Analyse de la teneur en carbone du tamahagane et tri des aciers pour shingane et kawagane : La science de la sélection d'acier

Pourquoi le tamahagane n'est-il pas uniforme ?

Le tamahagane issu de la fusion tatara est fondamentalement différent des produits industriels uniformes. Au cours du processus de fusion de trois jours trois nuits, la distribution de température dans le four, le moment de l'introduction du sable de fer et les types et quantités de charbon créent des blocs de fer avec des teneurs en carbone variables selon les régions. La teneur en carbone du tamahagane varie dans une plage d'environ 0,6-1,5 %, et cette variation signifie des « matériaux sélectionnables » pour le forgeron d'épées.

Le tamahagane riche en carbone (1,0-1,5 %) présente des propriétés dures et fragiles et convient comme matériau pour le kawagane utilisé au tranchant de la lame. Le tamahagane pauvre en carbone (0,6-0,9 %) est résistant et présente une grande résilience, utilisé pour le shingane qui forme le noyau de la lame. Le fondement de la production d'une épée japonaise qui atteint à la fois la capacité de coupe et la résistance à la rupture réside dans le tri et la combinaison appropriés de ces deux types.

Distinguer la teneur en carbone—Techniques traditionnelles

Les forgerons d'épées possèdent une connaissance empirique de la distinction de la teneur en carbone par la vue, le son et le toucher sans dépendre d'instruments analytiques scientifiques. Lorsqu'on observe la section transversale du tamahagane cassé, le matériau riche en carbone affiche une surface fine et brillante, tandis que le matériau pauvre en carbone apparaît à grain grossier et terne. Le son lors de la frappe diffère également - le carbone riche produit un son métallique dur, tandis que le carbone pauvre produit un son étouffé. De plus, la teneur en carbone peut être estimée par la façon dont les étincelles volent lors du chauffage (test d'étincelles). L'acier riche en carbone projette des étincelles vigoureuses, tandis que l'acier pauvre en carbone produit des étincelles plus douces.

Ces jugements sensoriels sont cultivés au cours de décennies d'expérience et transmis du maître à l'apprenti par l'instruction orale et la pratique. Au cours des dernières années, certains forgerons d'épées ont utilisé des instruments d'analyse des métaux (tels que l'analyse de fluorescence des rayons X) pour vérifier quantitativement la teneur en carbone, mais ceux-ci sont généralement utilisés principalement comme suppléments à la connaissance empirique traditionnelle.

Sélection dans la pratique—Rupture et classification

La sélection du tamahagane commence par casser des morceaux de tamahagane avec un marteau. La rupture permet l'observation de la section transversale tandis que la manière de la rupture elle-même donne une indication de la teneur en carbone. Le tamahagane riche en carbone se casse proprement et nettement, tandis que le matériau pauvre en carbone est résistant et se casse à contrecœur. Les fragments de tamahagane cassé sont triés par poids et taille en catégories pour le « shingane » et le « kawagane », puis empilés en préparation du « tsumiawakashi » (soudage par flamme).

La quantité de tamahagane nécessaire pour produire une seule épée atteint plusieurs fois le poids de la lame finie. C'est parce que les impuretés sont éliminées et perdues sous forme d'écume (oxyde de fer) au cours du processus de forgeage. Il n'est pas rare que la quantité finale utilisée chute à moins d'un tiers de l'original.

Tsumiawakashi et soudage par forgeage de shingane et kawagane

Le shingane et le kawagane triés sont chacun chauffés dans le four, et un forgeage par pliage répété (orikaeshi tanren) est effectué pour expulser les impuretés internes et homogénéiser la teneur en carbone. Il existe un principe selon lequel le shingane est plié moins de fois (pour éviter de perdre trop de carbone), tandis que le kawagane est plié plus de fois (pour éliminer complètement les impuretés et augmenter la pureté du tranchant de la lame).

Enfin, des structures telles que le « koubuse » (enveloppement du shingane avec kawagane) ou le « honsammai » (véritablement trois couches) sont sélectionnées et soudées par forgeage. Le jugement à ce stade—dans quelle proportion les deux types d'acier sont combinés—représente le cœur de la philosophie et de la technique du forgeron d'épées, et devient le choix le plus critique déterminant le motif de grain jihada, le motif de lame hamon et la résilience de l'épée finie.

Dialogue avec la science des matériaux modernes

Du point de vue de la science des matériaux modernes, la partie d'une épée japonaise correspondant au kawagane s'approche d'un acier eutectoïde à hypereutectoïde contenant 0,7-1,0 % de carbone, et une dureté élevée est réalisée par la formation d'une microstructure de martensite lors du trempage. Inversement, le shingane correspond à un acier hypoeutectoïde, avec la ténacité assurée par une microstructure mixte ferrite-perlite.

Les techniques de sélection que les forgerons d'épées ont accumulées en tant que connaissances empiriques au cours des siècles s'alignent remarquablement avec la théorie moderne de la microstructure de l'acier, et la précision de cette connaissance stupéfie les chercheurs modernes. À l'intersection de la tradition et de la science se trouve l'essence de la technologie de l'épée japonaise.