Depuis maintenant 4 500 ans, le fer a permis de nombreuses révolutions, des premiers outils aux machines. Aujourd’hui moins utilisé sous sa forme pure, peu résistante, difficile à souder et malléable, il continue de servir aux hommes pour la confection de multiples objets sous forme d’acier.

Améliorer la résistance de l’acier

L’acier est un mélange de fer et de carbone. Ses propriétés varient en fonction du taux de carbone qui le compose, situé entre 0,3 et 2%. Plus cette teneur est élevée, plus l’acier est dur. Sa résistance peut aussi être augmentée en le forgeant, une technique qui consiste à le chauffer et à le frapper. Les atomes de fer et de carbone agglutinés ensemble, qui forment des grains de matière, vont être écrasés puis fractionnés pour devenir plus petits.

Pour durcir l’acier, les forgerons peuvent utiliser un autre procédé appelé la trempe. Il est chauffé à près de 800 degrés Celsius avant d’être plongé dans de l’eau ou de l’huile pour être refroidi rapidement, emprisonnant le carbone dans les atomes de fer. Car quand l’acier refroidit lentement, le carbone peut se déplacer plus facilement.

Comment mesurer la solidité et l’élasticité de l’acier ?

Pour déterminer la résistance de l’acier, on utilise un duromètre, un appareil qui comporte une pointe en diamant. Celle-ci est enfoncée dans l’échantillon, et son empreinte dans le métal est ensuite mesurée. Les chercheurs peuvent également observer sa limite d’élasticité, c’est-à-dire à quel point l’acier peut être étiré avant de se déformer et de se briser.