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National audience; L'étude de la propagation des fissures dans les composants ferroviaires, notamment les essieux, revêt une grande importance. Les aciers ferrito-perlitiques utilisés pour la fabrication de ces composants ferroviaires peuvent avoir une microstructure différente de la surface du composant au cœur, ce qui nous amène à étudier l'influence d'un gradient de microstructure sur la propagation des fissures. Une méthode d’essai à amplitude de facteur d’intensité de contrainte constante est utilisée afin de maintenir les conditions expérimentales aussi constantes que possible dans le but d’étudier l’effet d’une seule variable, la microstructure, sur la propagation d’une fissure en fatigue. L’éprouvette utilisée est de type SENT à entaille latérale et présente un gradient de taille de microstructure sur toute sa largeur.Cette étude se base sur les principes de la mécanique de la rupture, la corrélation d'images numériques (CIN) et la méthode des éléments finis (MEF) pour évaluer la longueur de fissure, le facteur d’intensité de contrainte (FIC) et la zone plastique en pointe de fissure. Une technique de suivi électrique de fissure en temps réel est utilisée afin de mesurer la longueur de fissure et ainsi modifier le chargement appliqué pour garder une amplitude de FIC aussi constante que possible. Différentes techniques permettent d’évaluer le FIC pendant l’essai pour s’assurer de sa stabilité, une technique consiste à projeter (au sens des moindres carrés) les champs de déplacement DIC mesurés sur les séries de Williams.

Steel is a common construction material characterized by a very good strength-to-weight ratio and ductile behavior. The technical progress of the 19th century allowed it to be used for constructions with large spans and heights. However, with a strong rise in temperature, its mechanical characteristics of resistance and rigidity drop rapidly, which can generate great deformations and the possible collapse of the structures. There are various passive protections to delay the heating of the load-bearing elements because the mechanical characteristics of steel drop sharply above 500°C.The objective of this thesis is to study the protection mechanisms and to test some solutions. The tests are carried out in a furnace, designed and built in the laboratory, capable of reproducing conditions in accordance with a standardized fire. A complete study has been carried out on steel warming up considering plates and profiles. The comparisons are carried out considering unprotected and intumescent paint protected elements. The experimental observations allowed to obtain the heating curves of the protected elements. Tests are also carried out by protecting the steel with gypsum boards. The experimental results are compared to the values given by the formulas of Eurocode 3 for a protection of constant thickness. Finally, the study was focused on verifying the viability of fire protection of steel structural elements such as I-beams and T-beams by wood elements considering different connection solutions. The tests verified the implementation of temperature measurements in wood elements exposed to fire. The tests showed the insulating power of wood because, although it is combustible, it slows down the heating of the steel, thus protecting it from fire. The chosen dimensions made it possible to maintain the temperature below 500°C for almost 40 minutes. Based on the test results, a numerical simulation was performed with Comsol Multiphysics® software. The simulations made it possible to understand the discrepancies between the experimental heating curves of the steel and the theoretical curves. The protection mechanisms of the intumescent paint with the modification of the geometrical and thermodynamic characteristics could be simulated in order to obtain simulation results close to those of the tests. Some simulations on the combination of steel and wood were also drafted.; L’acier est un matériau de construction courant caractérisé par un très bon rapport résistance/poids et un comportement ductile. Les progrès techniques du 19Ième siècle ont permis de l’utiliser pour des constructions de grandes portées et grandes hauteurs. Cependant, avec une forte élévation de température, ses caractéristiques mécaniques de résistance et de rigidité baissent rapidement, ce qui peut générer de grandes déformations et le possible effondrement des structures. Il existe différentes protections passives afin de retarder l’échauffement des éléments porteurs car les caractéristiques mécaniques de l’acier baissent fortement au-delà de 500°C. La présente thèse a pour objectif d’étudier les mécanismes de protection et de tester certaines solutions. Les essais sont réalisés dans un four, conçu et réalisé au laboratoire, capable de reproduire des conditions conformes à un feu normalisé. Une étude complète a été menée sur l’échauffement de l’acier en considérant des plaques et des profilés. Les comparaisons sont menées en considérant les éléments non protégés et protégées par peinture intumescente. Les observations expérimentales ont permis d’obtenir les courbes d’échauffement des éléments protégés. Des essais sont également réalisés en protégeant l’acier par des plaques de plâtre. Les résultats d’expérience sont comparés aux valeurs données par les formules de l’Eurocode 3 pour une protection d’épaisseur constante. Enfin, l’étude s’est attachée à vérifier la viabilité de la protection au feu d’éléments de structures en acier tels que des poutres en I et des poutres en T par des éléments en bois en considérant différentes solutions d’assemblages. Les essais ont permis de vérifier la mise en œuvre des mesures des températures dans les éléments en bois exposés au feu. Les essais ont montré le pouvoir isolant du bois car, bien qu’il soit combustible, il ralentit l’échauffement de l’acier permettant ainsi de le protéger contre le feu. Les dimensions choisies ont permis de maintenir la température en dessous de 500°C pour près de 40 minutes. A partir des résultats des essais, une simulation numérique a été réalisée avec le logiciel Comsol Multiphysics®. Les simulations ont permis de comprendre les écarts relevés entre les courbes expérimentales d’échauffement de l’acier et les courbes théoriques. Les mécanismes de protection de la peinture intumescente avec la modification des caractéristiques géométriques et thermodynamiques ont pu être simulés afin d’obtenir des résultats de simulations proches de ceux des essais. Quelques simulations sur l’association acier et bois ont également été ébauchées.

La mondialisation économique est une réalité qui s’est étendue presque à l’ensemble du monde. Même les États non reconnus, qui ne peuvent signer de traités avec d’autres États ou adhérer à des organisations supranationales comme l’OMC, sont concernées. La Transnistrie, État non reconnu qui a fait sécession de la Moldavie avec le soutien de la Russie au début des années 1990, constitue un cas intéressant montrant les stratégies d’adaptation d’une entité non reconnue pour s’insérer dans la mondialisation économique. La puissance géopolitique et géoéconomique russe est non seulement un facteur-clé de l’existence de la Transnistrie mais aussi de sa mondialisation. En quoi la Transnistrie est-elle une entité fermée sur le plan (géo)politique mais très ouverte sur le plan économique, au point d’être très sensible à la crise économique mondiale ? L’étude, fondée sur un travail de terrain et d’analyse statistique, se concentre notamment sur le secteur de l’acier, secteur-phare de l’entité, qui représentait à la chute de l’URSS l’essentiel du PIB de la Transnistrie et qui a beaucoup souffert depuis 2007, poussant le pouvoir à réagir afin d’assurer sa propre survie. The economic globalization has spread almost all over the world. Even the States with limited recognition, though they cannot sign treaties with other States or join supranational organizations such as the WTO, are involved in this process. Transnistria, a State with limited recognition which have seceded from Moldova with the support of Russia in the early 1990’s, is an interesting case to show the adaptation strategies of an unrecognized entity to integrate into the globalization. The Russian geopolitical and geoconomical power is not only a key factor for the existence of Transnistria but also for its globalization. How can Transnistria be a closed entity from the (geo)political point of view but so highly opened from the economic point of view that it is very sensitive to the global economic crisis? The study, based on a field work and on statistical analysis, focuses on the steel industry, leading sector of the entity which accounted for more than half of the GDP of Transnistria at the end of the USSR; this sector was significantly impacted since 2007, inducing the political authorities to react in order to ensure their own survival.

In the framework of sustainable development policies, it is essential that infrastructure owners can rely on effective repair or strengthening solutions, designed and tested in relevance to actual service conditions. In the case of steel structures, fatigue damage is a major concern that can significantly affect the lifespan of the structure, and so far, there are very few operational methods capable of preventing fatigue cracks in the field. Adhesively bonded carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites are being successfully applied to the rehabilitation of concrete structures for more than two decades, and they are currently receiving much interest for the strengthening of steel elements, but mainly for curative purpose after severe damage has occurred. In the present study, which is part of a European project called FASSTbridge, a specific CFRP system has been developed as a preventive method against fatigue damage of steel structures. The proposed system consists of a commercially available ultra-high modulus (UHM) CFRP composite plate compatible with the stiffness of the host steel structures, which is bonded to the steel support using a novel hybrid epoxy/polyurethane adhesive. A first part of the paper presents the main specifications that should be adopted in the design of CFRP strengthening systems applied to steel structures, and that were identified from an extensive literature survey. These specifications have guided the development of the polymer adhesive and the choice of a peculiar commercial CFRP plate in the preliminary phase of the project. Experimental characterizations were then conducted (i) on the formulated hybrid polymer adhesive to optimize its curing schedule and check the previous specifications are fulfilled, and (ii) on CFRP reinforced steel specimens in order to verify the effectiveness of the proposed strengthening system. This experimental program involved both short term and durability tests that were performed by different laboratories. Such an inter-laboratory study made it possible to verify the performances of the developed strengthening system and to assess the influence of installation parameters and environmental conditions. The authors wish to acknowledge Epsilon Composite Company for supporting the study. This work is part of the FASSTBRIDGE project. This project has received funding from the European Union’s Seventh Framework Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement no 31109806.0008. FASSTbridge is co-funded by Funding Partners of The ERA-NET Plus Infravation and the European Commission. The Funding Partners of the Infravation 2014 Call are: MINISTERIE VAN INFRASTRUCTUUR EN MILIEU, RIJKSWATERSTAAT, BUNDESMINISTERIUM FÜR VERKEHR, BAU UND STADTENTWICKLUNG, DANISH ROAD DIRECTORATE, STATENS VEGVESEN VEGDIREKTORATET, TRAFIKVERKET – TRV, VEGAGERÐIN, MINISTERE DE L'ECOLOGIE, DU DEVELOPPEMENT DURABLE ET DE L'ENERGIE, CENTRO PARA EL DESARROLLO TECNOLOGICO INDUSTRIAL, ANAS S.p.A., NETIVEI, ISRAEL - NATIONAL TRANSPORT INFRASTRUCTURE COMPANY LTD, FEDERAL HIGHWAY ADMINISTRATION USDOT

The dissimilar laser welding of titanium alloys with stainless steel is of high interest for different industrial applications. However, the joining of these materials by direct fusion is hardly achievable because of the presence of brittle intermetallic phases in the Ti-Fe system that produce spontaneous cracking of the welds. The scientific aim of this thesis is to identify a reliable criterion that allows identifying the possible conditions allowing obtaining a durable dissimilar titanium/steel joints, in terms of mechanical strength in service conditions. The determination of this criterion is necessary for the comprehension of the relation between the microstructure of the melted zone and the mechanical strength of the joint. Another aim of this thesis is to prove the feasibility of dissimilar laser titanium/steel joints in the context of small series industrial production.To meet this challenge, in the first place, the feasibility of direct joining, without intermediate material, was investigated. The application of an extreme laser beam offsets on titanium allowed reducing the development of brittle intermetallics to the µ-metric reactive interface situated at the border of the melted zone, and in this way obtaining defect-free joints. However, these welds showed a brittle tensile behavior associated with low joint coefficients and the probabilistic fracture propagation.The use of intermediate materials having an ideal metallurgical compatibility with titanium (vanadium and niobium) in two-pass welding with two separate melted zones allowed to overcome the embrittlement related to the formation of brittle titanium/steel intermetallics. The joints with vanadium interlayer showed a high joint coefficient and ductile tensile behavior within a sufficiently wide range of operating parameters. Joints fabricated with niobium interlayer showed similar performances in comparison with direct joining due to the creation of brittle intermetallics in the niobium/steel melted zone.Finally, a multimaterial approach with three-pass welding of titanium/niobium/copper/steel assembly was investigated. The absence of intermetallic phases in the individual binary systems allowed achieving a ductile tensile behavior of the assembly with tensile strength limited by the mechanical properties of copper insert.This study allowed identifying concrete solutions to meet industrial needs for the production of dissimilar titanium-stainless steel assemblies in small series and shed light on the production difficulties linked to the reproducibility of the microstructures and the quality of the preparation of the welded parts., La réalisation des assemblages dissimilaires par laser entre les nuances de titane et d’acier inoxydable représente un grand intérêt pour différentes applications industrielles. Cependant, un assemblage direct par fusion de ces matériaux est difficilement réalisable à cause de l’existence de phases intermétalliques fragiles dans le système Ti-Fe provoquant la fissuration spontanée des jonctions. L’objectif scientifique de cette thèse est de déterminer un critère fiable permettant d'identifier, si elles existent, les conditions d'obtention d'une jonction bimétallique titane/inox durable, en termes de tenue mécanique en service des assemblages. La détermination de ce critère est nécessaire pour la compréhension du lien entre la microstructure d'un joint soudé et la tenue mécanique de la structure soudée. Un autre objectif est de prouver la faisabilité de l'assemblage titane/inox par soudage laser dans le contexte particulier d'une production industrielle de petite série de pièces.Pour répondre à cette problématique, dans un premier temps, la faisabilité des assemblages directs, sans matériau d’apport, a été étudiée. L'application d'un décalage extrême du faisceau laser sur le titane a permis de réduire le développement des phases fragiles à une interface réactionnelle micrométrique située à la limite de la zone fondue, et de cette manière d'obtenir des assemblages sans défauts apparents. Cependant, ces assemblages montrent un comportement fragile en traction avec des coefficients de joint faibles et une nature probabiliste de la propagation de la rupture.L’utilisation d'inserts de matériaux ayant une compatibilité métallurgique idéale avec le titane (le vanadium et le niobium) en configuration bipasse avec deux zones fondues isolées, a permis de s’affranchir de la fragilisation liée aux phases intermétalliques se formant entre l’inox et le titane. Les assemblages réalisés avec un insert vanadium ont montré un coefficient de joint élevé et un comportement ductile en traction dans une plage suffisamment large des paramètres opératoires, alors que les assemblages réalisés avec un insert en niobium ont montré des performances équivalentes aux assemblages réalisés sans insert à cause de la formation de phases fragiles dans la zone fondue niobium/inox.Finalement, une approche multi-inserts avec un soudage en trois passes d’un assemblage titane/niobium/cuivre/inox a été testée. Une absence de phases intermétalliques dans les systèmes binaires pris à part a permis d'obtenir un comportement ductile à la traction et une résistance mécanique limitée par celle de l’insert en cuivre.Ce travail a permis d’identifier les solutions concrètes permettant de répondre aux besoins industriels de production des assemblages dissimilaires titane-inox en petite série, et mis en lumière les difficultés de production liées à la reproductibilité des microstructures et à la qualité de la préparation des pièces à assembler.

Ferritic steels, made of a body-centered cubic (bcc) iron matrix with interstitial carbon solutes, are widely-used structural materials. However, the atomic-scale mechanisms which control their plasticity are still only partially understood. At low temperature, the plastic deformation of bcc metals is controlled by the mobility of the screw dislocations, which is hindered by both a strong resistance of the lattice itself, and the presence of other crystal defects, among which are solute atoms. Atomic-scale models of dislocation mobility based on the Transition State Theory (TST) constitute a useful framework to model plastic flow in pure metals and in alloys. However, the approximations often used (harmonic approximation, constant activation entropy) yield poor predictions in iron. We used the recent projected average force integrator method to compute the activation free enthalpy for kink pair nucleation, including anharmonic effects. The data show that the harmonic regime is limited to very low temperatures, below 20 K. Non-linearities remain small below 100 K, allowing to compute an effective activation entropy, which increases when the activation enthalpy decreases, corresponding to an inverse Meyer-Neldel behavior. Integrating these effects in dislocation mobility models greatly improves the agreement with direct molecular dynamics (MD) simulations. Extensions to Fe-C alloys are limited by the realism of the interatomic potentials available for this system. To address this issue, we combined two existing empirical potentials for Fe and Fe-C to reproduce both the Peierls mechanism and the carbon-induced screw dislocation core reconstruction found in ab initio calculations. Using this hybrid potential, MD simulations of the glide of screw dislocations in random solid solutions confirm a strong solute strengthening, caused by complex short-ranged interaction processes. We also considered an idealized geometry where a screw dislocation interacts with a row of carbon atoms. Combining MD simulations and saddle-point search methods, we unveil a very strong pinning when the solute separation is below about 100 Burgers vectors. This effect is due to the necessity to nucleate two consecutive kink pairs on the screw dislocation, with the second kink pair having a markedly increased activation enthalpy. We developed a harmonic TST model of this process that also integrates the entropic effects observed in pure iron, which yields a good agreement with MD simulations conducted up to 300 K. This work provides elementary processes and parameters that will be useful for larger-scale models and in particular kinetic Monte Carlo simulations., Les aciers ferritiques, constitués d'une matrice de fer cubique centré (CC) avec des solutés de carbone interstitiels, sont des matériaux de structure largement utilisés. Pourtant, les mécanismes qui contrôlent leur plasticité à l'échelle atomique ne sont encore que partiellement compris. A basse température, la déformation plastique des métaux CC est contrôlée par la mobilité des dislocations vis, qui est limitée à la fois par une forte résistance du réseau lui-même, et par la présence d'autres défauts cristallins, dont notamment les atomes de soluté. Les modèles de mobilité des dislocations à l'échelle atomique basés sur la théorie des états de transition (TET) fournissent un cadre pour modéliser la déformation plastique des métaux purs et de leurs alliages. Cependant, les approximations couramment utilisées pour appliquer ces modèles (approximation harmonique, entropie d'activation constante) donnent de médiocres résultats dans le fer. Nous avons calculé l'enthalpie libre d'activation pour la nucléation de paires de crans grâce à la récente méthode projected average force integrator, qui permet de prendre en compte les effets anharmoniques. Les données indiquent que le régime harmonique est limité à des températures très basses, inférieures à 20 K. Les non-linéarités restent faibles en dessous de 100 K, permettant de calculer une entropie d'activation effective, qui augmente lorsque l'enthalpie d'activation diminue, ce qui correspond à un comportement Meyer-Neldel inverse. L'intégration de ces effets dans les modèles de mobilité des dislocations améliore considérablement l'accord avec les simulations de dynamique moléculaire (DM). L'application de ces approches aux alliages Fe-C demeure limitée par le réalisme des potentiels interatomiques disponibles pour ce système. Pour résoudre ce problème, nous avons combiné deux potentiels empiriques existants pour Fe et Fe-C afin de reproduire à la fois le mécanisme de Peierls et la reconstruction des coeurs de dislocation vis en présence de carbone mise en évidence par des calculs ab initio. Des simulations de DM du glissement d'une dislocation vis dans une solution solide aléatoire utilisant ce potentiel confirment un fort durcissement, causé par des processus complexes d'interaction à courte distance entre dislocation et solutés. Nous avons également étudié une géométrie idéalisée où une dislocation vis interagit avec une rangée d'atomes de carbone. En combinant des simulations de DM et des méthodes de recherche de point-col, nous dévoilons un très fort ancrage lorsque la séparation des solutés est inférieure à environ 100 vecteurs de Burgers. Cet effet est dû à la nécessité de nucléer deux paires de cran consécutivement sur la dislocation, la deuxième paire ayant une enthalpie d'activation nettement augmentée. Nous avons développé un modèle de ce processus basé sur la TET harmonique, qui intègre également les effets entropiques observés dans le fer pur, en bon accord avec les simulations de DM menées jusqu'à 300 K. Ce travail fournit des processus et des paramètres élémentaires qui seront utiles pour des modèles à plus grande échelle et en particulier des simulations Monte Carlo cinétique.

This work focuses on the mechanical behavior of austenitic stainless steels with a bimodal grain size distribution. A first part, self-sufficient, is dedicated to the improvement of the elaboration process and a second part, more consequent, proposed an in-depth numerical analysis of the deformation mechanisms governing the constitutive behaviour of these alloys. In this study, the samples are elaborated by powder metallurgy and SPS. One section describes the different strategies adopted to limit the oxidation of the material during elaboration. Among these ways of improvement, we can mention : the ball milling step, the choice of powders, the passivation and the glove box. The addition of an additional powder agglomeration step is also considered to improve the contrast of grain sizes between ultrafine grains and grains of conventional size. The addition of an agglomeration step is also considered to improve the grain size contrast between ultrafine grains and grains of conventional size. The numerical section aims at understanding the mechanisms by analysing the local behaviors, their intensity as well as their spatial distribution in a quantitative way. For this, the constitutive modelling of bimodal microstructures is based on a full field modelling and the use of a modified Méric-Cailletaud crystal plasticity model to take into account a grain size effect. Different microstructures have been studied to understand the influence of various microstructural parameters associated with bimodal microstructures. Subsequently, these microstructures were loaded in shear and in biaxial tension to describe the influence of the loading on the local behavior., Cette étude porte sur le comportement mécanique d’un acier austénitique inoxydable 316L à distribution bimodale de tailles de grains. Une première partie, autosuffisante, traite de l’amélioration du procédé d’élaboration et une seconde, plus conséquente, s’intéresse à la compréhension des mécanismes de déformation de ces alliages par une approche numérique. Pour cette étude, les échantillons d’analyse sont élaborés par métallurgie des poudres. Un chapitre est dédié à la description des différentes stratégies suivies pour limiter l’oxydation du matériau au cours de son élaboration. Parmi ces voies d’amélioration on peut citer : l’étape de broyage, le choix des poudres, la passivation et la boîte à gants. L’ajout d’une étape supplémentaire d’agglomération des poudres est également considéré pour améliorer le contraste de tailles de grains entre grains ultrafins et grains de tailles conventionnelles. La partie numérique porte sur la compréhension des mécanismes par l’analyse des comportements locaux, leur intensité comme leur répartition spatiale et ce de manière quantitative. Pour cela, la modélisation du comportement des microstructures bimodales repose sur une modélisation à champs complets et l’utilisation du modèle de plasticité cristalline de Méric-Cailletaud modifié pour prendre en compte un effet de taille de grains. Différentes microstructures ont été étudiées pour comprendre l’influence des divers paramètres microstructuraux associés aux microstructures bimodales. Par la suite, ces microstructures ont été sollicitées en cisaillement et en traction biaxiale pour décrire l’influence du chargement sur les comportements locaux.

As all countries producing power by nuclear industry, France plansto bury radioactive waste in a deep geological site. The concept includes embedding the radionuclides in a glassy matrix and confining them in a steelcontainer. This container should last over 1000 years in a water satured anoxic environment, containing carbonate and clay species. Previous studies onlaboratory experiments (, Comme tous les pays produisant de l’électricité par la filière nucléaire, la France envisage d’enfouir les déchets radioactifs en site géologique profond. Le concept comprend l’enrobage des radionucléides dans une matrice vitreuse et son confinement dans un conteneur en acier. Ce conteneur doit résister plus de 1000 ans dans un environnement anoxique saturé en eau, contenant des espèces carbonatées et argileuses. De précédentes études sur menées sur des expériences de laboratoire (

Pendant la Première Guerre mondiale, les établissements Schneider et Cie sont confrontés à plusieurs sollicitations qui les conduisent à s’intéresser à la question des alliages légers à base d’aluminium. Forts de leurs compétences dans la mise au point d’aciers spéciaux, grâce notamment à la présence, au Creusot, d’un laboratoire métallurgique d’excellence, l’entreprise parvient à déposer sa propre marque en 1923 : l’Alférium. En parallèle, elle décide d’appliquer à cette nouvelle activité le principe qui fait sa force : la maîtrise du processus de fabrication, depuis l’élaboration du métal, jusqu’au produit fini, en l’occurrence, des avions de guerre, bombardiers comme chasseurs, et quelques modèles à usage civil. Mais l’expérience ne va guère au-delà de la conception d’appareils certes très innovants, mais lourds et rigides. Dès lors, les établissements Schneider cantonnent leur présence dans les alliages légers à la fourniture d’Alférium, notamment sous la forme d’ébauches d’hélices, ainsi que de tôles, de bandes et de profilés. Dans ce périmètre restreint, malgré une concurrence acharnée, l’entreprise devient un partenaire incontournable des principaux acteurs de la filière aéronautique française. During the World War I, Schneider & Co is confronted with several requests which lead them to take an interest in the question of light alloys, based on aluminium. With their skills in the development of special steel, due to the existence of a metallurgical laboratory of excellence at Le Creusot, the company managed to register its own brand in 1923: the Alferium. At the same time, it decided to apply the principle that makes its strength: control of the manufacturing process, from the elaboration of the metal to the final product (warplanes and civil planes). But the experience hardly goes beyond the design, the device being certainly innovative but heavy and rigid. That is why Schneider factories decided to restrain their activity to the Alferium’s production, especially propellers, sheet metal strips and sections. Despite a very strong competition, the company became a major partner for the French aeronautic industry.

Cet article présente les observations métallographiques effectuées sur 14 objets (12 couteaux, un couteau rétractable et une faux) trouvés dans le fort de Premyslid à Stará Boleslav (Bohème centrale). Seul un exemple de lame complètement aciérée a été trouvé. Elle a été réalisée à partir de la soudure de plusieurs pièces. Environ un quart des lames de Stará Boleslav sont en fer. Les trois quarts des lames sont réalisées à partir d’un assemblage fer-acier et les deux tiers présentent des tranchants trempés. Les assemblages fer-acier concernent également deux lames damassées, l’une d’elle avec des enrichissements locaux de nickel sur le dos de la lame. The paper deals with metallographic examinations of 14 iron objects (12 knives, one mortise knife and one sickle) found at the Premyslid stronghold in Stará Boleslav (Central Bohemia). Only one example of a steel blade was found, still welded together from several pieces. Roughly a quarter of the Stará Boleslav blades were made of iron. About three-quarters of the blades combine iron and steel, and two-thirds have quenched cutting edges. The assemblage also includes two pattern-welded knives, one of them with a nickel-enriched band in the back of its blade.

L’apparition et le formidable développement que connut, en Angleterre, l’industrie des aciers cémentés, puis fondus, ont suscité en France, tout au long du xviiie siècle, des efforts répétés pour introduire une industrie de ce genre. Il y eut de nombreux voyages Outre Manche, en particulier celui de Gabriel Jars en 1765, et une véritable mobilisation des savants et des ingénieurs afin de saisir ce qu’il convenait de faire pour obtenir les mêmes résultats. C’est, notamment, en se penchant sur cette question que Monge, Berthollet et Vandermonde purent mettre à profit, dès 1786, la nouvelle chimie de Lavoisier pour comprendre ce qui distinguait réellement le fer, la fonte et l’acier. Ces travaux scientifiques furent cependant impuissants à donner des résultats pratiques, à expliquer, en particulier, pourquoi seuls les fers de Suède étaient propres à la cémentation et il fallut bien admettre que les entreprises françaises n’avaient de chances de réussir que si elles se contentaient d’imiter scrupuleusement les procédés mis au point depuis longtemps en Angleterre. Throughout the eighteenth century, the appearance and subsequent development in England of the production of cementation steel and crucible steel stimulated many efforts to introduce these steel making industries into France. Several study travels were undertaken, notably that of Gabriel Jars in 1765. At the same time, there was a concerted mobilisation by savants and engineers in order to understand the processes involved. From 1786, in examining this question, Monge, Berthollet and Vandermonde applied Lavoisier’s new chemistry in order to gain an understanding of how, precisely, iron, cast iron and steel differed. But such scientific analyses were unable to provide practical results, and, in particular, to give an explanation for the fact that only iron of Swedish origin were suitable for the cementation process. In the end, French steel makers came to realise that only the scrupulous imitation of the processes developed in England were capable of giving successful results.

À l’époque moderne, dans la province de Brescia, l’acier était produit à partir de l’affinage de la fonte, en faibles quantités et au moyen de procédés dépassés. Toutefois, ce niveau de production était lié à une situation d’équilibre difficilement surmontable dans l’exploitation des ressources. L’époque napoléonienne provoqua une nouvelle accélération de la demande de fer et d’acier à des fins militaires, utilisant de manière considérable les appareils productifs locaux et sollicitant des tentatives expérimentales de production sidérurgique à grande échelle. Cette contribution présente, en particulier, l’histoire du métallurgiste Michele Scala et de ses expérimentations concernant la production à grande échelle de l’acier de cémentation. Les vicissitudes de Michele Scala sont exemplaires des efforts parfois contradictoires des autorités pour favoriser l’amélioration des techniques de production, de leur faible efficacité ainsi que des difficultés que l’action innovatrice rencontrait pour s’imposer et pour être sérieusement testée. In the Modern Age, in Brescia, steel was produced by refining the cast iron on a small scale and with low technologies. Such a production mode was the consequence of a particular equilibrium in the natural resource exploitation that was impossible to exceed at that time. On the contrary, during the Napoleonic age, the demand for iron and steel for military uses rose heavily. This implied an increasing exploitation of production machineries and some first progress towards large scale production. This paper reconstructs the story of the metallurgic technician Michele Scala and the experiments he conducted from 1779 to 1815 so as to be able to produce high quality case hardening steel. The lesson of this story allows emphasising both the inefficiency of public government in promoting technology innovation and the constraints posed by local production forces against any innovative action. The effect of these constraints has been the impossibility of putting technology innovation in concrete form, although this was really possible.

Les demi-produits sont des contenus ayant la forme de contenants, c’est-à-dire des masses en alliage ferreux dont l’épuration et le compactage ont été plus ou moins soignés au cours de leur mise en forme. Destinés à l’exportation, ces produits semi-finis sont utilisés par les forgerons et les artisans comme « matière première » dans une grande variété de situations, du clou au crampon de construction. À travers l’application d’un protocole précis, visant à qualifier et à quantifier de manière exhaustive les différents critères définissant un alliage ferreux, nous proposons d’explorer les correspondances et les relations qui unissent la morphologie du demi-produit à la qualité du métal qu’il renferme. Ainsi, la place de l’acier est non seulement restituée dans la variété des fers employés, mais les schémas de commercialisation et d’échanges sont également explorés, notamment en précisant les normes et les destinations fonctionnelles de chaque demi-produit. Pour ce faire, notre propos s’articule autour de l’étude d’un lot particulièrement exceptionnel de demi-produits découverts au large des Saintes-Maries-de-la-Mer (Bouches-du-Rhône, France), dans onze navires romains naufragés au début du Haut-Empire. Semi-products are contents having the morphology of containers: ferrous masses whose epuration is more or less neat during their working. Intended for export, these semi-products are used by the blacksmiths and the craftsmen as « raw material » in a large variety of situations: like nail or cramp of construction. A precise protocol is described to qualify and quantify, in an comprehensive way, the criteria defining ferrous alloys. Thus, we propose to explore correspondences and relations which link about the morphology of semi-product and the quality of its metal. The part of steel is located in the variety of irons and the diagrams of marketing and exchanges are explored, in particular by specifying the standards and the functional destinations of each semi-product. With this intention, our matter is articulated around the study of an exceptional collection of semi-finished products discovered off the coast of Saintes-Maries-de-la-Mer (Bouches-du-Rhône, France), in eleven roman wrecks (the end of the 1st century BC-1st century AD).

Cet article propose une synthèse sur les modes de fabrication et de commercialisation de l’acier en Grande-Bretagne au xviiie siècle. Au milieu du xviie siècle, la Grande-Bretagne occupait une place marginale dans la production d’acier en Europe ; ses fabricants étaient dépendants d’importations allemandes. Un siècle plus tard, la Grande-Bretagne était devenue le centre le plus dynamique de production d’acier en Europe. Ce texte se propose d’analyser ces changements. Deux transformations sont importantes : la diffusion des techniques de cémentation pour convertir le fer en « blister steel », dans les dernières années du xviie siècle, et le succès des marchands britanniques pour s’assurer le contrôle du fer suédois dit « Orground » – un ingrédient essentiel pour la cémentation – au tout début du xviiie siècle. Il nous semble donc que l’innovation la plus célèbre de l’acier britannique au xviiIe siècle, l’acier fondu de Benjamin Huntsman dans les années 1740, ait revêtu finalement une importance limitée. Les marchés spécifiques de l’acier fondu, distincts de ceux du « blister steel », restent en effet très limités avant le début du xixe siècle. In the mid seventeenth century Britain was on the fringes of European steel making; her manufacturers were dependent upon imports from the German lands. A century later, Britain was Europe’s most dynamic centre of steel production. This paper offers a provisional guide to the changes that occurred. Two were of special significance: the spread of the cementation method of converting iron into “blister steel” and the success of British merchants in securing control over Swedish “Orground” iron – the essential input for the cementation technique. It is argued that the most famous development in eighteenth-century British steel making, Benjamin Huntsman’s making of cast steel, was of limited importance.

Certains fers anciens ont joui d’une réputation particulièrement flatteuse. À la lumière des connaissances générales sur les minerais de fer en Europe occidentale et sur les techniques traditionnelles de production et de travail du fer, les paramètres qui influencent la qualité du métal sont discutés. Some ancient types of iron were particularly renowed. Regarding the general knowlegde about iron ores in Western Europe and about the traditionnal production techniques, the factors influencing the quality of the metal are discussed.

Afin de mieux appréhender le rôle joué par le fer et l’acier dans les sociétés médiévales et modernes, les définitions et les descriptions que l’on peut trouver dans la littérature consacrée aux métaux durant cette période ne doivent pas être négligées. Toutefois, pour être pleinement compris, les écrits « scolastiques » doivent être replacés dans le contexte culturel qui leur est propre. Si nous les lisons à la lumière de ce qui était alors considéré comme la science « normale », les idées qu’ils contiennent – pouvant sembler folkloriques ou primitives à l’aune de nos connaissances actuelles – se révèlent solidement ancrées dans les théories physiques et « météorologiques » d’Aristote et de ses successeurs arabes ; ce cadre de pensée dura très longtemps et était encore bien vivant à la fin du xviie siècle. Les conceptions médiévales concernant la nature des métaux furent aussi fortement influencées par l’alchimie arabe, qui offrait une description de la génération des métaux à partir du vif-argent et du soufre généralement considérée comme valable par les savants médiévaux, quelle que fût leur opinion sur la question controversée de la possibilité des transmutations. Cet article contient des présentations détaillées des descriptions du fer et de l’acier données par Avicenne, Albert le Grand, Thomas de Cantimpré, Roger Bacon et d’autres, et met en relief l’importance des traductions latines d’œuvres arabes telles que l’anonyme Livre des vapeurs cité par Vincent de Beauvais, le Livre des secrets de la nature et des causes occultes des choses du pseudo-Apollonius de Tyane et le traité alchimique pseudo-avicennien intitulé De l’âme. For a thorough investigation of the role played by iron and steel in medieval and early modern societies, the definitions and descriptions that can be found in the literature dedicated to metals during this period should not be overlooked. But, to be fully understood, the “scholastic” works must be put in their proper cultural context. If we read them in the light of what was then considered as “normal” science, the conceptions they contain, which might easily be judged folkloric or primitive from our own point of view, reveal themselves as firmly grounded on the physical and “meteorological” theories of Aristotle and his Arabic followers, a frame of knowledge which lasted a very long time and was still well alive in the end of the 17th century. The medieval conceptions of the nature of metals were also heavily influenced by Arabic alchemy, which offered a description of the generation of metals from quicksilver and sulphur, generally considered as valid by medieval scholars, whatever their opinion on the controversial question of the possibility of transmutations. This paper contains detailed presentations of the descriptions of iron and steel given by Avicenna, Albert the Great, Thomas of Cantimpré, Roger Bacon and others, and stresses the importance of the Latin translations of Arabic works, such as the anonymous Book of Vapours quoted by Vincent of Beauvais, pseudo-Apollonius of Tyana’s Book of the Secrets of Nature and of the Occult Causes of Things, and pseudo-Avicenna’s alchemical treatise On the Soul.

Dans l’histoire de l’industrialisation, la coutellerie est le plus souvent décrite en termes d’échec dans l’adoption des formes modernes de production. Le but de cet article est de discuter les raisons et les circonstances de ce soi-disant « échec ». Selon l’interprétation traditionnelle, les ouvriers et les patrons dans la coutellerie et la métallurgie légère ont été trop conservateurs pour adopter les techniques de la production de masse quand elles furent introduites au xixe siècle. Si cela fournit une explication, ce n’est qu’un pan de l’histoire. Dans ce texte, le développement historique de deux secteurs différents est abordé : les industries de la coutellerie et de la métallurgie légère de Sheffield au Royaume Uni, celles du duché de Berg en Allemagne (Solingen et Remscheid). On insistera sur les facteurs exacts qui ont déterminé la voie suivie dans chaque site et la logique qui sous-tend ce que beaucoup considèrent comme une simple dépendance du sentier ou un conservatisme. On montrera que des facteurs comme l’extrême division du travail, le système domestique et la séparation entre producteurs et marchands sont cruciaux pour expliquer « l’échec » de la coutellerie dans ces villes et ses problèmes à adopter les nouvelles méthodes et techniques de production. In the history of industrialization the cutlery industry is most often depicted as a failure to adopt to modern forms of production. In this paper the aim is to discuss the reasons and circumstances for this alleged “failure”. According to the traditional interpretation the workers and managers in the cutlery and light-metal trades were too conservative to adapt to the new mass production technologies when they were introduced in the end of the 19th century. While this provides a partial explanation it does not present the whole story. In this paper the historical development of two different cases is discussed: the cutlery and light-metal industries of Sheffield in the Unites Kingdom as well as in Bergische land in Germany (Solingen and Remscheid). The focus is more exactly on the factors which determined the path taken in each locale as well as the logic behind what many have seen as the result of mere path dependency or conservatism. It is shown that factors such as an extreme division of labour, the putting-out system and the division between producer and seller were pivotal for the “failure” of the cutlery industry in these localities and its problems to adapt to new production methods and technologies.

Sheffield a une longue tradition de coutellerie qui, depuis quatre cents ans, est représentée par la Company of Cutlers du Hallamshire. Les archives de cette corporation, ainsi que des objets post-médiévaux conservés, révèlent que les couteaux et les outils étaient largement composés de fer et pourvus d’acier sur leur tranchant. Bien que les artisans du xviie siècle n’aient pas eu une réelle connaissance de la chimie du fer et de l’acier, ils ont pu apprécier les différentes qualités de ces métaux et évaluer l’avantage d’utiliser l’acier sur le tranchant. Le coût relatif de ces deux métaux a dicté les procédés de fabrication et la compréhension actuelle ne peut venir que d’une étude interne de la structure des objets. Les techniques d’investigation non-destructives, utilisées dans une large gamme de contextes d’ingénierie, offrent, pour certaines d’entre elles, des possibilités d’identifier la structure interne des couteaux et des outils. Sheffield has a long tradition of cutlery manufacture, which for four hundred years, has been represented by the Company of Cutlers in Hallamshire. The Company’s archives and surviving examples of post-mediaeval artefacts show that knives and tools were made largely of iron with steel being restricted to the cutting edge. Although 17th century craftsmen had no clear knowledge of the chemistry of iron and steel, there was an appreciation of the different qualities of these metals and the advantages of using steel on the cutting edge. The relative costs of these two metals dictated the manufacturing processes and an understanding of these can only be appreciated if the internal structure of the artefacts can be determined. Non-destructive evaluation is used in a wide range of engineering situations and some of these techniques have been used to demonstrate their potential for identifying the internal structure of knives and tools.

Pour rendre les outils de fer plus performants, les hommes du Moyen Âge en ont renforcé les pointes et les tranchants par de l’acier. En croisant les données de rares comptabilités de forges et celles qui proviennent des analyses métallographiques d’objets retrouvés en fouille, il a été possible de mettre en évidence à la fois le rôle essentiel de l’acier dans la fabrication des outils et en même temps la faible quantité d’acier employé et le coût peu important qu’il représente à côté des autres dépenses de la forge. In order to improve iron tools, men in the Middle Ages used to reinforce the tips and the edges with steel. By combining the data coming from the few accounts of forges and others provided by metallographic analysis of artefacts found by excavating, it has been possible to show both the crucial part played by steel in making tools and the tiny quantity of steel used and the minor cost it represented as compared to other expenses in the forges.

En Nivernais, des asserons ont d’abord fabriqué l’acier traditionnellement par décarburation ménagée de la fonte, technique pratiquée longtemps encore au xviiie siècle. Cependant, à la fin du xviie siècle à Cosne-sur-Loire est installée une première « manufacture Royalle d’acier » privilégiée utilisant la technique de la cémentation, entreprise sur laquelle on possède peu d’information et qui disparaît assez vite. Lui succède en septembre 1722 la « Manufacture Royale d’Orléans » sous l’égide du duc d’Orléans et appliquant les théories de Réaumur pour « la conversion du fer en acier et radoucir le fer fondu ». Après des fortunes diverses et une lente dégradation, celle-ci va également disparaître à la fin des années 1750. Ce sont ces tentatives nivernaises de production d’acier par la cémentation que nous nous proposons d’étudier. In the Nivernais region, specialized iron-smiths (called “asserons”) first produced steel traditionally by cast iron spare decarbonizing, a technique that will remain in use until well into the 18th century. At the end of the 17th century, a first privileged manufactory ( “manufacture Royale d’acier”) using the cementation technique was founded in Cosne-sur-Loire. Little is known of this technique, which disappeared rather quickly. In September 1722, it was replaced by another factory ( “Manufacture Royale d’Orléans”) protected by the Duke of Orléans, which applied Réaumur’s theories for the “conversion of iron in steel and temper cast iron”. After varied fortunes and a progressive decline, it also disappeared at the end of the 1750s.

Le but de cet article est d’analyser ce que j’ai appelé ironiquement « le meilleur fer du monde », le fer Öregrund, produit dans quelques forges de Suède, et comment depuis le début du xviiie siècle il est devenu le principal matériau pour la fabrication de l’acier anglais. Ce fer était produit grâce à la combinaison heureuse du minerai de haute qualité de la mine du Dannemora dans l’Est de la Suède, des entrepreneurs hollandais, du capital et des ouvriers qualifiés. Pendant longtemps, ce fer a été vendu sur le marché d’Amsterdam mais à partir du début du xviiie siècle, le marché britannique s’est développé et rapidement un lien important a été établi entre ces producteurs et l’acier anglais. Le fer Öregrund est resté présent dans l’industrie de l’acier à Sheffield jusque dans les années 1940. Cet article examine des aspects de cette relation. The aim of this paper is to discuss what I ironically called “the best iron in the World”, the Öregrund iron, made at a few Swedish ironworks, and how it became from the early eighteenth century the main raw material for English steel making. This iron was made according to a fruitful combination of high-quality iron ore from the Dannemora mine in eastern Sweden, and Dutch entrepreneurs, capital and skilled workers. For a long time this iron was sold on the Amsterdam market but from the early eighteenth century the British market rose in importance, and soon an important link between these producers and the English steel making was forged. Öregrund iron was used in the Sheffield steel industry as late as the 1940s. The article analyses the features of this relationship.

Les études sur le damas d’assemblage effectuées ces dernières décennies ont fréquemment appliqué certaines méthodes physico-chimiques d’analyse sur les objets, augmentant ainsi la somme des informations accessibles aux chercheurs en archéologie et en archéométallurgie. Face à leur nombre et à la variabilité de leur contenu, nous avons voulu mettre en évidence leurs résultats et leurs limites et identifier leurs contributions à l’évolution des connaissances et des problématiques de recherches sur le damas d’assemblage depuis la fin du xixe siècle jusqu’à aujourd’hui. Les interprétations et extrapolations issues de ces différentes publications rassemblées, nous essayons de distinguer les connaissances acquises et les hypothèses encore à valider. Analysis and examination methods have been frequently used during the last decades for the study on pattern-welding, increasing significantly the amount of available information for researchers in archaeology and archaeometallurgy. Considering their number and the variability of their contents, we want here to underline specifically their results and limits as well as their contribution to the evolution of knowledge and issues on pattern-welding from the 19th century up to now. After gathering the interpretations and extrapolations undertaken, the aim is to separate effective knowledge from hypotheses that still have to be accepted or rejected.

Diverses études menées depuis les années 1980 ont montré que les alliages ferreux font partie intégrante de la construction des grands monuments du Moyen Âge et en particulier des églises gothiques. Tant les travaux sur les sources écrites que les premières analyses métallographiques réalisées sur les fers de construction de la cathédrale de Beauvais et du palais des Papes d’Avignon posent la question de la nature des alliages ferreux employés dans la construction gothique. Quel matériau se cache sous l’appellation standardisée de « fer » que l’on rencontre dans les comptes ? S’agit-il de fer pur ou d’un matériau plus carburé ? Y avait-il fréquemment des matériaux de qualités différentes adaptés à des emplois particuliers ? C’est à partir de ces interrogations qu’a été entrepris un travail de recherche interdisciplinaire, alliant le dépouillement des archives comptables avec l’analyse métallographique de plus de 80 échantillons prélevés en place sur les églises de deux grandes villes du royaume de France : Rouen et Troyes. Les résultats de ces analyses montrent que la structure de ces alliages ferreux est en général très hétérogène. Elle est souvent faite d’un mélange de fer, d’acier, de phosphore et d’inclusions non métalliques sans distribution particulière et aucun tri ni traitement de forge spécifique (trempe, cémentation) n’est réalisé par le forgeron. Tous ces facteurs posent enfin la question du comportement mécanique de ces « fers » de construction. Since the 1980’s several studies showed that ferrous alloys were used in great quantities for the building of medieval monuments, especially in gothic churches. Both the examination of historical written sources and the first metallographic analyses that were carried out on iron samples coming from the cathedral of Beauvais and the Popes’ Palace in Avignon raised the question of the nature of ferrous alloys employed in gothic construction. Which material is indeed the “ferrum” of the accounting books? Was it pure iron or was it a more carburised material? Were different iron qualities frequently used? In this purpose, an interdisciplinary research study was carried out, considering at the same time the examination of medieval accounting books and metallographic analyses of about 80 iron pieces sampled in situ in the churches of two important cities of the French kingdom: Rouen and Troyes. These analyses showed that the structure of these ferrous alloys is very heterogeneous. It is often made of a mix of steel and iron without any particular distribution of the carburised zones, neither any sorting, nor any specific thermochemical forging treatment (cementation or quenching). They also appear to be often phosphorous and always filled with slag inclusions. All these factors raise the question of mechanical behaviour of these armatures.

Sheffield a une longue histoire liée à la fabrication de fournitures métalliques de grande qualité à partir d’acier produit localement dès la fin du xviie siècle par cémentation et, un siècle plus tard, par la fusion d’aciers de cémentation au creuset. Durant le xviiie siècle, la production d’acier a vu une augmentation qui s’est accompagnée de celle des métiers liés à la fabrication de lames et à la coutellerie, provoquant la construction de forges et d’ateliers de polissage utilisant la force hydraulique le long des cinq rivières de Sheffield. À partir de la fin du xviiie siècle, des usines à vapeur ont été construites, causant le début du déclin de l’utilisation industrielle de la force hydraulique dans la ville. Sheffield has a long history of making high-quality metalwares, using locally-produced steel, made from late in the 17th century by the cementation process and, a century later, by melting cementation steel in crucibles. Throughout the 18th century, steel production grew and, correspondingly, employment in the edge-tool and cutlery trades increased, with water-powered forges and grinding shops being built along the five Sheffield rivers. From late in the 18th century steam-powered factories were built, marking the start of the decline in the industrial use of water power in the town.

L’un des atouts du procédé de réduction directe du minerai de fer « à la catalane » est sa production d’acier naturel. S’agit-il vraiment de l’acier tel qu’il est défini aujourd’hui ? La démonstration repose sur l’étude du vocabulaire des forgeurs, sur celle des publications scientifiques et des traités métallurgiques. Les informations ainsi réunies sont confrontées aux observations des paléosidérurgistes. D’autre part, les utilisations de ce type de métal font apparaître des usages exclusivement réservés à l’acier. Les marchés, enfin, confirment la production de cette qualité. L’Andorre, pour conforter sa domination sur le marché catalan, reste fidèle à la production de l’acier et choisit une politique commerciale originale. Les Pyrénées ariégeoises abandonnent ce produit et se tournent vers un débouché nouveau, l’industrie de la cémentation. Ainsi, démontrer la présence de l’acier dans la sidérurgie à la catalane met en lumière une des principales logiques de son maintien jusqu’à la fin du xixe siècle. Steel production was one of the assets of “Catalan forge” direct process. But was it really steel such as it is defined today? The demonstration rests on the study of forgemen’s vocabulary, on technical publications and on metallurgical treatises. Moreover, results are contrasted with paleosiderurgist observations. On the other hand, the uses of this metal reveal specific using of steel. Finally, the study of the markets points out the production of this quality of metal. To consolidate its dominion in the Catalan market, Andorra carried on steel production and developed an original commercial policy. In Ariège, forge-men left this product and looked for a new outlet, the cementation industry. So, by showing the existence of steel in the “Catalan forge” industry, we highlight the logical sequence which explains the survival of this industry since the end of the 19th century.

Deux procédés de production de l’acier se sont développés au xviiie siècle : en décarburant la fonte, on obtient de l‘acier naturel ; en ajoutant du carbone au fer marchand, on obtient l’acier de cémentation. L’acier de cémentation est un produit majoritairement britannique, alors que la production de l’acier naturel est dispersée dans de nombreuses régions européennes. La production française d’acier est insuffisante tant en quantité qu’en qualité. L’État, conscient de ce manque, est intervenu sur différents points auprès des industriels de l’acier en commissionnant des spécialistes métallurgistes et des scientifiques chargés de conseil et de contrôle et en distribuant quelques aides financières. Finalement, l’industrie française de l’acier a échoué en utilisant un fer national impropre à la cémentation et en refusant l’entrée des fers suédois utilisés par l’Angleterre avec succès. Cette politique de refus français convenait parfaitement au mercantilisme des milieux dirigeants. Two processes were developed in Europe to produce steel during the 18th century: decarburising cast iron to obtain natural steel, and carburising wrought iron to make blister steel. Natural steel was produced by most steel works in continental Europe. Cementation steel was mainly produced in England. The production of French steel was insufficient in output and quality. The government tried to help the steel industry, mainly cementation steelworks, by commissioning a few scientific professional metallurgists as quasi governmental functionaries, but with litlle success. The history of French steel manufacturing presents a deceitful record of failure in the use of domestic iron which was too high in phosphorous, as a result of the mercantilist view of French administrators.

Au Moyen Âge, le moulin à blé tient une place essentielle dans la vie quotidienne des villes et des campagnes. Son mécanisme, composé de bois, mais aussi de fer, en fait une machine complexe et fragile qu’il est nécessaire de maintenir et de réparer très régulièrement. Les comptes conservés pour la Bourgogne et la Champagne, sources de cette étude, mentionnent fréquemment les travaux effectués sur les pièces métalliques de ces installations. L’acier apparaît réservé à certaines parties du mécanisme, comme le fer et l’anille. Si l’acier leur procure une plus grande dureté, il ne leur permet pas de résister longtemps aux effets de torsion et aux frictions. Les comptes permettent de comprendre la fréquence de l’intervention du forgeron, les techniques mises en œuvre, ainsi que le prix de ces travaux répétés. In the Middle Ages, the corn mill holds an essential place in the everyday life of the cities and the campaigns. Its mechanisms, composed of wood, but also of iron, make of it a complex and fragile machine which it is necessary to maintain and to repair very regularly. The accounts preserved for Burgundy and Champagne, sources of this study, frequently mention the works carried out on the metal parts of these mills. Steel appears then, reserved for specific parts of the mechanism like the spindle and the rynd. If steel allows a greater hardness, it hardly resists a long time torsions and frictions. The accounts make it then possible to appreciate the frequency of the intervention of the blacksmith, the techniques implemented as well as the price of these repeated works.

Cet article étudie l’usage de l’acier pour la fabrication des limes durant l’Antiquité romaine et le Moyen Âge. Quatre limes antiques ont été étudiées par métallographie, faisant apparaître deux techniques de fabrication utilisant l’acier. L’usage systématique de la trempe a été également observé. Pour le Moyen Âge, le traité De diversis artibus du moine Théophile décrit la mise en forme de limes faites d’acier qui pourraient avoir été semblables aux limes romaines étudiées. This paper details the use of steel in files during Roman Antiquity and the Middle Ages. Metallographic examinations have been performed on four Roman files showing two types of manufacturing processes both making use of steel. Quenching was also used systematically. For the Middle Ages, the treaty De diversis artibus by Theophilus describes operating processes using steel that could create files very similar to the Roman ones. Thus this file technology seems to have existed as early as Roman Antiquity.

Cet article concerne la mode et, en particulier, la bijouterie d’acier diamant au xviiie siècle en Europe, se concentrant sur la popularité des articles anglais fabriqués d’abord à Wolverhampton puis à Birmingham. Le raffinement de l’acier, associé à la réputation anglaise pour les articles de métal a entaîné une domination du marché pendant la fin du xviiie siècle, non seulement en Grande-Bretagne, mais aussi en France et en Espagne. Conçue pour imiter les diamants, la bijouterie en « cut steel » portée par la fascination pour l’invention et les nouveaux matériaux est admirée et valorisée pour ses propres qualités et, dans certains cas, elle rivalise en prix avec les matériaux même qu’elle cherche à copier. This paper examines the fashion for cut steel jewellery in eighteenth-century Europe, focussing on the popularity of English made wares manufactured first in Wolverhampton then Birmingham. Development in the refinement of steel, short cuts in assembly allied with the English reputation for metalwares meant that it dominated the market during the late eighteenth century, not only in Britain, but also in France and Spain. Devised in imitation of diamonds, the contemporary fascination with invention and new materials meant that cut steel jewellery became admired and valued in its own right, and in some cases vied in price with the very material it sought to copy.

Since the restriction of the use of chromium (VI) based compounds by a European directive (Directive 2000/53/EC) due to its high toxicity towards the environment, the compounds based on rare earths such as cerium oxide were used a lot as alternatives to conventional Cr(VI) treatments on many metal alloys, due to their eco-friendly and comparable properties. However, CeO2 coatings are characterized by a highly porous and cracked morphology, which limits their protection in very aggressive media such as seawater. This thesis project aims to improve the corrosion resistance of these layers oxide by filling its open defects, by the formation of calcareous, calcium carbonate or magnesium hydroxide deposit obtained by cathodic electrodeposition on CeO2 layer deposited on a low alloyed steel. Surface analyses permitted to identify the morphological and structural properties of these mixed layers as well as their chemical composition. While the immersion tests in artificial seawater have determined the marine anticorrosion performances of the deposits. The mixed coating Mg(OH)2/CeO2 has shown a particular interest against the marine corrosion of steel, by the dissolution of the brucite layer which combine both passive and active protection true the formation of Aragonite inside and above the ceria layer and the steel passivation., Depuis la restriction de l’utilisation de composés à base de chrome (VI) par une directive européenne (Directive 2000/53/CE), en raison de sa toxicité élevée vis-à-vis de l’environnement, les composés à base de terre rare tel que l’oxyde de cérium ont été beaucoup privilégiés en tant qu’alternatifs compatibles avec les normes environnementales et présentant des propriétés comparables à celles des traitements conventionnels à base de Cr(VI) sur de nombreux alliages métalliques. Cependant, les dépôts CeO2 sont caractérisés par une morphologie fortement poreuse et craquelée, ce qui limite leur protection en milieux très agressif comme l’eau de mer. Ce projet de thèse a donc pour objectif d’améliorer la résistance à la corrosion de ces couches d’oxyde en faisant combler ses défauts ouverts, par la formation d’un dépôt calcomagnésien, calcaire ou magnésien par électrodéposition cathodique sur la couche de CeO2 déposée sur acier faiblement allié. Des analyses de surface ont permis d’identifier les propriétés morphologiques et structurales de ces couches mixtes ainsi que leur composition chimique. Tandis que des tests d’immersion en eau de mer artificielle ont permis de mettre en évidence le caractère protecteur des dépôts vis-à-vis la corrosion marine. Le dépôt mixte Mg(OH)2/CeO2 a montré un intérêt particulier contre la corrosion de l’acier dans l’eau de mer, par la dissolution partielle de la couche de brucite offrant l’avantage d’une protection à double effet (active et passive) grâce à la formation d’aragonite au sein de la couche de cérium et à la passivation de l’acier.

The weight reduction requirements of industrial vehicles force engineers to choose materials, geometries and manufacturing methods that lead to the most favorable strength / mass ratio. Consequently, fatigue resistance takes an important place in the dimensioning of structures in order to ensure a recommended service life. The quality of the predictions given by the usual fatigue criteria strongly depends on the precision with which the in-service stresses are calculated. For welded joints subjected to cyclic loads, the in-service stresses depend on the residual welding stresses and their evolution during the loading cycles. If the loading cycles lead to plasticization of the structure, the latter can then reach an elastic or elastoplastic stabilized state which can be linked to the behavior of the material itself or to certain combinations of primary and secondary loadings. This work relates to the study of a mechanical element in S355 steel belonging to the French brand Haulotte. The research carriedout on this type of element is focused on articulation pivots, subjected to strong stresses. According the experimental observations, there is no doubt that fatigue-type problems on the weld seams are present. Thus the development of a multi-phasic numerical model made it possible to calculate a stabilized cyclic state as well as to estimate the life time in oligocyclicfatigue conditions. These results could be verified by comparing them to experimental tests carried out on real parts., Les exigences de réduction de poids des véhicules industriels obligent les ingénieurs à choisir des matériaux, des géométries et des modes de fabrication qui conduisent à un rapport résistance/masse le plus favorable. Par conséquent, la tenue à la fatigue prend une place importante dans le dimensionnement des structures pour assurer une durée de vie préconisée. La qualité des estimations données par les critères de fatigue usuels dépend fortement de la précision avec laquelle les contraintes en service sont calculées. Pour les assemblages soudés soumis à des chargements cycliques, les contraintes en service dépendent des contraintesrésiduelles de soudage et de leur évolution au cours des cycles de chargement. Dans le cas où les cycles de chargement conduisent à plastifier la structure, celle-ci peut alors atteindre un état élastique ou élasto-plastique stabilisé qui peut être liée au comportement du matériau lui-même ou à certaines combinaisons de chargements primaires et secondaires. Ces travaux portent sur l’étude d’un élément mécanique en acier S355 appartenant à la marque Française Haulotte. Les recherches menées sur ce type d’élément se situent au niveau des pivots d’articulations, soumis à de fortes contraintes. Au vu des constatations expérimentales réalisées, il ne fait aucun doute que des problématiques de type fatigue au niveau des cordons de soudures sont présentes. Ainsi le développement d’un modèle numérique multiphasique a permis de calculer un état cyclique stabilisé ainsi que d’estimer de la durée de vie en fatigue oligocyclique. Ces résultats ont pu être vérifiés en les confrontant à des essais expérimentaux conduits sur des pièces réelles.

International audience; With an ageing bridge stock and in order to limit economic and environmental costs, developing preventive maintenance, repair and strengthening strategies will help asset owners to make efficient decisions in a sustainable way. For steel and composite steel bridges, preventing fatigue failure is at stake. In this context, easy-to-apply preventive strengthening techniques should be developed to extend fatigue life-time of steel bridges and delay resource-consuming major interventions such as traditional steel strengthening, rehabilitation, or decommissioning and new construction.This paper investigates the cost and environmental burdens associated with several strategies to extend steel bridges fatigue life-time. In particular, one details the needed information and the methodology for the implementation of an overall life-cycle analysis of an adhesively bonded CFRP solution compared with traditional techniques (use of steel plates). This is carried out considering economic, environmental and social benefits of the preventing policy and illustrating the developed methodologies with a case study corresponding to the strengthening of an existing steel bridge during its service life.

Ce colloque est organisé sous le parrainage de l’Association Française de Cristallographie (AFC), la Société Française de Minéralogie et Cristallographie (SFMC), et la Société Française de Métallurgie et de Matériaux(SF2M).; National audience; La fragilisation par l’hydrogène est un phénomène complexe dont de nombreux aspects sont encore mal compris à l'heure actuelle. Il a été confirmé que ce phénomène peut provoquer des ruptures brutales de pièces. La tomographie a permis de visualiser la porosité dans un échantillon d’acier moulé et d’estimer le volume et la distribution des cavités.

This paper reports an experimental study performed to investigate the effectiveness of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) laminates in extending fatigue life of old cracked metallic structures. Specimens consist of old metallic plates, mild steel and wrought iron, with one single crack emanating from a rivet hole. This cracking configuration has never been adopted in literature studies and was chosen to be representative of real cracked elements in riveted connections. Two different initial crack lengths before reinforcement, representing two degrees of fatigue damage, were adopted. Four strengthening configurations were investigated including single-sided and double-sided strengthened specimens, Normal Modulus (NM) CFRP plates with or without pre-stressing, and Ultra High Modulus (UHM) CFRP plates. «Beach marking» technique as well as crack gauge were used to monitor and record the crack propagation during fatigue loading. Experimental results show that the application of CFRP plates can effectively reduce the crack growth rate and extend the fatigue life. CFRP plates with high modulus were found to be more efficient. This study represents a contribution to the present state of research and provides some interesting results on crack propagation in CFRP repaired elements close to real riveted ones.