Die Anzahl der Faltungszyklen und die Stahlmikrostruktur: Theorie der durch Überformung verursachten Sprödheit und optimale Schmiedeezyklen

Was ist Falten und Schmieden — das Herz des japanischen Schwertes

Im Herstellungsprozess des japanischen Schwertes ist Falten und Schmieden eine der grundlegendsten Techniken. Durch wiederholtes Erhitzen von tamahagane, das aus tatara-Verhüttung stammt, bei hohen Temperaturen und wiederholtes Falten und Schlagen mit Schmiedestäben (tagane-Stäben) wird die innere Struktur des Stahls homogen, Verunreinigungen werden herausgedrückt, und die charakteristische jihada des japanischen Schwertes entsteht.

Mit jedem Faltvorgang verdoppelt sich die Anzahl der Schichten. Zehnfaches Falten erzeugt theoretisch 2^10 = 1024 Schichten, und fünfzehnfaches Falten erzeugt 32.768 Schichten. Diese geschichtete Struktur erzeugt Muster, die 'jihada' genannt werden, mit Holzmaserung und wellenähnlichen Designs, was eines der wichtigsten Elemente beim Würdigen des japanischen Schwertes ist.

Anzahl der Faltungen und Veränderungen in der geschichteten Struktur des Stahls

Mit zunehmender Anzahl von Faltungen treten die folgenden Veränderungen im Stahl auf.

Homogenisierung der Kohlenstoffverteilung

Tamahagane hat bei seiner Herstellung intern eine ungleichmäßige Kohlenstoffverteilung. Hochkohlenstoffzonen (0,7–1,5%) und Niedrigkohlenstoffzonen sind gemischt, und wenn das Schwert so geschmiedet wird, wird es zu einer instabilen Klinge mit unterschiedlicher Härte in verschiedenen Bereichen.

Durch wiederholtes Falten und Schmieden werden Hochkohlenstoff- und Niedrigkohlenstoffzonen abwechselnd gestapelt, und Kohlenstoff diffundiert gleichmäßig durch das Material. Durch diese Homogenisierung wird der Zustand erreicht, in dem "stabile Härte unabhängig davon, wo die Härten angewendet wird, erzielt wird".

Entfernung von Einschlüssen

Tamahagane enthält Schlacke (Einschlüsse: Eisenoxid, Kieselsäure, usw.), die während des Schmelzprozesses vermischt wurden. Während des wiederholten Prozesses des Schlagens und Streckens bei hoher Temperatur werden diese Einschlüsse allmählich aus dem Stahl herausgedrückt.

Wenn Einschlüsse zurückbleiben, wird dieses Gebiet zu einem Spannungskonzentrationspunkt und verursacht Brüche oder Risse. Falten und Schmieden ist nicht nur ein Formungsprozess, sondern auch ein "Reinigungsprozess".

Verfeinerung der Kristallkörner

Eisenkristalle (Ferrit und Austenit) wachsen bei hohen Temperaturen, aber plastische Verformung durch Schlagen und Falten bricht und verfeinert die Kristallkörner. Je feiner die Kristallkörner, desto größer ist die Zähigkeit des Stahls, was zu einer Klinge führt, die weniger anfällig für Brüche ist.

Sprödheit durch Überformung — Die Existenz eines optimalen Bereichs

Ist es besser, so viele Male wie möglich zu falten? Die Antwort ist nein. Dies ist der Ort, an dem das wichtigste "Optimalwertproblem" in der japanischen Schwertschmiedetechnik liegt.

Übermäßiger Kohlenstoffverbrauch

Während wiederholtem Falten und Schmieden wird Kohlenstoff im Stahl allmählich durch Oxidation (Entkohlung) verloren. Mit sinkendem Kohlenstoffgehalt kann die für eine Klinge notwendige Härte (Härte nach dem Härten) nicht erreicht werden.

Speziell hat tamahagane anfangs einen durchschnittlichen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,8–1,2%, aber dieser sinkt bei wiederholtem Schmieden allmählich. Wenn übermäßiges Falten von 20 Mal oder mehr durchgeführt wird, fällt der Kohlenstoffgehalt auf 0,3–0,4% oder weniger, was zu Eigenschaften führt, die denen von weichem "reinen Eisen" ähneln.

Übermäßige Kristallkornverfeinerung und Verfestigung

Wenn Überformung zu übermäßiger Verfeinerung und Verformung von Kristallkörnern führt, schreitet umgekehrt Verfestigung voran und der Stahl wird spröde. In metallurgischen Begriffen wird dies "verformungsinduzierte Umwandlung" oder "Verfestigungssättigung" genannt.

Schmieden, das die Klinge weniger anfällig für Brüche machen sollte, wird übermäßig und erzeugt die gegenteilige Wirkung von "Ansammlung von Verformungsspannung → Sprödheit".

Zeichen der Überformung, das sich als "raue Körnerstruktur" manifestiert

Schmiedekunsthandwerker beurteilen Überformung empirisch durch Beobachtung der Oberfläche der jihada. Mit zunehmender Überformung wird die jihada "aufgeraut" — die ursprüngliche feinkörnige Holzmaserungsoberfläche wird grob und die Grenzen zwischen den Schichten werden chaotisch. Dies ist ein Zeichen dafür, dass heterogene Kohlenstoffverteilung intern wieder aufgetreten ist und die geschichtete Struktur zusammengebrochen ist.

Theorie der optimalen Schmiedeezyklen — Geheimnisse der Schulen

Die "angemessene Anzahl von Faltungen" für das Falten und Schmieden von japanischen Schwertern ist eine Geheimtechnik jeder Schule (Yamashiro, Soshu, Bizen, Yamato und Mino-Traditionen). Nach modernen Forschungs- und Rekonstruktionsexperimenten wird im Allgemeinen 8–15 Faltungen als optimaler Bereich angesehen.

Trends nach Schule

• Soshu-Tradition (Masamune, Sadamune und andere) ist bekannt für starke Zähigkeit und intensives hamon, was mit der Verwendung von "wildem Stahl" zusammenhängt, der mit relativ wenigen Faltungen gehärtet wird, während grobe ohiame jihada erhalten bleiben.
• Bizen-Tradition (Osafune-Schule und andere) ist bekannt für dicht gepackte kleine ihame und ko-mokume jihada, mit einer Neigung zu mehr Faltungen, die Homogenisierung betonen.
• Yamato-Tradition (Senshuji, Taima und andere) zeichnet sich durch fließende masame jihada aus, mit der charakteristischen Technik, konsistente Faltrichtung beizubehalten.

Unterschiede im optimalen Falten nach Stahlklassifizierung

Die Struktur einer Klinge ist in "kawagane" (äußerer Stahl) und "shingane" (innerer Stahl) unterteilt.

• Kawagane (äußere Haut, kohlenstoffhaltiger Stahl): bedeckt die Kante und Oberfläche. Erfordert Härte, daher wird sie unter Beibehaltung von Kohlenstoff fertiggestellt. Die Zielanzahl von Faltungen liegt bei etwa 8–12.
• Shingane (innerer Kern, kohlenstoffarmer Stahl): erfordert Flexibilität und Zähigkeit, daher kann Kohlenstoff absichtlich durch mehr Falten reduziert werden.

Warikomi-gane, das diese zwei Stahltypen kombiniert, um eine Klinge zu erstellen, ist die grundlegende Struktur des japanischen Schwertes, und die Verwaltung der Faltzahl hat unterschiedliche Optimalwerte für kawagane und shingane.

Mechanismus der "Körnerstruktur"-Bildung in Jihada — Schönheit durch Falten und Schmieden geschaffen

Was nicht übersehen werden darf als wissenschaftliche Folge des Faltens und Schmiedens ist die Bildung von "jihada", die das Wesen der Schönheit des japanischen Schwertes ist.

Die Schnittstellen (Grenzen) von Stahl, die in Schichten gestapelt sind, werden zuerst visualisiert, wenn poliert von einem togishi mit Schleifsteinen. Jihada erscheint als Holzmaserung, Strömung und Muster, da der leichte Unterschied in der Kohlenstoffkonzentration zwischen den Schichten die Lichtreflexion ändert.

• Ihame: Wenn sich Schichten mit unregelmäßig gemischter Kohlenstoffverteilung stapeln, erscheinen unregelmäßige Muster wie Holzmaserung.
• Masame: Wenn die Faltrichtung in einer einzelnen vertikalen Richtung einheitlich ist, erscheinen lineare Muster wie fließende Wachstumsringe.
• Mokume: Spiralförmige oder knotenähnliche Muster, die als Ergebnis lokal verbleibender Kohlenstoffverteilung erscheinen.

Diese jihada sind nicht nur ästhetische Bedenken, sondern sind "Karten" von internem Kohlenstoff, Schichten und Kristallstruktur. Erfahrene Sachverständige lesen die Anzahl der Falttendezen, Kohlenstoffverteilung und Schmiedemethoden aus der jihada, um Schule, Periode und Hersteller zu schätzen.

Fazit — Das empirische Wissen der Schmiedekunsthandwerker durch Wissenschaft bewiesen

Die optimale Anzahl von Faltungen und die Risiken der Überformung werden in Form der modernen Metallurgie (Mikrostruktur von Kohlenstoffstahl, Verfestigung, Entkoblungstheorie) aufgeklärt, womit die Weisheit bewiesen wird, die traditionelle Schmiedekunsthandwerker empirisch erworben haben.

Mit Ablehnung der naiven Annahme, dass "mehr Schmieden eine bessere Klinge macht", ist die präzise technische Beurteilung des "Herausziehens des feinsten Stahls innerhalb eines optimalen Schmiedezyklus" das Wesen des japanischen Schmiedens und manifestiert sich als die Schönheit der jihada. Diejenigen, die die Unterschiede in der jihada tatsächlich vergleichen möchten, werden ermutigt, auch Erklärungen von Schmiedestilen der Schulen aus der Spaltenliste zu lesen.