LA METALLURGIE DU FER A TRAVERS LES AGES

En europe on considère :

• Le premier âge du fer : Le Hallstatt, de 1200 à 500 av.J.C.
• Le second âge du fer : La Tène, de 450 av. J.C. à la conquête romaine.
• L’Antiquité gallo-romaine : de 52 av. J.C. à 478 ap. J.C.
• Le Moyen-Age : de 480 à 1480 (début de la Renaissance)

Les métallurgistes de l’âge du bronze avaient déjà une grande expérience et une maîtrise des techniques des bas-fourneaux. La difficulté d’obtenir du fer était surtout due à sa haute température de fusion (1535 °C). Le fer est déjà mentionné chez les Hittites au 2 millénaire avant J.C. Les Africains au sud du Sahara ont élaboré eux-mêmes les procédés de fabrication du fer depuis la très haute Antiquité, cependant les premières preuves de l'utilisation du fer remontent à environ 3000 av. J.C., chez les Égyptiens et en  Anatolie.

L'Age du fer débute vers 1100 av. J.C. dans le monde méditerranéen et vers 800 à 700 av. J.C. dans le nord de l'Europe. En Europe occidentale, l'Age du fer correspond globalement à la civilisation des peuples celtes. Dès cette époque, les ressources naturelles présentes un peu partout en Gaule vont permettre un essor de la métallurgie du fer.

En France et plus particulièrement dans l’Yonne, les plus anciens bas-fourneaux étudiés remonteraient au 7 siècle avant J.C. (sénonais). Les types de fours les plus anciens, à la production modeste, dits à scories piégées, sont présents en grand nombre dans le sud de la Puisaye, plus rares dans le centre de la Puisaye, et quasiment absents au nord. Vers la Tène finale, des ateliers plus importants et plus élaborés semblent occuper la totalité de la Puisaye.

Après la défaite de Vercingétorix, l’État romain va développer son contrôle sur les territoires récemment conquis. L'usage du fer y était déjà très répandu. A partir de 70 ap. J.C (pax romana) , les occupants romains vont intensifier leur main-mise sur la production du fer en Gaule, directement à partir de Rome (metalla publica). En Puisaye comme dans toutes les régions riches en minerai de fer, de très grosses unités de production verront le jour, cohabitant une importante production privée. Les romains engageront des moyens considérables et des techniques innovantes pour atteindre les plus hauts rendements et aboutir même à la production de scories à laitier dignes des hauts-fourneaux modernes. On peut estimer que la production de cette époque (en 300 ans) atteint 80% de la production toutes époques confondues. Le site de Tannerre est un des deux plus grands de France, en concurrence avec le site des Martys près de Mazamet (département de l'Aude). D’autres grands ferriers existent aussi à proximité : Aillant-sur-Tholon, Les Ormes, La Villotte, Toucy, Fontaines, Ronchères, Saint-Fargeau, Villefranche, Villiers-Saint-Benoît, Dracy, Mézilles, Saint-Privé, La Ferté-Loupière, ou dans la Nièvre proche dont Saint-Amand en Puisaye ou Arquian.

Après la chute de l’empire romain, une faible activité subsistera en Puisaye. De tout petits ferriers sont très présents autour de St-Fargeau, jusqu’à Lavau, ainsi qu’au nord de Villiers-St-Benoît, qu’on pourrait attribuer au haut Moyen-Age. Les archives médiévales sont très peu loquaces sur la production de fer en Puisaye. Il est plus souvent fait allusion à des forges qu’à une réelle production.

LA PRODUCTION DU FER EN BAS-FOURNEAU

La réaction de réduction du minerai de fer se produit en milieu réducteur (un bas-fourneau), à une température de 800 °C à 900 °C. En brûlant, le carbone du charbon de bois, qui se combine avec l’oxygène de l’air pour former du monoxyde de carbone, va traverser et imprégner le minerai en le réduisant, c'est-à-dire qu’il capte les atomes d’oxygène contenus dans l’oxyde de fer (minerai) pour restituer du fer sans oxygène dans sa composition chimique, donc du fer métal. Les impuretés du minerai, elles, vont fondre sous forme de scories liquides contenant encore des proportions de fer pouvant atteindre de 30 à 40 % du poids des scorie. Le rendement est faible par rapport aux techniques actuelles. Dans les grands établissements, le rendement a été amélioré par ajout de fondant (marne), ce qui donne des scories vitreuses dites à laitier. Le fer produit a l’aspect d’une masse plus ou moins spongieuse qui reste à un stade pâteux, voire solide, se coagulant dans la partie la plus chaude du four.

Pour terminer l’opération, il suffit alors de percer la poche de scories liquides au niveau de la porte du four, ce qui produit un écoulement de cordons incandescents et rougeoyants. Les coulures s’amalgament en une grande plaque de coulées caractéristiques, que l’on voit très souvent dans les ferriers

Après refroidissement du four, l’éponge de fer (appelée loupe par certains) pouvait être extraite. Le four ne se vidait pas intégralement de ses scories. Celles restées collées à l’agrégat de fer pouvaient se détacher assez facilement à la massette, car très fragiles et cassantes. Dans la phase suivante, le forgeron réchauffera le bloc jusqu’à une température de 1.000 °C et le martèlera à chaud sur une enclume pour en éliminer progressivement les impuretés jusqu’à obtention d’un produit pur.

LE MINERAI DE FER EN PUISAYE

Tant qu'il fut abondant, le minerai a été ramassé à la main en surface. Puis il a fallu le rechercher et creuser des trous d'extraction, parfois même des galeries, pour trouver des « poches ». En Puisaye, il semble qu'on ait utilisé 3 sortes de minerais :

• l'hématite rouge, oxyde de fer, qui se présente le plus souvent sous la forme de gros blocs et qui contient 70% de fer;
• la limonite, hydroxyde de fer, qui peut se présenter en nodules, et qui contient 60% de fer: c'est sans doute le plus utilisé à Tannerre;
• le grès ferrugineux, (aussi utilisé en construction à partir du XIe siècle) : roche sédimentaire composée essentiellement de quartz mêlé à de l'oxyde de fer, limonite ou hématite, il ne contient qu' environ 30% de fer et provient de carrières.

Pour un rendement optimal, le minerai est soigneusement préparé. Il est lavé pour enlever les résidus de terre (dans l'étang ou dans une mare aménagée ou grâce à l'eau du puits). Il peut être grillé pour enlever la gangue, le déshydrater, le rendre plus friable et favoriser les échanges chimiques lors de la réduction Enfin il doit être concassé, réduit en morceaux de moins de 3 cm.

Sources : Jean-Pierre Piétak : bulletins du Vieux Toucy n° 68 (1998), n° 77 (2007), n° 78 (2008), n° 81 (2011)