Élimination des impuretés du tamahagane et processus de raffinage — gestion des matériaux depuis le tatara jusqu'aux mains du tōshō

Le tamahagane peut-il être utilisé tel quel ?

Le tamahagane est un acier produit par le tatara et destiné exclusivement à la fabrication du nihontō, mais il ne peut être utilisé directement tel qu'il sort du four de réduction. Le tamahagane présente trois problèmes : une distribution hétérogène du carbone, la présence de scories (inclusions non métalliques) et une structure métallique à grains grossiers. Le tōshō ne peut passer à la forge de la lame qu'après un processus de « raffinage du matériau » — également appelé « oroshi-tetsu » ou « tatara-naoshi » — destiné à résoudre ces problèmes.

Le tamahagane, produit du tatara

Dans le tatara, on envoie de l'air dans un « four tatara » où du sable ferrugineux et du charbon de bois sont empilés en alternance à l'aide de soufflets à pied (tatara fuigo), afin de produire en environ trois jours d'opération un bloc de fer (kera). Le tamahagane est le résultat de la division et du classement de ce kera.

La teneur en carbone du tamahagane varie dans une plage d'environ 0,5 à 1,5 %, et la distribution du carbone n'est pas uniforme au sein d'un même bloc. Les zones à haute teneur en carbone (proches de la fonte blanche ou de la fonte brute) sont dures et fragiles, tandis que les zones à faible teneur (proches du fer doux) sont molles mais manquent de tranchant. La mission du tōkō est de produire, à partir de ce matériau hétérogène, un acier homogène avec une teneur en carbone idéale (environ 0,6 à 1,0 %).

Le processus d'oroshi-tetsu en pratique

Le premier processus de raffinage effectué par le tōshō, l'« oroshi-tetsu », se compose des étapes suivantes.

1. Sowari : On brise les blocs de tamahagane au marteau et l'on estime visuellement la teneur en carbone à partir de la couleur de la section. Une couleur blanc argenté et brillante indique une haute teneur en carbone (candidat kawagane) ; une couleur gris sombre indique une faible teneur en carbone (candidat shingane). Ce « jugement à l'œil » est une technique qui s'acquiert après plusieurs années voire une dizaine d'années de pratique, et elle contient un savoir empirique qu'aucun instrument d'analyse chimique moderne ne peut remplacer.
2. Tsumiwakashi : Les fragments de tamahagane triés lors du sowari sont empilés sur le support métallique (support de matériaux) au-dessus du four et chauffés à haute température (environ 1 200 à 1 300 °C) jusqu'à incandescence (état dit « waku »). À ce stade, les scories se liquéfient et commencent à remonter à la surface de l'acier. Un chauffage excessif entraînerait la combustion et la perte du carbone, ce qui rend le contrôle de la température (évaluation de la couleur du feu) extrêmement important.
3. Tataki to hakuraku (percussion et décollement) : On retire le tamahagane incandescent sur l'enclume et on le frappe vigoureusement avec un grand marteau. Les scories liquides sont dispersées et évacuées en accompagnant des étincelles jaunes (« hibana wo tobasu »). La pureté de l'acier augmente à chaque répétition de cette opération. La quantité de scories évacuées à chaque frappe est faible, mais le nettoyage progresse de manière cumulative par répétition.
4. Phase initiale de l'orikaeshi tanren : On répète environ 5 à 8 fois le cycle consistant à replier l'acier forgé et allongé, puis à le réchauffer et le forger à nouveau. Cette opération favorise l'homogénéisation (diffusion) du carbone et l'affinement (recristallisation) de la structure métallique. L'« oroshi-tetsu » désigne souvent l'ensemble du processus de raffinage incluant cette phase initiale d'orikaeshi tanren.

Sélection du kawagane et du shingane

Un aspect essentiel du processus de raffinage est le « tri » selon la teneur en carbone.

La combinaison du kawagane et du shingane est le secret qui permet au nihontō de réaliser la propriété difficile à concilier d'être « dur et difficile à briser ». Une haute teneur en carbone rend l'acier dur mais fragile ; une faible teneur lui confère de la ténacité mais le rend mou — résoudre cette contradiction en combinant les matériaux en couches est le cœur même de la technique kaji du nihontō.

Principes de raffinage vus de la métallurgie moderne

Du point de vue de la science des matériaux moderne, le processus d'oroshi-tetsu est une combinaison des phénomènes suivants.

• Désoxydation et déscorification : Le chauffage à haute température liquéfie les inclusions oxydées telles que FeO, SiO₂, etc., qui sont expulsées à la surface sous l'effet des chocs de la forge (réaction de désoxydation, séparation par flottaison).
• Homogénéisation du carbone : La diffusion à haute température (le coefficient de diffusion solide D est une fonction exponentielle de la température) efface les frontières entre zones à haute et basse teneur en carbone. La règle empirique du tōshō consistant à « chauffer suffisamment » correspond à l'exigence thermodynamique d'assurer le temps nécessaire à la diffusion.
• Recristallisation et affinement des grains cristallins : La combinaison de la forge répétée (déformation) et du réchauffage affine les grains cristallins et confère des propriétés matérielles plus homogènes et plus robustes.

Le fait que le cycle « chauffer, frapper, plier » établi empiriquement par les artisans il y a plusieurs centaines d'années corresponde précisément aux théories de la physico-chimie moderne est un bel exemple illustrant la profondeur intellectuelle de l'artisanat traditionnel.

La gestion des matériaux détermine la qualité des lames

Le processus de raffinage du tamahagane détermine fondamentalement la qualité de la lame finie. Même un tōshō possédant d'excellentes techniques kaji et de yaki-ire, si le raffinage du matériau est insuffisant, des défauts tels que la « rugosité du jigane », les « irrégularités du hamon » ou les « fissures de yaki-ire » apparaîtront. Dans l'appréciation du nihontō, être évalué « bon jigane » est l'un des plus grands éloges, et cela ne se réalise qu'en accumulant un travail soigné dès le stade du raffinage des matériaux.