Kohlenstoffgehaltsanalyse von Tamahagane und Sortierung von Stahl für Shingane und Kawagane: Die Wissenschaft der Stahlauswahl

Why Is Tamahagane Not Uniform?

Tatara-Eisenherstellung erzeugt Tamahagane, das sich grundlegend von einheitlichen Industrieprodukten unterscheidet. Innerhalb des dreitägigen und dreinächtigen Schmelzprozesses entstehen Eisenblöcke mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt in jedem Abschnitt, abhängig von der Temperaturverteilung im Ofen, dem Zeitpunkt der Eisensand-Eingabe und der Art und Menge der Holzkohle. Der Kohlenstoffgehalt von Tamahagane ist über einen Bereich von etwa 0,6 bis 1,5% verteilt, und dieser Bereich bedeutet für den Schwertschmied „Material für differenzierte Verwendung".

Hochkohlenstoff-Tamahagane (1,0 bis 1,5%) besitzt harte und spröde Eigenschaften und eignet sich als Material für Kawagane (Kanteneisen), das im Blatt verwendet wird. Niedrigkohlenstoff-Tamahagane (mit einem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,2 bis 0,5%) ist zäh und besitzt hohe Widerstandsfähigkeit und wird für Shingane (Kerneisen) verwendet, das die Mitte des Schwertblattes bildet. Beachten Sie, dass 0,6 bis 0,9% ein mittlerer bis hoher Kohlenstoffbereich ist, der sich mit dem Kohlenstoffbereich von Kawagane überlappt und nicht für Shingane verwendet wird. Die angemessene Sortierung und Kombination dieser beiden Typen bildet die Grundlage für die Herstellung japanischer Schwerter, die sowohl Schärfe als auch Bruchfestigkeit erreichen.

Diese Verteilung des Kohlenstoffgehalts unterstützt den einzigartigen Herstellungsprozess japanischer Schwerter: Sortierung von Tamahagane aus einem einzigen Schmelzofen, anstatt Eisen und Stahl künstlich zu mischen. Der Schwertschmied erkennt die Eigenschaften des vor ihm liegenden Tamahagane und findet die am besten geeignete Verwendung für jeden Teil – man kann sagen, es ist Arbeit der Unterscheidung der Unterschiede in Materialeigenschaften, eher als die Herstellung neuer Materialien.

Distinguishing Carbon Content — Traditional Techniques

Schwertschmiede besitzen empirisches Wissen zur Unterscheidung des Kohlenstoffgehalts durch Sehen, Hören und Berührung, ohne wissenschaftliche Analyseinstrumente zu verwenden. Beim Betrachten des Querschnitts von gebrochenem Tamahagane zeigen hochkohlenstoffhaltige Stücke feine und glänzende Querschnitte, während niedrigkohlenstoffhaltige Stücke grobe und dunkle Körner haben. Der Klang beim Schlag unterscheidet sich auch; Hochkohlenstoff erzeugt einen harten metallischen Klang, während Niedrigkohlenstoff einen dumpfen Klang erzeugt. Darüber hinaus kann der Kohlenstoffgehalt auch aus dem Muster der Funken beim Erhitzen geschätzt werden (Funkentest). Hochkohlenstoffstahl erzeugt intensive Funken, während Niedrigkohlenstoffstahl milde Funken erzeugt.

Diese sensomotorischen Urteile werden durch Jahrzehnte der Erfahrung kultiviert und werden von Meister zu Lehrling durch mündliche Anweisung und Praxis weitergegeben. In den letzten Jahren haben einige Schwertschmiede begonnen, Metallanalysegeräte (wie Fluoreszenz-Röntgenanalyse) zu verwenden, um den Kohlenstoffgehalt quantitativ zu bestätigen, aber es wird meist als Ergänzung zum traditionellen empirischen Wissen verwendet.

Wenn der Kohlenstoffgehalt falsch beurteilt wird, führt die Verwendung von zähem Tamahagane für Kawagane nicht zu der erwarteten Härte, oder umgekehrt, die Verwendung von zu hartem Tamahagane für Shingane führt zu unzureichender Zähheit im Blatt. Um solche Fehler zu vermeiden, investiert der Schwertschmied vor Beginn der Arbeit an einem einzelnen Schwert Zeit, um das zur Verfügung stehende Tamahagane sorgfältig zu sortieren. Die Genauigkeit dieses Urteils beeinflusst die Qualität des fertigen Schwertes erheblich.

The Practice of Selection — Breaking and Classification

Die Auswahl von Tamahagane beginnt mit dem Brechen von Tamahagane-Blöcken mit einem Metallhammer. Brechen ermöglicht die Beobachtung des Querschnitts, und die Art des Brechens selbst liefert Hinweise auf den Kohlenstoffgehalt. Hochkohlenstoff-Tamahagane bricht sauber, während Niedrigkohlenstoff-Tamahagane zäh ist und schwer bricht. Die Fragmente des gebrochenen Tamahagane werden nach Gewicht und Größe sortiert, als „für Shingane" oder „für Kawagane" klassifiziert und zur Vorbereitung auf Tsumiwakashi (geschichtetes Glühen) gestapelt.

Die Menge an Tamahagane, die zur Herstellung eines einzelnen Schwertes erforderlich ist, erreicht mehrfach das fertige Gewicht. Dies liegt daran, dass Verunreinigungen während des Schmiedens entfernt werden und als Zunder (Eisenoxid) abfallen. Es ist nicht ungewöhnlich, dass die endgültig verwendete Menge ein Drittel oder weniger der anfänglichen Menge beträgt.

Das klassifizierte Shingane- und Kawagane-Tamahagane wird oft nicht als einzelner Block allein verwendet, sondern mehrere Stücke mit ähnlichen Eigenschaften werden kombiniert und gestapelt. Da ein einzelnes Tamahagane-Stück allein dazu neigt, ungleichmäßigen Kohlenstoffgehalt zu behalten, ist die Kombination von Fragmenten mit ähnlichen Eigenschaften eine Technik, um nach dem Schmieden einen gleichmäßigeren Grundstahl zu erreichen.

Tsumiwakashi and Forge-welding of Shingane and Kawagane

Das sortierte Shingane und Kawagane werden jeweils in einem Ofen erhitzt, und wiederholtes Falten und Schmieden (Orikaeshi Tanren) vertreibt innere Verunreinigungen und gleicht Kohlenstoff aus. Es besteht das Prinzip, dass Shingane weniger Faltschmiede-Vorgängen unterliegt (um zu viel Kohlenstoffverlust zu vermeiden), während Kawagane mehr unterliegt (um Verunreinigungen gründlich zu entfernen und die Reinheit der Schneide zu erhöhen). Für den vollständigen Schmiedeprozess lesen Sie bitte auch Von Tamahagane zum japanischen Schwert — Der vollständige Prozess des Faltschmiedens und seine wissenschaftliche Bedeutung.

Schließlich wird das Schmieden durch Auswahl von Strukturen wie „Kohubuse" (das Einwickeln von Shingane mit Kawagane) oder „Hon-sanmai" (echte dreischichtig) durchgeführt. Das Urteil in diesem Stadium — in welchem Verhältnis die beiden Eisentypen kombiniert werden sollen — ist der Kern der Philosophie und Technik des Schwertschmieds und ist die wichtigste Wahl bei der Bestimmung der Körnerstruktur, des Hamon und der Widerstandsfähigkeit des Grundstahls des fertigen Schwertes.

Die Unterschiede in der Struktur wie Kohubuse und Hon-sanmai erscheinen nicht nur in der Querschnittsstruktur des fertigen Schwertes, sondern auch in der Körnerstruktur des Grundstahls, die beim Polieren des Schwertes zum Vorschein kommt. Selbst bei Beginn mit dem gleichen Tamahagane schafft die Kombination von Sortierung und Schmiedeverbindung für jedes Schwert ein einzigartiges Kornmuster. Diese individuelle Variation ist auch einer der Gründe, warum japanische Schwerter sich von industriellen Massenprodukten unterscheiden.

Dialogue with Modern Materials Science

Aus der Perspektive der modernen Materialwissenschaft nähert sich der dem Kawagane entsprechende Teil eines japanischen Schwertes einem eutektoid bis hypereutektoid Stahl mit 0,7 bis 1,0% Kohlenstoff an und bildet durch Abschrecken eine Martensitstruktur, um hohe Härte zu erreichen. Im Gegensatz dazu entspricht Shingane hypoeutektoid Stahl und sichert Zähigkeit durch eine Ferrit-Perlit-Mischstruktur.

Die Sortiertechniken, die Schwertschmiede über Jahrhunderte hinweg als empirisches Wissen angesammelt haben, stimmen bemerkenswert mit der modernen Stahlstrukturtheorie überein, und die Präzision der Arbeit erstaunt moderne Forscher. An der Schnittstelle von Tradition und Wissenschaft liegt das Wesen der japanischen Schwertechnologie.

Auch aus der Perspektive der Wertschätzung und des Sammelns japanischer Schwerter sind das Sortieren von Shingane und Kawagane und das Schmieden entscheidende Prozesse, die das Erscheinungsbild des Grundstahls und des Hamon bestimmen. Das Verständnis des Hintergrunds der Materialauswahl wird zum Schlüssel, um den Charakter jedes Schwertes tiefer zu schätzen.

Frequently Asked Questions About Sorting Shingane and Kawagane

• Wird alles Tamahagane für das Blatt verwendet?: Nein. Wie oben erwähnt, wird hochkohlenstoffhaltiges Tamahagane als Kawagane für die Klinge verwendet, während niedrigkohlenstoffhaltiges Tamahagane als Shingane für den Kern des Blattes verwendet wird. Selbst das gleiche Tamahagane hat je nach Standort unterschiedliche Funktionen.
• Unterscheidet sich der Auswahlstandard je nach Schwertschmied?: Der grundlegende Rahmen der Auswahl — Hochkohlenstoff für Kawagane, Niedrigkohlenstoff für Shingane — ist üblich, aber spezifische Urteile wie die Feinheit der Sortierung und die Proportionen der Kombination unterscheiden sich je nach Schule und der Erfahrung sowie Philosophie jedes Schwertschmieds.
• Werden Shingane und Kawagane in der modernen Zeit noch aus Tamahagane ausgewählt?: Moderne Schwertschmiede verwenden auch Tamahagane, das durch Tatara-Eisenherstellung hergestellt wird, und führen ähnliche Sortierung und Faltschmieden durch.