Chapitre II
L’acier avec lequel nous fabriquons nos lames actuelles n’a plus rien avoir avec les aciers mythiques des légendes Japonaises et Orientales en réalité la qualité des lames c’est considérablement amélioré.
Les récentes découvertes archéologiques et les outils modernes d’investigations ont permis de retracer au fil du temps depuis la fin de l’Age de Bronze l’histoire des outils coupants.
Il est admis que la longue route des Aciers à base de Fer qui a suivi l’Age de Bronze a débuté entre autres au Sud de l’Inde grâce probablement a la présence de minerais de grande qualité. Par la suite par tous les peuples qui se trouvent entre l’Inde et l’Europe ce qui aboutit en Grèce, puis chez les Etrusques et ensuite les Romains. D’autres routes sont passées par le Nord de l’Europe mais moins bien documentée pour l’instant.
Il n’existe pratiquement très peu de traces écrites sur l’élaboration de l’Acier, par exemple à l’époque romaine, il existe des documents qui traitent de multiples domaines ; architecture, médecine, agriculture, gastronomie, la façon de faire les routes etc..
Cette culture du secret qui serait considérée aujourd’hui comme un "secret défense" a persisté sur une très longue période pratiquement jusqu’au début du XX siècle, empêchant tout échange scientifique entre l’Orient et l’Occident qui aurait pu accélèrer la production d’acier de qualité.
Exemple rare de recette d’Acier au Creuset issue d’un texte en Arabe du Xème siècle:
Mettre dans le creuset cinq "ratls" (9 kgs) de fer à cheval et leurs clous en fer doux "narmahan", dix dirhams (31g) chacun de Cuivre Calciné, de Pyrite jaune et de Manganèse (ou magnésie ?) . Les creusets sont enduits d’argile et placés dans le fourneau qu’on remplit de charbons de bois. On actionne les soufflets jusqu’à la fusion des contenants on ajoute, un poids égal de myrobolam (un fruit), d’écorche de grenade, de sel, et des coquilles d’huitres pilées dont chacun fait quarante dirhams (123g.) et en on jette un par creuset. Les soufflets sont ensuite actionnés sur les creusets une heure durant, violement et sans répit. Puis on laisse refroidir et en retire les "œufs".
Cette citation même abrégée, suffit à montrer le niveau de précision des descriptions disponible au Xème siècle pour ceux, rares, qui savaient lire l’Arabe.
D’autres recettes sont disponibles chez un autre auteur Al-Tarsusi.
Noter l’utilisation de coquilles d’huitres, une addition de calcaire utile pour déphosphorer et/ou désulfurer le métal.
A une époque où les armes se brisaient régulièrement en pleine bataille laissant sans défense le chevalier ou le samouraï, il est facile de comprendre pourquoi une épée forgée à partir d’un acier de haute qualité et portée haut par un puissant guerrier en est venue à représenter la domination de la civilisation sur le chaos.
Le processus de fabrication étant précis presque ritualisé, nous aide à saisir comment ce matériau a fini par être associé à la magie.
Cela était particulièrement vrai au Japon, ou la fabrication d’une lame de samouraï prenait plusieurs semaines et s’inscrivait dans le cadre d’une cérémonie religieuse. La célèbre épée ARMENO-MURAKUMO-NO-TSURUGI (L’épée céleste aux nuages rassemblés) est une épée japonaise légendaire par laquelle le guerrier Yamoto Takeru aurait commandé au vent et ainsi vaincu ses ennemis.
Les épées des samouraï étaient fabriquée à partir de Tamahagame (super joyau) un acier particulier élabore à partir de sable noir volcanique du Pacifique, lui-même essentiellement constitué d’un minerai de Fer appelé magnétite (matériau utilisé à l’origine pour les aiguilles de boussole)
Cet acier était produit dans un « Tatara » un réceptacle d’argile de 1,2 m de haut sur 1,2 m de large et de 3,60 m de long. Ce récipient était cuit, durci et transformé en céramique à partir d’argile moulée. En allumant un feu en son sein. Une fois prêt on le remplissait soigneusement de couches de sables noir et de charbon de bois qui étaient consumées dans ce four en céramique.
Le processus durait une environ une semaine et nécessitait l’attention permanente d’une équipe de quatre à cinq personnes qui devaient s’assurer que la température du feu était maintenue à un niveau constant en pompant de l’air dans le Tatara a l’aide de soufflets manuels.
A la fin de l’opération le Tatara était ouvert, l’acier « Tamahagane » extrait de la cendre et des restes de sable et de charbon. Bien que décolorés et d’aspect insignifiant, ces morceaux d’Aciers étaient spéciaux, car leur teneur en Carbone variait fortement.
Ces forgerons savaient distinguer l’acier à haute teneur en Carbone qui est dur et cassant, de l’Acier à basse teneur, résistant, mais relativement tendre. Ils identifiaient chaque morceau d’acier en fonction de son apparence, de son toucher et du son qu’il produisait quand on le frappait.
L’innovation était majeure : par la sélection des différentes sortes d’acier, ils pouvaient s’assurer que celui a basse teneur en Carbone était utilisé pour fabriquer le cœur de la lame, la rendant presque impossible à briser au combat. Autour de ce cœur, ils soudaient l’Acier à haute teneur en Carbone, dur et pouvant être affuté à l’extrême.
Avec cette invention, ils ont réalisé ce que beaucoup pensaient impossible : une arme redoutable, capable d’endurer les chocs tout en restant assez aiguisée pour pouvoir trancher la tête d’un homme. Aucune autre civilisation n’a été capable de créer d’acier plus performant que celui des samouraïs d’une façon répétitive. Au Japon les grands maîtres étaient bien connus et eux seuls pouvaient garantir une lame exceptionnelle.
En effet il était rare que tous les éléments comme les astres étaient parfaitement alignés lors d’assemblages, dans ce cas, naissait par hasard une arme parfaite ! Ce qui a été à l’origine de multiples légendes.
Les blocs d’aciers qui circulaient dans le monde antique étaient plus ou moins recherchés selon leur provenance et parfois provenaient de très loin et passaient de mains en mains après des parcours de plusieurs milliers de kilomètres.
Les nombreuses épaves retrouvées par hasard dans les différentes mers du monde mais surtout en Méditerranée le prouvent. En effet l’Acier circulait sous forme de "pains" ou petits lingots prêt à être forgé.
Pendant une longue période la ville de Damas a été une plaque tournante de ce commerce en fournissant le bassin Méditerranéen de lingots d’Aciers en provenance d’Inde et du Pakistan. Lors des croisades les textes indiquent les différences entre chevaliers Francs/Normands et Sarrazin qui étaient équipés de lames très différentes; fines et souples pour ces derniers longues et puissantes pour les premiers. Malgré ces différences aucune n'à démontre un avantage absolu, de même que l'utilisation de puissants étalons par les normands et d'agile juments par les Sarrazins. Par contre la richesse des décors des lames sarrazines et leur grande résistance et leur ductilité avait émerveillé les Normands.
L’idée que certaines épées puissent être dix fois plus solides et tranchantes que d’autres était une réalité. Il est maintenant parfaitement établi que l’acier utilisé au Japon était le meilleur du monde, et il le restera jusqu’au au début du XX siècle.
Ce constat a pu être fait grâce à des études sur de nombreuses lames provenant de collection privée ou de musées.
En occident on peut également citer l’épée Excalibur et sa contribution dans la restauration de l’ordre en Grande Bretagne après la retraite des Romains, et aussi Durandal épée légendaire de la Chanson de Roland impossible a casser malgré les efforts de Roland.
Ce qui est incontestable, c’est qu’aussi bien en Orient qu’en Occident avant toute chose? ce qui était important était de disposer d’un minerais de Fer de bonne qualité c’est-à-dire avec un minimum de Soufre ou de Phosphore, avec un minimum d’inclusions et surtout des traces d’autres éléments comme le Cuivre, le Nickel, le Manganese, parfois le Chrome ou le Titane tous ces éléments sont présent dans le Fer en quantité variables selon les régions dans le monde.
Ce qui peut donner des matériaux de base très différents et donc des performances variables. C’est seulement depuis la fin du XIX siècle qu’il est possible d’envisager un début étude plus fine des matériaux? grâce au premier microscopes et une meilleure compréhension des phénomènes chimiques.
Lors de la révolution industrielle lorsque les pays Européens ont commencé à bâtir des structures métalliques a une échelle plus vaste, chemin de fer, pont, navires, ils ont souvent utilisé la fonte qui pouvait être produite en grande quantité et ensuite moulée.
Mais elle était hélas sujette à se briser sous certaines contraintes. Plus les réalisations devenaient ambitieuses plus les accidents étaient fréquents.
Un accident survenu de nuit le 28 décembre 1879 en Ecosse sur un pont qui était considéré à l’époque le plus long du monde réalisé en fonte, le Tay rail bridge, il s’effondra sous l’effet de forts vents hivernaux et plongea dans la rivière un train tuant la totalité des 75 passagers. Cette catastrophe confirma à l’époque ce que soupçonnaient beaucoup de spécialistes ; Le Fer n’était pas à la hauteur de la tâche.
Il est également établi aujourd’hui que le naufrage du Titanic a été provoqué par des rivets dont la structure était défectueuse faute d’un contrôle correct lors de la production.
Ce qu’il fallait c’était la capacité non seulement de fabriquer de l’acier aussi solide que celui des samouraïs mais également de le reproduire en masse.
LES DEBUTS DE L’ACIER MODERNE
Un jour Henry Bessemer un ingénieur de Sheffield annonce au cours d'une séance de la British association for The Advancement of the science qu'il avait accompli l'exploit.
Sa méthode ne nécessité pas les processus élaborés des samouraïs et il était en mesure de produire des tonnes d'acier liquide.
C'était une véritable révolution en matière de fabrication. Le procédé Bessemer était d'une géniale simplicité, il consistait à insuffler de l'air au travers du Fer en fusion de sorte que l'oxygène réagissent avec le carbone contenu dans le Fer pour le retirer sous forme de Dioxyde de Carbone.
Cela exigeait des connaissances en chimie, mais pour la première fois a permis la fabrication de l'acier de reposer sur des bases scientifiques.
La réaction entre l’Oxygène et Carbone et en outre extrêmement violente et libère une grande quantité de chaleur il s’agit d’une réaction exothermique bien visible en découpage au gaz inventé un peu plus tard.
Cette chaleur augmente la température de l'Acier et la maintient en fusion. Le procédé était simple et pouvait être utilisé à une échelle industrielle. La solution était trouvée, le seul problème du procédé Bessemer et qu'il ne fonctionnait pas, c'était du moins ce qu’affirment tous ceux qui avaient tenté de l'appliquer.
Henry Bessemer n’a trouvé aucune explication à leur fournir, il ne comprenait pas pourquoi sa méthode était tantôt une réussite tantôt un échec.
Il a continué cependant à travailler sur sa technologie et avec l'aide du métallurgiste britannique Robert Forrester Murshet il a adapté sa technique, plutôt que d’essayer de retirer le Carbone petit à petit jusqu'à qu'il n'en reste que la bonne concentration soit environ 1%, ce qui était délicat puisque chaque fabricant disposait d'une source différente de Fer. Murshet a suggéré de retirer tout le Carbone, puis d'en réinjecter 1%.
L'idée était simple performante et reproductible, mais lorsque il a tenté de diffuser son nouveau procédé, les aciéristes l’ont ignoré persuadé qu'il s'agissait d'une nouvelle supercherie, ils affirmaient qu'il était impossible de créer de l'Acier à partir de Fer liquide et que Bessemer était un escroc, celui-ci n'avait donc plus le choix, il a lancé sa propre Aciérie pour produire lui-même le précieux métal.
Après quelques années l'entreprise Henry bessemer et compagnie produisait d'énormes quantités d'acier. C'est ainsi que Bessemer a fait fortune et inauguré l'âge de l’Acier moderne.
Pendant cela en Suède Goran Fredrick Goransson le futur fondateur de Sandvik qui a été le premier à essayer ce nouveau procédé, avait réussi à trouver sa propre méthode. Et il c’est avéré que la première idée d’Henry Bessemer était la bonne, car l’acier réalisé était plus performant et de meilleure qualité.
Le chemin fut difficile, toute la fortune de la famille y est passé et après avoir hypothéqué sa propre maison en dernier ressort, il a convaincu quelques banques locales à investir dans un essai de la dernière chance cela se passait en 1858. En 1863 sa société se focalise sur la production d’Acier pour produire les roues de wagons de chemin de fer et arrêter la succession de déraillement dus à la rupture par fatigue des roues notamment des locomotives.
Ce fut un succès immédiat cette application dura jusqu’en 1906. Ensuite les premières scies pour le bois et la pierre furent fabriquée et envoyées dans le monde entier, ce qui fera la réputation de l’Acier Suédois, car les scies Sandvik ne cassaient pas. Cette réputation persiste encore de nos jours.
Ce fut un succès et le départ d’une aventure qui dure encore de nos jours. Sandvik est encore considérée comme l’entreprise la plus innovante dans les matériaux. En mai 2021 Sandvik annonce la fabrication d’un diamant artificiel à partir de poudre de diamant par fabrication additive qui peut prendre n’importe qu’elle forme entre 3 et 50 mm. Cette innovation permettra de produire des éléments impossibles à réaliser jusqu’à ce jour.
En 1903 L’homme d’affaire King Camp Gillette a décidé d’utiliser ce nouvel acier qui permettait d’obtenir des lames en grand nombre et de très bonne qualité et a lancé le rasoir jetable. Cette idée allait démocratiser le rasage.
Le principe était de rendre l’affutage superflu en commercialisant une lame si peu couteuse que l’on pourrait la jeter une fois émoussée.
En 1903 Gillette a vendu 51 rasoirs et 168 lames, l’année suivante il en a vendu respectivement 90 884 et 123 648. En 1915 sa société avait établi des usines aux Etats Unis, au Canada, en Angleterre, en France et en Allemagne et ses ventes dépassaient les 70 millions de lames.
Sans le procédé Bessemer cela n’aurait pas pu être possible, Sandvik sera à l’origine de ce nouveau produit et reste de nos jours le principal fournisseur de Gillette.
En 1913 tout à fait par hasard une autre avancée révolutionnaire a permis à l’Acier de se rendre définitivement indispensable.
A la veille de la première guerre mondiale un ingénieur anglais Henri Branly a reçu pour mission d'étudier les alliages de métaux en vue d'améliorer les canons des armes à feu.
Dans son laboratoire métallurgique de Sheffield il testait différentes compositions, coulait des échantillons et en testait la dureté. Brearley savait que l’acier était un alliage de Fer et de Carbone. Il savait également que d’autres éléments pouvaient y être ajoutés pour en accroitre ou détériorer les propriétés, (grâce aux travaux du Français Pierre Berthier en 1821) il faisant fondre l'acier et en y ajoutant divers ingrédients comme l'aluminium ou le nickel dans le but d’observer leurs effets. Mais il ne progressait pas.
Son éclair du génie s'est produit alors qu'il traversait le laboratoire, il a aperçu un éclat lumineux dans un bac ou des échantillons étaient en train de rouiller, au lieu de l'ignorer il le récupère et se rends compte que celui-ci n'était pas rouillé.
Il a compris aussitôt ce que cela signifiait, il tenait en main le premier morceau au monde d'Acier inoxydable. Il avait réussi en mélangeant accidentellement les bonnes proportions de Carbone et de Chrome et créé une structure cristalline particulière dans laquelle (On le saura bien plus tard) les atomes de Chrome et ceux de Carbone s’étaient insérés dans le cristal de Fer.
L'ajout de Chrome n'avait pas rendu l'acier plus dur raison pour laquelle il avait rejeté, mais il venait de créer quelque chose de bien plus intéressant.
En temps normal quand l’Acier est exposé à l'air et à l’eau, le fer qui se trouve à sa surface réagit pour former de l'Oxyde de Fer un minerai de couleur rouge bien connu sous le nom de rouille. Lorsque la première couche s’écaille, elle expose une nouvelle couche à la corrosion ce qui est un problème chronique des structures en acier, d'où la nécessité de peindre les ponts, les voitures et en général de protéger tout ce qui en Acier.
La présence de Chrome changera la donne, il réagit avec l’oxygène avant que les atomes de Fer ne puissent le faire et se transforme donc en Oxyde de Chrome.
Ce dernier est un élément transparent et dur qui adhère bien à l'acier. En d'autres termes il ne s'effrite pas et ont ne décelé pas sa présence.
Mieux, il crée chimiquement une couche protectrice invisible recouvrant toute la surface de l'acier. Il s’avère même que cette couche protectrice et auto réparatrice c'est à dire que lorsque l'on raye de l’Acier inoxydable même si on endommage cette barrière de protection elle se réforme très rapidement.
Le premier brevet sur l’Acier Inoxydable comme nous le connaissons aujourd’hui été déposé en 1912 par Eduard Maurer et Benno Straus. Il s’agit de la nuance connue sous le nom de AISI 304, toujours employé à grande échelle de nos jours.
En moins d'une centaine d'années, l’Acier Inoxydable est devenu le métal qui nous est plus familier.
Grâce aux technologies actuelles, nous sommes capables de pénétrer dans l’intimité de la matière et observer l’organisation des structures atomiques et parfois de prédire leur arrangement.
Il est loin le temps ou les forgerons devaient implorer Héphaïstos, le dieu grec des métaux, du feu et des volcans dont la représentation classique est celle d’un forgeron au travail. Handicapé, il est difforme et soufre probablement d’arsenicose, une pathologie courante chez les forgerons de l’époque, qui étaient exposés a de fortes concentrations d’arsenic lors de la fonte du Bronze. Claudication et des cancers de la peau étaient la punition pour vouloir imiter ce dieu.
Ce long préambule, peut-être ennuyeux était nécessaire, car il permet de faire comprendre combien il est difficile de produire même aujourd’hui des aciers de qualité. Et combien il est difficile d’élaborer une nouvelle nuance.
Lors du prochain chapitre nous allons aborder les aciers de coutellerie tels qu’ils sont utilisés aujourd’hui.
Accueil 
S'enregistrer 
Sujet: Chapitre II 
Lun 24 Jan 2022 - 12:40
Mon blog 
Ma chaîne YouTube 
Mon instagram
