L'ère scientifique de la « lecture » des épées japonaises

L'ère scientifique de la « lecture » des épées japonaises

Pendant longtemps, l'authentification des épées japonaises s'est effectuée par l'œil exercé et l'expérience des experts—une authentification visuelle par l'observation de la jihada, du hamon, de la sugata et de la couleur de la rouille du nakago. Cependant, depuis la seconde moitié du XXe siècle, les progrès de la physique et de l'analyse chimique ont conduit au développement rapide de techniques non-destructives pour analyser la structure interne des épées japonaises. Aujourd'hui, l'analyse scientifique est devenue un outil indispensable dans les enquêtes de collections d'épées de musées, l'authentification de l'authenticité et la recherche sur les méthodes de fabrication.

Cet article présente les principales méthodes analytiques utilisées dans l'authentification scientifique des épées japonaises et leurs résultats.

Radiographie aux rayons X—Visualiser les structures internes cachées

La méthode d'analyse scientifique la plus fondamentale est la radiographie aux rayons X. Tandis que la photographie ordinaire utilise la réflexion de la lumière, les rayons X ont la propriété de pénétrer la matière, ce qui permet de visualiser la structure transversale de la lame, les fissures internes, les marques de réparation et autres caractéristiques.

L'information la plus importante révélée par la radiographie aux rayons X des épées japonaises est la « structure en couches du pliage et de la forge ». Dans la fabrication des épées japonaises, une structure en couches se forme au sein de la plaque d'acier en repliant répétées le tamahagane et en le forgeant. Bien que ce feuilletage puisse être quelque peu déduit de l'observation du hamon et de la jihada, la radiographie aux rayons X permet une compréhension plus précise de la distribution des couches internes.

Les rayons X sont également efficaces pour détecter les marques de réparation. Les épées soumises à des modifications ultérieures telles que le repolissage (raccourcissement du nakago) ou la re-trempe de la pointe de la lame (refonte de la trempe) sont détectées comme des motifs non uniformes de densité interne. Ces informations fournissent des preuves importantes pour déterminer l'authenticité des signatures.

Tomodensitométrie—Analyse tridimensionnelle de la structure interne

Comme une évolution de la radiographie aux rayons X, l'analyse tridimensionnelle utilisant la tomodensitométrie (CT, tomographie informatisée) s'est rapidement généralisée ces dernières années. La tomodensitométrie est une technologie médicale qui photographie les objets sous différents angles à l'aide de rayons X et génère des images en coupe par traitement informatique ; cette même technologie est maintenant appliquée à la recherche sur le patrimoine culturel.

La réalisation particulièrement remarquable de l'analyse CT des épées japonaises est la « visualisation de la construction composite ». La structure composite qui combine le shingan (acier de cœur), le kawagane (acier de peau) et le hagane (acier de tranchant)—des aciers à différentes teneurs en carbone—avait été difficile à confirmer par inspection visuelle traditionnelle, mais l'analyse CT révèle maintenant clairement les surfaces de liaison et la distribution. Lors d'une enquête conjointe menée par le RIKEN et le Musée national de Tokyo, l'analyse CT des épées de Trésor national a révélé des cas où des arrangements d'acier complexes différant de la structure composite précédemment estimée dans l'authentification traditionnelle ont été découverts. Les données scientifiques ont actualisé la « compréhension traditionnelle » qui avait perduré pendant plus d'un siècle.

Analyse par fluorescence de rayons X (XRF)—Identifier l'origine à partir de la composition élémentaire

L'analyse par fluorescence de rayons X (XRF : X-ray Fluorescence) est une technique qui analyse la composition élémentaire de manière non-destructive en appliquant des rayons X d'une longueur d'onde spécifique à un matériau et en mesurant les rayons X secondaires (rayons X de fluorescence) émis par le matériau.

Dans l'analyse par fluorescence de rayons X des épées japonaises, il a été révélé que les profils de contenu des éléments traces contenus dans l'acier—titane (Ti), vanadium (V), silicium (Si), phosphore (P), soufre (S) et manganèse (Mn)—diffèrent selon la région de production.

Une découverte particulièrement importante est la « corrélation entre les origines du sable de fer et les éléments traces dans l'acier ». Le sable de fer utilisé dans la fabrication du fer tatara à Okuizumo (Préfecture de Shimane) et le sable de fer utilisé à Bizen et Mino diffèrent par leurs rapports titane-vanadium. Cette différence a été confirmée comme persistant en quantités infimes dans les épées même après la forge, et sert de preuve scientifique pour déterminer l'origine.

Dans les applications à l'authentification, le fait que la composition élémentaire de l'acier diffère considérablement entre les épées koto (épées avant la période des Cours du Nord et du Sud), shinto (période d'Edo) et les épées de la période Showa (fabrication mécanique) est utilisé. Les épées contrefaites avec de fausses signatures faites avec de l'acier de four électrique de la période Showa peuvent être distinguées par l'analyse XRF, car leurs profils de ratio élémentaire ne correspondent pas à ceux du tamahagane ancien et du début des périodes modernes.

Microscopie électronique et analyse EBSD—Analyser la fine structure de la microstructure de l'acier

Grâce à la combinaison de la microscopie électronique à balayage (SEM) et de la diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD), la structure cristalline de l'acier peut être observée à fine échelle. Cela permet de visualiser la distribution de diverses structures telles que la martensite, la ferrite et la perlite.

La recherche qui a révélé la véritable nature du hamon—nioi et nie—au niveau de la microstructure fine était une réussite révolutionnaire dans la recherche sur les épées. Tandis que le « nie » affiche une brillance granuleuse visible à l'œil nu, l'observation au microscope électronique a confirmé qu'il s'agissait d'un agrégat de particules de martensite avec un diamètre de quelques dizaines de micromètres.

Un groupe de recherche du Tokyo Institute of Technology a mené une analyse EBSD d'échantillons de hamon provenant d'épées koto, shinto et modernes, quantifiant les différences de structure cristalline par ère et école. Cette recherche a attiré l'attention en tant que tentative de fournir une base scientifique à l'appréciation du hamon, qui avait traditionnellement été considérée comme « subjective ».

Les limites de l'authentification scientifique et l'indispensabilité de l'expertise humaine

Bien que l'analyse scientifique ait révolutionné la recherche sur les épées japonaises, ses limitations sont également reconnues. Bien que les rayons X et la CT visualisent la structure interne, ils ne peuvent pas dériver de jugements esthétiques tels que « si cette épée est belle ». Même si les rayons X de fluorescence peuvent indiquer des tendances régionales, la détermination finale de l'authorship, telle que « si cette épée est l'œuvre de Nagayoshi », repose toujours sur l'expérience des experts.

La science rétrécit les hypothèses, détecte les incohérences et fournit des données objectives, mais la « valeur » d'une épée japonaise est évaluée de manière globale par l'expertise connoisseur traditionnelle et la sensibilité esthétique. L'authentification scientifique et l'authentification visuelle ne sont pas en opposition mais dans une relation de complémentarité mutuelle. La recherche de pointe d'aujourd'hui continue d'explorer des approches qui intègrent les deux méthodes.