Le terme acier à creuset peut être quelque peu trompeur car il ne fait pas référence à un produit en acier particulier mais plutôt à un processus de production d’acier spécifique. Le processus d’acier au creuset implique la fusion de matières premières telles que le fer forgé, la fonte et l’acier blister dans de petits creusets de fonderie pour la cémentation ou la décarburation. Au cours de ces processus, le carbone est soit diffusé dans le stock ou retiré du stock pour produire des qualités métallurgiques optimales dans le produit fini. Après la fusion, le creuset est retiré du four et l’acier est coulé dans des lingotières. Le procédé de l’acier au creuset est l’une des plus anciennes méthodes documentées de production d’acier et, bien qu’il ait été remplacé par des méthodes plus efficaces, il est toujours utilisé pour produire de petites quantités de matériaux de haute qualité pour des applications spécialisées.
L’acier est une combinaison de fer et de petites quantités de carbone. De telles combinaisons sont appelées alliages avec additifs, ici le carbone, améliorant la qualité du matériau de base et conférant des caractéristiques spécifiques au produit final. L’acier, par exemple, est plus dur que le fer forgé, moins cassant que la fonte et possède de meilleures qualités de résistance à l’usure et à la corrosion que l’un ou l’autre. L’acier peut être produit de diverses manières, dont la plupart impliquent la fusion du stock de fer en présence d’une source de carbone. Ce processus provoque la diffusion de petites quantités de carbone dans le fer fondu avec des concentrations finales typiques de carbone allant de 0.2% à 2.1% en fonction de l’utilisation prévue de l’alliage.
L’une des plus anciennes formes de production d’acier est le processus d’acier au creuset; la première documentation fiable sur les aciers fabriqués au creuset sont des documents islamiques médiévaux vers 1050 environ. Le principe de base de l’acier produit au creuset est centré sur la fusion de stock de métal dans des récipients ou des conteneurs faits de divers matériaux réfractaires suffisamment petits pour être manipulés par une ou deux personnes. Les conteneurs ou creusets sont chargés de divers métaux, notamment du fer forgé, de la fonte ou de l’acier blister, et cuits dans des fours spéciaux pour faire fondre la charge. Les matériaux à faible teneur en carbone tels que le fer forgé sont complétés par une source de carbone telle que le charbon de bois qui carbure ou infuse la masse fondue avec du carbone. En revanche, les matières premières dont la teneur en carbone est trop élevée pour la fabrication générale de l’acier sont décarburées ; ceci est généralement réalisé en exposant le matériau fondu à une source d’oxygène.
Le processus commence généralement par le chauffage des creusets à la chaleur blanche dans un four à coke ou à gaz, puis ils sont retirés de la source de chaleur, chargés des matières premières et renvoyés dans le four. Ils sont ensuite laissés plusieurs heures jusqu’à ce que les matières premières soient complètement fondues. Les creusets sont ensuite retirés du four, les impuretés à la surface de l’acier fondu sont écumées et l’acier est versé dans des lingotières. Ce procédé prend du temps et coûte cher et a été largement remplacé par des procédés plus économiques et de grande capacité tels que les fours Bessemer. La haute qualité de l’acier au creuset a cependant signifié que le procédé est toujours utilisé pour produire de petites quantités d’acier pour des marchés de niche spécialisés.