Manon Gosselin. Qualités des alliages ferreux : une approche diachronique et statistique

Manon Gosselin, Qualités des alliages ferreux : une approche diachronique et statistique sous la direction de Philippe Dillmann (LAPA/NIMBE/ UMR3685) et la co-direction de Gaspard Pagès ( ArScAn UMR 7041) et Florian Téreygeol (LAPA/NIMBE/ UMR3685) et l’encadrement de Danielle Arribet Deroin ( LaMOP Paris 1 Panthéon Sorbonne) et Yohann Tendero (LTCI TELECOM PARITECH)

E.D. 395 Milieux, Cultures et Sociétés du Passé et du Présent, Université Paris Nanterre ; UMR 7041 ArScAn et LAPA-IRAMAT, NIMBE (UMR3685), CEA, CNRS, Université Paris-Saclay

L’objectif de ce projet de doctorat est de comprendre l’évolution de la qualité du fer et de ses alliages de l’Antiquité au Moyen-Âge. Il s’agit de déterminer quels sont les facteurs influençant la qualité du matériau et leur variabilité selon les sites de production, les époques et les procédés techniques mis en place.  Cette notion de qualité s’applique, dans le cadre de cette étude, aux demi-produits, un matériau intermédiaire entre la masse brute issue de la réduction et l’objet fini.

Dans un premier temps, il s’agit de qualifier et quantifier la notion de qualité. Pour cela, l’étude métallographique et physico-chimique permet de déterminer les facteurs influençant la qualité du matériau. Il peut s’agir de facteurs liés aux conditions environnementales tels que la nature du minerai. Ces facteurs peuvent également être liés aux conditions techniques et opératoires telles que la réduction directe ou la filière indirecte, ou telles que les différents traitements thermochimiques (trempe, cémentation) et techniques de production (présence de soudures ou non, martelage). Plus concrètement, les paramètres mesurés sont, entre autres, la répartition en carbone et en phosphore et le taux inclusionnaire. Ces paramètres sont mis en relation avec la dureté du matériau déterminée grâce à des essais mécaniques. En parallèle, un travail d’automatisation de la détermination de la teneur en carbone est mené par du traitement d’image.

Grâce à ces analyses, nous disposons alors de données quantifiables et comparables auxquelles viennent s’ajouter les données issues d’analyses antérieures comme par exemple celles des fers de cathédrales.  Ainsi, dans un second temps, un travail statistique est mis en place afin de comprendre la corrélation entre les différents facteurs et paramètres sur la qualité. Cela offre une compréhension de l’évolution des techniques de production et des savoir-faire, à différentes époques et en différents lieux, et de leur impact sur la qualité des matériaux ferreux.

Il ne faut cependant pas oublier d’ajouter à ces critères physico-chimiques, permettant de définir la qualité d’un objet, l’usage qui en sera fait. En effet, la définition de la qualité d’un objet reste relative à l’usage de ce dernier. Un acier pourra s’avérer de très bonne qualité pour la réalisation d’un certain type d’objet mais de qualité médiocre pour la réalisation d’un second. C’est pourquoi dans un dernier temps, il est intéressant de comprendre dans quelle mesure les sociétés anciennes savaient distinguer les différentes qualités du fer et de ses alliages en vue de les adapter à la production d’un objet donné.

Pour couvrir l’ensemble de la période étudiée et les différents procédés (réduction directe et filière indirecte), le corpus étudié comprend les demi-produits issus d’un site situé en Haute-Normandie : le site de Glinet (1480-1580, procédé indirect). Il comprend également deux sites de la Méditerranée Nord Occidentale : le site de Castel Minier (XIIIe – XVIe, procédé direct) et celui des Saintes-Maries-de-la-Mer. Concernant ce dernier site, les demi-produits sont des barres de fer, produites via le procédé direct et issues d’épaves d’époque romaine. Elles ont donc été retrouvées en contexte maritime. D’autres demi-produits provenant de contextes archéologiques bien définis compléteront ce corpus pour avoir une vue plus large sur la question.

Ces études permettront d’aboutir à une vision comparatiste et diachronique, inter et intra sites (un même site couvrant plusieurs périodes), de la notion de qualité du fer et de ses alliages.  Ces travaux offriront une compréhension des différentes qualités de fer disponibles aux différentes époques, de leur utilisation et de leur appréciation par les sociétés anciennes et de l’organisation des échanges économiques autour de ces demi-produits entre l’Antiquité et le Moyen-Âge.

Manon Gosselin

Thèse commencée en 2017

image mise en avant : De haut en bas et de droite à gauche : Mosaique d’un demi-produit attaqué au Nital, zone carburée, inclusions extraites de la mosaïque grâce au traitement d’images automatisé, structure fantôme