La structure du kawagane et du shingane — Le secret de forge permettant au nihontō d'allier dureté et ténacité
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Le nihontō est réputé pour sa capacité à ne pas se briser, ne pas plier et à couper avec une extrême netteté. Un acier dur donne un tranchant vif mais se casse facilement, tandis qu'un acier doux résiste à la fracture mais ne tient pas le fil. Cette contradiction est résolue par une structure composite dans laquelle un kawagane (jacket steel) dur enveloppe un shingane (core steel) plus souple. Cet article explique comment le kawagane et le shingane sont fabriqués et assemblés, comment la structure diffère selon les écoles, et comment cette structure se manifeste lors de l'appréciation et de l'authentification des lames.
Kawagane et shingane — répartition des rôles
La lame du nihontō est fabriquée en combinant deux types d'acier ou plus, ayant des teneurs en carbone différentes.
| Acier | Teneur en carbone indicative | Propriétés | Rôle |
|---|---|---|---|
| Kawagane | environ 0,6 à 0,7 % | Dur, se transforme en tranchant après yaki-ire (quenching) | Recouvre l'extérieur de la lame, forme le tranchant et la surface |
| Shingane | environ 0,2 à 0,3 % | Doux et tenace | Constitue le cœur de la lame, absorbe les chocs et prévient la fracture |
| Hagane (edge steel) | Peut être encore plus élevée que le kawagane | Le plus dur | Utilisé dans les tsukurikomi réservés à la seule partie tranchante |
| Munegane | Proche du shingane | Doux | Utilisé côté mune pour résister à la flexion |
Plus la teneur en carbone est élevée, plus l'acier est dur, et lors du yaki-ire (quenching), il se transforme en une structure dure appelée martensite. À l'inverse, un acier à faible teneur en carbone se prête mal à la trempe et conserve sa ténacité. Grâce à cette répartition des rôles — le kawagane pour le tranchant et la surface, le shingane pour le cœur —, dureté et ténacité coexistent dans une même lame. Les microstructures de l'acier sont expliquées en détail dans Ferrite, Perlite et Martensite.
D'où provient la matière première — tamahagane et oroshigane
La matière première du kawagane et du shingane est le tamahagane produit par le tatara (traditional smelting).
- Le minerai de sable ferrifère est réduit au charbon de bois pour obtenir le tamahagane. La teneur en carbone varie selon les parties du tamahagane
- Le tōshō (swordsmith) brise le tamahagane en petits fragments et trie visuellement les parties à haute et basse teneur en carbone
- L'acier dont la teneur en carbone est insuffisante est ajustée par un procédé appelé oroshigane
- Les aciers triés sont empilés et chauffés ensemble pour former un seul bloc (tsumi-wakashi)
- L'orikaeshi tanren (folding) est répété pour extraire les impuretés et homogénéiser la teneur en carbone
Il est courant que le kawagane subisse davantage de pliages (une dizaine ou plus) et le shingane moins (quelques fois). À chaque pliage, le nombre de couches double, et le kawagane peut ainsi compter de plusieurs milliers à plusieurs dizaines de milliers de couches. Cette structure en couches apparaît en surface comme le grain du jigane (itame, masame, etc.). Pour le tatara (traditional smelting) et le tamahagane, voir Le processus de collecte du sable ferrifère et de production du tamahagane ; pour l'oroshigane, voir L'oroshigane et les techniques de raffinage de l'acier ; pour la science de l'orikaeshi tanren (folding), voir La science de l'orikaeshi tanren.
Tsukurikomi — méthodes d'assemblage du kawagane et du shingane
La façon d'assembler le kawagane et le shingane est appelée tsukurikomi. Ici, le tsukurikomi désigne la méthode d'assemblage des aciers, et non la forme transversale de la lame comme dans shinogi-zukuri ou hira-zukuri.
| Nom du tsukurikomi | Structure | Caractéristiques |
|---|---|---|
| Kōbuse | Le kawagane est plié en U pour envelopper le shingane | La méthode la plus fondamentale et la plus répandue. Utilisée par la majorité des tōshō (swordsmiths) modernes |
| Hon-sanmai | Le hagane (edge steel) est placé au centre, flanqué de kawagane des deux côtés, avec un munegane posé sur le mune | L'acier est différencié entre le tranchant, les flancs et le mune. Plus laborieux mais offre de meilleures performances |
| Shihōzume | Le shingane est entouré de hagane (edge steel), kawagane et munegane sur ses quatre faces | La structure la plus complexe. Exige un niveau de compétence particulièrement élevé |
| Makuri | Le shingane est enroulé dans une feuille de kawagane | Parfois traité comme une variante du kōbuse |
| Muku | Un seul type d'acier | Pas de shingane. Se retrouve dans les tantō et certains kotō |
Dans le kōbuse, le kawagane est étiré en feuille mince, plié en U, et le shingane est inséré à l'intérieur avant d'être soudé par forgeage. Ensuite, lors de la mise en forme hi-zukuri, le kawagane recouvre l'ensemble et le shingane se loge en son cœur. Le processus de hi-zukuri est expliqué dans Le processus de hi-zukuri (mise en forme de la lame).
La « dureté et ténacité » parachevées par le yaki-ire
La structure composite révèle sa vraie valeur au moment du yaki-ire (quenching).
- Le tsuchioki (applying the clay coating) est appliqué sur la lame : une couche mince côté tranchant, une couche épaisse côté mune
- Chauffée à environ 800 °C puis plongée dans l'eau, la partie côté tranchant où la couche d'argile est mince est refroidie rapidement et se transforme en martensite, devenant ainsi dure
- Le côté mune, où la couche d'argile est épaisse, ainsi que le shingane, dont la teneur en carbone est naturellement faible, ne subissent pas la trempe et conservent leur ténacité
- L'expansion de la microstructure côté tranchant fait courber la lame vers le mune. Le sori (curvature) du nihontō est également un phénomène engendré par cette différence structurelle
Autrement dit, la combinaison de la différence de teneur en carbone entre kawagane et shingane, de la différence d'épaisseur du tsuchioki (applying the clay coating) et de la différence de vitesse de refroidissement réalise la propriété d'une surface dure et d'un cœur souple. Pour la physique de la formation du sori, voir La physique de la formation du sori ; pour la formation du nie et du nioi, voir Nie et nioi — la science de l'acier qui donne son éclat au hamon.
Le nihontō vu par la science des matériaux moderne
L'association du kawagane et du shingane répond à la même logique que ce que la science des matériaux moderne appelle « conception de matériaux composites ».
- Combiner un matériau dur et un matériau tenace pour obtenir des propriétés impossibles à atteindre avec un matériau unique
- Rejoindre le concept de « matériau à gradient fonctionnel », qui place la dureté en surface et la ténacité à l'intérieur
- La structure en couches joue le rôle d'arrêt de propagation des fissures et augmente la résistance à la fracture
La pratique des tōshō (swordsmiths) anciens, qui sont parvenus à cette conception à partir d'un matériau aussi limité que le tamahagane, par la seule expérience et l'observation, coïncide avec les théories d'ingénierie modernes. Il convient toutefois de noter que parmi les kotō, certaines lames sont forgées en muku (acier unique sans shingane) ou présentent des structures qui ne correspondent pas aux classifications modernes ; il serait donc inexact d'affirmer que « tous les nihontō sont des kōbuse ».
Différences structurelles selon les écoles
Parmi les principales écoles connues sous le nom de Gokaden (five traditions), il existe des différences de tendance dans le tanren (forging) du jigane et la structure.
- Bizen-den : jigane tenace avec un hamon à dominante nioi. Le tanren (forging) du kawagane est minutieux et un utsuri apparaît sur le jihada itame
- Sōshū-den : le jigane doit être robuste pour résister au yaki-ire (quenching) à forte nie. Des jikei et des kinsuji apparaissent
- Yamashiro-den : jigane fin et lumineux. Le tanren (forging) du kawagane est particulièrement serré
- Yamato-den : jihada masame fréquent ; les kaji (smiths) des temples privilégiaient la solidité
- Tradition Mino : orientée vers l'aspect pratique ; le jigane peut présenter un aspect dit shirake
Les différences de jigane selon les écoles sont comparées en détail dans Étude comparative du jigane dans les Gokaden.
Comment la structure apparaît lors de l'authentification et de l'appréciation
La structure du kawagane et du shingane peut également se lire en surface de la lame.
- Grain du jigane : les couches créées par l'orikaeshi tanren (folding) du kawagane apparaissent en surface sous forme d'itame, masame ou mokume. La finesse du grain témoigne du soin apporté au tanren (forging) du kawagane
- Exposition du shingane : lorsque le kawagane s'amincit après de nombreuses années de togi (polishing), le shingane plus doux apparaît en surface. On appelle ce phénomène « shingane ga deru » ; une partie du jigane semble alors vaguement rugueuse. C'est un indice important pour évaluer l'état de conservation de la lame
- Effets du suriage : une lame dont le nakago (tang) a été refaçonné par suriage (shortening) peut voir la structure de la partie originale du nakago (tang) exposée
- Limite entre le hamon et le jigane : la frontière entre le côté tranchant du kawagane où le yaki-ire (quenching) a pris effet et la partie non trempée constitue le hamon. La luminosité du hamon reflète la teneur en carbone du kawagane et la maîtrise du yaki-ire (quenching)
Une lame dont le shingane est exposé laisse peu de marge pour un re-polissage et cela influe sur sa valeur esthétique. Lors d'un achat ou d'une authentification, vérifiez l'absence de zones rugueuses dans le jigane. Les méthodes pour distinguer le suriage (shortening) sont expliquées dans La technique du suriage et son authentification, et le mécanisme de formation du jigane dans Le mécanisme de formation du jigane.
Conclusion
La performance du nihontō repose sur la répartition des rôles entre le kawagane dur et le shingane souple. On trie le tamahagane, on accumule des couches par l'orikaeshi tanren (folding), on les assemble par un tsukurikomi tel que le kōbuse ou le hon-sanmai, puis on fixe la dureté et la ténacité par le tsuchioki (applying the clay coating) et le yaki-ire (quenching). Cette suite de processus réalise simultanément « ne pas se briser, ne pas plier et couper avec netteté ». Cette structure, qui correspond à la conception des matériaux composites modernes, se manifeste également en surface de la lame sous la forme du grain du jigane ou de l'exposition du shingane, fournissant ainsi des indices pour l'appréciation et l'authentification. L'aspect matériologique de la structure composite est également abordé dans La structure composite kawagane/shingane : les raisons matériologiques pour lesquelles le nihontō ne se brise pas et coupe bien.
