Wissenschaftliche Untersuchung japanischer Schwerter – Wie Röntgen, CT und Röntgenfluoreszenzanalyse die Geheimnisse des Schmiedens lüften

Wenn die Wissenschaft das japanische Schwert „liest"

Die Beurteilung japanischer Schwerter erfolgte lange Zeit durch das Auge und die Erfahrung versierter Kenner – durch eine Sichtprüfung, bei der jihada, hamon, Form und die Rostfärbung des nakago betrachtet werden. Seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts haben jedoch Fortschritte in Physik und chemischer Analytik die Entwicklung von Verfahren rasch vorangetrieben, mit denen sich der innere Aufbau japanischer Schwerter zerstörungsfrei untersuchen lässt. Im Jahr 2026 sind wissenschaftliche Analysen bei der Untersuchung von Museumsbeständen, bei der Echtheitsprüfung und in der Erforschung der Herstellungsverfahren ein unverzichtbares Werkzeug.

Dieser Beitrag stellt die wichtigsten Analyseverfahren der wissenschaftlichen Schwertuntersuchung und ihre Entdeckungen vor. Die repräsentativen Verfahren lassen sich wie folgt zusammenfassen.

Röntgendurchleuchtung – Sichtbarmachung der unsichtbaren inneren Struktur

Das grundlegendste wissenschaftliche Analyseverfahren ist die Röntgendurchleuchtung. Während gewöhnliche Fotografie die Reflexion von Licht nutzt, durchdringen Röntgenstrahlen Materie. Dadurch lassen sich die Querschnittsstruktur der Klinge, innere Risse und Reparaturspuren sichtbar machen.

Die wichtigste Information, die Röntgenaufnahmen japanischer Schwerter liefern, ist die „Schichtstruktur des orikaeshi tanren". Durch das wiederholte Falten und Schmieden von tamahagane entsteht im Stahlblock eine Schichtstruktur. Diese Schichten lassen sich bis zu einem gewissen Grad aus der Beobachtung von hamon und jihada erschließen; die Röntgenaufnahme erlaubt es jedoch, die innere Schichtverteilung genauer zu erfassen.

Auch Reparaturspuren lassen sich mit Röntgenstrahlen gut nachweisen. Bei Schwertern, die später verändert wurden – etwa durch suriage (das Kürzen des nakago) oder eine Neuhärtung der Schneide –, zeigen sich solche Eingriffe als ungleichmäßige Dichtemuster im Inneren. Diese Informationen liefern auch wichtige Anhaltspunkte für die Beurteilung der Echtheit eines mei.

CT-Tomografie – dreidimensionale Analyse der inneren Struktur

Als Weiterentwicklung der Röntgendurchleuchtung hat sich in den letzten Jahren die dreidimensionale Analyse mittels CT (Computertomografie) rasch verbreitet. Beim CT-Scan wird ein Objekt aus verschiedenen Winkeln mit Röntgenstrahlen aufgenommen und per Computerverarbeitung werden Schnittbilder erzeugt. Diese medizinische Technik wird inzwischen auch bei der Untersuchung von Kulturgütern angewandt.

Ein besonders beachtetes Ergebnis der CT-Analyse japanischer Schwerter ist die „Visualisierung des Aufbaus". Die Verbundstruktur, die Stahlsorten mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt – shingane, kawagane und hagane – kombiniert, war mit der herkömmlichen Sichtprüfung kaum zu erkennen; durch die CT-Analyse werden nun ihre Verbindungsflächen und ihre Verteilung deutlich sichtbar.

In einer gemeinsam vom Institut für Physikalische und Chemische Forschung (RIKEN) und dem Tokyo National Museum durchgeführten Untersuchung wurde bei der CT-Analyse von Schwertern, die als kokuhō gelten, in einem Fall eine komplexe Anordnung der Stahlsorten entdeckt, die sich von dem in der bisherigen Beurteilung angenommenen Aufbau unterschied. Wissenschaftliche Daten haben damit eine seit hundert Jahren bestehende „überlieferte Auffassung" aktualisiert.

Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF) – Bestimmung der Herkunft anhand der Elementzusammensetzung

Die Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF: X-ray Fluorescence) ist ein Verfahren, bei dem ein Material mit Röntgenstrahlen bestimmter Wellenlänge bestrahlt und die dabei ausgesandte Sekundärstrahlung (Fluoreszenzröntgenstrahlung) gemessen wird, um die Elementzusammensetzung zerstörungsfrei zu analysieren.

Bei der Röntgenfluoreszenzanalyse japanischer Schwerter hat sich gezeigt, dass das Mengenprofil der folgenden im Stahl enthaltenen Spurenelemente je nach Herkunft verschieden ist.

• Titan (Ti)
• Vanadium (V)
• Silizium (Si)
• Phosphor (P)
• Schwefel (S)
• Mangan (Mn)

Besonders wichtig ist die Entdeckung eines „Zusammenhangs zwischen der Herkunft des Eisensands und den Spurenelementen im Stahl". Der Eisensand, der in der tatara von Okuizumo (Präfektur Shimane) verwendet wurde, unterscheidet sich im Verhältnis von Titan zu Vanadium von dem Eisensand, der in Bizen und Mino verwendet wurde. Es ist bestätigt, dass dieser Unterschied auch im fertig geschmiedeten Schwert in geringen Mengen erhalten bleibt, und er bildet die wissenschaftliche Grundlage für die Herkunftsbestimmung.

Bei der Anwendung zur Echtheitsprüfung nutzt man, dass sich die Elementzusammensetzung des Stahls bei kotō (vor der Nanbokuchō-Zeit), shintō (Edo-Zeit) und Schwertern der Shōwa-Zeit (maschinell hergestellt) deutlich unterscheidet. Schwerter mit gefälschter Signatur, die aus Elektrostahl der Shōwa-Zeit gefertigt wurden, weisen ein Elementverhältnisprofil auf, das nicht mit dem des tamahagane der Antike und der frühen Neuzeit übereinstimmt; sie lassen sich daher mittels XRF-Analyse unterscheiden.

Elektronenmikroskop und EBSD-Analyse – Untersuchung der Feinstruktur des Stahlgefüges

Durch die Kombination von Rasterelektronenmikroskop (SEM) und Elektronenrückstreubeugung (EBSD: Electron Backscatter Diffraction) lässt sich das Kristallgefüge des Stahls im feinen Maßstab beobachten. Die Verteilung der einzelnen Gefüge wie Martensit, Ferrit und Perlit wird sichtbar gemacht.

Die Forschung, die das Wesen des hamon – nioi und nie – auf der Ebene des Feingefüges aufgeklärt hat, war ein bahnbrechendes Ergebnis der Schwertforschung. Das nie strahlt als körniges Glitzern, das auch mit bloßem Auge sichtbar ist; bei der Elektronenmikroskopie wurde bestätigt, dass es sich um Ansammlungen von Martensitpartikeln mit einem Durchmesser von mehreren zehn Mikrometern handelt.

Eine Forschungsgruppe des Tokyo Institute of Technology führte an hamon-Proben von kotō, shintō und gendaitō eine EBSD-Analyse durch und quantifizierte die Unterschiede des Kristallgefüges nach Epoche und Schule. Die Studie fand Beachtung als Versuch, der als „gefühlsmäßig" geltenden Wertschätzung des hamon eine wissenschaftliche Grundlage zu geben.

Grenzen der wissenschaftlichen Untersuchung und die Unverzichtbarkeit des menschlichen Auges

Auch wenn die wissenschaftliche Analyse die Erforschung japanischer Schwerter revolutioniert hat, sind ihre Grenzen bekannt. Röntgenstrahlen und CT machen den inneren Aufbau sichtbar, doch aus ihnen lässt sich kein ästhetisches Urteil darüber ableiten, ob ein Schwert schön ist. Selbst wenn die Röntgenfluoreszenz eine Tendenz zur Herkunft anzeigt, bleibt die abschließende Entscheidung über die Zuschreibung an einen Schmied – etwa die Frage, ob ein Schwert ein Werk von Nagayoshi ist – weiterhin der Erfahrung von Fachleuten überlassen.

Die Wissenschaft grenzt Hypothesen ein, erkennt Unstimmigkeiten und liefert objektive Daten. Der „Wert" eines japanischen Schwertes wird jedoch umfassend durch das traditionelle Auge des Kenners und das Schönheitsempfinden beurteilt. Wissenschaftliche Untersuchung und Sichtprüfung stehen nicht im Gegensatz zueinander, sondern ergänzen sich gegenseitig. Die modernste Forschung sucht weiterhin nach einem Ansatz, der beide miteinander verbindet.