Réponse sur les limes.
marcassite a écrit:A minima dit moi au moins à partir de quelle date les archéo ont des traces d'outils fins cémentés au carbone en Grèce ou à Rhodes ? [..] Mais je n'ai vu aucun exemple d'outil fin cémenté en profondeur donc dur et cassant (pas juste "au tranchant" comme les épées ,couteaux, lances !) et encore moins de limes fines (seules capables de créer les dents d'engrenages) de cette époque.
Pas de besoin d'exiger absolument une aire géographique quelconque pour prouver le fait que les Grecs étaient des métallurgistes comme les autres peuples de l'Antiquité. Ces petits outils se conservent mal. On a de la chance d'en trouver de plus gros pour les deux articles cités à la fin du message.
Sinon, on peut partir du vocabulaire grec, comme le fait Robert Halleux, spécialiste de l'histoire des sciences dans cet article. Si on a les mots pour désigner le vocabulaire de la métallurgie du fer, alors on a de bonne chance à partir des textes grecs "techniques" les outils, les types d'acier ou de fer utilisés pour tels ou tels outils. Et bingo ! Je trouve dans son article:
Halleux Robert. Sur la fabrication de l’acier dans l’Antiquité et au Moyen Âge. In: Comptes rendus des séances de l'Académie des Inscriptions et Belles-Lettres, 151ᵉ année, N. 3, 2007. p. 1301-1319.
https://www.persee.fr/doc/crai_0065-0536_2007_num_151_3_91356
R. Halleux, p. 1303 a écrit:Ainsi, le stomôma est simplement le meilleur fer. Lorsque les anciens parlent d’ "acies", d’ "aciarium" ou de stomôma, c’est simplement du fer dur, de pointe ou de tranchant, qui ne s’ébrèche pas (au choc) et ne s’émousse pas (par usure), indépendamment de sa composition. Les textes anciens décrivent différentes qualités de fer appropriées à différents usages. Ainsi, au IIIe siècle av. J.-C., le poliorcéticien Daimachos écrit : « Il y a aussi du fer lacédémonien. Car, parmi les aciers, dit-on, il y a le chalybe, celui de Sinope, le lydien et le lacédémonien. Celui de Sinope et le chalybe sont utiles aux outils de charpentier, le lacédémonien pour les limes, les forets à fer, les ciseaux à graver et les outils pour travailler la pierre, l’acier lydien pour les limes également, pour les coutelas, les rasoirs, les racloirs ». Les aciers pour outils sont des aciers à très haute teneur en carbone (0,7-1,2 %). Ainsi quelques pièces trouvées dans le Norique donnent des limes avec plus de 0,9 % C, des outils de tailleurs de pierre à plus de 0,8 % C. On observera que beaucoup des aciers cités par Daimachos proviennent d’Asie Mineure, où on extrait des minerais non phosphoreux. Or les minerais non phosphoreux donnent plus facilement des teneurs en carbone élevées car le phosphore repousse sur le haut la température de formation de l’austénite, or le carbone n’est soluble que dans l’austénite.
Les limes étaient donc connues en Grèce.
Et pour toutes les professions, du Moyen Âge à l'Antiquité: https://books.openedition.org/pumi/37638?lang=fr)
Nadine Dieudonné-Glad a écrit:Il est difficile de mettre sur le même plan un recueil de recettes de procédés artisanaux du xiie siècle et des objets de l’Antiquité, mais force est de constater l’existence d’un certain nombre de convergences entre la description de la fabrication des limes au xiie et les observations qui ont pu être menées sur les objets antiques.
Il apparaît que, dès l’Antiquité, des limes sont fabriquées en acier massif et non pas aciérées par cémentation. Cet acier, produit par réduction directe, est donc parfaitement identifié par les forgerons comme un fer plus dur que le fer usuel et utilisé à des usages particuliers. Le traité médiéval se fait également l’écho de cette pratique : les grosses limes sont faites d’acier pur ou de fer et d’acier soudés, tandis que la fabrication de l’acier par cémentation est réservée aux très petites limes. Comme ces dernières ne faisaient pas partie du corpus des limes antiques étudiées, il n’a pas été possible de faire des comparaisons sur ce dernier point dans le cadre de ce travail. La difficulté de trouver des petites limes bien conservées laisse assez peu d’espoir de résoudre le problème.
Les 4 limes analysées sont des limes d'écurie ou autres ? Pas pour le métal ? Donc trouver des petites limes est difficile (car peu conservées, comme elle l'écrit) ? Qu'en conclure ? Le traité de Théophile donne les deux types de limes en usage, donc possibilité que les deux techniques soient restées en usage sur un millénaire et demi.
Par ailleurs, les effets de l’utilisation, décrite dans le traité, d’un produit organique empêchant la décarburation à la surface des limes en acier au cours de leur réchauffage avant la trempe, ont pu être observés sur une des limes antiques en acier (lime 4), montrant l’utilisation d’un procédé similaire dans l’Antiquité.
Et elle conclut:
Il semble donc que le procédé de fabrication des limes, dont certaines étapes, comme la trempe, apparaissent dès la Protohistoire, évolue pendant l’Antiquité avec un changement dans le choix de la matière première. On passe de l’utilisation d’un métal peu et inégalement carburé à celle d’acier plus homogène et plus dur fabriqué par réduction directe. Aucun changement majeur de technique ne semble, en revanche, avoir lieu au cours du début du Moyen Âge et les observations menées sur les limes antiques s’accordent parfaitement avec les recettes du traité de Théophile. La stabilité des techniques de fabrication des limes semble donc couvrir presque un millénaire et demi. Une étude métallographique de limes médiévales reste cependant à entreprendre pour compléter ces conclusions.
Je reviens à la Grèce antique: cet article montre (G. M. Sanidas, Y. Bassiakos et alii "Polykmetos Sideros : À propos du fer en Grèce Antique", Revue archéologique 2016/2 (n° 62)) que le procédé de cémentation était connu des Grecs:
https://www.cairn.info/revue-archeologique-2016-2-page-279.htm
La chaîne opératoire du fer (σίδηρος) comprend plusieurs opérations permettant de passer du minerai brut à l’objet manufacturé. Malgré les innovations techniques, les foyers antiques ne pouvaient pas atteindre le point de fusion du fer (1 536 °C). Pour cette raison, sa production à l’état brut dans l’Antiquité s’effectue grâce au procédé direct, au sein d’une structure de combustion, le bas‑fourneau. Il consiste à extraire les oxydes de fer présents dans le minerai par la création d’une atmosphère réductrice ; de cette façon, on obtient du fer à l’état solide sans passer par l’état liquide. Outre le minerai de fer, le charbon de bois est un élément essentiel au sein de ce processus, puisqu’il sert à la fois de combustible pour la montée en température et d’agent réducteur (le carbone). À l’issue de cette opération, les métallurgistes obtiennent un produit de fer brut appelé éponge ou loupe. Il s’agit d’un agglomérat métallique qui se constitue près de l’arrivée d’air dans le fourneau, c’est‑à‑dire à l’endroit où la température est la plus élevée dans la structure de combustion. Cet agglomérat doit ensuite subir un traitement mécanique afin de le rendre exploitable en forge : l’épuration. Lors de cette opération, le forgeron, dans un premier temps, « nettoie » la loupe de fer de ses dernières scories et, dans un second temps, procède au compactage à chaud afin de transformer l’agglomérat en un semi‑produit exploitable. Cette opération peut être effectuée soit directement à la sortie du bas‑fourneau, au sein de l’atelier de réduction, soit ailleurs, dans un autre atelier. Une fois le semi‑produit obtenu, il est travaillé en forge par déformation plastique à chaud. Plusieurs procédés techniques sont alors employés, allant de la simple élaboration d’objets par martelage à des opérations plus complexes :
- la soudure (κόλλησις) de deux pièces de fer, qui nécessite des ajouts siliceux ;
- la cémentation, qui consiste à obtenir une carburation superficielle du fer par chauffage avec un élément riche en carbone, qui entraîne le durcissement superficiel du métal afin de le transformer en acier ;
- la trempe (βαφή), un traitement thermique consistant à refroidir l’objet forgé plus ou moins rapidement dans un milieu liquide (eau, huile etc.), après l’avoir chauffé à une température élevée afin de le rendre plus dur et plus résistant.
Chacune des étapes de la chaîne opératoire du fer produit des déchets caractéristiques qui permettent aux archéologues d’identifier les différentes séquences sidérurgiques qui ont eu lieu au sein des contextes métallurgiques fouillés ou prospectés. La production de fer brut aboutit ainsi à des scories formées au fond du foyer et à d’autres, dites « coulées » ou « en cordon », qui coulent à l’extérieur du foyer lors de l’extraction de la loupe du fourneau. De manière schématique, ces scories regroupent tous les éléments présents dans le minerai, dont ce qui n’est pas du fer. Pour ce qui concerne les séquences de post‑réduction (épuration et forgeage), les scories en culot en sont les déchets caractéristiques, qui se forment après le passage répété du métal dans le foyer de forge. Le martelage à chaud sur l’enclume produit aussi des micro‑déchets caractéristiques, les battitures. De taille réduite (allant du micron au centimètre), ces dernières se retrouvent généralement réparties dans les sols des ateliers et leur présence permet, outre l’identification d’un atelier de forge, l’analyse spatiale des opérations de martelage au sein de l’atelier. Enfin, dans des cas relativement rares, l’archéologie met au jour des vestiges liés aux systèmes de ventilation des foyers (fragments de parois avec des traces d’emplacement de tuyères, blocs de tuyères etc.), ou encore des supports de frappe (enclume, tas etc.) ou de trempe.
Donc le procédé de cémentation est connu dans l'antiquité gréco-romaine. Donc...
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