janvier 14, 2020

Découverte sur l'acier de damas

Les analyses de l'acier effectuées par Jeffrey Wadsworth et Oleg D. Sherby, dans leur recherche d'une forme super-plastique, ont révélé des propriétés presque identiques à celles qu'ils ont ensuite trouvées dans l'acier de Damas, bien que leur propre acier super-plastique ait été produit selon des méthodes contemporaines. 

Les caractéristiques remarquables de l'acier de Damas ont été connues de l'Europe lorsque les Croisés ont atteint le Moyen-Orient, à partir du 11ème siècle. Ils ont découvert que les épées de ce métal pouvaient fendre une plume en plein vol, tout en conservant leur tranchant au cours de nombreuses batailles contre les Sarrasins. Les épées étaient facilement reconnaissables à leur lame qui présentait un motif caractéristique de damas.

Au fil des âges - peut-être depuis l'époque d'Alexandre le Grand au IVe siècle avant J.-C. - les armuriers qui fabriquaient des épées, des boucliers et des armures à partir de cet acier étaient très secrets quant à leur méthode. Avec l'avènement des armes à feu, le secret s'est perdu et n'a jamais été entièrement redécouvert, malgré les efforts d'hommes comme P. Anossoff, le métallurgiste russe, qui connaissait l'acier comme le bulat.

En 1841, Anossoff déclarait : "Nos guerriers seront bientôt armés de lames de bulat, nos ouvriers agricoles laboureront le sol avec des socs de bulat. ... Le bulat remplacera tout l'acier utilisé aujourd'hui pour la fabrication d'articles d'une finesse et d'une résistance particulières. Pourtant, les efforts de toute une vie pour réaliser ce rêve ont été vains. 

Le Dr Wadsworth et le Dr Sherby réalisèrent qu'ils étaient peut-être sur la bonne voie lorsqu'un colporteur d'épées, lors d'une de leurs présentations, fit remarquer que l'acier de Damas, comme leur propre produit, était très riche en carbone. Cela les a amenés à effectuer des analyses comparatives de leurs aciers et de ceux des armes anciennes.

Le Dr Wadsworth, tout en restant associé à Stanford, travaille maintenant au laboratoire de recherche de Lockheed Palo Alto, situé à proximité. Le Dr Sherby, professeur à Stanford, est une autorité en matière de métaux déformables.

Lorsqu'il est modérément chauffé, l'acier superplastique peut être façonné en des formes aussi complexes que des engrenages pour une automobile, avec un besoin minimal d'usinage, ce qui permet de réaliser d'importantes économies dans la fabrication. Leurs recherches, a déclaré récemment le Dr Wadsworth, ont montré comment rendre l'acier encore plus facile à façonner que la variété Damas.

Une exigence de base, comme le soupçonnent un certain nombre de métallurgistes de la première heure, est une teneur très élevée en carbone. Wadsworth et Sherby pensent qu'elle doit être de 1 à 2 %, contre seulement une fraction de 1 % dans l'acier ordinaire. Un autre élément clé de la production de lames de Damas semble avoir été le forgeage et le martelage à une température relativement basse - environ 1 700 degrés Fahrenheit. Après le façonnage, les lames étaient apparemment réchauffées à environ la même température, puis rapidement refroidies, comme par trempe dans un fluide. La trempe dans le "sang de dragon".

Les secrets de l'acier de Damas étaient partagés par les armuriers dans de nombreuses régions du monde antique, notamment en Perse, où certains des plus beaux spécimens ont été produits. C'est lors de l'extinction que beaucoup croyaient qu'il acquérait des propriétés magiques. Selon le Dr Helmut Nickel, conservateur de la division des armes et des armures du Metropolitan Museum of Art de New York, la légende veut que les meilleures lames soient trempées dans du "sang de dragon".

Dans une lettre récente adressée au musée, un Pakistanais a raconté qu'une épée tenue dans sa famille depuis plusieurs générations avait été trempée par ses fabricants afghans dans de l'urine d'âne. Certains forgerons médiévaux recommandaient l'urine de garçons roux ou celle d'une "chèvre de trois ans nourrie uniquement de fougères pendant trois jours". 

Pendant huit siècles, les fabricants de sabres arabes ont réussi à dissimuler leurs techniques à leurs concurrents - et à la postérité. Ceux d'Europe ont seulement révélé qu'ils s'éteignaient dans la "médecine rouge" ou la "médecine verte". Une forme de refroidissement moins brutale, selon un récit, a été obtenue lorsque la lame, encore rouge et chaude, a été "portée par un cavalier sur un cheval rapide".

Des écrits trouvés en Asie Mineure disent que pour tempérer une épée de Damas, la lame doit être chauffée jusqu'à ce qu'elle brille "comme le soleil qui se lève dans le désert". Elle doit ensuite être refroidie à la couleur de la pourpre royale et plongée ''dans le corps d'un esclave musclé'' afin que sa force soit transférée à l'épée.

Dans les récits anciens, il y a plus d'une référence à ce type d'extinction meurtrière. Dans une interview récente, le Dr Nickel a souligné que si de nombreuses techniques de trempe étaient basées sur la superstition, elles ont peut-être contribué au succès du processus, comme par exemple en ajoutant de l'azote à l'alliage.

La plus grande partie, sinon la totalité, de l'acier de Damas était dérivée de blocs de "wootz", une forme d'acier produite en Inde. Un mystère, pour ceux qui cherchent à retrouver la technique, est la propriété du wootz qui a produit de telles lames - malléables lorsqu'elles sont chauffées, mais extraordinairement résistantes lorsqu'elles sont refroidies. 

Selon le Dr Wadsworth et le Dr Sherby, avant de faire ses travaux historiques sur le magnétisme, Michael Faraday, lui-même fils de forgeron, a cherché avec J. Stodart, un coutelier, à déterminer la composition des wootz. Ils ont conclu à tort que le facteur clé était sa teneur en silice et en aluminium. 

Les rapports de leurs conclusions, publiés en 1820 et 1822, ont conduit Jean Robert Breant, inspecteur des essais à la Monnaie de Paris, à mener pendant six semaines plus de 300 expériences visant à reproduire les propriétés du wootz. 

Il essaya d'ajouter à l'acier ordinaire des éléments tels que le platine, l'or, l'argent, le cuivre, l'étain, le zinc, le plomb, le bismuth, le manganèse, l'uranium, l'arsenic et le bore. Anossoff a même essayé le diamant. Aucun de ces efforts n'a abouti.

Le Wootz, semble-t-il, était apparemment préparé dans des creusets contenant des galettes de fer poreux plus du bois ou du charbon de bois pour l'enrichir en carbone. Un facteur critique, dit le Dr Wadsworth, semble avoir été le fait que le wootz était traité à des températures atteignant 2 300 degrés. Après y avoir été conservé pendant des jours, il a été refroidi à température ambiante pendant un jour environ. Il était ensuite expédié au Moyen-Orient pour y être fabriqué à des températures relativement basses. 

Cette chaleur modérée a permis de conserver suffisamment de carbure (dans lequel trois atomes de fer sont accouplés à un atome de carbone) pour donner aux lames une grande résistance, mais pas assez pour les rendre cassantes. Les gros grains de carbure ont donné aux lames leur aspect aqueux typique. 

L'acier superplastique développé à Stanford est

  1. Maintenu à haute température pendant quelques heures seulement.
  2. Mis en forme pendant le refroidissement
  3. Réchauffé à une température modérée pour un travail ultérieur
  4. et peut ensuite être trempé pour atteindre une dureté extrême.

Ce procédé, explique le Dr Wadsworth, produit de très petits grains de carbure et donc une dureté et une ductilité encore plus grandes que dans l'acier de Damas.

Selon le Dr. Nickel, une fois que les lames en acier de Damas ont été dégrossies par martelage, elles ont été meulées pour obtenir un bord fin. Lorsqu'elles étaient martelées principalement sur un côté, elles prenaient une forme courbe - l'origine du sabre, dit-il.

Les meilleures lames jamais fabriquées, ajoute-t-il, sont celles des sabres de samouraïs du Japon, dont les lames peuvent contenir un million de couches d'acier. Ces couches résultent du martèlement d'une barre pour doubler sa longueur initiale, puis de son pliage jusqu'à 32 fois. 



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Timascus

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