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Les aciers dans la construction F E R F O N T E A L L I A G E S A C I E R const

Les aciers dans la construction F E R F O N T E A L L I A G E S A C I E R construction 3 Les métaux dans la construction Préface Avec le manuel « les aciers », les Grands Ateliers poursuivent leur po- litique de diffusion des connaissances sur les matériaux de construc- tion. Cette collection est maintenant riche de trois ouvrages et couvre aussi « le bois et les ﬁ bres végétales » et « les bétons ». Bien que tous ces matériaux soient très différents, la même logique de présentation et d’explication a été appliquée : D’où viennent ces matériaux ? Quels sont les produits à leur origine ? Ici, ce sont les minerais qui sont présentés dans leur contexte techno- logique et économique. Comment sont-ils transformés pour devenir aptes aux utilisations que nous connaissons ? Dans ce manuel sont expliqués les procédés mis en œuvre depuis l’antiquité dans la sidérurgie qui transforme le minerai de fer en une multitude d’aciers dont les propriétés répon- dent aux besoins de la construction. Sous quelle forme les trouve-t-on dans l’architecture ? Cette partie présente les produits en aciers, courants et étonnants, que l’on peut retrouver dans toutes les parties d’une construction. Comme pour les autres livres de la collection élaborés dans une approche simple et transdisciplinaire et grâce aux expositions itiné- rantes qui leur sont associés, nous espérons, avec « les aciers », vous donner une vision large du monde des aciers et vous donner l’envie d’aller plus loin encore sur la connaissance de ces matériaux. Myriam Olivier Directrice des Grands Ateliers 4 Les métaux dans la construction 5 Les métaux dans la construction Sommaire 1. Historique fer, fonte, acier L’âge du fer Le minerai de fer La métallurgie La métallurgie du fer L’ère moderne de la métallurgie Le laminage Le forgeage 2. Données économiques Evolution de la fabrication de l’acier au XXème s. Production de minerai de fer Production mondiale d’acier Répartition géographique de la consommation Recyclage 3. Données scientiﬁ ques Gisements de fer Métallurgie du fer Le fer Les aciers et les fontes 4. Fabrication de l’acier Transformation des matières premières L’aciérie Le laminage 5. Produits ﬁ nis Les produits plats Les produits longs Autres produits 6. Réalisations en métal 7 9 11 12 15 16 25 26 27 29 30 31 32 32 33 35 35 36 37 49 52 60 66 73 76 84 93 95 6 Les métaux dans la construction 7 Les métaux dans la construction HISTORIQUE 1. Historique fer, fonte, acier 8 Les métaux dans la construction 9 Les métaux dans la construction L’acquisition de la métallurgie du fer est une étape importante dans l’histoire des sociétés, en particulier par son retentissement sur les techniques agricoles et militaires, et son rôle dans la mise en place des pouvoirs. Il est évident que l’augmentation des quantités de fer produites, la spécialisation qui a dû en résulter dans l’organisation de la produc- tion ont inﬂ uencé considérablement l’évolution des pouvoirs et leur répartition. L’AGE DU FER La datation de l’âge du fer varie dans le temps selon les historiens et les experts en métallurgie. Pour certains, il commence à la ﬁ n de la pré- histoire, vers 2500 ans avant Jésus-Christ, époque nommée âge du fer. Il reste cependant difﬁ cile de dater ces premières utilisations car elles se font isolément en différents points de la planète. Pour d’autres, le début de l’âge du fer est daté de 1100 avant J.C. dans les régions méditerranéennes et de 700 avant J.C. en Europe du Nord : Le premier Âge du Fer (de 750 à 450 avant J.-C.) que les archéologues appellent Hallstatt du nom d’un village de la haute Autriche, près de Salzbourg, où des fouilles effectuées au 19ème siècle ont révélé l’exis- tence d’une très riche nécropole : près de deux mille tombes contenant des objets en fer. Le second Âge du Fer (de 450 à 20 avant J.-C) dit civilisation de la Tène ou laténienne, du nom d’un site en bordure du lac de Neuchâtel, en Suisse, qui a livré des tombes d’une grande richesse, remplies d’armes, de ﬁ bules et de bijoux, et qui sert de base de référence pour les datations chronologiques. HISTORIQUE Fibules et bagues en fer IIIème s. av. J.C. Nécropole de Rives (38) Coll. du Musée Dauphinois 10 Les métaux dans la construction Les premiers textes qui font mention du mot «fer» sont des tablettes cappadociennes découvertes dans l’ancienne Kanesh, colonie d’Assour, datées de la première moitié du 2ème millénaire av. J.C. Le minerai de fer, asium, y est distingué du lingot de fer, amatum. Au 18ème siècle avant J.C., à Alalakh (frontière turco- syrienne), des tablettes cunéiformes hittites signalent une production d’armes en fer. Les textes hittites des 15ème et 14ème siècles av. J.C. rapportent qu’un trône en fer aurait été forgé sur place, tandis qu’une lettre d’Amarna (Egypte) mentionne, au 14ème siècle, un poignard à lame de fer. On fait aussi très souvent référence à la «lettre» de Hattousili, dans laquelle ce roi hittite s’excuse de ne pas pouvoir envoyer plus de fer de Kizzouwatna. Cette lettre date de 1275 à 1250 av. J.C. Parmi les sources les plus citées de l’Antiquité, Hésiode au 8ème / 7ème siècle av. J.C. et Homère font de nombreuses mentions de la fabrication et de l’utilisation du métal. Les premiers textes chinois concernant le fer datent du 7ème siècle av. J.C., mais ils sont alors très imprécis. Vers 700 av. J.C., les civilisations de l’Âge du Bronze s’effacent progressivement devant de nouvelles ethnies maîtrisant la métallurgie du fer. Il s’agit probablement des Cel- tes qui seront bientôt à l’apo- gée de leur puissance. Le ber- ceau de la civilisation celtique se situe en Europe centrale. Du 5ème au 3ème siècle av. J.C., leur aire d’occupation s’étend vers les Iles britanniques, l’Espagne, la France du sud, l’Autriche, la Mer Noire et l’Italie centrale. Sur ces terres, les Celtes fusionnent avec les peuplades indigènes. C’est le cas des Gaulois, qui forment un élément important de cette civilisation. Seule la langue unit ces tribus qui ne forment ni une race, ni une na- tion, ni une ethnie, ni un état. La possession du fer assure à ces populations leur supériorité sur les terres qu’ils occupent. HISTORIQUE Reconstitution de la sépulture de Hochdorf Musée d’Eberdingen La sépulture de Hochdorf est la tombe princière d’un guerrier celte de la première période de l’âge du fer, elle a fourni un très riche mobilier funéraire. GFDL : GNU Free Documentation Licence 11 Les métaux dans la construction Au Moyen Age européen, très peu de textes traitent directement des activités métallurgiques, mais on trouve des descriptions de l’usage du fer, que ce soit pour des outils ou dans la construction. Ce sont des sources indirectes comme les chartes, aux 12ème et 13ème siècles, puis les comptes et les actes notariés qui fournissent les données les plus sérieuses. Ces documents ne décrivent presque jamais les appareils et les outils, les gestes et les techniques. Ils donnent des localisations, des noms et des statuts de personnes travaillant le métal. Aux 15ème et 16ème siècles apparaissent des traités spécialisés, tels De l’art du feu de Vannoccio Biringuccio et De re metallica de Georgius Agri- cola, qui apportent chacun des renseignements précis sur l’élaboration du métal et la fabrication des objets. LE MINERAI DE FER Le fer est l’un des métaux les plus abondants de la croûte terrestre. On le trouve un peu par- tout, combiné à de nombreux autres éléments comme l’oligiste, la limonite, la magnétite et bien d’autres qui composent le minerai de fer. Le minerai de fer constitue 5% du poids de l’écorce terrestre. Le fer est un métal gris, dont la température de fusion est de 1528°. Il présente la propriété de prendre une forte aimantation (ferromagnétisme). Le fer est un métal facile à exploiter, bien plus répandu dans la nature que le cuivre et l’étain, et épargnant par conséquent des échanges com- merciaux complexes. En outre, il est plus résistant que le bronze. C’est surtout dans la fabrication des armes que se révèle la maîtrise du minerai de fer : l’épée et les pointes de ﬂ èches par exemple, mais aussi dans l’agriculture : les socs des araires, les houes et les pioches améliorent grandement les techniques agricoles. En effet, ces outils, plus solides et plus tranchants, permettent de travailler des sols humides ou lourds. HISTORIQUE Limonite 12 Les métaux dans la construction LA MÉTALLURGIE La métallurgie et les premières utilisations du métal apparaissent au Proche-Orient dans le courant du 4ème millénaire av. J.C. La Mésopota- mie ne disposait d’aucun minerai et importait cuivre, étain, plomb, or, ar- gent, etc. Le cuivre venait d’Arabie du sud ou d’Inde par le Golfe Persique et il était sans doute importé sous forme de minerai. On en trouvait aussi dans les montagnes de la chaîne du T aurus (T urquie), ainsi qu’à Chypre. L’étain, nécessaire pour faire du bronze par alliage avec le cuivre, venait du plateau uploads/Ingenierie_Lourd/ cata-expo-acier.pdf