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

Warum ist Tamahagane nicht einheitlich?

Tamahagane aus dem tatara-Schmelzen ist grundlegend verschieden von gleichmäßigen Industrieprodukten. Innerhalb des dreitägigen Schmelzprozesses erzeugen die Temperaturverteilung im Ofen, der Zeitpunkt der Eisensandzugabe und die Art sowie Menge der Holzkohle Eisenblöcke mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt in verschiedenen Bereichen. Der Kohlenstoffgehalt von Tamahagane verteilt sich über einen Bereich von ungefähr 0,6–1,5%, und diese Variation bedeutet "wählbare Materialien" für den Schwertschmied.

Tamahagane mit hohem Kohlenstoffgehalt (1,0–1,5%) zeigt harte, spröde Eigenschaften und eignet sich als Material für kawagane, das in der Klingenkante verwendet wird. Tamahagane mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (0,6–0,9%) ist zäh und zeigt hohe Federkraft, wird für shingane verwendet, das den Kern der Klinge bildet. Die Grundlage für die Herstellung eines japanischen Schwerts, das sowohl Schneideleistung als auch Bruchbeständigkeit erreicht, liegt in der ordnungsgemäßen Sortierung und Kombination dieser beiden Stahltypen.

Kohlenstoffgehalt unterscheiden – traditionelle Techniken

Schwertschmiede verfügen über empirisches Wissen zur Unterscheidung des Kohlenstoffgehalts durch Sicht, Gehör und Tastsinn, ohne sich auf wissenschaftliche Analyseinstrumente zu verlassen. Bei der Beobachtung des Querschnitts von gebrochenem tamahagane zeigt hochkohlenstoffhaltiges Material eine feine, glänzende Oberfläche, während niedrigkohlenstoffhaltiges Material grob körnig und matt aussieht. Der Klang beim Anschlag unterscheidet sich auch – hochkohlenstoffhaltiges Material erzeugt einen harten metallischen Klang, während niedrigkohlenstoffhaltiges Material einen gedämpften Klang erzeugt. Darüber hinaus kann der Kohlenstoffgehalt anhand der Art geschätzt werden, wie Funken bei Erwärmung fliegen (Funktest). Hochkohlenstoffstahl erzeugt lebhafte Funken, während niedrigkohlenstoffstahl sanftere Funken erzeugt.

Diese sensomotorischen Urteile werden durch Jahrzehnte Erfahrung kultiviert und von Meister zu Lehrling durch mündliche Unterweisung und Übung übermittelt. In den letzten Jahren sind einige Schwertschmiede aufgetaucht, die Metallanalyseinstrumente (wie Fluoreszenz-Röntgenanalyse) verwenden, um den Kohlenstoffgehalt quantitativ zu überprüfen, aber diese werden typischerweise hauptsächlich als Ergänzung zum traditionellen empirischen Wissen verwendet.

Selektion in der Praxis – Brechen und Klassifizierung

Die Auswahl von tamahagane beginnt mit dem Brechen von tamahagane-Blöcken mit einem Hammer. Das Brechen ermöglicht die Beobachtung des Querschnitts, während die Art des Bruchs selbst einen Hinweis auf den Kohlenstoffgehalt gibt. Tamahagane mit hohem Kohlenstoffgehalt bricht sauber und scharf, während Material mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zäh ist und widerstrebend bricht. Bruchstücke des zerbrochenen tamahagane werden nach Gewicht und Größe in Kategorien für "shingane" und "kawagane" sortiert und dann zum Vorbereiten für "tsumiawakashi" (Flammenschweißen) gestapelt.

Die Menge an tamahagane, die benötigt wird, um ein einziges Schwert herzustellen, erreicht mehrmals das Gewicht der fertigen Klinge. Dies liegt daran, dass Verunreinigungen während des Schmiedeprozesses als Zunder (Eisenoxid) entfernt und verloren gehen. Es ist nicht ungewöhnlich, dass die letztendlich verwendete Menge auf weniger als ein Drittel des Originals fällt.

Tsumiawakashi und Schmiedeverbindung von Shingane und Kawagane

Die sortierten shingane und kawagane werden jeweils im Ofen erhitzt, und wiederholtes Falten-Schmieden (orikaeshi tanren) wird durchgeführt, um innere Verunreinigungen auszustoßen und den Kohlenstoffgehalt zu homogenisieren. Es gibt ein Prinzip, dass shingane weniger häufig gefaltet wird (um nicht zu viel Kohlenstoff zu verlieren), während kawagane häufiger gefaltet wird (um Verunreinigungen gründlich zu entfernen und die Reinheit der Klingenkante zu erhöhen).

Schließlich werden Strukturen wie "koubuse" (shingane mit kawagane umwickeln) oder "honsammai" (echte dreilagig) ausgewählt und schmiedeschweißt. Das Urteil in dieser Phase – in welchem Verhältnis die beiden Stahltypen kombiniert werden – repräsentiert den Kern der Philosophie und Technik des Schwertschmieds und wird zur kritischsten Wahl, die das jihada-Kornmuster, hamon-Klingenmuster und die Federkraft des fertigen Schwertes bestimmt.

Dialog mit der modernen Materialwissenschaft

Aus der Perspektive der modernen Materialwissenschaft entspricht der Anteil eines japanischen Schwertes, der kawagane entspricht, ungefähr eutektoidem bis hypereutektoidem Stahl mit 0,7–1,0% Kohlenstoff, und hohe Härte wird durch die Bildung von Martensitmikrostruktur während des Abschreckens erreicht. Umgekehrt entspricht shingane einem hypoeutektoidem Stahl, wobei Zähigkeit durch eine gemischte Ferrit-Perlit-Mikrostruktur gesichert wird.

Die Selektionstechniken, die Schwertschmiede über Jahrhunderte als empirisches Wissen angesammelt haben, entsprechen bemerkenswert der modernen Stahlmikrostruktturtheorie, und die Präzision dieses Wissens erstaunt moderne Forscher. An der Schnittstelle zwischen Tradition und Wissenschaft liegt das Wesen der japanischen Schwert-Technologie.