Contrôle de la distribution du carbone dans le shingane et le kawagane — la science de l'orikaeshi tanren qui donne naissance au nihontō à partir de l'acier tatara

Composition du tamahagane et hétérogénéité du carbone — le point de départ du matériau du nihontō

Le tamahagane produit par le tatara présente une teneur en carbone répartie sur une large plage allant de 0,6 à 1,5 %, ce qui lui confère des propriétés matérielles fondamentalement différentes de l'acier occidental homogène (acier au carbone). C'est précisément cette hétérogénéité qui est à l'origine de la structure bicouche du nihontō composée du shingane et du kawagane, ainsi que de la signification technique de l'orikaeshi tanren.

L'opération qui consiste à fendre le tamahagane et à le frapper au ciseau afin de trier les parties à haute teneur en carbone (acier à haute teneur en carbone) des parties à basse teneur (acier à basse teneur en carbone) s'appelle « kowari ». Les parties à haute teneur en carbone présentent une dureté élevée et contribuent au tranchant de la lame, tandis que les parties à basse teneur ont une ténacité (résistance aux chocs) élevée et contribuent à la résistance à la rupture du corps de la lame. En combinant intentionnellement ces deux types d'acier, on réunit dans une même lame des propriétés opposées que sont le tranchant et la durabilité — telle est la philosophie de conception fondamentale de la forge du nihontō.

La science de l'orikaeshi tanren — élimination des impuretés et homogénéisation de l'acier

Les principaux défis du tamahagane résident dans la présence d'inclusions de scories (laitier) et d'impuretés, ainsi que dans une distribution locale inégale du carbone. C'est le processus de l'orikaeshi tanren qui permet d'y remédier.

En frappant l'acier chauffé pour l'étirer, en le repliant puis en le frappant à nouveau — la répétition de cette opération produit trois effets.

• Les scories sont expulsées et l'acier est épuré
• Les atomes de carbone se diffusent uniformément dans le réseau cristallin de l'acier, éliminant les disparités locales de dureté
• Les grains cristallins de l'acier s'affinent (affinement des grains) et la ténacité s'améliore

En théorie, plus le nombre de repliages est élevé, plus l'homogénéisation progresse ; cependant, un repliage excessif entraîne une décarburation qui rend l'acier trop mou, produisant l'effet inverse. Selon les analyses de métallurgie moderne, les 8 à 16 repliages (environ 256 à 65 536 couches) réalisés dans la forge traditionnelle s'avèrent proches de la solution optimale pour le contrôle du carbone et l'élimination des impuretés.

Nombre de repliages et qualité du tanren — l'idée reçue selon laquelle « plus c'est mieux »

Il serait hâtif de juger la qualité d'une lame en se basant uniquement sur le nombre de repliages de l'orikaeshi tanren. Le repliage est un moyen d'éliminer les impuretés et d'homogénéiser le carbone ; c'est la capacité globale de l'ensemble du processus — la qualité du tamahagane lui-même, le savoir-faire du kaji pour réguler la chaleur et la force des coups, et le contrôle de la température lors du yaki-ire — qui détermine en définitive la résistance du corps de la lame et la beauté du hamon. Le nombre de repliages n'est qu'un élément parmi d'autres constituant le processus, et ne garantit pas à lui seul la qualité de la lame. Lorsque les lecteurs choisissent une lame, il leur est pratiquement important de ne pas se laisser piéger par cet unique indicateur et d'examiner l'ensemble, y compris l'état du jigane et du hamon.

Conception architecturale du shingane et du kawagane — la rationalité du kobuse-kitae

Le processus qui consiste à assembler l'acier à basse teneur en carbone (shingane) et l'acier à haute teneur (kawagane) après l'orikaeshi tanren s'appelle « tsukurikomi » ou « kobuse-kitae » (il existe également d'autres formes comme le « honsan-mai » et le « shihozume »).

Dans le kobuse-kitae le plus représentatif, on adopte une structure en coupe transversale en U où le shingane est enveloppé par le kawagane. Le shingane joue un rôle d'absorption des chocs à l'intérieur du corps de la lame et prévient la rupture, tandis que le kawagane maintient une haute concentration en carbone vers le tranchant et préserve la dureté. Cette disposition est rationnelle car le fait de placer le shingane à haute ténacité près du shinogi-suji, zone sujette aux concentrations de contraintes, permet de minimiser le risque de rupture au combat.

De plus, en concevant le shingane avec une teneur en carbone inférieure à celle du kawagane, on contrôle le yaki-ire de façon à ce que la trempe du shingane soit « douce », évitant ainsi que la fragilisation due à la transformation martensitique n'atteigne le cœur de la lame. Ce principe est fondamentalement identique à la technique moderne de cémentation (case hardening), et l'on ne peut qu'être frappé par la concordance entre la règle empirique et les connaissances de la métallurgie moderne.

Yaki-ire et transformation de phases du carbone — la base scientifique du hamon

Le tsuchioki — processus consistant à appliquer sur le corps de la lame un « nuri-tsuchi » mélange d'argile, de poudre de pierre à aiguiser et d'autres ingrédients — est une technique permettant de modifier la vitesse de refroidissement selon les zones lors du yaki-ire. En appliquant le revêtement en couche mince (ou pas du tout) sur le tranchant et en couche épaisse côté mune, seul le tranchant est trempé rapidement lors du yaki-ire pour former de la martensite (phase à haute dureté), tandis que le côté mune est refroidi plus lentement et conserve une microstructure perlitique-bainitique qui préserve la ténacité.

Le hamon se forme à la frontière entre la zone de trempe rapide et la zone de refroidissement lent. Plus la teneur en carbone de l'acier est élevée, plus les « nie » et « nio » qui brillent de blanc se manifestent ; les divers motifs de hamon — midare-ha, chōji, suguha — apparaissent comme le résultat combiné de la forme du tsuchioki, de la température du yaki-ire et de la distribution du carbone dans le tamahagane. Si le même tōkō forge selon le même dessin et obtient chaque fois un hamon différent, c'est parce que la « fluctuation naturelle » de l'hétérogénéité du tamahagane s'y reflète.

Les traces du tanren visibles dans le jigane et le hamon — points d'observation

La structure en couches de l'acier produite par l'orikaeshi tanren apparaît sur la surface polie du corps de la lame sous forme de motifs de jigane. Ces motifs sont tous des traces reflétant les propriétés du tamahagane et le soin apporté au tanren.

En ce qui concerne le hamon également, les activités granulaires brillant de blanc sont appelées « nie » et les activités apparaissant de façon continue comme un brouillard sont appelées « nioi » ; leur expression varie selon la distribution du carbone à la frontière et les différences de vitesse de refroidissement lors du yaki-ire. Observer conjointement le jigane et le hamon constitue un indice pour déchiffrer avec quel acier et quelle technique la lame a été forgée.

Dialogue entre science moderne et techniques traditionnelles — les mystères encore non résolus

Les analyses modernes utilisant le microscope électronique à balayage (SEM) et la spectrométrie à dispersion d'énergie (EDX) ont permis de visualiser la structure en coupe transversale et la distribution du carbone des lames célèbres. Il en ressort que le contrôle du carbone acquis empiriquement par les maîtres forgerons d'avant l'époque d'Edo est en passe d'être confirmé comme proche de l'optimum même du point de vue de la science des matériaux moderne.

D'un autre côté, de nombreux aspects restent encore complètement inexpliqués. L'influence des éléments en traces propres au tamahagane (titane, vanadium, etc.) sur les caractéristiques du yaki-ire, l'effet visuel de la ségrégation locale du carbone sur le « paysage » du hamon, et le savoir sensoriel propre à chaque tōkō — la technique permettant de juger la qualité à partir du son des coups, de la couleur de la flamme et de la viscosité de l'acier — appartiennent au domaine du savoir tacite (tacit knowledge) difficile à quantifier.

La technique de contrôle de la distribution du carbone dans le shingane et le kawagane est une invention en génie des matériaux proprement japonaise, née des contraintes d'un matériau hétérogène qu'est le tamahagane. Comprendre sa rationalité scientifique nous offre un point de vue permettant d'apprécier le nihontō non pas comme une simple arme ou une œuvre d'art, mais comme une réalisation intellectuelle dans l'histoire de la technologie humaine.

Le kanteisho NBTHK et la preuve des techniques traditionnelles

Le kanteisho émis par le NBTHK présente les catégories d'évaluation telles que l'époque, la province et l'école, après que des experts ont examiné de façon globale la qualité du jigane et du hamon, la forme et le mei. Les techniques traditionnelles telles que l'orikaeshi tanren et le tsukurikomi du shingane et du kawagane sont étroitement liées aux évaluations du jigane et du hamon consignées dans le kanteisho, et celui-ci constitue indirectement l'un des éléments attestant que ces techniques ont été correctement appliquées. Lors du choix d'une lame, vérifier de ses propres yeux l'état du jigane et du hamon en parallèle avec le contenu du kanteisho constitue un indice pratique pour distinguer une œuvre authentique réalisée selon les techniques traditionnelles.