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La mutation de la filière sidérurgique vers le tout acier après 1880 est à l'origine de la naissance de la métallurgie physique. L'utilisation massive de ce matériau aux possibilités prometteuses, mais encore souvent imprévisibles, incite alors les producteurs et les utilisateurs d'acier à se lancer dans des recherches visant à relier les propriétés mécaniques du matériau à ses caractéristiques physiques et chimiques.
Une collaboration internationale active s'établit entre ingénieurs et savants autour d'un objectif commun: construire un corpus scientifique susceptible d'expliquer les comportements encore mystérieux du matériau acier. Rapidité de transmission des informations, qualité des contacts, dynamisme des discussions qui animent les controverses sont autant de facteurs qui assurent le succès de cette entreprise.
Deux dates significatives jalonnent l'émergence de la nouvelle science du métal: 1886, année de la mise au point par H. Le Chatelier d'un thermocouple permettant la mesure des hautes températures et 1900, année de la rencontre entre théorie et expérimentation avec l'application des lois de la thermodynamique au diagramme d'équilibre expérimental des alliages fer-carbone. Après 1900, les laboratoires de Recherche-Développement utilisant ces acquis scientifiques pour étudier et développer les aciers spéciaux se multiplient dans les usines.
Le tournant du siècle marque aussi un changement important dans l'enseignement. La métallurgie physique, structurée comme science autonome, s'impose à la veille de la première guerre mondiale, permettant la diffusion de nouvelles technologies à base scientifique dans l'industrie au cours des décennies suivantes.