fr.wedoany.com Rapport : Une étude sur les techniques anciennes de fabrication du fer en Inde a mis en lumière le mécanisme complexe à l’origine de la résistance exceptionnelle à la corrosion du fer produit par des méthodes traditionnelles. Cette recherche a analysé des échantillons de fer issus des pratiques artisanales de la tribu Agaria, dans l’État du Chhattisgarh, au centre de l’Inde, et a révélé que cette résistance à la corrosion résulte de l’action combinée de plusieurs facteurs — minerai, scories, phases minérales de surface, processus d’oxydation et martelage à chaud — et non d’une cause unique.
Les échantillons analysés proviennent d’Aamadandh, dans le district de Korba (Chhattisgarh), et ont été fournis par des membres de la tribu Agaria. L’équipe de recherche a également collecté du minerai et des scories dans la même région afin de comparer le produit final en fer avec les matières premières utilisées lors de sa fabrication. Les Agaria utilisaient un four à bas foyer (bloomery) pour produire du fer, une technique qui pourrait remonter à avant l’an 1200. Contrairement aux hauts fourneaux, ce type de four produit une éponge de fer mélangée à des scories, nécessitant un travail manuel ultérieur. Le four traditionnel, en forme de bol, est souvent construit sous terre ; la fosse mesure environ 800 mm de haut, 200 mm de diamètre, l’axe du four se situant sous la barre des 600 mm, et le foyer en forme de bol a un diamètre d’environ 240 mm et une profondeur d’environ 100 mm. Pendant la production, la température est maintenue autour de 1150 °C par soufflage, et il faut 5 à 6 heures pour produire un kilogramme de fer.
Après la production initiale, l’éponge de fer doit être forgée. Le martelage à chaud permet de compacter le métal, de réduire la porosité et d’éliminer une partie des scories. Les comparaisons par tomographie neutronique montrent qu’après martelage, les pores internes du fer se consolident, les inclusions diminuent et une couche de passivation anticorrosion plus épaisse se forme. L’étude considère que cette couche protectrice plus épaisse est l’un des facteurs clés expliquant sa résistance supérieure à la corrosion.
L’une des découvertes centrales de l’étude est la présence d’une épaisse couche de produits de corrosion à la surface du fer. Cette couche ne représente pas seulement une dégradation, mais agit également comme une barrière protectrice empêchant la corrosion de pénétrer vers l’intérieur. Les analyses microscopiques révèlent des fissures d’environ 4 à 5 micromètres de large dans le film de surface, mais ces fissures sont moins nombreuses dans les zones où la couche est plus épaisse. Les lamelles formées en surface sont liées à la corrosion atmosphérique. Par diffraction des rayons X en incidence rasante, les principaux composants de la couche de corrosion sont l’hématite (Fe₂O₃), le quartz (SiO₂) et la calcite (CaCO₃), avec des fractions massiques respectives de 70 %, 19 % et 11 %. L’hématite est la phase la plus stable parmi les oxydes de fer observés, avec une énergie libre de formation de -744,4 ± 1,3 kJ mol⁻¹ ; la maghémite a également été identifiée comme une phase instable, avec une énergie libre de formation de -731,4 ± 2,0 kJ mol⁻¹ (298 K, pression de 1 bar). La diffraction neutronique a également détecté à l’intérieur des échantillons environ 92 % de fer, 1,1 % de Fe₃O₄ et 1,7 % de Fe₃C, ainsi que des phases non encore complètement identifiées, correspondant à des pics non classés à des angles de 40,62°, 42,38°, 64,49°, 76,86°, 96,73° et 115,34°.
Concernant le mécanisme de résistance à la corrosion, l’étude exclut le rôle du phosphore. Dans de nombreuses discussions sur les anciens objets en fer indiens, comme la célèbre colonne de fer de Delhi, le phosphore est considéré comme l’un des facteurs anticorrosion. Cependant, dans les échantillons Agaria analysés ici, aucun phosphore n’a été détecté dans le fer ni dans la couche de corrosion, dans les limites de détection de la technique utilisée. Cela indique que les mécanismes de résistance à la corrosion varient selon les anciens objets en fer ; la protection de cet échantillon provient principalement de la couche protectrice formée par les oxydes et les composés minéraux, du processus de martelage à chaud et de la structure consolidée du matériau.
L’origine du calcium a également été retracée. L’analyse a montré que le minerai ne contient pas de calcium ; les chercheurs supposent donc que le calcium provient de l’argile utilisée pour le four, de la poussière de charbon ou de la plateforme en bambou enduite d’argile servant à glisser la charge dans le four. Cela suggère que la résistance du fer ne dépend pas seulement du minerai, mais aussi étroitement de l’environnement de production et des matériaux auxiliaires.
La conclusion de l’étude souligne que tous les fers anciens ne sont pas supérieurs à l’acier moderne. Le fer produit par des techniques traditionnelles peut former une couche anticorrosion efficace, mais il ne doit pas être confondu avec l’acier inoxydable contenant du chrome. La principale contribution de cette recherche est de révéler que la métallurgie ancienne pouvait, sans recourir aux outils de contrôle industriels modernes, fabriquer des matériaux aux performances remarquables grâce à une combinaison complexe de procédés (minerai riche en oxyde de fer, scories, martelage à chaud, réduction de la porosité et formation d’un film protecteur).
Les résultats de l’étude ont été publiés dans Scientific Reports, sous le titre « Uncovering the superior corrosion resistance of iron made via ancient Indian iron-making practice » (Révéler la résistance supérieure à la corrosion du fer fabriqué selon les pratiques anciennes de la sidérurgie indienne).
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