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Les fers puddlés (Vieux fer)

Il est important pour nous de parler des fers puddlés.

Tout d'abord parce que nous les utilisons très fréquemment en taillanderie et surtout parce que la méthode de fabrication de ces fers est arrivée à un moment charnière de la métallurgie.

En effet les problèmes environnementaux liés à la production commencent à se faire senti.


Un peu d'histoire :

Depuis le 13ème siècle, la sidérurgie a prit un tout autre élan depuis l'élaboration d'aciers depuis la méthode dite indirecte, c'est-à-dire la fabrication de fonte via des hauts-fourneaux (voir l'article sur les hauts fourneaux) qui est ensuite converti en acier par des étapes d'affinage.

Cette technique permet des plus gros rendements et surtout d'utiliser les hauts fourneaux quasiment en continu.

Les moines cisterciens ont mis au point des techniques redoutables pour l'élaboration de fontes, une aubaine également pour cette époque car il est possible de fabriquer des objets solides (mais cassants ) sans les forger en les fondant dans des moules ce qui a considérablement fait évoluer l'armement par la production de canons ou autre types d'objets en tout genre.

La fabrication de fonte est donc gourmande en minerais de fer et surtout en charbon de bois, élément indispensable pour l'étape d'oxydoréduction qui sans cela, ne peut pas obtenir le phénomène d'extraction du minerais de sa gangue.


Cependant, la fabrication de l'acier étant tellement développée dans notre pays, les problèmes énergétiques commencèrent à arriver : la déforestation pour la production de charbon à destination des hauts fourneaux ou des forgerons bat son plein; les ressources commencent ainsi à manquer et le charbon de bois devint fort couteux.


Gravure représentant des hommes s'affairant devant des fours à puddler.
Puddleurs devant leurs fours

« Dans le courant du XVIIIe siècle, la consommation de fer prenait une certaine extension tandis que le déboisement, qui s'étendait de plus en plus, rendait le combustible végétal plus cher et plus rare. On était donc obligé de rechercher le moyen d'employer pour l'affinage, comme on l'avait fait pour la production de fonte, le combustible minéral au lieu du charbon de bois. Les feux d'affineries ne se prêtaient pas à cette substitution qui mettaient en contact le fer avec une matière toujours plus ou moins sulfureuse. Il fallait donc disposer de fours où le métal ne touchât pas le combustible solide et fût exclusivement soumis à l'action d'une flamme. Du même coup on pouvait employer la houille à l'état cru, ce qu'on avait depuis longtemps réalisé dans les fours à réverbère appliqués à la fusion de différents métaux. C'est en poursuivant cette idée que l'Anglais Cort imagine en 1784 le procédé d'affinage auquel on a donné le nom de « puddlage » du mot anglais to puddle qui signifie « brasser ». »

— A. Ledebur (1895). Manuel théorique et pratique de la métallurgie du fer, p. 366.



Auparavant la fonte était décarburée par des fours d'affinage au charbon de bois par la méthode bergamasque, une étape délicate et très énergivore.

Bien que les charbons fossiles ont commencé à être exploités à partir du XIème siècle, il n'était pas encore courant de l'utiliser pour les forgerons ou les métallurgistes.

En 1709, Abraham Darby, en mettant au point le haut fourneau à coke (le coke étant un distillat du pétrole), affranchit la production de la fonte de la faible disponibilité du charbon de bois. Cependant, la transformation de la fonte en acier, ou en fer, ne sait pas encore se passer du charbon de bois, un combustible très pauvre en soufre, un élément particulièrement nuisible pour les aciers.


Le four à réverbère

Le four à réverbère permet d'utiliser un charbon minéral sans que le métal soit en contact direct, ce qui le polluerais énormément.

Malgré tout, la combustion de la houille dans le four arrive toujours à polluer l'acier.

La houille chauffe donc une plaque qui réverbère la chaleur et rendant le métal en fusion à une température très précise afin de pouvoir bruler le carbone de la fonte pour le convertir en fer ou en acier .






Dès que la fonte commence à fondre, le puddleur intervient. Son travail commence lorsqu'il constate l'apparition de petites flammes bleues sortant de la surface liquide, caractéristiques de la combustion du carbone. Il fait alors baisser la température du four en limitant le tirage de la cheminée et commence à brasser la fonte pour la mettre en contact avec les matières de la sole. L'ensemble des opérations « exige des efforts musculaires rudes et dans des conditions fatigantes ». Il demande aussi un évident savoir-faire :

— M.L. Gruner, Traité de métallurgie, p. 171 § 404

La décarburation de la fonte provoque un bouillonnement, correspondant au dégagement de monoxyde de carbone. Lorsque celui-ci cesse, on peut encore pousser la décarburation jusqu'à obtenir du fer, en procédant aux tours de fer, c'est-à-dire en retournant la masse ferreuse pour en compléter la conversion.


Mais le fer puddlé reste un matériau hétérogène. Le forgeage étire les inclusions d'oxydes et de laitier en des fibres orientées dans un sens bien précis, alors que la matrice de fer est isotrope. Sollicité perpendiculairement à ces fibres, il se rompt facilement.


Convertisseur bessemer

Gustave Eiffel construit la tour Eiffel en fer puddlé en 1889. Le procédé va donc survivre à l'apparition des convertisseurs Bessemer et Thomas, inventés respectivement en 1855 et 1877. En effet, la lenteur de l'opération permet un bon contrôle de son avancement, ce qui garantit la qualité du métal obtenu même si, à la même époque, la production d'acier vient de dépasser celle du fer en Grande-Bretagne.






Le vieux fer en coutellerie :


Plusieurs discussions ce sont croisées dans l'utilisation du terme "vieux fer".

En coutellerie il est souvent associé en san maï (dit aussi acier sandwich) - où deux couches de vieux fer prennent en sandwich un acier riche en carbone. Dans ce domaine on parle donc de fer puddlé qui est souvent du bandage de roue de charrette, ancien cerclage de tonneaux etc...

Ainsi mis dans de l'acide, le fer puddlé fait ressortir en relief un motif fibreux souvent très esthétique et apprécié.





Couteau San mai en vieux fer réalisé par Guirec Péron --------------------------->






Ces motifs marqués sont le témoignage du corroyage du fer mais aussi des différents éléments d'inclusion qui se trouvent dedans (soufre, phosphore... ) causés par la décarburation dans le four à réverbère, résultat de la combustion de la houille dans le four.

L'inconvenant du vieux fer est sa mauvaise résistance à l'oxydation due à la solubilité de l'oxygène dans celui ci au moment du puddlage. Il offre une grande malléabilité et facilité de forgeage. Son esthétique est très appréciée car elle pourrait ressembler à de l'acier damassé.


Confusion : Le terme vieux fer est souvent utilisé pour nommer le fer puddlé donc un métal fabriqué entre la fin du 18 siècle jusqu'à la fin 19ieme siècle. Cependant, certaine personnes évoquent également le terme de vieux fer pour des aciers de bas fourneau qui ont été feuilletés donc bien avant le 16ieme.









Le fer puddlé en taillanderie :

Nous utilisons énormément de fer puddlé pour plusieurs raisons :


  • En premier lieu c'est du fer qui n'a quasiment pas ou alors très peu de carbone, son forgeage est relativement facile et agréable et la matière se déplace très facilement. Elle est agréable pour le forgeron car elle encaisse beaucoup les chocs de par sa malléabilité.


  • Mais aussi, la soudure au feu sur les fers puddlés se fait très facilement et à température peu élevée par rapport aux aciers modernes. Une raison qui peut expliquer cela, est que le fer puddlé est un métal qui provient directement de la production minière et non du recyclage électrique. Bizarrement les aciers modernes issus du recyclage électrique, se soudent très mal au feu mais très bien avec une soudure électrique!


  • Une autre raison de son utilisation est que nous les trouvons facilement en déchetterie, brocante ou en chinant sur des sites de reventes d'occasion. Nous récupérons essentiellement des roues de charrettes bien que nous sommes à l'affut d'un fer qui porte une histoire.

En effet , Gustave Eiffel ayant utilisé des aciers puddlés pour la fabrication de la tour Eiffel, nous imaginons bien un jour pouvoir forger une hache dans un bout de cornière du célèbre monument !!


Ci-dessus , la réalisation de l'œil d'une hache Bradvil à partir d'une roue de charrette( voir l'objet fini )



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1件のコメント

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ゲスト
4月23日
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Ouii ! hyper limpide après avoir lu ton article, je me demandais si le brassage se fait à l'état liquide ou alors encore un peu pâteux ?

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