La dureté de la lame selon le choix du liquide de refroidissement — différences d'effets du yaki-ire à l'eau, à l'huile et à l'eau salée, et les savoir-faire des tōkō

Le yaki-ire du nihontō est le procédé par lequel une lame dure est obtenue en refroidissant brusquement l'acier chauffé au rouge. Le choix du liquide de refroidissement utilisé à cette occasion est une décision d'une extrême délicatesse et importance, car il influe directement sur la dureté finale de la lame, sa ténacité et la formation du sori.

Mécanisme fondamental du yaki-ire et des liquides de refroidissement

Le fondement scientifique du yaki-ire est la transformation de phase qui convertit l'austénite (structure cristalline du fer à haute température) en martensite (cristal dur à basse température). Cette transformation de phase est extrêmement sensible à la vitesse de refroidissement, et une trempe rapide dépassant 100 °C/seconde permet une martensitisation presque complète. Cependant, la « vitesse » et l'« uniformité » de ce refroidissement varient considérablement selon le type de liquide de refroidissement.

Les liquides de refroidissement se répartissent en trois grandes catégories. Tout d'abord, le refroidissement à l'eau atteint la vitesse de refroidissement la plus élevée (100 °C/seconde ou plus). De tout temps, de nombreux tōkō ont utilisé de l'eau de puits, de l'eau de pluie ou de l'eau salée. L'eau salée possède un pouvoir de pénétration supérieur à l'eau simple et permet un refroidissement plus intense du tranchant, ce qui la rendait particulièrement précieuse lors de la recherche d'une dureté maximale sur des lames épaisses.

En revanche, le refroidissement à l'huile (huile de camélia, huile de colza, etc.) abaisse la vitesse de refroidissement à environ un tiers de celle de l'eau, mais comme le gradient de température au cours du refroidissement devient plus progressif, il réduit considérablement les risques de fissures de trempe (yake-ware). Il est plus facile d'obtenir une dureté uniforme sur toute la lame, et de nombreux tōkō choisissent le refroidissement à l'huile pour les tachi de grande longueur.

La différence de vitesse de refroidissement influe également sur la quantité d'austénite résiduelle, cette structure qui demeure dans l'acier sans avoir achevé sa transformation. Plus le refroidissement est rapide, plus la transformation progresse en peu de temps et moins il reste d'austénite résiduelle, mais en contrepartie, les contraintes internes s'accumulent plus facilement dans la lame. Lorsqu'un tōkō choisit son liquide de refroidissement, la manière de gérer ces contraintes internes est un aspect aussi indispensable que la dureté elle-même.

Critères de sélection du liquide de refroidissement par les tōkō

Dans la pratique des tōkō, le choix du liquide de refroidissement dépend de l'usage et des dimensions de la lame.

• Cas du refroidissement à l'eau : il s'agit de lames courtes pour lesquelles la dureté est la priorité absolue (pointes de lance, tantō, certaines armures). La majorité des kotō ont été achevés par refroidissement à l'eau, et ces lames ont été louées par la postérité comme « bien trempées ». Cependant, la trempe rapide entraîne une augmentation des contraintes internes et un risque de fissures microscopiques au fil du temps. Les fissures de trempe que présentent les kotō après plusieurs siècles peuvent être considérées comme le prix à payer pour le refroidissement à l'eau initial.
• Cas du refroidissement à l'huile : il s'agit des tachi longs et des koshigatana. Les tōkō de la période Edo en particulier ont largement eu recours au refroidissement à l'huile pour allier praticité et durabilité. De la période shintō à la période Edo, la technique du refroidissement à l'huile a évolué, et le type d'huile (camélia, colza, lin) ainsi que la gestion des températures ont été affinés avec une grande précision.

Contrôle partiel du refroidissement par le tsuchioki

Parallèlement au choix du type de liquide de refroidissement, l'épaisseur de la terre (tsuchioki) appliquée sur la lame est un facteur important qui influe sur la vitesse de refroidissement. En appliquant la terre plus finement du côté du tranchant et plus épaisse du côté du mune, le tōkō crée une différence de vitesse de refroidissement selon les zones, même lorsque la lame est plongée dans le même liquide de refroidissement. Cette technique donne au tranchant une structure dure à base de martensite et au mune une structure plus douce, faisant apparaître le motif appelé hamon. Le type de liquide de refroidissement ne prend tout son sens qu'en combinaison avec les effets du tsuchioki, et les deux ne peuvent être dissociés.

Lorsque l'on tient un nihontō entre les mains, les différences de choix de liquide de refroidissement transparaissent souvent dans l'aspect du hamon. Les lames trempées rapidement principalement à l'eau ont tendance à présenter un hamon aux contours nets et tranchés, tandis que les lames refroidies lentement principalement à l'huile ont tendance à présenter des contours doux et légèrement diffus. Lors de l'appréciation ou du choix d'une lame, porter attention à la netteté des contours du hamon constitue un indice permettant d'estimer approximativement le type de refroidissement ayant présidé à sa réalisation.

Gestion des températures et influence des saisons et des régions

Sur un plan encore plus précis, il ne faut pas négliger le fait que la température extérieure influe directement sur l'efficacité du liquide de refroidissement. Dans les régions froides (le nord du pays), la température extérieure étant basse, le même refroidissement à l'eau est plus rapide que dans les régions tempérées. À l'inverse, les tōkō de Kyōto et d'Ōsaka en été déployaient plus d'ingéniosité pour refroidir le liquide de refroidissement qu'en hiver. Refroidir l'eau de puits à l'avance, pratiquer le yaki-ire de nuit : l'adaptation à l'environnement naturel faisait également partie du savoir-faire des tōkō.

Pratique des tōkō modernes et vérification scientifique

Les tōkō modernes utilisent des thermomètres et des microscopes pour optimiser le liquide de refroidissement. En mesurant la température de surface lors du yaki-ire avec un thermomètre infrarouge et en représentant graphiquement la courbe de descente en température produite par le liquide de refroidissement, il est désormais possible d'appréhender objectivement la progression de la martensitisation.

De plus, des expériences ont confirmé que, même pour la même « eau », la courbe de refroidissement diffère selon qu'il s'agit d'eau pure, d'eau du robinet, d'eau de mer ou d'eau salée. Certains tōkō menant des recherches pratiquent un « refroidissement différencié » consistant à faire varier par étapes la concentration en sel du liquide de refroidissement, afin d'obtenir un tranchant dur et un mune doté de ténacité.

Échecs du yaki-ire et mesures correctives

Si le refroidissement à l'eau avec trempe rapide permet d'obtenir facilement une grande dureté, il comporte le risque de fissures et de déformations de la lame. Pour l'éviter, le tōkō détermine soigneusement le bon moment et l'angle d'immersion dans le liquide de refroidissement après avoir chauffé l'acier de manière uniforme. Un léger écart dans l'angle ou la vitesse d'immersion suffit à créer une irrégularité dans la progression du refroidissement à l'intérieur de la lame, pouvant entraîner un sori involontaire ou, dans le pire des cas, des fissures.

Pour prévenir ces risques, le tōkō vérifie minutieusement l'épaisseur et le degré de séchage du tsuchioki avant le yaki-ire, et redouble d'efforts pour éliminer les irrégularités de chauffe dans le four. La capacité, cultivée par de longues années d'expérience, à déterminer la température en observant les changements de couleur de la lame constitue également un critère de jugement essentiel pour immerger la lame dans le liquide de refroidissement au bon moment. Si une déformation se produit, il arrive que l'on procède prudemment à des corrections en redressant la lame pendant le temps limité avant qu'elle ne soit complètement refroidie. L'ensemble de ces étapes est soutenu par l'expérience et la concentration du tōkō, et influe sur le résultat final tout autant que le choix du liquide de refroidissement lui-même.

Fusion de la tradition et de la science

Les tōkō de la période Edo choisissaient le liquide de refroidissement optimal par l'expérience et l'intuition, sans disposer de terminologie scientifique. Cependant, lorsque leurs choix sont vérifiés à l'aune de la science des matériaux moderne, ils s'avèrent extrêmement rationnels. Le jugement consistant à employer le refroidissement à l'eau pour les lames courtes en privilégiant la dureté, et le refroidissement à l'huile pour les longues lames d'usage en privilégiant la durabilité, s'est révélé scientifiquement juste, même si à l'origine il ne relevait que de l'instinct artisanal.

Aujourd'hui, en observant la diversité du yaki-ire du nihontō, on réalise une nouvelle fois à quel point une seule décision — le choix du liquide de refroidissement — détermine la personnalité de toute la lame. Même avec le meilleur acier, le destin d'une lame se décide en un instant, lors du jugement porté au moment du yaki-ire.