L'étude de l'acier de l'Antiquité au début du XIXe siècle s'inscrit dans une situation historiographique particulière, avant la rupture que constitue le convertisseur Bessemer.
L'acier, tel qu'il est défini par les sidérurgistes contemporains, est un alliage de fer et de carbone en quantité inférieure à 2 % mass.
Aujourd'hui, le terme « fer » n'est quasiment plus utilisé dans la terminologie des sidérurgistes. On parle d'aciers doux, d'aciers micro et d'aciers non alliés, à très bas carbone, pour désigner ce qui était considéré, avant Bessemer, comme du fer.
Cette évocation du glissement de la signification des termes employés par les sidérurgistes entre la période pré-Bessemer et aujourd'hui est un bon exemple de la relativité des définitions d'un matériau qui pourrait sembler a priori bien identifié par sa structure et ses propriétés depuis la fin du XIXe siècle.
Dans la fourchette de composition définissant l'acier prenant la trempe (de 0,3-0,4 à 2 % mass), la variation de teneur en carbone entraîne celle des propriétés mécaniques.
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Or, les alliages ferreux antérieurs au procédé Bessemer peuvent être très hétérogènes du point de vue de la distribution en carbone, ce qui rend difficile la définition intrinsèque de la nature métallurgique du matériau.
Une des propriétés de l'acier la plus souvent énoncée est sa potentielle dureté, due à la présence du carbone dans la structure du matériau.
Une des propriétés majeures de l'acier réside dans sa capacité à augmenter encore sa dureté par un traitement de trempe, piégeant les atomes de carbone dans le réseau cristallin du fer et donnant naissance à une structure particulière : la martensite.
La définition de l'acier comme un alliage fer-carbone est relativement récente puisqu'elle découle des travaux de René-Antoine Ferchault de Réaumur (1683-1757).
Comme le rappelle Jean-Marc Mandosio dans ce volume, les savoirs se tissent à partir de la définition de l’acier par Aristote.
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Au XIIIe siècle, avec Albert le Grand et son De mineralibus, c’est donc en conformité totale avec Aristote que l’acier est défini comme un fer épuré, dur et très sec, plus dur et plus compact que le fer et qu’un traitement trop poussé peut rendre cassant.
Certaines des définitions savantes de l'acier et de ses qualités spécifiques, telles qu'elles sont élaborées à partir d'Aristote, perdureront jusqu'au XVIIIe siècle.
Elles se combineront avec la tradition alchimique qui fait son apparition en Occident au XIIe mais ne s'intéresse alors que modérément au fer et à l'acier.
Ce n'est qu'au XVIIe siècle que les alchimistes accordent davantage d'importance à l'« Acier des Philosophes » ; mais attention, le terme est trompeur pour le non initié : il s'agit alors de l'antimoine et de ses dérivés.
Si « l'état moyen » tel qu'il sera défini au XVIIIe siècle par Réaumur dans L'art de convertir le fer forgé en acier et l'art d'adoucir le fer fondu en 1722 et par Denis Diderot (1713-1784) dans l'article « Acier » de l'Encyclopédie en 1751 ne recoupe plus le sens donné par les alchimistes puisqu'il s'agit cette fois d'une gradation entre fonte et fer, le concept est cependant introduit.
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La notion d'« état moyen » ouvre la voie, à la fin du XVIIIe siècle, à une identification capitale, dans le sillage des analyses chimiques naissantes, comme celles du savant suédois Torben Olof Bergman (1735-1784) : la teneur en carbone de l'acier.
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