Kontrolle der Kohlenstoffverteilung in shingane und kawagane——die Wissenschaft des orikaeshi tanren, das aus tatara-Stahl das Nihontō erschafft

Zusammensetzung des tamahagane und Kohlenstoffinhomogenität——der Ausgangspunkt des Nihontō-Materials

Das im tatara-Verfahren hergestellte tamahagane weist einen Kohlenstoffgehalt von 0,6 bis 1,5 % auf, der über einen weiten Bereich verteilt ist, und besitzt damit grundlegend andere Materialeigenschaften als homogener westlicher Stahl (Kohlenstoffstahl). Gerade diese Inhomogenität ist die Quelle, aus der die zweischichtige Struktur aus shingane und kawagane des Nihontō sowie die technische Bedeutung des orikaeshi tanren entstehen.

Das Aufteilen des tamahagane und das Abklopfen mit einem Meißel, um Teile mit hohem Kohlenstoffgehalt (hochkohlenstoffhaltiger Stahl) von Teilen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (niedrigkohlenstoffhaltiger Stahl) zu trennen, nennt man „kowari". Die hochkohlenstoffhaltigen Teile tragen aufgrund ihrer hohen Härte zur Schärfe der Klinge bei, während die niedrigkohlenstoffhaltigen Teile aufgrund ihrer hohen Zähigkeit (Biegsamkeit) dazu beitragen, dass die Klinge nicht bricht. Durch die bewusste Kombination dieser beiden Stahlsorten werden in einem einzigen Schwert sowohl Schärfe als auch Haltbarkeit realisiert — dies sind gegenläufige Eigenschaften. Das ist der grundlegende Designgedanke der Nihontō-Schmiedekunst.

Die Wissenschaft des orikaeshi tanren——Entfernung von Verunreinigungen und Homogenisierung des Stahls

Die größten Herausforderungen beim tamahagane sind das Vorhandensein von eingemischter Schlacke (Hochofenschlacke) und Verunreinigungen sowie die örtliche Ungleichmäßigkeit der Kohlenstoffverteilung. Diese zu beheben ist Aufgabe des orikaeshi tanren-Prozesses.

Den erhitzten Stahl aushämmern und strecken, falten und erneut hämmern — durch Wiederholung dieser Arbeit werden drei Effekte erzielt:

• Die Schlacke wird herausgedrückt und der Stahl gereinigt
• Die Kohlenstoffatome verteilen sich gleichmäßig im Kristallgitter des Stahls, wodurch örtliche Härteschwankungen behoben werden
• Die Stahlkristallkörner werden feiner (Kornfeinung), was die Zähigkeit verbessert

Theoretisch schreitet die Homogenisierung mit zunehmender Anzahl der Faltungen voran, doch übermäßiges Falten hat den gegenteiligen Effekt: Der Stahl verliert durch Entkohlung zu viel Kohlenstoff und wird zu weich. Moderne metallurgische Analysen zeigen, dass die beim traditionellen Schwertschmieden üblichen 8 bis 16 Faltungen (etwa 256 bis 65.536 Lagen) der optimalen Lösung für Kohlenstoffkontrolle und Entfernung von Verunreinigungen nahekommen.

Anzahl der Faltungen und Qualität des tanren——das Missverständnis „mehr ist besser"

Es ist voreilig, die Qualität eines Schwertes allein an der Anzahl der Faltungen beim orikaeshi tanren zu beurteilen. Das Falten ist ein Mittel zur Entfernung von Verunreinigungen und zur Homogenisierung des Kohlenstoffs; die Qualität des tamahagane als Ausgangsmaterial selbst, die handwerkliche Fähigkeit des kaji hinsichtlich Temperatur und Hammerkraft sowie das Zusammenspiel des gesamten Prozesses einschließlich der Temperaturkontrolle beim yaki-ire bestimmen letztendlich die Festigkeit der Klinge und die Schönheit des hamon. Die Anzahl der Faltungen ist lediglich ein Element des Prozesses und garantiert allein nicht die Qualität des Schwertes. Wenn Leser ein Schwert auswählen, ist es in der Praxis wichtig, sich nicht von einer einzelnen Kennzahl wie der Anzahl der Faltungen leiten zu lassen, sondern den Zustand von jigane und hamon umfassend zu beurteilen.

Konfigurationsgestaltung von shingane und kawagane——die Rationalität des „kōbuse kitae"

Der Prozess, bei dem niedrigkohlenstoffhaltiger Stahl (shingane) und hochkohlenstoffhaltiger Stahl (kawagane) nach dem orikaeshi tanren kombiniert werden, wird „tsukurikomi" oder „kōbuse kitae" genannt (es gibt auch andere Stile wie „honsan-mai" und „shihōzume").

Beim repräsentativsten kōbuse kitae wird eine U-förmige Querschnittsstruktur verwendet, bei der das shingane vom kawagane umhüllt wird. Das shingane übernimmt im Inneren der Klinge die Aufgabe, Stöße zu absorbieren und Brüche zu verhindern, während das kawagane in Richtung der Schneide einen hohen Kohlenstoffgehalt beibehält und die Härte aufrechthält. Diese Konfiguration ist rational, weil durch die Platzierung des zäheren shingane in der Nähe der „shinogi-suji" (shinogi-Linie), an der Spannungskonzentrationen leicht auftreten, das Bruchrisiko im Kampf minimiert werden kann.

Außerdem wird durch die Auslegung des Kohlenstoffgehalts des shingane niedriger als der des kawagane der Effekt erzielt, dass beim yaki-ire nur das shingane „weich" gehärtet wird und die Versprödung durch Martensitumwandlung nicht den Kern der Klinge erreicht. Dies ist im Prinzip derselbe Gedanke wie bei der modernen Einsatzhärtung (case hardening), und es ist erstaunlich, dass die Erfahrungsregeln mit den Erkenntnissen der Metallurgie übereinstimmen.

Yaki-ire und Kohlenstoffphasenumwandlung——die wissenschaftliche Grundlage des hamon

Das tsuchioki — der Prozess des Auftragens von nuritsuchi (einer Mischung aus Ton, Schleifsteinpulver und anderen Zutaten) auf die Klinge — ist eine Methode, um die Abkühlgeschwindigkeit je nach Bereich beim yaki-ire zu variieren. Durch dünneres Auftragen (oder gar kein Auftragen) an der Schneide und dickeres Auftragen an der mune-Seite wird beim yaki-ire nur die Schneide schnell abgekühlt, sodass sich Martensit (hochharte Phase) bildet, während die mune-Seite langsamer abgekühlt wird und im zäheren Perlit-Bainit-Gefüge verbleibt.

Der hamon bildet sich an der Grenze zwischen diesem schnell abgekühlten und dem langsam abgekühlten Bereich. Je höher der Kohlenstoffgehalt des Stahls, desto mehr hell leuchtende „nie" und „nioi" entstehen, und die verschiedenen hamon-Muster wie midare-ba, chōji-ba und suguha erscheinen als Ergebnis einer Kombination aus der Form des tsuchioki, der yaki-ire-Temperatur und der Kohlenstoffverteilung des tamahagane. Selbst wenn derselbe tōkō mit demselben Design schmiedet, entsteht jedes Mal ein anderer hamon, weil die „natürliche Schwankung" der Inhomogenität des tamahagane zum Ausdruck kommt.

Spuren des tanren in jigane und hamon——Betrachtungshinweise

Die durch orikaeshi tanren entstandene Schichtstruktur des Stahls erscheint auf der polierten Klingenoberfläche als Muster des jigane. Alle sind Spuren, die die Eigenschaften des tamahagane und die Sorgfalt des tanren widerspiegeln.

Beim hamon werden die hell leuchtenden, körnigen Erscheinungen „nie" genannt, während die nebelig und kontinuierlich wirkenden Erscheinungen als „nioi" bezeichnet werden. Ihr Erscheinungsbild variiert je nach Kohlenstoffverteilung im Grenzbereich und den unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten beim yaki-ire. Die gemeinsame Betrachtung von jigane und hamon bietet einen Anhaltspunkt dafür, mit welchem Stahl und welcher Technik das jeweilige Schwert hergestellt wurde.

Dialog zwischen moderner Wissenschaft und traditionellen Techniken——verbliebene Rätsel

Durch moderne Analysen mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) ist es möglich geworden, die Querschnittsstruktur und Kohlenstoffverteilung berühmter Schwerter zu visualisieren. Dadurch bestätigt sich zunehmend, dass die Kohlenstoffkontrolle, die Meister vor der Edo-Zeit empirisch beherrschten, auch aus Sicht der modernen Materialwissenschaft nahezu optimal war.

Andererseits gibt es noch viele Bereiche, die nicht vollständig geklärt sind. Der Einfluss der für tamahagane spezifischen Spurenelemente (Titan, Vanadium usw.) auf die yaki-ire-Eigenschaften, die visuellen Effekte örtlicher Kohlenstoffseigerungen auf das „Landschaftsbild" des hamon sowie das individuelle Gefühlswissen der tōkō — die Technik, Qualität anhand von Schlaggeräuschen, Flammenfarbe und der Viskosität des Stahls zu beurteilen — gehören alle zum Bereich des tacit knowledge (stillschweigendes Wissen), das schwer zu quantifizieren ist.

Die Technologie der Kontrolle der Kohlenstoffverteilung in shingane und kawagane ist eine einzigartig japanische materialwissenschaftliche Erfindung, die aus den Einschränkungen des inhomogenen Materials tamahagane entstanden ist. Das Verständnis ihrer wissenschaftlichen Rationalität gibt uns eine Perspektive, das Nihontō nicht nur als Waffe oder Kunstwerk, sondern als intellektuellen Beitrag in der Geschichte der menschlichen Technologie zu würdigen.

NBTHK-kanteisho und der Nachweis traditioneller Techniken

Das von der NBTHK (Society for the Preservation of Japanese Art Swords) ausgestellte kanteisho ist ein Dokument, das nach einer umfassenden Beurteilung von jigane, hamon, sugata, mei und anderen Merkmalen durch Fachleute die Klassifikation nach Epoche, Provenienz und Schule angibt. Die traditionellen Techniken wie orikaeshi tanren und das tsukurikomi von shingane und kawagane sind eng mit der Bewertung von jigane und hamon verbunden, die im kanteisho vermerkt sind, und das kanteisho wird indirekt zu einem Material, das bestätigt, dass diese Techniken korrekt angewendet wurden. Bei der Auswahl eines Schwertes wird es in der Praxis zu einem hilfreichen Anhaltspunkt für die Authentifizierung eines echten Werkes, das auf traditionellen Techniken basiert, wenn man den Inhalt des kanteisho zusammen mit einer eigenen Überprüfung des Zustands von jigane und hamon heranzieht.