Le traitement des plis du fer de tourbière

Nous avons commencé à fabriquer la réplique de la hache à partir d’efflorescences spongieuses de fer de tourbière. Celui-ci devait être raffiné et transformé en fer forgeable, ce qui s’est avéré être un travail considérable.

Fer brut à forte teneur en scories

L’extraction du fer brut de tourbière, ou la fabrication de ce qu’on appelle le fer éponge ou bloom, n’était pas un processus que nous avons mené dans le cadre de ce projet. Le fer spongieux a été acquis auprès d’un groupe de personnes qui travaillent sur l’extraction du fer depuis des années, Tom Haraldsen et Jens Jørgen Olesen étant des contributeurs importants. Lorsque nous avons commencé notre travail, nous avions cinq blooms de fer à notre disposition.

Avant de pouvoir utiliser les blooms pour forger la hache, ils devaient être traités. Les pores et les poches des blooms en forme d’éponge contiennent une substance semblable à du verre appelée scorie. Le fer des tourbières peut contenir jusqu’à 50 % de scories après avoir été fondu (Jylov 2009:123). Ces impuretés provoquent la formation de fractures et de fissures si l’on essaie de forger le bloom immédiatement. Afin d’affiner le fer, nous devions éliminer une grande partie des scories, les vides devaient être fermés et les scories restantes devaient être étirées et réparties aussi finement que possible.

Traitement par pliage

Nous avons utilisé un processus de pliage et de forgeage comme méthode choisie pour éliminer les impuretés et consolider le fer bloom. Cela s’est avéré prendre une grande partie de la période du projet et de vastes quantités de charbon de bois. Les deux premières fois que nous avons chauffé le bloom, les plus grandes poches de scories se sont liquéfiées et ont coulé dans la forge. La plupart des scories restantes ont été extraites au marteau pendant le processus de forgeage qui a suivi. Après avoir été comprimé et les pores éliminés par le soudage à la forge, chaque bloom de fer était martelé pour former une barre. La barre était ensuite repliée au milieu et les deux extrémités étaient jointes par soudage à la forge, formant ainsi une barre plus épaisse. La barre était ensuite allongée à nouveau par martelage et repliée. Ce processus de pétrissage et de pliage était répété 4 à 5 fois pour chaque bloom. Enfin, nous avons soudé à la forge les blooms traités ensemble pour former une grande pièce pour forger la hache.

Vous pouvez voir ici des photos de tous les blooms de fer avant le traitement par pliage, et certains des déchets du forgeage sous forme de scories et d’écailles de marteau.

Mauvaise qualité de bloom

Lorsque nous avons commencé notre travail, nous avions 8,5 kilogrammes de fer spongieux à notre disposition, sous la forme de cinq blooms. Nous avions prévu d’utiliser la plus grande, pesant 3,5 kilogrammes, pour forger la hache. Cette fleur avait été extraite lors d’un atelier sur la fonte du fer organisé au parc du patrimoine culturel de Veien en 2015 et avait été divisée en deux moitiés. Malgré le fait que ce bloom était riche en fer et bien consolidé, il a démontré de mauvaises propriétés de forgeage lors de son traitement. Un certain nombre de fractures et de fissures sont apparues – même après un traitement répété des plis. Ce problème pourrait bien être lié à la qualité du minerai de la tourbière de Modum qui a été utilisé pour le processus d’extraction. La plupart des autres blooms avaient été extraits du minerai de Snertingdal, et étaient de bonne qualité. Le fer de Veien a donc été « mis au rebut » et les autres blooms forgés en une seule pièce pour la fabrication de la hache.

Un rapport de l’atelier Veien 2015 peut être trouvé ici (texte norvégien uniquement). Le rapport comprend des détails sur la qualité du minerai qui sont également pertinents pour les autres blooms que nous utilisions pour la hache.

Pénurie de fer

Nous avons été quelque peu surpris de constater que les quatre blooms restants, cinq kilogrammes d’éponge de fer au total, se sont avérés un peu courts par rapport à ce dont nous avions besoin pour la hache que nous avions l’intention de fabriquer, malgré le fait que son poids prévu était inférieur à un kilogramme.

Le pliage au Japon

L’affinage du fer et de l’acier par le pliage est une méthode bien connue de la tradition japonaise de fabrication d’épées, encore vivante aujourd’hui. Dans la fabrication des sabres japonais, le fer ou l’acier passe par 10 à 15 cycles de pliage et de soudage à la forge. Cette quantité de martelage et de soudage implique de chauffer la pièce de nombreuses fois dans la forge, ce qui entraîne l’oxydation d’une grande partie de la surface du fer qui se détache pendant le processus de martelage, formant ainsi de fines lamelles fragiles. Les archéologues appellent cela le martelage. Dans le traitement japonais par pliage (shita-kitae), qui implique plus de dix pliages, il ne reste que 1/10 du poids de la pièce d’origine à la fin du processus (Inoues 2002).

Intensif en ressources

Nous avons plié cinq fois cinq kilogrammes de fer spongieux et il nous est resté un peu plus d’un kilogramme. Nous aurions préféré le plier deux fois de plus pour obtenir un fer de haute qualité avant de commencer à forger la hache, mais nous manquions de temps et de fer. L’une des conclusions que l’on peut tirer est que le traitement des plis nécessite d’énormes quantités de fer, de charbon de bois et de temps. Certes, les scories peuvent représenter près de la moitié du poids du bloom de fer spongieux, et il faudrait toujours éliminer la plupart de ces scories. Néanmoins, le processus d’oxydation de surface dépense beaucoup de fer pendant les nombreux tours de chauffe. Nous avons dépensé environ cinq jours et 100 kilogrammes de charbon de bois pour transformer cinq kilogrammes de fer spongieux en un kilogramme de fer forgeable, consolidé en une seule pièce.

Meilleure méthode de traitement

L’important gaspillage de matière première, de charbon de bois et de temps qu’entraîne le traitement des plis, suggère qu’une meilleure méthode serait souhaitable. Celle-ci est fournie par la technique de refonte du fer brut du bloom.

Littérature

Jylov, Mads Rohde (2009) : Fra malm til stål. Jernudvindingsteknologi i perioderne vikingetid og tidlig middelalder belyst ved eksperimentelarkæologiske forsøg og metallurgiske analyser. Afdelingen for Middelalder- og Rænæssancearkæologi, Aarhus Universitet Moesgård.

Inoues, Tatsuo (2002) Science du Tatara et du sabre japonais (19.05.2016)

Clip vidéo – traitement des plis (1:35 min)