Yakinamashi (Glühen) in der japanischen Schwertherstellung: Abbau von Stahlspannungen vor dem Schmieden

Was ist Glühen (Yaki-namashi)?

Der berühmteste Wärmbehandlungsprozess in der japanischen Schwertherstellung ist "yaki-ire (Härten)." Dieser Prozess, der den hamon erzeugt und die Klingenschneide härtet, wird als dramatischer Moment beschrieben, der direkt mit der Vollendung des Schwertes verbunden ist.

Jedoch ist "yaki-namashi (Glühen/shōdonshi)", das mehrere Schritte zuvor durchgeführt wird, ein wichtiger Vorbereitungsschritt in der japanischen Schwertherstellung, der jedoch nicht allgemein bekannt ist.

Yaki-namashi ist ein Wärmbehandlungsprozess, bei dem Stahl (oder Eisen) auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und dann allmählich und langsam abgekühlt wird, um innere Spannungen aus dem Stahl zu entfernen und seine Mikrostruktur zu homogenisieren und zu erweichen. Auf Englisch wird es "Annealing" genannt.

Während Glühen in mehreren Phasen der japanischen Schwertherstellung durchgeführt wird, ist das Wichtigste das Glühen während der Materialvorbereitungsphase vor dem Schmieden.

Warum Glühen notwendig ist — Das Problem der inneren Spannung

Tamahagane (Kugel-Stahl), das durch tatara-Eisenschmelzen hergestellt wird, trägt komplexe Restspannungen und eine ungleichmäßige Mikrostruktur aufgrund der schnellen Abkühlung und der thermischen Geschichte während des Eisenschmelzprozesses. Der Versuch, Schmieden (der Prozess des Erhitzens und Schlagens) unter dieser Bedingung durchzuführen, neigt dazu, Risse, Spaltungen und tsuriage-hazure (ein Phänomen, bei dem zwei Stahlstücke nicht ordnungsgemäß verschweißt werden) zu verursachen.

Spezifische Probleme sind:

① Ungleichmäßige Härte Tamahagane variiert im Kohlenstoffgehalt nach Ort (ungefähr 0,6–1,5%), und diese Variation erzeugt ungleichmäßige Härte. Kohlenstoffreiche Bereiche sind hart und spröde, während kohlenstoffarme Bereiche weich sind. Das Schlagen in diesem ungleichmäßigen Zustand verursacht leicht Risse in den harten Bereichen.

② Innere Restspannung Schnell abgekühlter Stahl kühlt an der Oberfläche und im Inneren mit unterschiedlichen Raten ab, was dazu führt, dass sich innere Spannungen durch den Unterschied in der Schrumpfung ansammeln. Diese Spannung wird zu einer Quelle unerwarteter Risse oder Verformungen während Heiz- und Schlagoperationen.

③ Martensit-Mikrostruktur-Probleme Schnell abgekühlter hochkohlenstoffhaltiger Stahl bildet manchmal Martensit (eine sehr harte und spröde Eisenmikrostruktur). Martensit hat äußerst schlechte Schmiedbarkeit und muss daher vor dem Schmieden entfernt werden.

Yaki-namashi löst diese Probleme und bereitet den Stahl vor, um "in einem Zustand, der zum Schlagen bereit ist" zu sein.

Der tatsächliche Glühprozess

Heiztemperatur und Atmosphäre

Beim Glühen von Tamahagane wird der Stahl auf ungefähr 700–900°C erhitzt (variierend nach Stahltyp und Kohlenstoffgehalt). Dieser Temperaturbereich liegt nahe dem Ac1-Umwandlungspunkt (die Temperatur, bei der die Mikrostruktur des Stahls beginnt, sich in Austenit zu verändern), ein Bereich, in dem die Homogenisierung der Mikrostruktur erfolgt.

Der Schwertschmied beurteilt die Ofenfarbe mit bloßem Auge. Der Zustand, in dem der Stahl in einer orangerot bis gelblich-orange Farbe glüht (entspricht 700–900°C), wird als die richtige Temperatur zum Glühen angesehen. Diese Beurteilung basiert auf Erfahrung und Intuition, einem Handwerkerauge, das von Zeiten weitergegeben wurde, in denen genaue Thermometer nicht existierten.

Die Atmosphäre (umgebende gasförmige Umgebung) während des Erhitzens ist ebenfalls wichtig, und verschiedene Maßnahmen werden ergriffen, um die Oxidation zu minimieren, wie das Vergraben des Stahls in Holzkohleasche oder das Erhitzen in einem kohlenstoffreichen Ofen.

Der Langsamabkühlungs-Prozess (Jokei)

Der kritischste Schritt beim Glühen ist "jokei (Langsam-Abkühlung)"—allmähliches Abkühlen über die Zeit.

Schnelle Abkühlung (Wasserschreckung) würde innere Spannung erhöhen, daher wird der Stahl beim Glühen in Holzkohleasche vergraben oder darf sich natürlich mit geschlossener Ofentür abkühlen, wodurch die Temperatur langsam gesenkt wird. Die Abkühlrate dauert normalerweise mehrere Stunden oder mehr als einen halben Tag, um Raumtemperatur zu erreichen.

Durch diese langsame Abkühlung:

• Die Martensit-Mikrostruktur transformiert sich zu Ferrit + Perlit (eine weichere, besser verarbeitbare Mikrostruktur)
• Innere Restspannung wird gelindert
• Die Kohlenstoffverteilung wird homogener
• Die Gesamthärte des Stahls nimmt ab, und die Verarbeitbarkeit im nächsten Schmiedeprozess verbessert sich

Die Perspektive des Schwertschmieds auf "Namashi-agari"

Nach dem Glühen bildet sich auf der Oberfläche des Stahls ("namashi-agari") ein dünner Oxidfilm. Die Farbe dieses Films (blaugrau bis schwarz) dient als Indikator für Heiztemperatur, Atmosphäre und die Qualität der Langsam-Abkühlung.

Erfahrene Schwertschmiede beobachten die Farbe, Härte (Gefühl beim Drücken mit einem Finger) und Oberflächenbeschaffenheit des "namashi-agari", um festzustellen, ob mit der nächsten Schmiedephase fortgefahren werden kann. Wenn das Glühen unzureichend ist, wird der Stahl erneut erhitzt und das Glühen wird erneut durchgeführt.

Die Rolle des Glühens in jeder Schmiedephase

Die Hauptphasen, in denen Glühen in der japanischen Schwertherstellung durchgeführt wird, sind wie folgt:

① Nach Materialsortierung und Kleinschneiden Nachdem tatara-Stahl (tamahagane) nach Kohlenstoffgehalt sortiert wird (hochkohlenstoffhaltiges Eisen für die äußeren Teile, kohlenstoffarmes Eisen für den Kern) und in kleine Stücke geschnitten wird, wird Glühen durchgeführt. Dies homogenisiert die Verarbeitbarkeit jedes Abschnitts.

② Vor dem ersten Schmieden (Stapeln und Erhitzen) Als Schritt vor der Durchführung von "tsumi-wakashi (Stapeln und Erhitzen)" mit mehreren zusammengestapelten Stahlstücken wird Glühen verwendet, um die Oberflächenbeschaffenheit jedes Stücks auszugleichen. Die Homogenisierung des Oxidfilms auf Verbindungsflächen fördert die Verschmelzung während des Schmiedeschweißens.

③ Während des Faltens und Schmiedens Während langer Sitzungen wiederholten Faltens und Schmiedens wird, wenn der Stahl verfestigt wurde (durch Schlag gehärtet), ein vorübergehendes Glühen durchgeführt, um ihn zu erweichen, bevor das Schmieden fortgesetzt wird.

Der wesentliche Unterschied zwischen Glühen und Härten

Sowohl Glühen als auch Härten beinhalten "Erhitzen → Abkühlen", aber die Abkühlgeschwindigkeit erzeugt gegensätzliche Eigenschaften.

Wie dieser Vergleich zeigt, basiert die japanische Schwertherstellung auf einer präzisen Abfolge von Wärmbehandlungsvorgängen, die absichtlich zwischen "Erweichung (Glühen)" und "Härten (yaki-ire)" wechseln.

Zusammenfassung: "Vorbereitungsprozesse" bestimmen die Schwertqualität

Glühen ist ein einfacher und unbeachteter Prozess. Verglichen mit den Prozessen, die die direkt sichtbaren Aspekte des fertigen Schwertes erzeugen—den hamon, jigane und sugata—wird es selten in Medien diskutiert.

Jedoch wird ein Schwert aus Material, das nicht ordnungsgemäß geglüht wurde, während des Schmiedens Risse, Ungleichmäßigkeiten und Schmiedeschweißfehler entwickeln, was die endgültige Schwertqualität grundlegend beeinträchtigt. Je geschickter der Schwertschmied, desto tiefer ist sein Verständnis für die Wichtigkeit dieses Vorbereitungsprozesses.

"Ein gutes Schwert beginnt mit gutem Material"—diese Maxime erstreckt sich nicht nur auf die Auswahl von tamahagane, sondern auch auf die Glühntechnik, die dieses Material ordnungsgemäß vorbereitet. Die außergewöhnliche Qualität japanischer Schwerter beruht auf der Ansammlung solcher unsichtbaren Vorbereitungsprozesse.