. En ce qui concerne les roses, l’explication de Réaumur, est fondée sur un mécanisme identique à celui qui produit les couleurs en surface : [1, p. 378] : « Les taches appelées roses, qu’on trouve dans l’intérieur de l’acier, doivent leur origine aux mêmes matières [les S&S], poussées vers le centre de la *bille, comme elles le font à la surface ». Cette migration n’est pas exactement une diffusion à l’intérieur de la matière solide, au sens actuel, mais un écoulement dans un supposé réseau de *pores internes de la structure « granulaire » (Fig. 3). Ceci prouverait que la rose existe à l’intérieur du métal.

La rose serait, donc, la conséquence d’une concentration de S&S et pourrait exister (ou se former) à l’intérieur du métal, mais c’est un argument « équivoque », pour reprendre le point de vue de Réaumur cité plus haut.

En 1771, Perret présente une première explication de la formation de la rose [7b, p. 33–34] : (1) si la cassure d’un acier qui « marque la rose » est colorée, c’est que « le *tissu de cet acier est cassé intérieurement », mais (2) « cette rose ne se trouve pas tout le long de la barre». (3) La rose « provient en partie de la trempe ». En effet, il se crée un gradient de température, donc, de déformabilité du métal : le refroidissement rapide de la barre contracte la surface qui met en compression le centre encore chaud où « les grains sont obligés de se séparer ou s’écarter les uns des autres, pour céder à l’effort du resserrement. Dans cette opération, il se forme des cassures intérieures… ». Sur la section cassée, « on voit tout le tour de cet acier blanc, d’un tissu fort serré…, et tout le reste est bleu ou violet ou noir, & d’un tissu plus large… ». Perret n’explique pas l’origine des colorations et ne mentionne pas les fissures superficielles de trempe (tapures). Il semble bien qu’à ce stade de ses observations, Perret aurait considéré que la rose était présente à l’intérieur des barreaux d’acier, sachant qu’elle est le résultat de l’action violente de trempes « bien plus chaudes que la plus forte *couleur de cerise » (i.e. au-delà de 800 °C) et que les barreaux sont livrés par les affineurs dans l’état « trempé et cassé » (voir plus haut, Sect. 3, ce qu’écrit Karsten en 1830). Par contre, en 1779 [7a, p. 37], Perret propose une explication plus complète : « la plus forte chaleur est au centre de la masse, les soufres & les sels sont fondus ; la matière se sépare, s’ouvre ; l’eau pénètre les cassures & forme ces couleurs de bleu, de violet & de pourpre selon la quantité d’eau que la cassure reçoit ». Ici, c’est clairement la pénétration de l’eau dans des fissures de trempe qui produit les couleurs des roses et les S&S fondus qui jouent un rôle primordial sur la décohésion des « *parties » du métal.

Enfin, en 1779 [7a, p. 35], Perret décrit une expérience montrant que la rose n’existe pas au sein de l’acier : prendre un barreau qui montre la rose à un bout ; donner à l’autre bout « une *chaude d’épreuve » ; tremper, casser : le grain est blanc, donc, la rose ne se situe pas à l’intérieur du métal, mais la démonstration s’arrête là14. En effet, il ne dit pas qu’il casse le métal froid (on le trempe, on le casse ensuite), contrairement aux affineurs qui cassent à chaud, avant refroidissement complet, comme on l’a vu plus haut. Malgré ce détail, la démonstration est parfaitement convaincante : on casse à froid (Perret) le grain est blanc ; on casse à chaud (affineurs) la rose se forme.

En complément, le rôle des S&S [7 p. 106)] explique le phénomène de trempe. Le bouillonnement autour de l’acier rouge plongé dans l’eau est produit, selon Perret, par : « une infinité de globules sortant des pores » à la surface de l’acier (Fig. 3) et il en conclut que ce sont : les sels, les soufres & la *matière subtile (dont le *phlogistique), qui entrent dans une espèce de congélation, produisant le durcissement de la trempe. C’est cette congélation des S&S qui produirait le durcissement, mais leur sortie par les pores sous forme de globules permettrait aussi de contracter la masse.

On constate, une fois encore, que Réaumur n’a pas été entendu. Il écrivait, cinquante ans plus tôt « que l’eau bout autour de l’acier qui y a été trempé ; ces bouillons sont des espaces que l’eau ne remplit pas », mais il ne connaît pas la nature de « la matière qui forme ces bouillons », même s’il pense que c’est dû à « la raréfaction de l’air contenu dans l’eau » [1, p. 354]. Aujourd’hui, nous appelons ce phénomène : caléfaction.

Le deuxième rapport de Perret date de 1779. À ce même moment, les expériences de Lavoisier sur les composants de l’air et sur l’analyse de l’eau, aboutissaient à la notion d’oxydation (1777–1782) [8]. Avant cette révolution chimique qui remplaça, en moins de 10 ans, l’air déphlogistiqué par le principe oxygine puis par l’oxygène, on n’identifiait pas clairement l’interaction entre l’eau et le métal : le bouillonnement de l’eau, décrit par Perret, n’était pas une ébullition, mais, semble-t-il, un dégagement de S&S en fusion, sortant des pores du métal. Perret ne voyait des roses que sur les extrémités cassées des barres ; elles n’existaient pas dans le métal. Les possibles réactions entre l’acier et l’eau ou l’air n’étaient encore que des échanges de phlogistique.

En résumé, au 17e siècle (Jousse), au 18e siècle (Réaumur), jusqu’en 1779 (Perret), la rose fait partie de la structure interne des aciers concernés, livrés « trempés et cassés ». Elle est produite par la migration ou la fusion de S&S, au contact de l’eau, au cours du chauffage et de la trempe. Perret montre que la rose ne se trouve pas à l’intérieur du métal sain ; pour la faire apparaître, il faut une surchauffe avant trempe. Au début du 19e siècle, le mécanisme de formation de la rose sera clairement décrit, une fois que l’analyse chimique (Lavoisier) aura trouvé sa place dans la sidérurgie.

thumbnail Fig. 3

Structure du métal selon Réaumur [1, pl. 10, p. 308]. Cette figure représente (en 3D), l’agrandissement d’un « grain » représenté par G, en haut à gauche. G est composé de particules plus petites (M) séparées par des vides (V). Les vides interconnectés forment des porosités dans lesquelles les S&S peuvent trouver leur place.

Structure of a metal by Réaumur. (M) “particles”; (V) pores.

6 Conclusion

Après les discussions précédentes, il faut répondre à la question : la Rose était-elle un défaut ou un critère de qualité ?

La rose, tache d’oxydation dans les fissures (tapures) de trempe, montre que le barreau de métal est bien de l’acier dur, sans veines de fer ; c’est donc un « bon acier ». Cependant, la rose est le résultat d’un défaut de fabrication provoqué pour faciliter la rupture, l’objectif étant de livrer des petits barreaux de quelques pouces de long. Résultat d’une trempe trop violente depuis une température trop élevée, la rose n’est pas une preuve en soi, mais le moyen pour l’affineur de montrer la grande dureté de son acier et l’absence de veines de fer, en tirant profit de la fragilité induite par un traitement thermique exagéré.

Les barreaux livrés par les affineurs étaient des demi-produits, selon notre langage actuel. Aujourd’hui, sur un demi-produit mis en forme à chaud, on n’accepte aucun défaut de surface. Il faut impérativement les éliminer (par exemple par meulage) pour éviter un endommagement ultérieur au cours d’une transformation en fil ou en tôle. Un demi-produit fissuré sera rejeté, mais on ne dira pas que l’acier est mauvais. On dira que la fabrication était défectueuse. Perret affirmait que la rose était un vice et il avait raison, car c’était un vice de fabrication, alors que Réaumur, plus nuancé, parlait d’un « signe équivoque », ce qui semble correspondre assez bien à la situation. En effet, nous savons, aujourd’hui, reconnaître les propriétés d’un acier à partir de sa composition et de ses traitements thermiques (c’est-à-dire de sa microstructure) et faire la différence avec un état de livraison inacceptable, ce qui n’était pas le cas autrefois.

Pour les barreaux d’acier à la rose, de section un pouce carré, la trempe à l’eau produisait des fissures à partir des angles. Une trempe plus douce aurait préservé l’intégrité de la barre, la dureté aurait été moindre, mais acceptable ; par contre, l’image de marque aurait disparu.

Malgré les fissures, à partir d’un barreau de cinq pouces de long, l’Artiste coutelier savait fabriquer un certain nombre de lames après réchauffage, forgeage et traitement thermique final adapté. L’objectif, en effet, n’était pas de tirer des fils de grande longueur à partir d’un acier dur livré dans l’état trempé.

En définitive, l’acier à la rose était un « bon acier », mais la livraison en barreaux fissurés serait refusée, aujourd’hui, alors qu’en l’absence de moyens scientifiques de caractérisation, la rose était recherchée comme une marque de dureté intrinsèque du matériau.

Dernière remarque

Pour quelles raisons, les taches oxydées sur les surfaces des cassures, étaient-elles comparées à des roses ? Jousse au début du 17e siècle ne dit rien à ce sujet. Réaumur, au début du 18e siècle, cite les différentes formes et couleurs de cette rose, mais sans commentaire. Cette image existait certainement avant Jousse15 et, en l’absence d’écrits accessibles, on pourrait se demander si la perfection alchimique de la Rose n’a pas été implicitement utilisée par certains, pour vanter la qualité supérieure des aciers concernés. Toutefois, les savoirs alchimiques étant, par essence, ésotériques, les affineurs et forgerons n’y avaient sans doute pas accès. Il y a, donc, peu de chance pour que la Rose alchimique ait présidé à l’oxydation des tapures de trempe des aciers !

Remerciements

Merci à François Le Coze pour ses remarques pertinentes.

Annexe A Exemples de classements des aciers

17e Siècle – Thomas Corneille dictionnaire 1694 (d’après Félibien et Jousse) [13,3,2]

  • Petit acier commun : Soret, Clameci, Limosin : carreaux ou billes de quatre pouces de long,

Pour estre bon doit être nets, sans pailles ni surchauffures, à grain blanc & délié.

  • Acier de Piémont : plus gros que le Clameci ;

Pour estre bon doit être clair & net, & sans veines noires, avoir le grain menu & blanc, & se casser aisément par le bout qui est trempé,

Pour des outils pour couper du pain, de la chair, de la corne, du bois, du papier, & autres choses semblables.

  • Acier de Piémont artificiel : pour outils à travailler la terre, & à *acérer des marteaux & autres outils dont on travaille avec violence.

  • Acier d’Allemagne : petites barres quarrées de sept à huit pieds de long,

Pour estre bon doit être sans pailles, surchauffures, veines noires, fourures de fer, on peut se tenir sûr qu’il est bon,

Pour ressorts de serrures, d’arquebuses, & autres ressorts, des arcs d’arbalestes & des épées.

  • Acier de Carme, ou à la rose, vient encore d’Allemagne, on en apporte aussi de Hongrie,

Pour estre bon doit être souple à la main tout le long des barres, sans pailles ni surchauffures. En le cassant on y découvre une tache presque noire tirant sur le violet. Le grain fort délié & sans pailles ni apparence de fer,

Propre à faire des ciseaux à couper le fer à froid, burins, ciselets, faux, outils à couper la pierre, la corne, le papier, le bois, etc. Cet acier est le meilleur qu’on emploie en France.

  • Acier de grain, ou de Motte ou de Mondragon : pains plats d’Espagne. Plus de dix-huit pouces de diamètre, & deux à cinq pouces d’épaisseur,

Pour estre bon, en le cassant on voit qu’il est sans veines noires ni apparence de fer, & qu’il a le grain délié & de couleur presque jaune,

Pour ciseaux pour couper le fer à froid. Peut aussi *acérer des marteaux & outils pour couper le marbre & la pierre.

18e siècle – Perret 1779 [7a, p. 1–15] précise les utilisations possibles des aciers et les classe selon un ordre strict.

  • Premier rang dans le monde : l’acier de Damas en Syrie.

  • L’acier fondu d’Angleterre le plus dur, le plus homogène et le plus compact16.

  • L’acier poule (boursouflé) cémenté de Newcastle (blister steel) : un acier factice.

  • Avant les aciers d’Angleterre, les meilleurs étaient ceux d’Allemagne, surtout celui de Styrie qui a perdu de ses perfections.

  • Acier à la rose : autrefois seulement dans les aciers de Styrie, maintenant dans presque tous les aciers d’Allemagne (Carinthie, Carme, …).

  • Etoffe de Pont17 qui vient d’Allemagne (un acier corroyé, forgé en trousse).

  • Acier de Hongrie à une feuille de chêne dont le prix est comme celui de Pont.

  • Les aciers français du Dauphiné, de Rive, de Bourgogne et du Comté de Foix, sont à peu près équivalents. « Il est à regretter que les premiers Auteurs de ces Fabriques n’aient pas visé à plus de perfection ».

  • L’acier de Néronville marqué d’un N fleurdelisé est supérieur à tous ceux de France [7, p. 46]. C’est un acier factice (cémenté).

Annexe B Description des méthodes de production des fers et aciers [d’après 11]

Résumé. La réduction directe du minerai fut la première méthode de production du fer (début du deuxième millénaire avant notre ère) jusqu’à la fin du 19e siècle. La voie indirecte de production du fer par affinage de la fonte est utilisée depuis au moins le 16e siècle (Tab. A1), d’abord au bas-foyer, jusqu’au milieu du 19e siècle ; ensuite par puddlage dans un four à réverbère (four de boulanger), vers le début du 19e siècle ; puis, à partir du milieu du 19e siècle, au four Martin et par conversion (soufflage d’air) : Bessemer et Thomas, remplacés par le soufflage à l’oxygène au milieu du 20e siècle. La production d’acier par refusion de fer au creuset (19e siècle–mi 20e siècle, en Europe) est aujourd’hui remplacée par l’aciérie électrique.

Tab. A1

Chronologie des méthodes d’affinage de la fonte [11].

Chronology of pig iron refining methods.

Réduction directe (−2000 à +1900)

Fers. C’est la méthode la plus ancienne de production du fer. Apparue au deuxième millénaire avant notre ère (Monts d’Arménie, Afrique centrale), elle fut encore active jusqu’à la fin du 19e siècle (forge catalane). On utilisait un petit four avec ou sans cheminée, où on disposait le minerai et le charbon de bois. On soufflait de l’air par une tuyère activée par un soufflet. La température dépassant à peine 1200 °C était suffisante pour liquéfier la scorie (laitier), mais trop basse pour fondre le fer. Le résultat était une loupe pâteuse truffée d’inclusions de scories (silicates) que l’on éjectait par cinglage à la forge à haute température. Cette dépuration n’était jamais complète et la propreté inclusionnaire du métal solide restait médiocre.

Acier de réduction directe. La loupe de réduction directe était très hétérogène en carbone. Après martelage à chaud, les barres de fer étaient cassées à froid, après une tempe pour séparer les parties fragiles (acier) et les parties plus ductiles (fer malléable).

Aciers de cémentation. Ils étaient produits par cémentation du fer dans du charbon de bois à haute température. L’objectif initial était de durcir la surface du métal, comme on le fait encore aujourd’hui, mais, au 18e–19e siècles, on cherchait par un traitement de plusieurs jours à haute température à faire pénétrer le carbone jusqu’au cœur des barres. Cet acier était qualifié d’artificiel ou acier de forge.

Production de la fonte

La fonte est apparue en Europe vers le 14e siècle, environ 1000 ans après son invention en Chine. En augmentant les dimensions des fours de réduction directe, ainsi que le rapport charbon / minerai, et surtout grâce à l’utilisation de l’énergie hydraulique (en Chine, grâce à des soufflets à tiroirs à double effet, actionnés à la main), il fut possible d’atteindre des températures suffisamment élevées (> 1200 °C) pour la carburation du fer, produisant une fonte liquide à 3–4 %C. Cette fonte servit, d’abord, à différents types de moulage puis à l’affinage en fer ou en acier.

Affinage de la fonte

Evolution générale des techniques d’affinage (Tab. A1)

L’affinage a pour objectif de baisser la teneur en carbone (et Si, Mn, …) de la fonte pour la transformer en fer ou acier. Les procédés Bessemer et Martin-Siemens furent les premiers à affiner la fonte en acier liquide (« affinage en lingots ») et non plus en une loupe pâteuse (« affinage en loupes »), comme c’était le cas au bas foyer et au four à puddler.

Affinage au bas foyer (feux d’affinerie)

C’est une méthode ancienne de préparation du fer au bois depuis le 15e–16e siècle, après l’apparition au 14e siècle des premiers fers de fonte (ou fonte de fer). À partir du 18e siècle, les feux d’affinerie servirent aussi à la production d’acier naturel.

L’affinage en fer fut le plus utilisé. Le foyer d’affinerie était de faibles dimensions (une fraction de m3). On fondait goutte-à-goutte une gueuse de fonte dans le vent de la tuyère, produisant la décarburation. Le résultat était un culot pâteux au fond du foyer sous une couche de laitier. Comme la température finale n’était pas suffisamment élevée, on obtenait une loupe pâteuse de fer (ou d’acier selon les conditions de marche), et il fallait marteler la loupe pour extraire les inclusions de laitier.

L’acier naturel était produit par affinage de la fonte au bas foyer, d’une façon comparable à la production du fer, mais il fallait régler l’inclinaison de la tuyère et le débit de vent de façon précise et jouer sur la gestion du laitier. Le résultat était difficilement reproductible.

Affinage sur sole

Deux techniques sont concernées : le puddlage et le four Martin, utilisant des fours à réverbère (à sole), (ou fours de boulanger). Pour utiliser du charbon de terre qui est susceptible de polluer le métal par du soufre, la parade a été de séparer le four en deux compartiments : combustion du charbon dans un foyer et traitement du métal sur la sole.

Puddlage

La fonte refondue était brassée (puddled) à l’aide d’un ringard (tige de fer) de façon à mettre en contact le métal liquide avec des scories oxydantes ajoutées pour décarburer le métal. Du fait de la décarburation, la température de fusion augmentait, mais la température finale étant insuffisante en fin d’affinage, on obtenait une loupe pâteuse truffée d’inclusions de scories qu’il fallait éjecter par martelage à chaud (cinglage).

Four Martin-Siemens

C’est un four à réverbère équipé des récupérateurs de chaleur de Siemens qui permettaient de maintenir liquide le produit final, un acier à bas carbone et de le couler dans des lingotières. On chargeait de la fonte et des ferrailles avec un laitier adapté. Cet outil est resté en service jusqu’aux années 1970, avant d’être définitivement remplacé par l’aciérie électrique plus souple d’utilisation.

Conversion de la fonte (Bessemer, Thomas)

Les convertisseurs se développèrent à partir de 1856, en mettant en jeu une technique totalement nouvelle : la décarburation par insufflation d’air dans la fonte liquide, sans apport de chaleur extérieure. On verse la fonte liquide dans une cornue et on souffle de l’air par le fond du récipient. La combustion des éléments oxydables : Si, Mn, C, P, augmente très fortement la température du bain. En fin de soufflage, le métal est encore liquide : c’est un acier (fer) à très bas carbone dont la température de fusion est voisine de 1535 °C. Le convertisseur Bessemer avec son garnissage acide ne permettait pas de traiter les fontes phosphoreuses. La mise au point, vers 1874, par Thomas et Gilchrist d’un garnissage réfractaire basique de la cornue, permit de traiter les fontes phosphoreuses. Les cornues Bessemer et Thomas, soufflées à l’air par le fond, ont disparu entre 1950 et 1970. Aujourd’hui, elles sont remplacées par des cornues infiniment plus performantes, soufflées à l’oxygène par une lance au-dessus du bain qui injecte en même temps de la chaux en poudre.

Acier fondus au creuset et « aciers électriques »

L’acier au creuset, mis au point en 1740 à Sheffield et implanté en France en 1816 dans la région stéphanoise, était préparé par refusion de fer puddlé dans des creusets réfractaires. L’acier au creuset n’a pas été « inventé » à Sheffield puisqu’il s’en produisait déjà dans les pays musulmans (Moyen-Orient et Asie Centrale) et en Inde, avant le 9e siècle, sous les noms de Fuladh (acier de Damas) et Wootz.

L’aciérie électrique au four à arc, a progressivement remplacé l’aciérie au creuset depuis le début du 20e siècle et éliminé l’aciérie Martin vers 1970 (en France), grâce à sa souplesse et sa capacité de recycler les ferrailles.

Annexe C Lexique de termes anciens

*Acérer : Plusieurs sens possibles ; ici : appliquer de l’acier à la forge sur le fer afin de lui donner plus de dureté dans la partie de l’outil destinée à percer, à scier, etc. ; acérer un burin, un couteau, un sabre [15].

*Acier (18e siècle) : > 0,8 %C, il « prend la trempe », i.e. il durcit par trempe.

*Acier de fonte, acier naturel : préparé par décarburation de la fonte (affinage). Aussi : acier fondu.

*Acier de fer forgé, de forge, acier artificiel, factice : préparé par cémentation (carburation) du fer malléable (fer doux, bas carbone).

*Aciéreux (fer) : contient des parties d’acier et des veines de fer, < 0,8 %C.

*Aigre, s’aigrir : contrairement à l’acier doux, l’acier aigre se travaille très mal, il est cassant. [Perret] parlant des métaux lorsqu’ils sont cassants : quand ils ne sont pas bien purifiés, épurés, ils sont aigres. [Gruner] fin 19e siècle : 2 à 3 millièmes de phosphore rendent les aciers aigres. (cassants à froid).

*Air déphlogistiqué : oxygène (voir phlogistique).

*Barre de fer, barre d’acier [Perret] : parallélépipède d’acier ou de fer. Le fer sortant des grosses forges est réduit en barres

*Barreaux, quarreaux, bille : il s’agit toujours de demi-produits de section carrée ou rectangulaire, c’est-à-dire non cylindrique.

*Bille d’acier [Réaumur] : morceau d’acier forgé quarrément, souvent moins épais que large, & assés court ; la longueur des Billes d’acier ne passe guere six à sept pouces. La forge ne permettait pas facilement de fabriquer des ronds surtout qu’il s’agissait de demi-produits.

*Bon (acier), bonté de l’acier : (1) sain, sans paille ni surchauffure ; cassure à grain blanc et délié ; (2) bon pour une certaine fabrication (bonté relative) voir section 4.

*Carreaux : billes d’acier [Félibien].

*Cendreux [Perret] : on appelle ainsi un acier qui est rempli de petites piqûres. Cet acier ne peut pas faire de bons tranchants, parce qu’il laisse une multitude de petites brèches. L’acier le plus net peut devenir cendreux en le surchauffant. [Félibien] : se rencontre avec des taches grises dessus, comme s’il y avait des cendres mêlées avec ; difficile à polir.

*Cerise (température / couleur de) [Perret] : c’est la couleur convenable pour tremper l’acier : c’est le degré de chaleur qui convient à l’acier de Stirie, du Tyrol, de Dantzick, de Suède & de Carme. De 800 à 1000 °C, cerise naissant à cerise très clair [15, t.II, p. 529].

*Chaude [Perret] : le forgeron met la pièce au feu pour la chauffer. [Réaumur] La chaude n’est que couleur de cerise (vers 800 °C).

*Chaude d’épreuve [Perret], chaude grasse : une chaude moyenne.

*Chaude suante [Perret] : chauffer jusqu’à surface fondante.

**Corroyage [Félibien] : on dit corroyer une barre de fer, lorsqu’on la forge, qu’on la bat à chaud prête à la fondre (chaude suante). Corroyer un morceau de fer ou d’acier [Réaumur] : c’est le replier une ou plusieurs fois sur lui-même, après lui avoir donné une chaude suante, & forcer à coups de marteau, les parties à s’unir avec celles sur lesquelles elles ont été repliées.

*Délié (cassure à grain blanc et délié) : grains nettement visibles. [Félibien] : le contraire de « veines entremêlées dans la casse », i.e. « netteté du grain ».

*Fonte (acier de) : obtenu par affinage (décarburation) de la fonte. C’est l’acier naturel.

*Fourreures de fer (dans l’acier) [Félibien] : veines de fer qui rendent l’acier défectueux.

*Gerçure de l’acier [Réaumur] : fentes, petites crevasses qui tirent leur nom de leur ressemblance avec les gerçures de la terre.

*Grain [Réaumur] plus souvent « grainure » : les aspects d’une cassure observée à l’œil ou à la loupe sont à nerf, à lames plus ou moins grossières, à grain blanc et délié, etc. (Fig. 2) Ce n’est pas la même échelle que celle de nos grains actuels (petits cristaux) observés après polissage et attaque métallographique.

*Ka : utilisé par Perret. On comprend que c’est un son ne correspondant pas à une note de la gamme tempérée. Quand on « tinte » d’un coup de clé une barre fissurée, il en sort un son étouffé. Pas grand-chose à voir avec les tambours Ka de la Guadeloupe !

*Ligne : 1/12 de pouce.

*Matière subtile : phlogistique.

*Pailles (de fer, ou de l’acier) [Réaumur] : parties mal réunies. Les fentes qui forment des pailles diffèrent de celles des gerçures, ne font, pour ainsi dire, qu’entailler la barre ou la bille, au lieu que les pailles sont des parties souvent assés grandes, presque entièrement séparées de celles sur lesquelles elles sont appliquées. [Perret] Une veine de fer ou d’acier qui n’est pas bien soudée.

*Parties (du métal) [Perret]. Mot à tout faire : le métal est constitué de parties. [Réaumur] utilisait la même expression. Quand il voulait préciser, il disait par exemple « molécules », mais sans définition plus précise, ou bien « grumeaux », comme ceux qui se forment pendant la solidification.

*Phlogistique. Le phlogistique est la pure matière du feu dont les propriétés sont indépendantes des différentes matières où il est engagé. Lorsqu’on chauffe un métal (dans l’air), il perd son phlogistique et il reste sa chaux (oxyde). Il s’ensuit que pour donner de la ductilité au métal, il faut apporter du phlogistique à sa chaux. Quand Lavoisier renverse la théorie du phlogistique pour la remplacer par celle de la combustion, il remplace la définition suivante de la nature du métal : Métal = chaux (MO) + phlogistique ; par une réaction chimique : Métal + air déphlogistiqué (oxygène) => chaux (oxyde MO). Pour aider à manipuler la notion de phlogistique dans le seul domaine des réactions métallurgiques, on pourrait proposer de la décrire avec notre langage chimique, comme un « principe réducteur », exemple : FeO + réducteur => Fe. Dans le terme « réducteur », seraient incluses à la fois la notion de chaleur (de réaction) et la présence par exemple de carbone, traduisant le fait que le charbon est à la fois un combustible qui va permettre d’augmenter la température du fourneau et un élément chimique source réductrice des oxydes (minerais), plus éventuellement un élément d’alliage pour donner un acier !

*Pores [Réaumur] : (voir Fig. 3).

*Pouce royal français : 2,707 cm.

*Quarreaux voir carreaux, bille d’acier.

*Quarillon [Réaumur] : fer forgé quarrement (en carré), aussi épais que large, qui a environ huit à dix lignes sur chaque face.

*Servir à la terre : pour instruments agricoles, et ouvrages grossiers.

*Surchauffure [Réaumur] : trop grand degré de chaleur qu’on a donné à l’acier ; l’acier surchauffé a perdu une partie de sa qualité. [Corneille] : Quand l’Acier a eu trop chaud, ce qui le fait paroître par petits grumeaux et comme grillé ou plein de veines noires ou de Pailles que l’on voit en le cassant [13].

*Tac [Perret] : Tac d’une bonne lime bâtarde [7a, p. 19]. Attaque de la lime sur la barre de fer. En escrime, bruit du fer frappant le fer [15].

*Tissu (tissure) : pour une pièce tissée. On dit aussi texture : arrangement des différentes parties d’un objet tissé ou non. Texture cristallographique, aujourd’hui : arrangement des cristaux entre eux.

*Trousse : paquet de lames de fer et aciers de natures différentes, assemblées en vue du forgeage.

Références

  1. R.A. Ferchault de Réaumur, L’art de convertir le fer forgé en acier et l’art d’adoucir le fer fondu, Paris, Michel Brunet, 1722 [Google Scholar]
  2. M. Jousse, La Fidelle ouverture de l’art de serrurier … Chapitre LXVI, 1627, pp. 141–2 [Google Scholar]
  3. M. Felibien, Des principes de l’architecture, de la sculpture, de la peinture, 3e ed., 1697 [Google Scholar]
  4. A. Furetière, Dictionnaire universel … La Haye, 1690, 357 p [Google Scholar]
  5. Dictionnaire de Trévoux, Acier, 1er ed., 1704 [Google Scholar]
  6. D. Diderot, Acier, in: Encyclopédie ou Dictionnaire raisonné des sciences, des arts et des métiers, 17 volumes, Paris et Neuchâtel, 1751–1772 [Google Scholar]
  7. J.J. Perret, (a) Mémoire sur l’acier, Paris, 1779, (ouvrage couronné par la Société des Arts de Genève en 1778) ; (b) L’art du coutelier, 1771, partie I, pp. 33–34 [Google Scholar]
  8. A.L. Lavoisier, Mem. Acad. Sci. (num. chrst/cnrs) : – Mémoire sur la combustion en général, 1777, pp. 592–601 ; – Réflexions sur le phlogistique pour servir de développement à la théorie de la combustion et de la calcination, 1777, 505 p. ; – Mémoire où l’on prouve, par la décomposition de l’eau, que ce fluide n’est pas une substance simple .. (avec M. Meusnier, 1781, pp. 269–282) et Mémoire dans lequel on a pour objet de prouver que l’eau n’est point une substance simple .. id, pp. 468–493 ; – Mémoire sur l’Union du Principe Oxygine avec le Fer, 1782, présenté en 1783, pp. 541–559 [Google Scholar]
  9. C.J.B. Karsten, Manuel de la métallurgie du fer, T.3, trad. F.J. Culman, Metz, 1830 [Google Scholar]
  10. J. Hassenfratz, La sidérotechnie, T. I, 1812, p. 66 [Google Scholar]
  11. J. Le Coze, Récits Sidérurgiques, EDP Sciences, 2017 [Google Scholar]
  12. G. Baratto et al., Analyse morphologique des défaillances d’organes de machines, CETIM, 1985 [Google Scholar]
  13. Th. Corneille, Acier, in: Dictionnaire des Arts et des Sciences, 1er ed., 1694 [Google Scholar]
  14. A. Vandermonde, C.L. Berthollet, G. Monge, Mémoire sur le fer considéré dans ses différents états métalliques, Mem. Acad. Sci., Paris, 1788, pp. 132–200 [Google Scholar]
  15. J. Corbion (Président), Le Savoir .. Fer, Glossaire du Haut-Fourneau, 5e éd., T. 6, 2016, 5120 p., http://savoir.fer.free.fr/index.php [Google Scholar]
  16. E. Striebel, Das Augsburger Kunstbuechlin von 1535, pdf., TUM, München, 2007 [Google Scholar]

1

Mathurin Jousse (1575–1645) était maître serrurier à La Flèche. Dans son traité sur « La fidelle ouverture de l’art de serrurier », il écrit (p. 2) que personne, à sa connaissance n’a rédigé un tel ouvrage; ceux qui connaissaient le mieux le métier ont dissimulé leur savoir. Ce « qui a faict que j’ay osé le premier donner ouverture, & inciter chacun à y contribuer, ce que l’art et expérience luy en aura peu fournir ». On comprend, ici, la signification du mot ouverture dans le titre.

2

À cette époque, les Allemagnes incluaient l’Autriche dont les provinces de Styrie et Carinthie avaient constitué la province romaine de Norique renommée pour la qualité de ses aciers (Pline). La Hongrie faisait encore partie de l’Empire Ottoman.

3

Le pouce royal français valait 2,707 cm.

4

Contrairement à l’acier doux, l’acier aigre se travaille très mal.

5

Le petit paragraphe de Guillot-Duhamel dans l’Encyclopédie méthodique de 1786, est passé aux oubliettes. Selon lui, la rose était produite par « l’eau qui s’insinue dans les petites gerçures transversales qui se font en forgeant les barreaux ». (Encyclopédie méthodique, Dictionnaire de chimie, Acier, 1786, p. 462).

6

Trousse : paquet de lames de fer et aciers de natures différentes, assemblées en vue du forgeage.

7

Dans les aciers modernes de construction mécanique, on ajoute des éléments (Cr, Ni, …) à des teneurs de quelques % en masse, pour faciliter la trempe, c’est-à-dire régler les microstructures et diminuer les risques de fissures d’aciers à plus faibles teneurs en carbone.

8

Surchauffures : « Quand l’Acier a eu trop chaud, ce qui le fait paroître par petits grumeaux et comme grillé ou plein de veines noires ou de Pailles que l’on voit en le cassant » [13].

9

Cependant, au 18e siècle, certains « aciers d’Allemagne », étaient produits en Angleterre. Ce n’était plus une AOP, mais une façon de caractériser un mode de fabrication « à l’Allemande », c’est-à-dire un niveau de qualité. Après un deuxième forgeage, ils devenaient « superfins » (double-shear) [11, chap. 20].

10

Par « acier fin », Réaumur désignait un acier dur, de cémentation, bien travaillé à la forge [11, chap. 20]. Ce qualificatif se trouve dans une liste avec : « acier grossier, bon acier, acier intraitable, etc. » qui ne se situent pas aisément sur une échelle de valeur. Réaumur indique aussi : « les aciers les plus fins sont pénétrés d’une plus grande quantité de S&S » [1, p. 345].

11

Le grain le plus gros après trempe correspondrait à notre description de ruptures fragiles présentant un faciès à clivage étendu, c’est-à-dire sur des aciers trempés durs (Fig. 2).

12

L’échelle de Mohs date de 1812, environ 100 ans après la proposition de Réaumur.

13

J.J. Perret 1730–1784. Né à Béziers ; reçu à 23 ans, maître coutelier à Paris, il établit un atelier de 20 ouvriers. Il perfectionne les instruments de chirurgie et crée un nouveau type de rasoir. En 1770, il écrit « La pogonotomie » (art de se raser soi-même) ; en 1771, l’art du coutelier ; et à Genève, en 1778, il obtient le prix de la Société des Arts, pour son « Mémoire sur l’acier », publié en 1779 à Paris. [Bull. Soc. Archéologique, Béziers. Tome 2, p. 325 (1837)].

14

D’après Perret, pour tester un barreau, il suffit de le « tinter avec une clé ». S’il sonne le *ka, c’est qu’il est défectueux, il cassera en montrant une rose. Le ka serait donc le son étouffé d’un barreau contenant des fissures.

15

Dans le Ausburger Kunstbuechlin de 1535, on trouve un grand nombre de recettes pour colorer le fer, l’acier et autres matériaux, dans un langage imprégné de termes alchimiques nommant les substances utiles, mais sans aucune abstraction alchimique. Quelques recettes du même type sont données pour durcir le fer [16].

16

Connu depuis 1750.

17

L’étoffe de Pont, plus exactement de Deux Ponts était un « acier de forge » (corroyé), produit à Zweibrücken en Sarre [15].

Citation de l’article : Jean Le Coze, L’acier à la rose
Critère de qualité ou défaut de fabrication ? Matériaux & Techniques 108, 201 (2020)

Liste des tableaux

Tab. A1

Chronologie des méthodes d’affinage de la fonte [11].

Chronology of pig iron refining methods.

Liste des figures

thumbnail Fig. 1

Plusieurs aspects de la Rose observés par Réaumur [1, pl. 8, p. 302].

Aspects of the Rose observed by Réaumur.

Dans le texte
thumbnail Fig. 2

Faciès de rupture. Dessins chez Réaumur [1, pl. 6, p. 200] : (a) rupture « à nerf » (ductile) ; (b) rupture « à lames » (fragile). Photographies au MEB (microscope électronique à balayage) clichés EMSE ; (c) rupture en cupules (ductile) ; (d) rupture à clivage (fragile). On constatera la différence des échelles entre des observations à la loupe et au microscope électronique.

Fracture appearence. (a),(b) Réaumur’s drawings; (c),(d) corresponding MEB micrographs.

Dans le texte
thumbnail Fig. 3

Structure du métal selon Réaumur [1, pl. 10, p. 308]. Cette figure représente (en 3D), l’agrandissement d’un « grain » représenté par G, en haut à gauche. G est composé de particules plus petites (M) séparées par des vides (V). Les vides interconnectés forment des porosités dans lesquelles les S&S peuvent trouver leur place.

Structure of a metal by Réaumur. (M) “particles”; (V) pores.

Dans le texte

Current usage metrics show cumulative count of Article Views (full-text article views including HTML views, PDF and ePub downloads, according to the available data) and Abstracts Views on Vision4Press platform.

Data correspond to usage on the plateform after 2015. The current usage metrics is available 48-96 hours after online publication and is updated daily on week days.

Initial download of the metrics may take a while.