Le fer et la métallurgie première :

La période de la méthode de réduction directe du minerai au fer (autour du XVe siècle avant notre ère - XIVe siècle de notre ère)

La conception d'un outil, sa réalisation et son utilisation, constituent une caractéristique essentielle qui distingue progressivement l'homme des autres espèces. A partir de l'époque néolithique (env. 4000 - 1800 avant notre ère), qui voit l'homme se sédentariser pour pratiquer agriculture et élevage, l'outil et l'arme constituent donc les jalons « technologiques » qui permettent de suivre une chronologie historique de l'évolution humaine. A cet époque en effet, l'homme ajoute la céramique à la production réalisée à partir d'os, de bois, de pierre. La réalisation d'un produit fini, qui implique la maîtrise du feu et des températures nécessaires à la cuisson, annonce l'apparition de la métallurgie.

Or et cuivre, existant à l'état natif (chimiquement non combiné), sont les premiers métaux utilisés et directement façonnés par l'homme. A ces exceptions près, les métaux ne sont pas directement disponibles. Il faut les extraire des minerais qui les contiennent (dans lesquels ils sont chimiquement combinés) . Cuivre et étain étant fréquemment associés, le bronze est le premier alliage utilisé, en Mésopotamie et en Egypte. Traditionnellement et à des époques variant selon les délais de diffusion technique, l'apparition d'outils en bronze marque la fin de l'époque néolithique.

L'alliage cuivre-étain fond et se moule facilement ; il est plus résistant que le cuivre pur et sert rapidement à des productions variées. De nombreuses représentations attestent des techniques utilisées pour fondre et travailler le bronze. Dans les régions où affleure le minerai de fer, le même type de four sera utilisé. Cependant, le fer fond à des températures plus élevées que le cuivre (1536 degrés contre 1083 degrés). Le traitement du minerai de fer dans des bas-foyers ou autres bas-fourneaux ne permet pas la production de fonte de fer, sauf accident et/ou conduite particulière des opérations.

En Europe, c'est jusqu'au milieu du Moyen Age que la méthode de réduction directe, qui découle de l'impossibilité technique d'obtenir des hautes températures dans le fourneau, sera employée dans la production sidérurgique. La notion de réduction directe signifie que l'on passe directement du minerai au fer, sans passer par l'étape de la fonte (caractérisant cette fois la méthode de réduction indirecte, encore pratiquée dans l'industrie sidérurgique du XXIe siècle).

Aux époques anciennes, la première étape de la métallurgie du fer consiste donc en une réduction du minerai dans un bas-fourneau. En introduisant un mélange de minerai et de charbon de bois dans un fourneau allumé, à la base duquel on introduit énergiquement de l'air, on arrive à atteindre des températures de l'ordre de 1200 degrés, insuffisantes pour une fusion du métal, mais suffisantes pour entraîner la transformation des oxydes en fer, s'accumulant progressivement sous forme de masse spongieuse. Lorsque l'opération est terminée et le four refroidi, on peut extraire une loupe de fer, qu'un martelage à chaud débarrassera progressivement de ses impuretés (charbon de bois, cendres, minerai non réduit, scories). Cette deuxième étape préfigure le travail des masses métalliques à la forge.

Les ressources en minerais de fer et en combustible conditionnent la diffusion des techniques de production du nouveau métal.

Apparues aux alentours du XVIe siècle avant notre ère au Sud du Caucase, ces techniques se diffusent progressivement vers l'Est, en direction de l'Inde (IXe siècle) et de la Chine (VIe siècle), et vers l'Ouest, en direction de l'Europe occidentale qu'elles atteignent, par les rivages méditerranéens et la vallée du Danube, entre le XIe siècle et le VIIIe siècle (les îles britanniques seront atteintes au IVe siècle avant notre ère).

Indépendamment des échanges commerciaux, les pays du sud de l'Europe, du Proche et du Moyen-Orient, plus démunis en ressources forestières resteront longtemps à l'écart de la production sidérurgique. En Europe, le travail du fer caractérise rapidement la culture celtique. Au cœur des Alpes, Hallstatt, caractérisée historiquement par une très ancienne activité d'extraction de sel aux mines du Saltzberg et par les découvertes archéologiques qui y sont attachées, reste synonyme du premier Age du Fer.

Dès les débuts du premier millénaire avant notre ère, technique, industrie, échanges humains et commerciaux apparaissent ainsi comme les composants « naturels » de la sidérurgie. Les outils de fer qui ont servi dans les mines du Saltzberg, les armes et les parures des notables dont les sépultures ont été mises au jour dans cette région autrichienne, traduisent notamment la maîtrise des techniques de forge. A la différence du bronze, qui se coule, se moule et peut être travaillé à froid, le fer se travaille à chaud, se forge. « Déformation plastique à chaud sans enlèvement de matière », ce façonnage s'opère à une température d'environ 1000 degrés. Entre deux réchauffages permettant de conserver une température homogène, le métal est mis en forme, entre le marteau et l'enclume. Les hautes températures atteintes dans le foyer de forge permettent également de souder entre elles deux pièces de fer par martelage.

Le premier « semi-produit » de la proto-industrie du fer est le lingot, forme sous laquelle était commercialisé le métal issu du travail de la forge. Traces des échanges commerciaux entre le monde celtique et le monde « hellénistique », des lingots de ce type ont été découverts dans la sépulture princière du Mont-Lassois, près de Châtillon-sur-Seine. De ce site est également issu le célèbre Vase de Vix, énorme « cratère » de bronze richement décoré, attestant pour sa part des savoir-faire du monde grec. La tombe de Vix date du milieu du Ve siècle avant notre ère. Cette période correspond au second Age du Fer, portant le nom de la station lacustre de La Tène, en Suisse, « entre Méditerranée et Mer du Nord ».

La Révolution industrielle et l'acier contemporain :

L' « Age de Fer » (XIXe siècle et début du XXe) Avec l'introduction des « Méthodes à l'anglaise », le fer trouve son age d'or dans la courant du XIXe siècle jusqu'à la première Guerre mondiale, qu'il paraît possible de considérer comme une certaine forme d'aboutissement de l'industrialisation européenne.

source : Musée de l'Histoire du Fer - Grand Nancy