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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der additiven Fertigung von Metallen und wurde in Kooperation mit der Firma HS Technik GmbH durchgeführt. Ziel war es, Werkstoffkenndaten für laserauftraggeschweißte Bauteile (Laser Cladding) zu ermitteln, um in der Praxis wesentliche Grenzen bzw. Eigenschaften solcher zu kennen. Diese Kenndaten wurden mit konventionell gefertigten Bauteilen (gewalzt, gegossen, etc.) verglichen. Die Vergleiche beziehen sich auf mechanische Festigkeitswerte wie Zugfestigkeit, E – Modul oder beispielsweise der Dehnung. Um diese Kennwerte ermitteln zu können wurden Normproben gefertigt. Die Proben wurden für zerstörende Werkstoffprüfverfahren verwendet. Konkret kamen dabei die folgenden Prüfverfahren zum Einsatz: Zugversuch, Druckversuch und der Kerbschlag – Biegeversuch. Die Versuche liefern wichtige Eigenschaften und Aussagen der verwendeten Materialien. Außerdem wurden Schliffbilder für jedes Material erstellt und die Härte gemessen. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Verwendung von laserauftraggeschweißten Bauteilen, da bereits vorhandene Materialdaten der verwendeten Legierungen meist nur für konventionell gefertigte Stähle gelten. This Thesis deals with the additive manufacturing of metals and was carried out in cooperation with HS Technik Ges.m.b.H. The aim was to determine material characteristics for laser deposition welded components (laser cladding) in order to know the limits and properties relevant in practice. These characteristics were compared with conventionally manufactured components (rolled, cast, etc.). These comparisons relate to mechanical strength values such as tensile strength, E - modulus or elongation. In order to determine these characteristic values, standard samples were produced. The samples were used for destructive material testing methods. Specifically, the following test methods were used: tensile test, compression test and the notch impact – bending test. These tests provide important properties and information about the materials used. In addition, microsections were created for each material and the hardness measured. This enabled possible material defects to be identified. This work makes a contribution to the use of laser deposition welded components, since existing material data for the alloys used usually only apply to conventionally manufactured steels. Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Masterarbeit Wien, FH Campus Wien 2022

In dieser Arbeit wird ein grundlegender Einblick in die Thematiken der Metallographie, Probenpräparation von metallographischen Schliffen, dem Ätzverfahren von Metallen zur Präparation der Oberflächen für die Analyse der Gefügebestandteile von metallischen Werkstoffen und der mikroskopischen Analyse dieser gegeben. Weiters werden auch die Unterschiede, Differenzen, Vor- und Nachteile der Mikroskopie, Methoden, Auflichtmikroskopie und Atomic-Force-Mikroskopie erarbeitet und gegenübergestellt. Ein Hauptaugenmerk wurde daraufgelegt, ob durch die aufwendigere Analysemethode weitere Merkmale bzw. Eigenschaften der Materialien hervorgehoben werden können. Dies beschränkt sich nicht nur auf die Analyse unter den Mikroskopen, sondern auch im Bereich der Präparation, dem Ätzverfahren und dem Einbetten der Proben. So wurden unterschiedliche Proben eingebettet, geschliffen, poliert und geätzt, um die Einflüsse der mechanischen Vorgänge im Bereich der Analyse diskutieren und vergleichen zu können. Um dies der Leserschaft besser verständlich zu machen und zu vermitteln, steht zu Beginn dieser Arbeit die Einführung in die Thematik der Metallographie mit der Erläuterung des Ablaufs der notwendigen Schritte zur Probenpräparation und -analyse sowie Erörterungen zu wichtigen Begrifflichkeiten, welche im Fachjargon verwendet werden, im Vordergrund. Die Funktionsweisen der unterschiedlichen Mikroskopiemethoden werden, um ein besseres Verständnis der eigentlichen Fragestellung des Projekts zu erlangen, auch zu Beginn eruiert. Die einzelnen Schritte der Probenpräparation bis hin zur Mikroskopie werden ebenfalls beschrieben. Nach dem einleitenden Kapitel, welches zur Einführung der Leserschaft in die Materie dient, werden die verwendeten Materialien besprochen und eine Begründung gegeben, warum gerade diese Materialien als die interessantesten galten. Bevor die Analyseergebnisse und die Einstellungen der Mikroskope für die Analyseverfahren besprochen werden, legt die Arbeit noch ein Augenmerk auf die Präparationsmethoden im Besonderen im Bereich des Trennens der Probe, Einbetten, Schleifen und Polieren sowie die unterschiedlichen Ätzverfahren mit der jeweiligen Dauer der einzelnen Vorgänge, um aussagekräftige Analyseergebnisse zu erlangen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Analysemethoden der Auflichtmikroskopie mit jener der Atomic-Force-Mikroskopie von metallographischen Proben zu vergleichen und zu untersuchen, ob durch die Analyse mittels des AFM zusätzliche Informationen über die Gegebenheiten des zu analysierenden Werkstoffes gewonnen werden können. Auch die Unterschiede in der Probenpräparation werden im Zuge der Arbeit zur Ermittlung der bestmöglichen Analyseergebnissen untersucht. Es erfolgt eine Gegenüberstellung von Analyseergebnissen der Proben im geätzten, sowie im ungeätzten Zustand, um herauszufinden, ob der Ätzvorgang die Gefügebestandteile der Materialien besser zum Vorschein bringt. This paper gives a basic insight into the topics of metallography, sample preparation of metallographic sections, the etching process of metals for the preparation of surfaces for the analysis of the structural components of metallic materials and the microscopic analysis of these. Furthermore, the differences, advantages and disadvantages of microscopy, methods, reflected light microscopy and atomic force microscopy are elaborated and compared. The main focus was on whether the more elaborate analysis method can highlight further characteristics or properties of the materials. This does not only apply to the analysis under the microscope, but also to the preparation, the etching process and the embedding of the samples. Thus, different samples were embedded, ground, polished and etched in order to be able to discuss and compare the influences of the mechanical processes in the field of analysis. In order to better convey this to the reader, the introduction to the subject of metallography with an explanation of the procedure of the necessary steps for sample preparation and analysis as well as discussions of important terms used in the technical jargon are in the foreground at the beginning of this work. The functions of the different microscopy methods are also explained at the beginning in order to gain a better understanding of the actual question of the project. The individual steps of sample preparation up to microscopy are also described. After the introductory chapter, which serves to introduce the reader to the subject matter, the materials used are discussed and a justification is given as to why precisely the materials used were considered the most interesting. Before discussing the results of the analyses and the settings of the microscopes for the analytical procedures, the thesis also focuses on the preparation methods, in the area of separating the sample, its embedding, grinding and polishing as well as the different etching methods with the respective duration of the individual processes in order to obtain meaningful analysis results. The aim of this work is to compare the analysis methods of reflected light microscopy with those of atomic force microscopy of metallographic samples and to investigate whether the analysis by AFM can provide additional information about the conditions of the material to be analysed. The differences in sample preparation will also be explored in the course of the work in favour of the best possible analysis results. The analysis results of the samples in etched and unetched condition are compared to find out whether the etching process brings out better the structural components of the materials.

Diese Arbeit gibt einen grundlegenden Einblick in das Thema der „Metallographie“. Um den Leser Anfangs in die Begrifflichkeiten einzuführen, erklärt der erste Abschnitt eine Definition der „Metallographie“. Eine kurze Erläuterung von Fachbegriffen, der geschichtlichen Entwicklung und einer anschließenden Beschreibung der auftretenden Abläufe soll einen Überblick darüber geben, wie aus einer metallischen Werkstückprobe durch Präparation wie etwa durch Schleifen und Polieren, sowie weiteren Vorgängen, ein für eine Gefügeuntersuchung brauchbarer „Schliff“ entsteht. Dieser soll im weiteren Verlauf unter einem Mikroskop Aufschlüsse über Eigenschaften der jeweiligen Metalle liefern. Da sich, wie im anschließenden Absatz beschrieben, diese Arbeit zu einem großen Teil mit dem Thema „Automatisierung“ beschäftigt, befasst sich ein Abschnitt damit, der Leserin oder dem Leser, Grundkenntnisse dahingehend zu vermitteln. Anfänglich einer kurzen Definition, folgen geschichtliche Entwicklung, Ziel und Zweck sowie eine kurze Einführung in verschiedene Automatisierungsgrade. Um einen „Stand der Technik“ widerzuspiegeln, werden darauffolgend unterschiedliche Konfigurationsmöglichkeiten einer Bühler „MetaServ250“ dargestellt und erklärt. Der Kern dieser Arbeit beschreibt dabei jedoch eine Umgestaltung und Weiterentwicklung einer Präparationsmaschine der Firma „Bühler“, welche durch Modifikationen in der Lage sein soll, im Ursprungszustand manuell durchgeführte Tätigkeiten, teilautomatisiert abwickeln zu können. Im Zuge eines Gruppenprojektes, bestehend aus drei Personen, wurde mittels einer Konstruktionsarbeit, eine konstruktive Lösung ausgearbeitet, welche in dieser Bachelorarbeit näher beleuchtet und analysiert wird. Von Beginn der Ideenfindung, über die Konzeptionierung, fortlaufender Änderungen und Entwicklungen bis hin zu einer technischen Umsetzung werden die jeweiligen Schritte betrachtet und verglichen. Eine Materialliste, eine Stücklisten und Werkstattzeichnungen verschaffen der Leserin oder dem Leser zusätzlich detaillierte Einblicke über zeichnerische Lösungen. Eine bildliche Schilderung, zeigt den zusammenhängenden Ablauf von Beginn der Zuführung von unpräparierten Proben bis hin zum untersuchungsfertigem „Schliff“. Zusammenfassend wird im letzten Abschnitt der Verlauf dieser Bachelorarbeit geschildert. Eine Aufteilung in Aufgabenpakete, welche das Gesamtprojekt in drei Aufgabengebiete splittet, wird hier berücksichtigt und somit vorwiegend auf einen bestimmten Ablaufabschnitt von Präparationsvorgängen genauer eingegangen. Dabei handelt es sich um das Zuführen von Proben ausgehen von einer Vorpositioniereinrichtung zu einer Schleif- und Polierplattform, sowie die Realisierung einer sogenannten „Relativbewegung“. Diese wird in den fachlichen Begrifflichkeiten näher beschrieben. This thesis gives a fundamental insight into the subject of "metallography". In order to introduce the reader to the terminology, the first section explains the definition of "metallography". A brief explanation of technical terms, historical development and a subsequent description of the processes that occur, are intended to provide an overview of how a metal workpiece sample, through preparation, such as grinding and polishing, as well as other processes, becomes a "cut", that can be used for structural analysis. Under a microscope this “cut” should then provide information about the properties of the respective metals. Since, as described in the following paragraph, this thesis deals to a large extent with the topic of "automation", one section offers the reader some basic knowledge about automation. The definition is then followed by the historical development, goal and purpose as well as a short introduction to different degrees of automation. In order to reflect the "state of the art", different configuration options of a Bühler "MetaServ250" are shown and explained below. However, the main part of this thesis, describes a redesign and further development of a preparation machine from the “Bühler” company, which, through modifications, should be able to handle activities that were carried out manually in the original state, partially automatically. In the course of a group project consisting of three people, a solution was worked out in form of a construction plan, which is examined and analyzed more in detail in this bachelor thesis. From the beginning of the brainstorming, through the conception, continuous changes and developments to a technical implementation, the respective steps are considered and compared. A material list, stock lists and workshop drawings provide the reader with additional detailed insights into graphic solutions. A pictorial description shows the coherent process from the beginning of the supply of unprepared samples to the "cut" ready for examination. The last section summarizes the course of this bachelor thesis. A division into task packages, which splits the overall project into three task areas, is taken into account and thus mainly a specific sequence of preparation processes is dealt with in more detail. This involves feeding samples from a prepositioning device to a grinding and polishing platform, as well as realizing a so-called “relative movement”. This is described more in detail in the part “technical terms”.

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.

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).

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.

L’Apollon de Lillebonne est, à ce jour, la plus grande sculpture de bronze représentant une divinité, découverte en Gaule romaine. Datée stylistiquement du iie siècle de notre ère, la statue, qui figure un Apollon lyricine, provient de l’antique Juliobona (Lillebonne, Normandie). Divinité salutaire, il s’agit très vraisemblablement d’une statue de culte. Une première étude de laboratoire avait été menée lors d’une campagne de restauration en 1974-1975 sous la direction d’Albert France-Lanord. Une exploration scientifique complémentaire, conduite au C2RMF en 2015, a apporté des informations inédites sur le contexte de présentation de l’Apollon dans l’Antiquité. Elle a permis surtout de caractériser la technique de dorure du bronze et aussi de mettre en évidence une importante phase de redorure antique. L’étude de la dorure a fait appel à diverses techniques d’examens et d’analyses : métallographie, microscopie 3D, spectrométrie de fluorescence X, microscopie électronique à balayage et à effet de champ. The Lillebonne Apollo is the largest bronze sculpture of a divinity found so far in Roman Gaul. Stylistically dating from the 2nd century AD, this statue of Apollo holding a lyre (now lost) was discovered in ancient Juliobona (present-day Lillebonne, Normandy, France). Given that Apollo was considered a salvation deity, this was very probably a cult statue. An initial laboratory study was conducted during the restoration of the sculpture in 1974-1975 under the direction of Albert France-Lanord. A complementary scientific investigation, carried out at the C2RMF in 2015, revealed new data about the context in which the Apollo was displayed in Antiquity. In particular, it identified the gilding technique used on the bronze and brought to light an important stage of ancient regilding. The study of the gilding involved diverse testing and analytical techniques: metallography, 3D digital microscopy, X-ray fluorescence, scanning electron microscope.

European Bronze Age metal armour, that is helmet, cuirass, shield and greaves is considered as one of the peaks of Bronze Age metal work. Within recent projects funded by the Austrian FWF and the European Union within FP7, most of the European Bronze Age body armour could be studied in detail, including chemical and metallographic analyses, analyses of manufacture and usage of the armour, combined with a conventional archaeological study (typology, distribution, development of the armour). Les armures métalliques, avec casque, cuirasse, bouclier et jambières, représentent un des sommets de la métallurgie à l’âge du Bronze. Dans le cadre de projets récents financés par le Fonds autrichien pour la science et par le septième programme-cadre (7e PC) de l’Union européenne, nous avons pu procéder à des recherches approfondies sur les armures de l’âge du Bronze européen, comprenant des analyses chimiques et métallographiques, ainsi qu’une étude de la fabrication et de l’utilisation des armures, en conjonction avec une enquête archéologique classique (typologie, répartition, évolution de l’armure).

Residual δ-ferrite is widely encountered in the as-cast microstructure of austenitic stainless steels. It stems from the incomplete high temperature solid-state δ→γ transformation occurring upon the solidification stage. Its presence has a detrimental effect the hot workability of stainless steels, leading to the formation of edge cracks and sliver defects during slabs hot rolling. This PhD work aims at bringing more understanding of the kinetics of high temperature δ→γ transformation in austenitic stainless steels via experimental and numerical modeling. The transformation was studied in a ternary Fe-Cr-Ni ingot-cast alloy with composition close to the industrial alloys. Three ferrite morphologies were identified: lathy at the edge of the ingot, vermicular and lathy at the center. Their dissolution kinetics were established at temperatures ranging from 1140°C to 1340°C and characterized in terms of ferrite fraction and Cr and Ni diffusion. The vermicular ferrite undergoes a transient growth followed by a high then a low rate dissolution regimes. On the other hand, ferrite dissolution was also studied in the multilayered microstructures. such microstructures were elaborated by alternating ferrite and austenite sheets of the Fe-Cr-Ni system, diffusion-bonded by Hot isostatic Pressing and reduced in thickness by successive rollings. Dissolution is easier to handle in such microstructures thanks to the initial planar δ/γ interfaces. Analysis of the experimental results were carried out with a numerical moving-boundary model of diffusion-controlled δ→γ transformation. Diffusion can be treated in the planar, cylindrical and spherical geometries. As a preliminary validation, the model was used to analyze kinetics of ferrite dissolution in the multilayered microstructures. It was then applied to the cast alloy using an original descriptive approach combining spheres and cylinders as equivalent morphology of dendritic ferrite. Although based on simplifying assumptions, the model was able to reproduce experimental results with satisfactory agreement. Mechanisms underlying the initial growth of vermicular ferrite and the transition in dissolution regimes were outlined. The effect of a wide range of input parameters has been considered and relevant parameters for quantitative calculations were brought to light, such as thermodynamical descriptions of the Fe-Cr-Ni system, composition gradients and distribution of ferrite's radii., La ferrite résiduelle δ est présente dans les microstructures de coulée des aciers inoxydables austénitiques. Elle résulte de la transformation incomplète δ→γ ayant lieu l'étape de solidification. Sa présence peut nuire à la forgeabilité à chaud des aciers inoxydables et peut conduire à la formation de criques de rives et de pailles en J lors du laminage à chaud des brames. Ce travail de thèse a pour but de comprendre les mécanismes de la transformation δ→γ à haute température dans les aciers inoxydables austénitiques via une modélisation expérimentale et numérique. La transformation a été étudié dans un alliage ternaire Fe-Cr-Ni coulé par lingot et de composition proche de celle des alliages industriels. Trois morphologies de ferrite ont été mises en évidence à l'état brut de solidification: lattes au bord du lingot, vermiculaire et lattes au centre. Leur cinétique de dissolution est étudiée à des températures allant de 1140°C à 1340°C et caractérisée en termes de fraction de ferrite et profils de composition du Cr et du Ni. La dissolution de la ferrite vermiculaire comprend trois étapes : une croissance initiale transitoire suivie par deux régimes de dissolution à haute puis à faible taux de transformation. D'un autre côté, il a été possible d'étudier la dissolution de la ferrite dans des microstructures multicouches élaborées par l'empilement de plaques de ferrite et d'austénite du système Fe-Cr-Ni et soudées à l'état solide par Compression Isostatique à Chaud puis réduits en épaisseurs par laminages successifs. L'étude et la caractérisation de la cinétique de dissolution de la ferrite est plus facile dans ces microstructures étant donnée la planéité initiale des interfaces δ/γ. L'analyse des résultats expérimentaux a été menée via le développement d'un modèle numérique, à interface mobile, de la transformation de phases δ→γ pilotée par la diffusion. La diffusion peut être traitée dans les géométries plane, cylindrique et sphérique. En guise de validation, le modèle a été utilisé pour analyser la dissolution de la ferrite dans les microstructures multicouches. Par la suite il a été appliqué au cas de la ferrite vermiculaire en usant d'une approche novatrice où la morphologie des dendrites est approximée par une combinaison de cylindres et de sphères. Malgré la simplicité des hypothèse sous-jacentes, le modèle a permis d'expliquer les mécanismes de croissance initiale et de changement de régime de dissolution. D'autre part, via une étude paramétrique, l'effet des données d'entrée a été étudié et les plus pertinentes d'entre eux en termes de prédiction quantitative ont été mises en avant, en particulier la description thermodynamique du digramme Fe-Cr-Ni, le gradient initial et la distribution des rayons des particules de ferrite.

Anfang der 90er Jahre wurde die Kathedrale St. Etienne von Bourges als erster emblematischer gotischer Bau auf die Verwendung von Eisen in ihrer Konstruktion untersucht. Dabei ging es insbesondere um die Frage nach Funktion und Ursprung des in der Struktur des Baues identifizierten Ringankers. In den 2000er Jahren erschienen zahlreiche Studien zum Thema und aufgrund der Fortentwicklung der auf Metalle angewendeten archäometrischen Methode ist es nunmehr möglich, die Fragestellungen neu zu bewerten. Der Artikel legt die Ergebnisse einer 2010 und 2011 in der Kathedrale von Bourges durchgeführten Bauforschungskampagne vor, in Verbindung mit einer chemischen Analyse von 70 Eisenproben und 58 Bleiversiegelungen. Die ins Mauerwerk eingesetzten Eisenarmaturen und ihre chemische Zusammensetzung zeigen, dass die Zuganker in Höhe des Triforiums der Kathedrale gleichzeitig mit dessen Errichtung eingebaut wurden. Allerdings waren sie ursprünglich nicht vorgesehen : sie wurden erst während der Bauarbeiten eingesetzt, um die am noch unvollendeten Bau beobachteten Schäden zu beseitigen. Aufgrund dieser Ergebnisse kann die Stellung der Kathedrale von Bourges als Meilenstein in der Geschichte der Verwendung von Eisen in der gotischen Baukunst neu definiert werden und die Entwicklung des Know-how der mittelalterlichen Bauleute zu Beginn des 13. Jhs., die ständig mit dem neuen, ins Mauerwerk integrierten Baumaterial experimentierten, findet so eine neue Bewertung., The Cathedral Saint-Etienne in Bourges is the first major Gothic building to have been examined with regard to the use of iron in its construction. The study, made in the 1990s, posed questions about the role and origin of the iron armatures identified in the structure of the edifice. Increased research in this area in the intervening years and the development of archaeometric methods applied to metals have allowed us to cast new light on these questions. The present article publishes the results of an archaeological study of the construction of Bourges Cathedral undertaken in 2010-2011, in conjunction with the chemical analysis of 70 iron samples and 58 lead sealings. The integration of the armatures in the masonry, as well as their chemical composition, reveals that the truss rods and chains installed in the triforium are contemporary with the rising structure, but that their installation was not foreseen from the beginning. They were implanted only after construction was under way, probably in order to consolidate disorders observed in the unfinished structure. The results of this study make Bourges Cathedral a benchmark in the history of the use of iron in Gothic architecture and herald a reconsideration of the evolution of the know-how of medieval builders with regard to the progressive integration of this material in masonry in the early thirteenth century, the fruit of constant experimentation., La cathédrale Saint-Étienne de Bourges est le premier édifice majeur de la période gothique à avoir fait, au début des années 1990, l’objet d’une étude architecturale quant aux usages du fer dans sa construction, qui posait notamment les questions du rôle et de l’origine des armatures de fer identifiées dans la structure de l’édifice. La multiplication des travaux sur cette thématique au cours des années 2000 et le développement des méthodes archéométriques appliquées aux métaux permettent de jeter un regard nouveau sur ces questionnements. Cet article présente les résultats d’une campagne d’étude archéologique du bâti menée sur la cathédrale de Bourges en 2010-2011, couplée à l’analyse chimique de 70 prélèvements de fer et de 58 scellements de plomb. L’intégration des armatures dans la maçonnerie comme leur composition chimique révèlent que les tirants et chaînages installés au niveau du triforium de la cathédrale sont bien contemporains de son édification, mais que leur mise en oeuvre n’était pas prévue dès l’origine du chantier : ils n’ont été implantés qu’en cours de construction, probablement comme consolidation de désordres observés dans l’édifice inachevé. Ces résultats permettent ainsi de replacer la cathédrale de Bourges comme un jalon dans l’histoire de l’usage du fer dans l’architecture gothique et de reconsidérer l’évolution du savoir-faire des bâtisseurs médiévaux quant à l’intégration progressive de ce matériau dans les maçonneries au début du XIIIe siècle, fruit d’une expérimentation constante., L'Héritier Maxime. Les armatures de fer de la cathédrale de Bourges : nouvelles données, nouvelles lectures. In: Bulletin Monumental, tome 174, n°4, année 2016. pp. 447-465.

Während der römischen Kaiserzeit mussten germanische Handwerker ihr Material für das Feinschmiedehandwerk aus dem Römischen Reich importieren. Deshalb war Recycling eine wichtige Rohstoffquelle für die Schmiede. Dennoch wurden die Buntmetalllegierungen in der Regel nach ihren jeweiligen Verarbeitungseigenschaften gezielt eingesetzt. Der Vergleich römischer und germanischer Feinschmiedetechnik offenbart einige gravierende Unterschiede: komplexe Verfahren der Oberflächenveredelung und der Verzierung wie Blattvergoldung, Emaillieren und Niellieren fanden während des 1. bis 3. Jahrhunderts n. Chr. offenbar keinen Eingang in das germanische Feinschmiedehandwerk. Allerdings sprechen zahlreiche Argumente für ein sowohl nach individuellen Fähigkeiten als auch nach Zugangsmöglichkeiten zu handwerklichen Kenntnissen und wertvollen Rohstoffen differenziertes, teilweise hochspezialisiertes Handwerk mit Anfängen einer cum grano salis ‚germanischen Hofkunst‘ bereits im frühen 1. Jahrhundert n. Chr.

Not availableEn el presente trabajo se dan a conocer las características más importantes de las primeras etapas de la metalurgia prehistórica balear (Calcolítico y Edad del Bronce). Se distinguen dos tecnologías que responden no sólo a formas de trabajar el metal, sino también de entenderlo y usarlo. Este estudio se apoya en datos procedentes de 400 análisis de composición y 14 metalografías. [fr] Dans le travail suivant en va faire connaitre les traits les plus importants des pprémierès ages de la métallurgie prehistorique baléar (Calcolitiques et Âge de Bronze). O établit une division entre deux moments tecnologiquement différents qui ne répondent pas seulement à façons du travailler le métal, mais aussi de le comprendre et l’utiliser. Tot ça (accompagne avec donnés provénantes de plus de 400 analyses de composition et diferentes métallographies.

Off the coast of Saintes-Maries-de-la-Mer, in the confluence of one of the ancient branches of the Rhone, eleven wrecks transporting mainly iron have been discovered. Dated from the turn of our era (the end of the first century BC - first century AD), each one delivers between 20 and 150 tons of iron which break down into eight standardized semi-finished products (types and subtypes included), sometimes stamped. We propose to specify these typological and epigraphic characteristics through archeometric studies undertaken on around fifty of these bars. Métallographie and chemical characteristics are then established in each unit. They make it possible to understand the technical reality of a complex typology and to refine our knowledge of the ferrous production networks in the Roman Mediterranean world., Au large des Saintes-Maries-de-la-Mer, au débouché d'un des anciens bras du Rhône, onze épaves transportant principalement du fer ont été découvertes. Datée de la transition de notre ère (fin du Ier s. av. J.-C. - Ier s. ap. J.-C), chacune livre entre 20 et 150 t de fer qui se déclinent sous la forme de huit demi-produits standardisés (types et sous-types compris) parfois estampillés. Nous proposons de préciser ces particularités typologiques et épigraphiques à travers des études archéométriques menées sur une cinquantaine de ces barres. Des caractéristiques métallogra- phiques et chimiques sont alors dégagées dans chaque ensemble. Elles permettent de comprendre la réalité technique d'une typologie complexe et d'affiner les connaissances sur les circuits de production ferreux dans le monde méditerranéen antique., Pagès Gaspard, Long Luc, Fluzin Philippe, Dillmann Philippe. Réseaux de production et standards de commercialisation du fer antique en Méditerranée : les demi-produits des épaves romaines des Saintes-Maries-de-la-Mer (Bouches-du-Rhône). In: Revue archéologique de Narbonnaise, tome 41, 2008. pp. 261-283.

The opportunity was taken in 2010 to carry out a full scientific and technical examination of the brass head from Ife, popularly known as the Olokun head, first published in 1912 by Leo Frobenius, together with a selection of other Ife heads that came to London for exhibition at the British Museum. This was especially appropriate as on its last visit some 60 years previously, the Olokun head had been examined and condemned as a sand cast copy. The present study has established beyond doubt that the Olokun head is a hollow cire perdue or lost wax casting, very similar in technique and composition to the other heads. The balance of evidence suggests that this is the head unearthed at Ife in 1910. En 2010, une exposition de têtes Ife au British Museum à Londres a fourni l’opportunité de procéder à un examen scientifique et technique détaillé d’une tête en laiton, plus connue sous le nom de tête d’Olokun, et publiée par Léo Frobenius en 1912 ; une sélection d’autres têtes Ife exposées ont fait également l’objet d’analyses. La tête d’Olokun avait été étudiée et reléguée, soixante ans auparavant, au statut de simple copie obtenue par fonte au sable. Cette nouvelle approche, particulièrement bienvenue, établit sans aucun doute que la tête d’Olokun est une fonte à cire perdue, très similaire aux autres têtes en termes de technique et de composition. Par ailleurs, tout un faisceau d’éléments suggère qu’il s’agit bien de la tête mise au jour à Ife en 1910.Cet article livre les résultats du ré-examen technique et scientifique de la célèbre tête en laiton d’Olokun, originaire d’Ife (Nigéria), considérée en 1949 par William Fagg et Léon Underwood comme une copie réalisée par moulage de la tête originale découverte en 1910 par Leo Frobenius.La discussion s’articule autour de trois grandes parties. La première examine les nombreux arguments utilisés par W. Fagg et L. Underwood pour reléguer la tête au statut de simple copie. La seconde décrit la façon dont on pense actuellement que la tête a été coulée. Enfin, la troisième dévoile l’examen scientifique établissant son ancienneté probable, sa production en Afrique de l’Ouest, et sa ressemblance frappante avec d’autres têtes d’Ife.Parmi les nombreux points retenus par W. Fagg et L. Underwood, trois revêtent une certaine importance. Dans l’ensemble ils dénoncent la nature diffuse de la surface du métal et le manque de détails précis (les points a, b, f et g de Fagg et Underwood), alors attribués à la méthode de fonte au sable. En réalité, l’examen attentif a très vite démontré que l’origine de cette différence d’aspect résidait dans le fait que, contrairement aux autres têtes d’Ife présentes au British Museum de nombreux mois avant l’exposition – pour examen et nettoyage –, la tête d’Olokun n’était arrivée en Grande-Bretagne que la veille de son ouverture et n’avait, par conséquent, reçu qu’un traitement très superficiel. Sous la couche de cire appliquée à la hâte, la corrosion, la terre et même des restes du matériau de moulage d’origine ont subsisté, remplissant les interstices et brouillant les détails de la fonte (fig. 8).Une objection plus sérieuse (g) résidait dans le fait, qu’en certains endroits de la tête, des accrétions de matière de surface paraissaient être en métal, comme si on avait là la traduction dans le métal du moulage de résidus, de poussières et de traces de corrosion, ce qui aurait pu effectivement être un argument en faveur d’une copie moulée sur l’original. Cependant, l’examen approfondi des zones concernées a montré que la plupart de ces « moulages de poussière » sont en fait constitués de vraies poussières et de résidus de fonte (fig. 9). À la base du cimier, on distingue quelques gerces de métal et le décor du cimier lui-même est ­recouvert de métal (fig. 10), mais cela pourrait s’expliquer par le simple fait que l’argile utilisée pour le moulage n’était pas assez fine pour pénétrer profondément dans cet interstice, ou encore que la surface du moule avait été endommagée pendant la cuisson et la coulée.Leur point h nécessite également une explication. Ainsi W. Fagg et L. Underwood décrivent deux zones sur le front qu’ils attribuent à une ­tentative d’introduction de broches en fer dans un possible moule en plâtre. Cette interprétation est entièrement erronée. Pour que cela soit interprété comme la preuve que cette tête était une copie d’un original, le métal aurait dû être coulé par les canaux intérieurs dans l’original et ce que l’on voit dans le métal de la présente tête correspondrait alors au moulage des canaux de coulée de la tête originale. Toutefois ces canaux de coulée coupés contenaient encore les extrémités de broches de renforcement et par conséquent il s’agit bien, non de moulages de canaux, mais de vrais canaux qui pour une raison quelconque n’ont pas été utilisés. En outre l’examen indique que c’est la cire que l’on a coupée à cet endroit, et non le métal. L’explication la plus probable est que le moule a été assemblé, prêt à être chauffé, mais qu’il a subi un accident qui l’a endommagé avant le début de la coulée. Les canaux de cire originaux ont alors probablement dû être coupés et remplacés par deux autres à l’intérieur de la tête (fig. 2).Dans l’ensemble il est à noter que, dans leur discussion, W. Fagg et L. Underwood ne mentionnent aucune des principales caractéristiques qui permettent de distinguer les fontes au sable ou les fontes postérieures, telle une réduction de taille de la copie qui aurait pu être constatée. De même, la présence de traits tout aussi distinctifs de la fonte à cire perdue qui peuvent être observés sur la tête ne sont pas évoqués.L’examen scientifique a établi que le métal est sérieusement corrodé, avec une corrosion intergranulaire très importante, témoignant fortement d’un enfouissement prolongé (fig. 16 et 18). Les produits de corrosion sont les minéraux auxquels on peut s’attendre sur une véritable antiquité. Il y a aussi une contamination très superficielle de pigments synthétiques. Ces derniers sont identiques à ceux trouvés sur les moulages en plâtre des têtes réalisés au British Museum, lors de la présence de la tête d’Olokun en 1948.La composition élémentaire et isotopique du métal de la tête d’Olokun est similaire à celle des autres têtes d’Ife, ce qui suggère fortement qu’elle a été fabriquée à partir du même stock de métal. L’examen du noyau de la tête indique une composition similaire à celle de l’une des autres têtes échantillonnée pour comparaison (Willett & Sayre 2006). Plus significatif encore, une partie de la matière végétale utilisée comme remplissage du noyau de la tête d’Olokun provenait de plantes qui poussent uniquement en Afrique de l’Ouest, signe évident que la tête a été coulée dans cette région.Ainsi, dans l’ensemble, le réexamen jette un doute considérable sur le rapport de 1949. Il établit que la tête est certainement une fonte creuse à la cire perdue, probablement réalisée en fonte directe – bien qu’une fonte indirecte ne puisse pas être totalement exclue –, très similaire à celle mise en œuvre pour réaliser les autres têtes. L’ensemble de ces arguments suggère qu’il s’agit bien de la tête exhumée par L. Frobenius en 1910.

Cet article présente les dernières avancées archéométriques en matière d’archéométallurgie du fer. Celles-ci se placent dans la lignée des approches menées depuis de longues années de manière interdisciplinaire tant sur les sites de production du métal que sur les objets eux mêmes. Ces avancées, basées sur le couplage d’analyses chimiques de pointe, notamment avec des inférences statistiques adaptées, permettent aujourd’hui de déterminer les procédé d’obtention du métal (direct ou indirect) mais également de vérifier des hypothèses de lieux de production. Cette dernière approche nécessite cependant la réalisation de référentiels importants, basés sur l’analyse de scories provenant de zones de production. Enfin, il est aujourd’hui possible de dater par technique radiocarbone les objets ferreux. L’ensemble de ces avancées ouvrent la voie à des études spatiales et chronologique de grande ampleur pour les années à venir. This article presents the latest advances in the field of archaeometric studies for iron based artefacts. These are placed in line with the approaches taken for many years in an interdisciplinary way on both metal production sites and on the objects themselves. These advances, based on the coupling of chemical analyzes with appropriate statistical inferences enable to determine the process for obtaining metal (direct or indirect) but also to verify the assumptions of production sites. This latter approach, however, requires the gathering of important reference datatsets based on analysis of slag from production areas. Finally, it is now possible to date the ferrous objects by radiocarbon technique. All these advances paved the way for major spatial and chronological studies in the coming years.

The hoard of Farébersviller (Moselle, France) was discovered in 1 99 1 during rescue excavations. It contains one hundred and thirty « bronze » artefacts wich are dated of the Late Bronze Age (BF Mb). A technological study of five ornaments pieces has been done : a decorated torque, two Vaudrevanges type bracelets, a bracelet with broad ends and a earring. From those objects, interesting questions, upon the duality between casting and plastic deformation for the forming of thin parts, could be asked. Before metallographic examinations of the microstructures of the alloys, observations with a binocular magnifying glass have been conducted. Done with a strip, with 4 cm wide and 1 .5 mm thick, the torque is the only piece formed by an important hammering work. The Vaudrevanges type bracelets are also made with a wide and thin stripe ; the microstructures of the alloys show us that casting is the main forming process. The bracelet with broad ends has kept the as-cast structure. The earring has been formed by a slight hammering work of a rough casting. This study outlines the high technology of the craftsmen for the casting of thin parts ; this skill could be linked with the use of ternary alloys such as leaded bronzes., Découvert en 1991 lors d'une opération d'archéologie préventive, le dépôt de Farébersviller en Moselle a livré cent trente objets de « bronze » datés de la fin de l'Âge du Bronze (BF Mb). Cinq pièces de parure ont fait l'objet d'une étude technologique : un torque décoré, deux bracelets de type Vaudrevanges, un bracelet à larges tampons et une boucle d'oreille. Ces objets posent des questions intéressantes sur la dualité entre l'usage de la fonderie et de la déformation plastique pour la réalisation de parties minces. Les objets ont été observés à la loupe binoculaire avant les examens métallographiques de la microstructure des alliages. Le torque, fait d'une bande de métal large de 4 cm et épaisse de 1 ,5 mm, est la seule pièce mise en forme par un important travail de martelage. La structure du métal des bracelets de type Vaudrevanges, également constitués d'une large bande mince, montre que la fonderie est le procédé dominant de leur formage. Le bracelet à larges tampons a gardé sa structure brute de coulée. Pour former la boucle d'oreille, une ébauche de fonderie a été faiblement reprise par martelage. Cette étude met en évidence la haute technicité des artisans capables de couler des parties très minces ; ces pratiques sont à mettre en relation avec l'usage des alliages ternaires que sont les bronzes au plomb., Veber Cécile, Pernot Michel. Étude technique de cinq objets du dépôt de Farébersviller (Moselle).. In: Revue d'Archéométrie, n°24, 2000. pp. 5-12.

International audience; Un décapage horizontal de 35 m2 sur le gisement archéologique de Koussané a permis la mise au jour de vestiges sidérurgiques en relation avec une opération de réduction directe d’un minerai de fer siliceux. Deux fragments de charbon de bois inclus dans de la scorie ont fourni un âge C14 de 1715 ± 55 BP en accord avec la chronostratigraphie. Le four utilisé pour cette opération se composait d’une fosse peu profonde légèrement hémisphérique surmontée d’une cellule maçonnée à base de colombins et enduite d’argile. Tant la forme que la hauteur de cette superstructure s’avèrent indéterminables à partir des vestiges. Une tuyère disposée obliquement à travers le corps du four et associée à des soufflets, a favorisé la formation d’une éponge de fer au dessus de la scorie liquide comme le révèlent les examens métallographiques. Cette dernière s’est solidifiée dans la fosse en un bloc de 90 kg. A la suite de quoi la construction en élévation a été déplacée de deux à trois mètres pour permettre le prélèvement de l’éponge de fer. Les analyses chimiques effectuées sur le minerai et la scorie permettent d’estimer autour de 11,5 kg la masse de métal brut produit.

International audience; Un décapage horizontal de 35 m 2 sur le gisement archéologique de Koussané a permis la mise au jour de vestiges sidérurgiques en relation avec une opération de réduction directe d'un minerai de fer siliceux. Deux fragments de charbon de bois inclus dans de la scorie ont fourni un âge C 14 de 1715 ± 55 BP en accord avec la chronostratigraphie. Le four utilisé pour cette opération se composait d'une fosse peu profonde légèrement hémisphérique surmontée d'une cellule maçonnée à base de colombins et enduite d'argile. Tant la forme que la hauteur de cette superstructure s'avèrent indéterminables à partir des vestiges. Une tuyère disposée obliquement à travers le corps du four et associée à des soufflets, a favorisé la formation d'une éponge de fer au dessus de la scorie liquide comme le révèlent les examens métallographiques. Cette dernière s'est solidifiée dans la fosse en un bloc de 90 kg. A la suite de quoi la construction en élévation a été déplacée de deux à trois mètres pour permettre le prélèvement de l'éponge de fer. Les analyses chimiques effectuées sur le minerai et la scorie permettent d'estimer autour de 11,5 kg la masse de métal brut produit.

L’étude a porté sur l’un des sept sarcophages métalliques d’un ensemble, datant des XVIe-XVIIe s., découvert dans l’Hôtel-Dieu de Tonnerre (Yonne, France). Grâce à des études anthropobiologique, archéologique et métallographique, l’individu et son sarcophage ont été caractérisés.L’identification des techniques de fabrication a permis de différencier les deux sarcophages emboités qui enveloppaient le défunt, bien que le matériau de départ ait été le même ou presque.L’analyse anthropobiologique, résultant d’une fouille exhaustive en laboratoire, a permis de caractériser le sexe et l’âge du sujet, un individu jeune adulte, de sexe masculin, dont l’état sanitaire général est bon, bien que des variations anatomiques non métriques et une pathologie d’ordre traumatique aient été observées ; enfin, le traitement post mortem appliqué au défunt, problématique, a fait l’objet d’un examen particulier. The study concerned one of a set of seven metal sarcophaguses found in a burial space, dating from the 16th–17th centuries, discovered in the Hôtel-Dieu in Tonnerre (Yonne, France). Using anthropological, archaeological and metallographic techniques, the individual and his sarcophagus have been analysed.Identification of the manufacturing techniques enabled differentiation of the two sarcophaguses, one contained within the other, which held the body, though the material seems to have been the same or almost the same in both layers.The anthropobiological analysis, resulting from an exhaustive laboratory study, revealed the sex and approximate age of the subject. He was a young adult male in good general health, though non-metric anatomical variations and a traumatic pathology were observed. Lastly, the post-mortem treatment applied to the corpse, which has raised various questions, was the object of particular attention. Die Untersuchung betraf einen von sieben Metallsarkophagen eines im Hôtel-Dieu von Tonnerre (Departement Yonne, Frankreich) entdeckten und in das 16.-17. Jh. datierten Ensembles. Anthropobiologische, archäologische und metallographische Studien ermöglichten die genaue Beschreibung des Individuums und seines Sarkophags.Obwohl das Ausgangsmaterial der beiden Sarkophage identisch oder fast identisch war, konnten die beiden ineinander verschachtelten Sarkophage, in denen der Verstorbene ruhte, dank der Identifizierung der Herstellungstechniken unterschieden werden.Die aus einer erschöpfenden Laborgrabung resultierende anthropobiologische Analyse hat es erlaubt, das Geschlecht und das Alter des Individuums zu bestimmen : es handelte sich um einen jungen Erwachsenen männlichen Geschlechts, dessen allgemeiner Gesundheitszustand trotz nicht metrischer anatomischer Merkmale und einer traumatischen Pathologie gut war. Schließlich wurde die problematische Behandlung, die dem Toten post mortem zuteil geworden war, einer besonderen Untersuchung unterzogen.

National audience

One of the most remarkable examples of metalwork from Mesoamerica is the collection from Monte Alban’s Tomb 7. Among its items, we encounter extraordinary examples of bimetallic artefacts; a pair of solar representations whose main particularity is that they are formed by two different alloy sheets: one rich in silver and the other rich in gold. The silver-rich zones show deterioration characterized by brittleness, fractures and the loss of some fragments; this fragility is apparently due to dislocations caused by repeated hammering and insufficient annealing during the manufacturing process. Because sampling of the original items was not allowed, test specimens were prepared replicating the manufacturing techniques and alloy compositions, based on data previously obtained by X-ray Fluorescence Analysis of the original pieces. Examination of these test specimens was undertaken in order to understand the thermodynamic behaviour of the metallic microstructure and its relation to the alteration processes. Samples of each alloy were then taken and analyzed by metallographic methods. Un des plus remarquables exemples du travail du métal en Mésoamérique est l’ensemble trouvé dans la Tombe 7 de Monte Alba. Parmi ces objets, certains sont des exemples extraordinaires de productions bimétalliques, comme une paire de représentations solaires dont la principale particularité est l’utilisation de deux feuilles d’alliages différents : un riche en argent et l’autre riche en or. Les régions riches en argent montrent une dégradation caractérisée par des cassures, fractures et perte de fragments; cette fragilité est apparemment due aux dislocations causées pendant leur fabrication par des coups de marteau répétés avec une chauffe insuffisante. Comme il est impossible de prélever des objets originaux, des analogues ont été préparés en utilisant les mêmes techniques de fabrication et des alliages identiques, révélés par les analyses réalisées précédemment par FX sur les pièces originales. L’examen des analogues a été réalisé de façon à comprendre le comportement thermodynamique de la microstructure métallique et son rapport aux procédés d’altération. Des échantillons de chacun des alliages ont été prélevés pour effectuer une analyse métallographique.

Les études sur la circulation des matières premières ou des produits semifinis portent la plupart du temps sur la forme du contenant qui les transporte, le contenu ayant été utilisé ou décomposé. Pour ne retenir que l'exemple le plus célèbre, les amphores sont précisément étudiées pour analyser le commerce du vin, de l'huile ou de différentes saumures. De nombreuses typologies ont ainsi été établies sans que l'on sache parfois pour autant ce que ces récipients contenaient réellement lors des transports. Pour l'essentiel, le regard porté sur les demi-produits ferreux n'a pas dérogé à cette approche. Ils possèdent, pourtant, un atout important, comme d'ailleurs d'autres matériaux, notamment de construction : ils sont un contenu ayant la forme d'un contenant. Dans la mesure du possible, il apparaît alors judicieux de pousser les études au-delà de l'analyse morphologique pour connaître les qualités du contenu, en l'occurrence ici celles des fers constituant les demi-produits. Ce type de recherche trouve ses fondements après la Seconde Guerre mondiale, à partir du moment où la microscopie optique se popularise et où la métallurgie physique s'impose comme une discipline institutionnalisée. Dans leur sillage naîtra rapidement une matière à la jonction entre les sciences dites dures et l'archéologie : l'archéométrie, dont la métallographie est une composante. Les premières analyses sur les demi-produits ferreux sont alors menées dans le nord de la France avec un handicap important : la méconnaissance des faciès métallographiques associés au procédé direct de réduction. Dans une moindre mesure, le sud de la France a également participé à ce mouvement. Si pour les lingots bipyramidés, les enseignements ont été limités notamment à cause de la disparité des études menées ici et là en Europe sans concordance, il en a été autrement à propos des currency bars. Les conclusions tirées ont très tôt témoigné du fort potentiel de ce type de démarche, en établissant une corrélation entre des sous-types morphologiques de currency bars et trois familles d'alliage ferreux, déterminées en fonction de la proportion des zones à forte teneur en phosphore. Conscient des avantages procurés par cette approche métallographique du demi-produit, nous proposons d'investir à nouveau cette démarche en nous attardant particulièrement sur le protocole à suivre pour définir précisément et exhaustivement les qualités du fer constituant les demi-produits. Ce protocole est ensuite confronté à un lot exceptionnel de demi-produits antiques découverts dans des navires romains échoués au large des Saintes-Maries-de-la-Mer, dans les Bouches-du-Rhône, en France. Ainsi, les perspectives enrichissantes de ce type d'enquête sont mises en évidence. Elles aboutissent, notamment, à situer l'acier dans la variété des fers employés, mais aussi, et de manière plus générale, à préciser les schémas de commercialisation et d'échanges à travers les normes en vigueur et les destinations fonctionnelles attachées à chaque demi-produit.

International audience; Cette étude porte sur la recherche des conditions de forgeage optimales ayant conduit à la réalisation de pointes de flèche diverses, identiques à celles dont on dispose pour l'époque antique, parfois en grande abondance, comme cela est le cas pour le site du siège d'Uxellodunum, au Puy d'Issolud (Lot). L'expérimentation a été conduite avec le concours d'un taillandier spécialiste de la restitution d'armes anciennes. L'originalité du travail porte sur le choix du forgeage de barres archéologiques issues des épaves gisant au large des Saintes-Maries-de-la-Mer, en Méditerranée, et des fouilles du Couperé à Saint Bertrand de Comminges, dans les Pyrénées. La caractérisation métallographique préalable de ces barres nous a permis de suivre l'incidence des conditions de forgeage sur la microstructure des pointes de flèche réalisées. Les principaux faciès typologiques et microstructuraux des flèches antiques ont été reproduits, permettant ainsi d'affiner la connaissance technique du protocole de forgeage du fer, au début de notre ère.

Occupée durant les deux premiers de notre ère (25-175), la maison de la zone 9 de l'agglomération routière d'Ambrussum (Villetelle, Hérault, France) est remarquable par la place qu'elle occupe le long de la voie Domitienne, dans un quartier davantage dédié à l'accueil des voyageurs plus qu'à l'habitat de la population locale (programme de recherche et fouilles programmées dirigés par Jean-Luc Fiches depuis 1980). C'est aussi dans cette maison de la zone 9 qu'on a identifié, pour la première fois sur le site, des activités de forge qui ont laissé des témoins variés et qui ont pu être caractérisées grâce à la conjugaison d'observations archéologiques et d'analyses archéométriques. L'examen de ces productions suggère qu'au Ier siècle le trafic était suffisamment important pour entraîner une spécialisation dans la charronnerie alors qu'au siècle suivant, une production plus diversifiée traduit sans doute une reconversion, peut-être accélérée suite à l'abandon temporaire de l'îlot, dans le premier quart du IIe siècle.

Within this work the relationship between the pore morphology and the fatigue properties of sintered pure iron and steel has been investigated. The mechanical properties of P/M are controlled by their microstructure and the porosity. Many parameters are influencing the microstructure and the porosity. A few of these parameters were considered in the investigation, which will have a significant influence on the performance characteristics of the materials. These parameters are the density, the kind of the powder, the sinter temperature and technique of alloying as well as the composition. The density acts as main parameter because it includes all other parameters. Therefore, the density has the maximum potential for optimizing the properties of the sintered components. The above mentioned parameters influence the morphology of the pores. Due to this, the characterizing of the pore characteristics is very important. The mechanical properties and the porosity have been investigated by varying the density, the sintering temperature and basic powder for sintered pure iron and alloyed steel. The investigated materials were Distaloy AE and SE, pure iron ABC 100.30 and MH 65.17. Basic powder was water atomized and pure broken sponge iron. The sintering conditions were 1120°C and 1280°C in an atmosphere of 70% N2 and 30% H2 in industrial equipment. If the relationship between the geometrical features of the pores and the influencing parameters is known, it is possible to optimize the morphology of the pores by the influencing factors. The base characteristics are pore area and perimeter, convex perimeter, maximum and minimum pore dimensions and the intercepts or distances between the pores. From the primary data a huge variety of secondary quantities can be derived which are used to describe the pore size, the pore shape, and pore interpore space. The pore morphology was quantified by image analysis. According to the results of the image analysis, the majority of all pores is small and rather round. Only a few large pores which are automatically also very irregular can act as potential fracture initiation sites. For this reason 98% of all pores were excluded from the further processing. Only 2% of the remaining larger and most irregular pores were evaluated. Pore irregularities are commonly characterized by a shape factor. The bending fatigue strength was investigated for a varying density by different sintering temperatures and basic powders. For each experimental condition 60 specimens were used in fully reversed flat bending tests at 6 stress levels of which 3 occurred in fracture. The endurance limits were determined for 50% probability at 107 cycles. Many properties of porous sintered materials are related to the pore microstructure. An attempt was made to correlate the fatigue behavior of industrially manufactured sintered iron and steels with quantitative pore characteristics. Crack initiation in fatigue tests was restricted to very few large irregular pores. All efforts to correlate average pore size or shape factors with fatigue strength values yield at best tendencies. Powder laws to describe the relationships between the strength, the density, and the shape factor the coefficients were calculated by regression analysis.

This study proposes a method of analysis of the metallic hoards from several criteria : technical, morphological and constitution of the metallic sets. In particular, the technological reading brings news informations on the selection modes of objects in Aquitaine (France) and constitution of the hoards buried between the XVIe and the XIVe century BC., Cette étude propose une méthode d'analyse des dépôts métalliques à partir de plusieurs critères d'ordre technique, morphologique et de constitution de l'ensemble métallique. En particulier, la lecture technologique apporte des informations inédites sur les modes de sélection des objets et la constitution des dépôts aquitains enfouis entre le XVIe et le XIVe siècle av. J.-C.

Models used for the fatigue assessment of spot-welded assembly only take into account geometrical parameters. Even so, residual stresses, microstructure of the Heat Affected Zone and notch root shape might be additional factors. This work consists in identifying the relevant parameters on the fatigue strength of spot welds made of High Strength Steel, to suggest welding conditions for an enhanced behaviour. To deeply analyze the tests results, methodologies and observation tools are developed: system to track the crack, SEM fractography and metallographic analysis. In the field of resistance spot welding, the primary structures observation enables to understand nugget growth formation. In some cases, solidification begins and occurs while current crosses the assembly. Many fatigue tests are carried out on tensile shear spot welded assembly made of Dual Phase steel. By the associated use of different observation tools, the welding conditions effect and the predominant influence factors are highlighted. There is few welding conditions influence on the propagation stage ; a reliability based model is proposed for this step. The initiation stage is a crucial step. An adapted weld cycle enables to obtain an enhanced fatigue behaviour thanks to an advantageous modification of the residual stresses field at notch root, by keeping admissible total weld time on component. These results open important outlooks for an industrial application., Les principaux modèles de comportement en fatigue des assemblages soudés par point ne prennent en compte que des paramètres géométriques. Or, les contraintes résiduelles, la microstructure de la Zone Affectée Thermiquement et la forme du fond d'entaille sont, a priori, autant de facteurs d'influence supplémentaires. L'objectif de ce travail est la compréhension des facteurs prédominants de la tenue en fatigue des assemblages soudés par point en acier THR, afin de proposer des conditions de soudage permettant un comportement amélioré. Pour analyser finement les résultats d'essais, des méthodologies et des outils d'observation sont développés : suivi de fissure, fractographie MEB, analyse métallographique. En soudage, l'observation des structures primaires permet de comprendre la formation du point de soudure. Dans certains cas, la solidification débute alors que le courant est encore délivré à l'assemblage. De nombreux essais de fatigue sont réalisés sur des assemblages de traction-cisaillement en acier Dual Phase pour étudier l'influence des conditions de soudage. Par l'utilisation combinée des différents outils, l'effet des conditions de soudage et les principaux facteurs d'influence sur la durée de vie de l'assemblage sont dégagés. L'étape de propagation de fissure est peu sensible aux conditions de soudage, une modélisation fiabiliste de cette étape est proposée. L'amorçage de fissure se révèle être l'étape cruciale. Un cycle de soudage adapté permet d'obtenir un comportement en fatigue amélioré grâce à une modification favorable du champ de contraintes résiduelles en fond d'entaille , tout en gardant des séquences de soudage sur composant acceptables. Ces résultats ouvrent de réelles perspectives d'application industrielle.

This study tackles the question of the archery and the bodies of archers of Irst BC. in Irst A.C., being useful like auxiliaries in the Roman army. Several topics are treated there: ala and cohors auxiliaries troops of archers, origins of the archers, their recruitment, the tactics and strategies used around the archers like the their armament. The study of the armament of the archers is also studied from a point of view of the techniques. Excavations on the site of Uxellodunum have delivered an exceptional collection of iron weapons, with arrow heads and arrows of catapult. The major aim of this study concerns the characterization of their metallurgical structures an d the determination of distribution, morphology and composition of phases and constitants. From that time, it is possible to suggest various ways for production and thermo-mechanical treatments developped by blacksmiths, at the 1st century BC. This contributes to feed the technical history of forging., Nous étudions dans cet ouvrage les archers dans l'armée romaine. Nous établissons leur visage de la fin de la République romaine jusqu'à Trajan à travers les sources littéraires, épigraphiques et archéologiques. Nous examinons par la suite l'efficacité de leurs armes et tentons de montrer qu'elles peuvent refléter un véritable travail technique grâce à une étude métallographique, complétée par des analyses physico-chimiques, du mobilier de pointes de flèche découvert au Puy d'Issolud (Lot), l'antique Uxellodunum: l'objectif principal étant la caractérisation, pour ces armes, des structures métallurgiques, des distributions, des morphologies et compositions des phases et des constituants présents. Il est dès lors possible d'imaginer les différents protocoles d'élaboration et les traitements thermo-mécaniques développés par les forgerons pour leur mise en forme et d'apporter de nouveaux éléments à l'histoire des techniques de la forge en relation avec l'armée romaine et plus particulièrement avec les corps et l'armement des archers.

Excavations on the site of Uxellodunum have delivered an exceptional collection of iron weapons, with arrow heads and arrows of catapult. The major aim of this study concerns the characterization of their metallurgical structures and the determination of distribution, morphology and composition of phases and constitants. From that time, it is possible to suggest various ways for production and thermo-mechanical treatments developped by blacksmiths, at the 1st century BC ; This contributes to feed the technical history of forging. Several steps are retained for observation and analysis ; X rays radiography and metallographic analysis (macroscopy and microscopy -optical or scanning electronic MEB), were carried out for identifying the structural features of each type of component (metal, oxides, carbides or residual slag inclusions). Vickers microhardness values let to evaluate the level of mechanical resistance. Electron micro- probe and secondary ion mass spectrometrie (SIMS) were performed in order to reach local distribution of impurities at surface or, occasinaly inside (concentration profile), by ionic abrasion-analysis sequences. Correlations between these results let to discriminate some specific data, able to bring a better identification of steps of smelting and forging processes involved in the operating chain, from the raw materials to these artefacts., Les fouilles effectuées sur le site d'Uxellodunum ont permis de révéler un mobilier exceptionnel d'armes en fer se composant de pointes de flèche et de fers de trait de catapulte. L'objectif principal de l'étude est de caractériser la microstructure, la distribution, la morphologie et la composition des phases présentes dans ces objets. Il est dès lors possible de proposer des protocoles d'élaboration et de transformation mis en oeuvre par les forgerons, au 1er siècle av. J.-C. pour la fabrication de ces armes. On contribue par là-même à nourrir l'histoire des techniques de forgeage. Plusieurs étapes d'observation et d'analyse ont été retenues dont : la radiographie par RX des objets, l'examen métallographiquc macro- et microscopique -optique et électronique (MEB)-, permettant l'identification des structures du métal et des inclusions ou phases secondaires (oxydes, carbures, scories résiduelles). Des essais de microdureté Vickers ont permis d'apprécier le niveau de résistance mécanique des armes. Ces observations ont été complétées par des études microanalytiques à la microsonde électronique et par spectrométrie d'émission d'ions secondaires (SIMS) ; on atteint alors la distribution locale des divers éléments, soit, en surface, soit en profondeur lors de séquences d'abrasion-analyse. La corrélation des résultats obtenus doit conduire, à terme, à dégager un certain nombre d'indices discriminatoires et permettre d'expliciter les données relatives aux différentes étapes de la chaîne opératoire, de l'élaboration du métal à la réalisation des armes., Renoux Guillaume, Dabosi Francis, Pailler Jean-Marie. Les armes en fer d'Uxellodunum (Puy d'Issolud, Lot), dernière bataille de César en Gaule : étude paléométallurgique de pointes de flèche et trait de catapulte. In: Revue d'Archéométrie, n°28, 2004. pp. 141-152.

International audience

This paper is not a handbook of archaeometry, but a statement of methods for the studies of ancient ironmaking wastes and products, for the archaeologists. The features of the main iron making processes and their products are explained after some basic concepts of mineralogy, metallurgy and on physico-chemical processing. The main methods of studies used in archaeometry applied to the productions and scraps are being discussed, especially the one about the low shaft furnace or direct process., Cet article n'est pas un manuel d'archéométrie, mais un exposé des méthodes d'étude des produits et déchets de la sidérurgie ancienne, auxquels peuvent être confrontés les archéologues. Les caractères des principales chaînes opératoires sidérurgiques anciennes et de leurs produits sont présentés après avoir rappelé quelques notions de base de minéralogie, de métallurgie et sur les transformations physico-chimiques. Les principales méthodes d 'étude utilisées en archéométrie appliquées aux productions et aux déchets, essentiellement celle de la chaîne du bas fourneau ou filière directe, sont discutées., Fluzin Philippe, Ploquin Alain, Serneels Vincent. Archéométrie des déchets de production sidérurgique. Moyens et méthodes d'identification des différents éléments de la chaîne opératoire directe. In: Gallia, tome 57, 2000. pp. 101-121.

The metallogenic study of several samples originating from the spoil heaps of the Engelsbourg mine provide evidence of a bismuth paragenesis. It is related to a late phase of mineralization in veins with chalcopyrite and tennantite. It is compared with other bismuth occurrences of the Vosges massif ; lac des Perches and the Brezouard granite., L'étude métallographique de quelques échantillons provenant des haldes de la mine d'Engelsbourg a permis de mettre en évidence l'existence d'une paragenèse bismuthifère. Cette dernière correspond à une phase minéralisatrice tardive dans les filons à chalcopyrite et cuivre gris. Elle est comparée à d'autres occurrences bismuthifères du Massif vosgien : celle du lac des Perches et celle du granite du Brézouard., Ruhlmann François. Une paragenèse bismuthifère dans les filons de la mine d'Engelsbourg (Sainte-Marie-aux-Mines, Vosges). In: Bulletin de Minéralogie, volume 101, 5-6, 1978. pp. 570-572.