L'invention de la Fonte

La métallurgie et la fonte sont peut-être parmi les innovations les plus importantes de l'histoire de l'humanité, car elles ont changé les transports, la guerre, le commerce, l'agriculture, etc. La fonte et le travail des métaux ont fourni un système monétaire et rendu possible la révolution industrielle - de la vapeur à l'électricité.

Fonte

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Développement de la métallurgie et de la fusion

La métallurgie telle qu’elle est connue aujourd’hui s’est développée sur une période d’environ 6 500 ans. Les civilisations se sont appuyées sur l'invention et le développement subséquent de la métallurgie et de la fusion pour trouver des armes, des outils, des instruments agricoles, des articles domestiques, des décorations, etc. Les premiers métaux utilisés étaient l'or, l'argent et le cuivre. Etat. Les formes les plus anciennes étaient probablement des pépites d'or trouvées dans le sable des lits des rivières. Les premiers artéfacts de cuivre connus ont été trouvés en Irak et datent de 8700 avant notre ère. Vers la fin de l'âge de pierre, ces métaux ont été utilisés de manière décorative et pratique. On a découvert que l'or pouvait être transformé en morceaux plus gros par martelage à froid, mais pas le cuivre. À partir de 7000 avant notre ère, les peuples néolithiques ont commencé à marteler le cuivre pour en faire des couteaux et des faucilles bruts; ces outils duraient plus longtemps que les outils en pierre et étaient tout aussi efficaces. Les Égyptiens ont fabriqué des armes à partir de fer météorique à partir de 3000 ans avant notre ère. Entre l'âge de pierre et l'âge du bronze, une période de transition a eu lieu, qui porte le nom de la combinaison des matériaux cuivre et pierre - la période chalcolithique.

Les découvertes selon lesquelles des métaux comme le cuivre pourraient être extraits de son minerai en chauffant le métal au-delà de son point de fusion et que ces métaux pourraient être façonnés en fondant et en moulant dans des moules étaient essentielles pour aboutir à l'âge du métal. Le premier métal à fondre était le Moyen-Orient antique et était probablement en cuivre. Les premiers artefacts connus ayant été formés par la fonte et les moisissures sont des axes de cuivre des Balkans datant du 4ème millénaire avant notre ère. Des fours à air pulsé ont été inventés pour atteindre les températures élevées requises pour la fusion. Les fourneaux étaient alimentés au charbon jusqu'au XVIIIe siècle, lorsque le coke - un résidu solide formé par le chauffage des charbons bitumineux - fut introduit en Angleterre.

La prochaine découverte critique fut que la combinaison de cuivre et d'étain formait un métal-bronze supérieur. La Serbie utilisait du cuivre et de l'étain pour fabriquer des objets en bronze, marquant le début de l'âge du bronze. Différents types de bronze ont été fabriqués à des fins différentes et les technologies de fusion se sont répandues - probablement grâce au commerce et à la migration - du Moyen-Orient à l'Egypte, à l'Europe et à la Chine. Vers 2500 avant notre ère, une technique appelée brasage - assemblage de métaux par fusion et coulée d'un métal d'apport dans le joint - était utilisée, comme en témoigne le récipient en or destiné à la reine Puabi dans la ville sumérienne d'Ur. Il y a aussi plusieurs exemples de cette technique de Troie et d'Égypte à cette époque. Cette technique est encore utilisée aujourd'hui.

Bien qu'il n'y ait aucun moyen d'identifier avec précision le début de l'âge du fer, des objets en fer datant de 2500 avant notre ère ont été trouvés dans les tombes Hattic. Les érudits croient que les Hittites ont inventé le processus d'extraction du fer de son minerai et de formation d'un métal utilisable, bien que de petits morceaux de fer aient été fabriqués naturellement dans les fours de fusion du cuivre. En 1800 avant notre ère, l'Inde avait commencé à travailler le fer et, apparemment, la Rome impériale considérait l'Inde comme un excellent ouvrier en fonte. L'Anatolie fabriquait des armes de fer à grande échelle et, de ce fait, cela est généralement considéré comme le véritable début de l'âge du fer. Vers l'an 1000 avant notre ère, le travail du fer a été introduit en Europe et son utilisation s'est répandue vers l'ouest plutôt lentement. La fabrication du fer avait atteint la Grande-Bretagne au moment de l'invasion romaine, vers 55 avant notre ère. Bien que certaines régions n’aient même pas mis en œuvre la technologie, les données indiquent que d’autres régions utilisent des procédés de durcissement pour améliorer la netteté des épées, etc. À cette époque aussi, l’Afrique de l’Est avait commencé à travailler avec de l’acier.

La martensite trempée a été trouvée en Galilée, datant d'environ 1200 avant notre ère. La trempe augmente la ténacité des alliages comme l'acier et la fonte. Vers 650 avant notre ère, de grandes quantités d’acier étaient produites à Sparte et, en 600 avant notre ère, l’acier wootz était produit en Inde. Les centaines d'années suivantes ont vu de nombreux développements dans l'industrie métallurgique; Song, Chine a créé une méthode pour utiliser moins de charbon de bois dans un haut fourneau; les Romains ont amélioré l'organisation et l'administration minières; L'Asie de l'Est a inventé le processus appelé plus tard le processus Bessemer. À partir de 1623, la loi de Pascal a eu un impact sur le traitement thermique du métal et les premières fonderies de fer ont été installées au Royaume-Uni en 1700. Le four à arc électrique a été développé en 1907 après JC. Beaucoup plus de développements ont été réalisés, y compris la publication de connaissances métallurgiques dans le livre De Re Metallica au 16ème siècle par Georg Agricola, qui est considéré comme le "père de la minéralogie". Aujourd'hui, certaines de ces techniques sont encore utilisées, même si de nombreux développements ont été réalisés pour moderniser le processus.

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Exemples des effets de la métallurgie / fusion

• La découverte du bronze marque un tournant technologique important dans l'histoire de l'humanité.


• L'extraction et le travail du fer constituaient un facteur essentiel du succès des Philistins.


• Les développements dans l'extraction et le travail des métaux ont forcé le développement d'autres technologies, en particulier l'utilisation du feu et des fours.


• Les métaux ont été et continuent d'être utilisés pour la monnaie dans le monde entier.


• La métallurgie a conduit à la découverte de la fonte et de l'exploitation minière, qui sont maintenant des industries énormes.


• Le transport, la guerre, l’agriculture, les objets de la vie quotidienne, la construction - presque tout - ont été affectés et avancés par la métallurgie, ce qui en fait peut-être l’un des processus les plus importants jamais inventés.

Questions fréquemment posées sur l'invention de la fonte

Qu'est-ce que la réduction en termes simples ?

Réduction est le processus d'extraction d'un métal de son minerai en le chauffant et en le faisant fondre, souvent avec des produits chimiques qui séparent le métal des impuretés.

Comment la réduction diffère-t-elle de la fusion ?

Réduction est utilisée pour séparer le métal du minerai, impliquant des changements chimiques, tandis que fusion ne fait que transformer un solide en liquide sans changer sa composition chimique.

Pourquoi la réduction est-elle importante dans l'histoire ?

Réduction a été essentielle pour fabriquer des outils, des armes et des matériaux de construction, permettant aux civilisations de progresser en accédant à des métaux purs comme le fer, le cuivre et l'or.

Quels sont des exemples courants de métaux produits par réduction ?

Les métaux couramment produits par réduction incluent fer, cuivre, plomb, argent et or.

Quels sont les impacts environnementaux de la réduction ?

Réduction peut causer pollution de l'air, libérer des produits chimiques toxiques et contribuer à la destruction des habitats, il est donc important d'utiliser des technologies plus propres et des méthodes de recyclage.