Les progrès de la métallurgie

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Jusqu'au Moyen Âge, en Occident, la production de fer est réalisée dans un bas-fourneau, four pourvu d'une cheminée de faible hauteur. La ventilation par des soufflets installés à la base de la cheminée permet d'atteindre les températures de plus de 1 000 0C nécessaires à l'opération. Le minerai de fer (oxydes) mélangé au charbon de bois est chargé par la cheminée. La fusion entraîne sa réduction par le carbone en fer métallique. Une fois le processus achevé, la base du fourneau est détruite. Les scories, résidus de la combustion, s'écoulent et on extrait une éponge de fer encore impur, qu'on doit retravailler à la forge.

Au XIIe siècle, l'utilisation de l'énergie hydraulique permet déjà d'améliorer grandement la productivité. Le mouvement d'une roue à aubes transmis au travers d'un arbre à cames permet d'actionner des soufflets reliés à des contrepoids.

Mais la principale innovation intervient au XIVe siècle, quand sont mis au point les hauts-fourneaux. La taille de la cheminée est nettement augmentée, ce qui entraîne non seulement l'accroissement des capacités de production, mais aussi une élévation des températures jusqu'à 2 000 0C. Cependant, la réduction du minerai de fer donne alors un produit à forte teneur en carbone, la fonte. Par martelage, peu à peu mécanisé, on procède à l'affinage de la fonte (élimination du carbone) afin d'obtenir du fer.

C'est une révolution technique considérable qui permet de produire du fer en grande quantité et à bas prix. En 1556, paraît le De re metallica de Georgius Agricola, célèbre traité de métallurgie qui fixe pour près de deux siècles les principes de la production des métaux. Même si les hauts-fourneaux ont été largement mécanisés et modernisés, notamment pour le retraitement des gaz, leur principe de fonctionnement n'a pas été fondamentalement modifié.

Au début du XVIIIe siècle, la substitution du charbon de bois par le charbon minier - le coke de houille - est une nouvelle avancée. Le développement des complexes miniers souterrains, tout du moins en Europe, est désormais indissociable de la métallurgie.

L'invention, en 1856, du convertisseur par Henry Bessemer, transformant rapidement et en quantité la fonte en acier par insufflation d'oxygène, permet d'envisager sa production en masse.
Dans les années 1880, le monde est entré dans l'âge de l'acier.