Structure composite du kawagane et du shingane : les raisons, au regard de la science des matériaux, pour lesquelles le nihontō ne se brise pas et reste tranchant
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Pourquoi le nihontō ne se brise-t-il pas facilement tout en restant tranchant ?
« Ne pas se briser, ne pas se tordre, couper parfaitement » — telles sont les trois qualités historiquement exigées d'un nihontō idéal. Pourtant, du point de vue de la métallurgie, ces trois propriétés ne sont pas simplement compatibles.
En général, l'acier :
- Teneur élevée en carbone (acier à haute teneur en carbone) → dur et tranchant, mais fragile (cassant)
- Faible teneur en carbone (acier à faible teneur en carbone) → résistant à la rupture, mais trop mou pour tenir un tranchant
La solution qu'a trouvée le nihontō consiste à « utiliser ces propriétés contradictoires différemment selon l'emplacement » au sein d'une même lame. La technologie centrale en est la structure composite du kawagane et du shingane.
Le kawagane — la couche externe de la lame
Le kawagane est littéralement l'acier qui forme la « peau (couche externe) » de la lame. Il recouvre la surface du corps de lame (ji, shinogi-ji, mune, etc.) et constitue également la partie où se forme le hamon.
Caractéristiques du kawagane
- Teneur en carbone : élevée (environ 0,6 à 1,5 %). Responsable du tranchant et de la dureté
- Type de tamahagane : les produits tatara de type akome satetsu sont fréquemment utilisés
- Nombre de plis dans l'orikaeshi tanren : le kawagane subit de nombreux plis (généralement environ 15 fois), créant une structure d'acier fine et homogène
Rôle du kawagane
- Maintien du tranchant : le kawagane à haute teneur en carbone se durcit par le yaki-ire, conservant un fil tranchant
- Résistance à l'usure : la couche de surface dure supprime l'écaillage et l'usure du tranchant
- Formation du hamon : le hamon se forme principalement dans la partie kawagane lors du yaki-ire
Le shingane — le cœur de la lame
Le shingane est l'acier doux à faible teneur en carbone qui occupe l'intérieur (le cœur) du corps de lame.
Caractéristiques du shingane
- Teneur en carbone : faible (environ 0,1 à 0,4 %). Responsable de la ténacité et de la flexibilité
- Type de tamahagane : les produits tatara de type masagane sont fréquemment utilisés
- Nombre de plis dans l'orikaeshi tanren : parfois moins que pour le kawagane (afin de préserver la souplesse)
Rôle du shingane
- Prévention de la rupture (assurance de la ténacité) : le cœur souple, qui se déforme et absorbe les chocs, empêche la lame de se briser
- Résistance à la flexion : lorsqu'une contrainte de flexion excessive est exercée, le shingane se courbe, prévenant ainsi la rupture
- Équilibre global de résistance : la combinaison d'une couche externe dure et d'un cœur souple génère la « résistance à la rupture » de l'ensemble
Les méthodes d'assemblage de la structure composite — les types de tsukurikomi
Il existe plusieurs schémas de combinaison du kawagane et du shingane. La classification détaillée par forme de section transversale est expliquée individuellement dans 9 types de formes de section transversale du tsukurikomi ; ici, on se concentre sur l'essentiel concernant la disposition du kawagane et du shingane.
Kabuse
La structure la plus simple, dans laquelle le shingane est « recouvert » par le kawagane. Le kawagane enveloppe la couche externe du corps de lame, le shingane se trouvant à l'intérieur. Relativement simple, elle est adoptée par de nombreuses lames.
Honsanmai
Vue en section transversale du corps de lame, c'est une structure dans laquelle le shingane (cœur) est pris en sandwich entre trois pièces de kawagane (gauche, droite et face supérieure). Aussi appelée « sanmai-uchi ». Structure plus précise, choisie par les tōkō habiles.
Shihōzume
Structure dans laquelle le shingane est entouré de kawagane sur les quatre côtés (haut, bas, gauche et droite). La plus précise et la plus difficile à réaliser. On la trouve sur certaines lames de haute qualité.
Structure avec ajout de munegane
Il existe également une structure qui utilise un matériau distinct appelé munegane pour le mune (dos de la lame), augmentant encore la ténacité du mune. L'idée consiste à renforcer le mune, qui reçoit de nombreux chocs, avec un matériau particulièrement souple.
L'orikaeshi tanren — le processus d'homogénéisation du kawagane et du shingane
Avant l'élaboration séparée du kawagane et du shingane, l'orikaeshi tanren est réalisé. L'influence du nombre de plis sur la qualité du hamon et du jigane est examinée de manière chiffrée dans Le nombre de plis dans l'orikaeshi tanren et les transformations de l'acier.
Principe de l'orikaeshi tanren
On chauffe un bloc de tamahagane à haute température (1 000 à 1 200 °C), on le frappe avec un grand marteau (marteau mécanique ou marteau à main) pour l'aplatir et l'étirer → on le plie en deux → on le réchauffe et on le frappe à nouveau — ce processus est répété.
Chaque pli double le nombre de couches d'acier. En répétant ce processus :
- 15 plis : 2¹⁵ = 32 768 couches
- La structure de l'acier devient fine et homogène
- Les impuretés (laitier) sont éliminées
- Le carbone se distribue uniformément
Le problème de l'excès de plis
Il n'est pas nécessairement bénéfique de multiplier les plis. Un nombre de plis trop élevé entraîne une décarburation excessive, rendant impossible le maintien de la teneur en carbone souhaitée. Ce sont les règles empiriques du tōkō qui déterminent le « nombre de plis approprié ».
Interprétation par la métallurgie moderne — compréhension scientifique de la structure du nihontō
Lorsqu'on examine la structure du nihontō du point de vue de la science des matériaux et de la métallurgie modernes, on constate que les techniques découvertes empiriquement par les tōkō correspondent en réalité aux principes d'une conception avancée des matériaux.
La transformation martensitique et le hamon
Lors du yaki-ire (quenching à l'eau), une transformation martensitique se produit dans le kawagane en acier à haute teneur en carbone, formant le hamon (ligne de démarcation du tranchant). La martensite est une structure très dure qui confère au tranchant son pouvoir coupant.
Le principe de l'alliage binaire
La structure composite du kawagane (haute teneur en carbone) et du shingane (faible teneur en carbone) correspond à la conception des « bimétal (métaux binaires) » et « matériaux claddés » modernes. Combiner des matériaux aux propriétés différentes pour tirer parti de chacune d'elles — c'est une idée également utilisée dans la science des matériaux avancée contemporaine.
Contrôle des contraintes résiduelles
Le sori (courbure) qui apparaît dans la lame lors du yaki-ire résulte des contraintes résiduelles dues aux différences de dilatation et de contraction thermiques entre le kawagane et le shingane. Le tōkō intègre ce sori dans ses calculs lors de la fabrication du corps de lame, réalisant ainsi la lame à la forme souhaitée.
La technique du kawagane et du shingane transmise par les tōkō contemporains
Les tōkō désignés Trésors humains vivants (ningen kokuhō) et Biens culturels immatériels importants du Japon contemporain transmettent fidèlement la technique ancestrale du kawagane et du shingane. Le processus de forge-soudure lui-même, qui unit kawagane et shingane, est détaillé, gestion de la température du four incluse, dans La technique de forge-soudure (tansetsu).
L'un des défis auxquels font face les tōkō contemporains est la « variation annuelle de la qualité du tamahagane ». La teneur en carbone du tamahagane obtenu par le tatara n'est pas constante et varie d'une année à l'autre, même avec la même méthode de fabrication. Il est donc nécessaire d'ajuster le choix des matériaux pour le kawagane et le shingane ainsi que le nombre de plis. Cette capacité d'adaptation constitue l'une des composantes du « savoir-faire des maîtres artisans ».
Conclusion — un chef-d'œuvre de matériau composite né de 1 000 ans de savoir
La structure composite du kawagane et du shingane a été pratiquement achevée de l'époque de Kamakura jusqu'à la période Nanbokuchō, grâce à l'accumulation d'essais et d'erreurs et d'expériences. Cette technique représentait la « solution optimale » atteinte empiriquement par les tōkō japonais, des centaines d'années avant que la métallurgie moderne ne la développe indépendamment.
Ne pas se briser, ne pas se tordre, couper parfaitement — la conception kawagane-shingane qui a surmonté ces trois antinomies constitue le fondement technique le plus important de la position unique qu'occupe le nihontō parmi les lames du monde entier.
