Wootz

Le Wootz ou Wootzer ou Wûtzer est un type d'acier indien autrefois principalement utilisé pour la fabrication de lames de sabre. Le mot Wootz est peut-être une mauvaise transcription de "wook" utilisé par le métallurgiste anglais Heyne probablement d'après le mot kannara ukku, signifiant « supérieur » et utilisé pour nommer l'acier dans nombre de langues de l'Inde du Sud. Il est le produit d'une méthode de fabrication d'un alliage d'acier, découverte en Inde autour de l'an 300, bien que certains placent son invention une centaine d'années auparavant.

L'acier de Wootz était largement répandu dans la région, et il est devenu particulièrement célèbre dans le Moyen-Orient, où il est connu comme l'acier de Damas qui était utilisé pour fabriquer des lames dites de Damas, renommées pour leur dureté.

Nota : la fabrication d'une lame de Damas fait en fait appel à deux techniques différentes. La première est la fabrication de lames en forgeant du Wootz. La deuxième fait appel à une technique totalement différente. Le forgeron fabrique un sandwich en alternant une feuille d'acier doux et une feuille d'acier dur. Il fabrique sa lame en repliant de nombreuses fois sa feuille et en la forgeant. L'appellation littérale de lame de Damas (en fait historiquement lame provenant de la sphère indo-musulmane) est celle liée à la fabrication de lame avec de l'acier de Wootz. La confusion provenant de l'aspect semblable des lames fabriquées avec l'une ou l'autre technique.

Type d'acier

Le Wootz est un acier à haute teneur en carbone avec des concentrations qui varient entre 1,2 et 1,8 %. Sa particularité est de posséder une précipitation de cémentite sphéroïdal (carbure de formule Fe₃C) qui est grossière dans les lingots de Wootz et fine quand le métal a été forgé dans les bonnes conditions pour fabriquer une lame.

L'acier comporte également un certain nombre d'éléments d'additions (chrome, molybdène, niobium, manganèse, vanadium) qui jouent un rôle dans la structure et les caractéristiques finales des lames de Damas. Le vanadium jouant un rôle très important dans l'obtention de ces caractéristiques^[1]. J.D. Verhoven, A.H. Pendray, W.E. Dauhsch émettent d'ailleurs l'hypothèse que les secrets de la fabrication du Wootz se sont perdus à la suite de l'épuisement des filons de minerai de fer qui contenait ces éléments en Inde du Sud.

Fabrication du Wootz

La fabrication de cet acier s'est arrêtée très probablement au cours du XVIII^e siècle à cause de l'épuisement du précieux minerai. La dernière fabrication de lames de Damas avec du Wootz semble se situer aux environs de 1750. Les techniques supposées sont issues des recherches archéologiques et des travaux en laboratoire réalisés par les métallurgistes depuis le XIX^e siècle.

La fabrication se déroulait en trois phases.

La première phase est une phase commune à toutes les fabrications d'acier. Elle correspond à la réduction de l'oxyde de fer constituant le minerai. Les forgerons indiens mélangeaient le minerai avec du charbon de bois, du bois et des feuilles. Ils chauffaient ce mélange à des températures de 1200°C^[2].

La deuxième phase constituaient la fabrication proprement dite du Wootz. Les forgerons plaçaient dans un creuset un mélange de fer obtenu dans la phase précédente, de métal déjà transformé par forgeage et de charbon de bois, du verre et des feuilles vertes dans un petit creuset fermé. Le creuset avait une forme conique et mesurait 8 cm de diamètre et 16 cm de haut. Il était constitué d'une matière réfractaire pouvant résister à des températures de plus de 1400°C. Quinze creusets étaient placés les uns sur les autres dans un puits rempli de cendre. Dans un puits concentrique au premier communiquant par le bas, le forgeron plaçait du combustible constitué de branches et de feuilles^[3]. La combustion permettait d'obtenir des températures de 1300°C à 1400°C.
Pendant le chauffage, le carbone diffusait dans le fer qui restait en phase solide formant de l'austénite. Il se formait cependant en surface du mélange une couche plus riche en carbone avec une température de fusion plus basse. Cette couche de fonte blanche fondait. Le forgeron savait que le carbone avait suffisamment diffusé et que l'acier avait la qualité recherchée quand il entendait le clapotis de la fonte en fusion^[2]. Les feuilles vertes étaient destinées à produire de l'hydrogène qui favorisait la carburation. Le verre formait une couche protégeant le métal de l'oxydation^[4].

La troisième phase est constituée par le refroidissement. Celui-ci était très lent, ce qui devait permettre une répartition homogène du carbone dans la phase austénitique. À partir de 1000°C, la cémentite commence à précipiter sur les joints de grain de l'austénite^[2]. La précipitation des carbures dans le Woortz brut de fonderie est grossière. La morphologie fine de ces précipités sera donnée par le forgeage de la lame.

Annexes

Bibliographie

• Louis Frédéric, Dictionnaire de la civilisation indienne, Robert Laffont, 1987
• (en) Wootz steel : an advanced material of the ancient world, S. Srinivan S.Ranganathan (department of Metallurgy, Indian Institute of Science Bangalore), www.metalrg.iisc.ernet.in, date non connue (consultable sur : http://metalrg.iisc.ernet.in/%7Ewootz/heritage/WOOTZ.htm)
• (en) The key role of impurity in the ancient Damascus steel blade - J.D. Verhoven, A.H. Pendray, W.E. Dauksch – JOM, 50(9), 1998, page 58-64 (consultable sur : http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/9809/Verhoeven-9809.html)
• Les aciers de Damas - Oleg Sherby, Jeffrey Wadsworth – Pour la Science, avril 1985, pages 58 à 64 (consultable sur http://acier.damas.free.fr/f_damas/f_quest/f_wsteel/rpls1.htm)
• (en) The mystery of damascus blades – John D. Verhoven – Scientific American, Janvier 2001, pages 74 à 79 (consultable sur http://www.mines.edu/academic/met/pe/eberhart/classes/down_loads/damascus.pdf)

Article connexe

• Pilier de fer de Delhi

Lien externe

• (fr) Des nanotubes dans les sabres de Damas

Références

1. ↑ (en) The key role of impurity in the ancient Damascus steel blade - J.D. Verhoven, A.H. Pendray, W.E. Dauksch – JOM, 50(9), 1998, page 58-64 (consultable sur : http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/9809/Verhoeven-9809.html)
2. ↑ ^{a, b et c} Les aciers de Damas - Oleg Sherby, Jeffrey Wadsworth – Pour la science, avril 1985, pages 58 à 64 (consultable sur http://acier.damas.free.fr/f_damas/f_quest/f_wsteel/rpls1.htm)
3. ↑ (en) Wootz steel : an advanced material of the ancient world, S. Srinivan S.Ranganathan (department of Metallurgy, Indian Institute of Science Bangalore), www.metalrg.iisc.ernet.in, date non connue (consultable sur : http://metalrg.iisc.ernet.in/%7Ewootz/heritage/WOOTZ.htm)
4. ↑ (en) The mystery of Damascus blades – John D. Verhoven – Scientific American, Janvier 2001, pages 74 à 79 (consultable sur http://www.mines.edu/academic/met/pe/eberhart/classes/down_loads/damascus.pdf)