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Le métal utilisé dans nos produits en fer forgé contient entre 0,01 et 0,29 % de carbone. Tous nos produits en fer forgé sont fabriqués à la main.

Tous les produits ayant une silhouette sont découpés dans des feuilles de fer forgé à faible teneur en carbone sur une machine de découpe laser, puis soudés à la main si nécessaire, ou pliés à la main, puis recouverts de poudre.


Applications
Le fer est le métal le plus utilisé, représentant 95 pour cent de tout le tonnage de métaux produit dans le monde. Sa combinaison de faible coût et de haute résistance le rend indispensable, en particulier dans des applications telles que les automobiles, les coques de grands navires et les composants structurels des bâtiments. L'acier est l'alliage de fer le plus connu, et certaines des formes que prend le fer comprennent :

La fonte brute contient 4 à 5 % de carbone et contient des quantités variables de contaminants tels que le soufre, le silicium et le phosphore. Sa seule signification est celle d'une étape intermédiaire sur le chemin du minerai de fer vers la fonte et l'acier.
La fonte contient 2 à 3,5 % de carbone et de petites quantités de manganèse. Les contaminants présents dans la fonte brute qui affectent négativement les propriétés du matériau, tels que le soufre et le phosphore, ont été réduits à un niveau acceptable. Il a un point de fusion de l'ordre de 14201470 K, ce qui est inférieur à celui de l'un ou l'autre de ses deux composants principaux, et en fait le premier produit à fondre lorsque le carbone et le fer sont chauffés ensemble. Il est extrêmement solide, dur et cassant. Le travail de la fonte, même de la fonte chauffée à blanc, a tendance à casser l'objet.
L'acier au carbone contient entre 0,5 % et 1,5 % de carbone, avec de petites quantités de manganèse, de soufre, de phosphore et de silicium.
Le fer forgé contient moins de 0,5 % de carbone. C'est un produit résistant et malléable, pas aussi fusible que la fonte brute. Il contient une très petite quantité de carbone, quelques dixièmes de pour cent. S’il est aiguisé jusqu’au bout, il le perd rapidement.
Les aciers alliés contiennent des quantités variables de carbone ainsi que d'autres métaux, tels que le chrome, le vanadium, le molybdène, le nickel, le tungstène, etc.
Les oxydes de fer (III) sont utilisés dans la production de stockage magnétique dans les ordinateurs. Ils sont souvent mélangés à d’autres composés et conservent leurs propriétés magnétiques en solution.


Caractéristiques notables
Le fer est le métal le plus abondant et est considéré comme le dixième élément le plus abondant dans l’univers. Le fer est également l’élément le plus abondant (en masse, 34,6 %) composant la Terre ; la concentration de fer dans les différentes couches de la Terre varie de élevée au niveau du noyau interne à environ 5 % dans la croûte externe ; il est possible que le noyau interne de la Terre soit constitué d'un seul cristal de fer, bien qu'il s'agisse plus probablement d'un mélange de fer et de nickel ; On pense que la grande quantité de fer présente sur Terre contribue à son champ magnétique. Son symbole Fe est une abréviation de ferrum, le mot latin désignant le fer.

Le fer est un métal extrait du minerai de fer et on le trouve rarement à l’état libre (élémentaire). Afin d’obtenir du fer élémentaire, les impuretés doivent être éliminées par réduction chimique. Le fer est utilisé dans la production de l'acier, qui n'est pas un élément mais un alliage, une solution de différents métaux (et de certains non-métaux, notamment le carbone).

Le noyau de fer possède l’énergie de liaison par nucléon la plus élevée, c’est donc l’élément le plus lourd produit de manière exothermique par fusion et le plus léger par fission. Lorsqu’une très grande étoile se contracte en fin de vie, la pression interne et la température augmentent, permettant à l’étoile de produire des éléments progressivement plus lourds. Lorsque le fer sera atteint, l’étoile ne produira plus suffisamment d’énergie dans son noyau et une supernova s’ensuivra.

Les modèles cosmologiques avec un univers ouvert prédisent qu’il y aura une phase où, à la suite de réactions lentes de fusion et de fission, tout deviendra du fer.

Histoire
Les premiers signes d'utilisation du fer proviennent des Indiens ; Les Sumériens et les Égyptiens, où vers 4000 avant JC, de petits objets, tels que des pointes de lances et des ornements, étaient fabriqués à partir de fer récupéré de météorites. Parce que les météorites tombent du ciel, certains linguistes ont supposé que le mot anglais iron, apparenté à de nombreuses langues d'Europe du Nord et de l'Ouest, dérive de l'étrusque aisar qui signifie « les dieux ».

Le fer était utilisé en Inde dès 250 avant notre ère. Le célèbre pilier Ashoka, près de Delhi, est constitué de fer très pur (98 %) et n’a pas été rouillé ni érodé jusqu’à ce jour. Entre 3 000 et 2 000 avant JC, un nombre croissant d'objets en fer fondu (distinguables du fer météorique par l'absence de nickel dans le produit) apparaissent en Mésopotamie, en Anatolie et en Égypte. Cependant, leur utilisation semble être cérémoniale et le fer était un métal coûteux, plus cher que l’or. Dans l'Iliade, les armes sont principalement en bronze, mais les lingots de fer sont utilisés pour le commerce. Certaines ressources (voir la référence Qu'est-ce qui a causé l'âge du fer ? ci-dessous) suggèrent que le fer était alors créé comme un sous-produit du raffinage du cuivre, sous forme d'éponge de fer, et n'était pas reproductible par la métallurgie de l'époque. Entre 1 600 et 1 200 avant JC, le fer était de plus en plus utilisé au Moyen-Orient, mais n’a pas supplanté l’utilisation dominante du bronze.


Hache de fer de l'âge du fer suédois, trouvée à Gotland, en Suède. Entre le XIIe et le Xe siècle avant JC, il y a eu une transition rapide au Moyen-Orient du bronze aux outils et armes en fer. Le facteur critique de cette transition ne semble pas être l’apparition soudaine d’une technologie supérieure de travail du fer, mais plutôt la rupture de l’approvisionnement en étain. Cette période de transition, qui s’est produite à différentes époques dans différentes parties du monde, marque le début d’une ère de civilisation appelée l’âge du fer.

Parallèlement à la transition du bronze au fer, la découverte de la carburation, qui était le processus d'ajout de carbone aux fers de l'époque, a eu lieu. Le fer était récupéré sous forme d'éponge de fer, un mélange de fer et de scories avec du carbone et/ou du carbure, qui était ensuite martelé et replié à plusieurs reprises pour libérer la masse de scories et oxyder le contenu en carbone, créant ainsi le produit en fer forgé. Le fer forgé avait une très faible teneur en carbone et ne durcissait pas facilement par trempe. Les peuples du Moyen-Orient ont découvert qu'un produit beaucoup plus dur pouvait être créé en chauffant à long terme un objet en fer forgé dans un lit de charbon de bois, qui était ensuite trempé dans de l'eau ou de l'huile. Le produit obtenu, dont la surface était en acier, était plus dur et moins cassant que le bronze qu'il commençait à remplacer.

En Chine, les premiers fers utilisés étaient également du fer météorique, avec des preuves archéologiques d'objets en fer forgé apparaissant dans le nord-ouest, près du Xinjiang, au 8ème siècle avant JC. Ces objets étaient fabriqués en fer forgé, créés selon les mêmes procédés utilisés au Moyen-Orient et en Europe, et étaient censés avoir été importés par des non-Chinois.

Dans les dernières années de la dynastie Zhou (environ 550 avant JC), une nouvelle capacité de fabrication de fer a vu le jour grâce à une technologie de four très développée. Produisant des hauts fourneaux capables d'atteindre des températures supérieures à 1 300 K, les Chinois développèrent la fabrication de fonte, ou fonte brute.

Si les minerais de fer sont chauffés avec du carbone jusqu'à 14201470 K, un liquide fondu se forme, un alliage d'environ 96,5 % de fer et 3,5 % de carbone. Ce produit est solide, peut être moulé dans des formes complexes, mais il est trop cassant pour être travaillé, à moins que le produit ne soit décarburé pour éliminer la majeure partie du carbone. La grande majorité de la fabrication chinoise de fer, à partir de la dynastie Zhou, était en fonte. Le fer, cependant, est resté un produit ordinaire, utilisé par les agriculteurs pendant des centaines d'années, et n'a pas vraiment affecté la noblesse chinoise jusqu'à la dynastie Qin (vers 221 avant JC).

Le développement de la fonte a pris du retard en Europe, car les fonderies ne pouvaient atteindre que des températures d'environ 1 000 K. Pendant une bonne partie du Moyen Âge, en Europe occidentale, le fer était encore fabriqué par transformation de fer spongieux en fer forgé. Certaines des premières coulées de fer en Europe ont eu lieu en Suède, sur deux sites, Lapphyttan et Vinarhyttan, entre 1150 et 1350 après JC. Certains chercheurs suggèrent que cette pratique aurait pu suivre les Mongols à travers la Russie jusqu'à ces sites, mais il n'y a aucune preuve claire de cette hypothèse. Quoi qu’il en soit, à la fin du XIVe siècle, un marché pour les produits en fonte commença à se former, à mesure que se développait la demande de boulets de canon en fonte.

Les premières fonderies de fer (comme on appelle ce procédé) utilisaient du charbon de bois à la fois comme source de chaleur et comme agent réducteur. Dans l’Angleterre du XVIIIe siècle, les réserves de bois s’épuisaient et le coke, un combustible fossile, était utilisé comme alternative. Cette innovation d'Abraham Darby a fourni l'énergie de la révolution industrielle.


Composés
Ce tas de boulettes de minerai de fer sera utilisé dans la production d’acier. Les états d'oxydation courants du fer comprennent : l'état Fer (II), Fe2+, auparavant ferreux, est très courant.
l'état Fer(III), Fe3+, auparavant ferrique, est également très courant, par exemple dans la rouille.
l'état Fer(IV), Fe4+, auparavant ferryl, stabilisé dans certaines enzymes (par exemple les peroxydases).
l'état Fer (VI), Fe6+ est également connu, bien que rare, dans le ferrate de potassium.
le carbure de fer Fe3C est connu sous le nom de cémentite.
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Voir également
oxyde de fer

Occurrence
L'aspect rouge de cette eau est dû au fer présent dans les roches. Le fer est l'un des éléments les plus répandus sur Terre, constituant environ 5 % de la croûte terrestre. La majeure partie de ce fer se trouve dans divers oxydes de fer, tels que les minéraux hématite, magnétite et taconite. On pense que le noyau terrestre est constitué en grande partie d’un alliage métallique fer-nickel. De même, environ 5 % des météorites sont constituées d’un alliage fer-nickel. Bien que rares, ils constituent la principale forme de fer métallique naturel à la surface de la Terre.

Industriellement, le fer est extrait de ses minerais, principalement l'hématite (nominalement Fe2O3) et la magnétite (Fe3O4) par réduction avec du carbone dans un haut fourneau à des températures d'environ 2000°C. Dans un haut fourneau, le minerai de fer, le carbone sous forme de coke et un flux tel que le calcaire sont introduits dans la partie supérieure du four, tandis qu'un souffle d'air chauffé est forcé dans le fond du four.

Dans le four, le coke réagit avec l’oxygène présent dans l’air soufflé pour produire du monoxyde de carbone :

6C + 3O2 ? 6CO
Le monoxyde de carbone réduit le minerai de fer (dans l'équation chimique ci-dessous, hématite) en fer fondu, devenant ainsi du dioxyde de carbone :

6 CO + 2 Fe2O3 ? 4 Fe + 6 CO2
Le flux est présent pour faire fondre les impuretés du minerai, principalement le sable de dioxyde de silicium et d'autres silicates. Les fondants courants comprennent le calcaire (principalement le carbonate de calcium) et la dolomite (carbonate de magnésium). D'autres flux peuvent être utilisés en fonction des impuretés qui doivent être éliminées du minerai. Sous la chaleur du four, le flux calcaire se décompose en oxyde de calcium (chaux vive) :

CaCO3 ? CaO + CO2
L'oxyde de calcium se combine ensuite avec le dioxyde de silicium pour former une scorie.

CaO + SiO2 ? CaSiO3
Les scories fondent sous la chaleur du four, ce que le dioxyde de silicium ne pourrait pas faire. Au fond du four, les scories fondues flottent au-dessus du fer liquide plus dense, et des becs verseurs sur le côté du four peuvent être ouverts pour évacuer soit le fer, soit les scories. Le fer, une fois refroidi, est appelé fonte brute, tandis que les scories peuvent être utilisées comme matériau dans la construction de routes ou pour améliorer les sols pauvres en minéraux pour l'agriculture.

Environ 1 100 Mt (millions de tonnes) de minerai de fer ont été produites dans le monde en 2000, avec une valeur marchande brute d'environ 25 milliards de dollars américains. Alors que la production de minerai est présente dans 48 pays, les cinq plus grands producteurs étaient la Chine, le Brésil, l'Australie, la Russie et l'Inde, représentant 70 % de la production mondiale de minerai de fer. Les 1 100 Mt de minerai de fer ont été utilisées pour produire environ 572 Mt de fonte brute.


Rôle biologique
Le fer est essentiel à tous les organismes, à l’exception de quelques bactéries. Il est généralement incorporé de manière stable à l'intérieur des métalloprotéines, car, sous forme exposée ou libre, il provoque la production de radicaux libres généralement toxiques pour les cellules. Dire que le fer est libre ne signifie pas qu’il flotte librement dans les fluides corporels. Le fer se lie avidement à pratiquement toutes les biomolécules et adhère donc de manière non spécifique aux membranes cellulaires, aux acides nucléiques, aux protéines, etc.

Les animaux incorporent du fer dans le complexe hème, un composant essentiel des cytochromes, qui sont des protéines impliquées dans les réactions redox (y compris, mais sans s'y limiter, la respiration), et des protéines transportant l'oxygène, l'hémoglobine et la myoglobine. Le fer inorganique impliqué dans les réactions redox se trouve également dans les amas fer-soufre de nombreuses enzymes, telles que la nitrogénase (impliquée dans la synthèse de l'ammoniac à partir de l'azote et de l'hydrogène) et l'hydrogénase. Une classe de protéines de fer non héminique est responsable d'un large éventail de fonctions au sein de plusieurs formes de vie, telles que les enzymes méthane monooxygénase (oxyde le méthane en méthanol), la ribonucléotide réductase (réduit le ribose en désoxyribose ; biosynthèse de l'ADN), les hémérythrines (transport de l'oxygène et fixation chez les invertébrés marins) et la phosphatase acide pourpre (hydrolyse des esters de phosphate). Lorsque l’organisme combat une infection bactérienne, il séquestre le fer dans la protéine transporteuse transferrine, de sorte qu’il ne peut pas être utilisé par les bactéries.

La distribution du fer est fortement réglementée chez les mammifères. Le fer absorbé par le duodénum se lie à la transferrine et, transporté par le sang, atteint différentes cellules. Il y parvient grâce à un mécanisme encore inconnu incorporé dans les protéines cibles. [1].

Les bonnes sources de fer alimentaire comprennent la viande, le poisson, la volaille, les lentilles, les haricots, les épinards, le tofu, les pois chiches, les pois aux yeux noirs, les fraises et la farine.

Le fer fourni par les compléments alimentaires se trouve souvent sous forme de fumarate de fer (II). L’AJR pour le fer varie considérablement en fonction de l’âge, du sexe et de la source de fer alimentaire (le fer à base d’hème a une biodisponibilité plus élevée)[2]. Notez également la section ci-dessous sur les précautions.


Isotopes
Le fer contient quatre isotopes stables naturels, 54Fe, 56Fe, 57Fe et 58Fe. Les abondances relatives des isotopes du Fe dans la nature sont d'environ 54Fe (5,8 %), 56Fe (91,7 %), 57Fe (2,2 %) et 58Fe (0,3 %). Le 60Fe est un radionucléide éteint qui avait une longue demi-vie (1,5 Myr). Une grande partie des travaux antérieurs sur la mesure de la composition isotopique du Fe ont été centrés sur la détermination des variations du 60Fe dues aux processus accompagnant la nucléosynthèse (c'est-à-dire les études de météorites) et la formation du minerai. L'isotope 56Fe présente un intérêt particulier pour les scientifiques nucléaires car il représente le noyau le plus stable possible. Il n’est pas possible d’effectuer une fission ou une fusion sur du 56Fe tout en libérant de l’énergie. Cela ne s’applique à aucun autre élément. Dans les phases des météorites Semarkona et Chervony Kut, une corrélation entre la concentration de 60Ni, le produit fille de 60Fe, et l'abondance des isotopes stables du fer a pu être trouvée, ce qui prouve l'existence de 60Fe au moment de la formation du système solaire. Il est possible que l'énergie libérée par la désintégration du 60Fe ait contribué, avec l'énergie libérée par la désintégration du radionucléide 26Al, à la refusion et à la différenciation des astéroïdes après leur formation il y a 4,6 milliards d'années. L’abondance de 60Ni présente dans la matière extraterrestre peut également fournir des informations supplémentaires sur l’origine du système solaire et ses débuts. Parmi les isotopes stables, seul le 57Fe possède un spin nucléaire (-1/2). Pour cette raison, le 57Fe est utilisé comme isotope de spin en chimie et en biochimie.