La technique du yaki-modoshi——traitement à basse température après yaki-ire et science de l'amélioration de la ténacité

Le « nettoyage après coup » du yaki-ire——Qu'est-ce que le yaki-modoshi ?

Parmi les étapes de fabrication du nihontō, le « yaki-ire » est celle dont on parle le plus largement. On chauffe la lame après tsuchioki dans un four, on la trempe rapidement dans l'eau pour durcir le tranchant et créer un beau hamon. Ce processus spectaculaire est en quelque sorte le symbole du nihontō (voir aussi La science du yaki-ire et du hamon).

Cependant, le yaki-ire présente un effet secondaire qu'on ne peut ignorer. La « transformation martensitique » provoquée par la trempe rapide durcit la lame, mais lui confère aussi une fragilité. Une lame simplement dure mais fragile risque de se briser sous l'impact ou les chocs d'un combat.

C'est pour atténuer cette fragilité que l'on pratique le « yaki-modoshi », également appelé « modoshi-yaki », un traitement à basse température. Pour réaliser les trois vertus du nihontō — « ne pas casser, ne pas se courber, couper bien » —, le yaki-modoshi est considéré comme une étape tout aussi importante que le yaki-ire.

Le yaki-ire et la martensite vus par la métallurgie

Pour comprendre le yaki-modoshi, il faut d'abord saisir ce qui se passe lors du yaki-ire.

De l'austénite à la martensite

Lorsque l'on chauffe de l'acier (avec une teneur en carbone d'environ 0,3 à 1,5 %) à plus de 800 °C environ, les atomes de fer adoptent une configuration appelée réseau cubique à faces centrées (austénite), et les atomes de carbone se dissolvent uniformément dans le réseau.

Quand on trempe rapidement (yaki-ire) à partir de cet état, les atomes de carbone n'ont pas le temps de s'échapper du réseau, et le réseau de fer se transforme en réseau quadratique centré (martensite) en « emprisonnant » le carbone. La distorsion du réseau ainsi produite est à l'origine de la haute dureté. La dureté Vickers peut atteindre HV 700 à 900 ou plus, soit 2 à 3 fois celle d'un acier ordinaire.

La fragilité de la martensite

Le problème est que, dans la martensite, la distorsion du réseau empêche les dislocations de se déplacer, ce qui réduit considérablement la ténacité du matériau. Lors d'un choc, la rupture fragile (se briser) devient plus probable que la déformation ductile (se courber).

Immédiatement après le yaki-ire, la lame est dans un état « dur mais fragile » et ne peut pas résister à un usage pratique en l'état.

Le principe du yaki-modoshi——atténuer la fragilité par un traitement à basse température

Le yaki-modoshi (revenu) est un traitement qui consiste à réchauffer l'acier après yaki-ire à une basse température d'environ 150 à 300 °C. Dans cette plage de températures, il ne se produit pas de transformation suffisamment importante pour ramollir l'acier, mais plusieurs changements significatifs ont lieu.

1. Précipitation fine des carbures

Le carbone emprisonné dans la martensite commence à précipiter sous forme de fins cristaux de « cémentite (carbure de fer Fe₃C) » grâce au chauffage à basse température. La distorsion du réseau s'atténue ainsi et la ténacité se rétablit progressivement.

2. Stabilisation ou décomposition de l'austénite résiduelle

L'« austénite résiduelle » qui n'a pas complètement achevé sa transformation en martensite lors de la trempe rapide est soit stabilisée par le traitement à basse température, soit transformée en une autre microstructure. L'austénite résiduelle a la propriété de se transformer soudainement en martensite sous l'effet d'une force extérieure (plasticité induite par transformation). Un traitement préalable serait efficace pour prévenir les déformations imprévues.

3. Relaxation des contraintes internes

Les « contraintes résiduelles » dues aux inhomogénéités thermiques survenues lors de la trempe rapide sont partiellement dissipées par le chauffage à basse température. Les contraintes internes pouvant entraîner des variations du sori de la lame ou de fines fissures, leur relaxation contribue à la stabilité de la lame.

Les formes de mise en œuvre du yaki-modoshi dans le nihontō

En ce qui concerne la forge traditionnelle du nihontō, les opinions divergent sur la question de savoir si le « yaki-modoshi » était pratiqué avec la même conscience qu'en métallurgie moderne, les documents écrits étant limités. Cependant, on estime qu'il a été mis en œuvre sous une forme ou une autre, pour les raisons suivantes.

Les techniques de « refroidissement » du tōshō

La température de l'eau immédiatement après le yaki-ire, la vitesse de refroidissement, la façon de tenir la lame : il est dit que tout cela était contrôlé avec précision par les tōshō expérimentés (voir aussi L'eau et la température du yaki-ire pour l'influence de la température de l'eau). Il a été signalé que l'étape consistant à maintenir la lame retirée de l'eau dans un certain état tant qu'elle conserve encore de la chaleur, qu'elle soit intentionnelle ou non, aurait pu produire les effets d'un yaki-modoshi par chauffage à basse température.

L'étape appelée « sashi-modoshi »

Il est consigné que certains tōkō avaient une étape appelée « sashi-modoshi » ou « modoshi ». Les méthodes variaient selon le tōkō : chauffage à basse température de la lame après yaki-ire dans un four ou sur des braises, ou encore enfilage du tsuka pour tenir la lame maintenue à une température proche de celle du corps humain.

La métallurgie moderne interprète ces étapes comme ayant produit des effets équivalents à un yaki-modoshi d'environ 150 à 250 °C, améliorant ainsi la ténacité de la lame.

L'approche scientifique des tōkō modernes

Parmi les tōshō modernes, certains intègrent activement les connaissances de la science des matériaux et pratiquent délibérément le yaki-modoshi. Pour contrôler la température, on utilise des fours électriques et des thermomètres à thermocouple, et certains effectuent le yaki-modoshi dans un four électrique réglé à 150-200 °C.

En revanche, dans le domaine de la forge traditionnelle, l'introduction du yaki-modoshi par un four à contrôle électronique fait débat. Un débat philosophique se poursuit encore aujourd'hui entre les tōkō qui attachent de l'importance au « maintien du processus traditionnel basé sur le toucher et l'expérience » et ceux qui valorisent la « stabilité de la qualité grâce à une gestion scientifique ».

Yaki-modoshi insuffisant (fragilité excessive)

Si le yaki-modoshi est insuffisant, la fragilité de la martensite demeure et la lame devient vulnérable aux chocs. Le tranchant s'ébrèche (ha-kobore) facilement sous l'effet de chocs violents ou de combats, et dans le pire des cas, la lame peut se briser. En particulier, si la ténacité du côté mune est insuffisante, le risque de rupture totale de la lame augmente.

Yaki-modoshi excessif (baisse de dureté)

À l'inverse, si la température du yaki-modoshi est trop élevée ou la durée trop longue, le durcissement par martensite est perdu et le tranchant se dégrade. De plus, le hamon (la limite des microstructures issues du yaki-ire) peut devenir flou, ce qui risque d'affecter l'appréciation lors d'une expertise.

L'influence du yaki-modoshi sur l'aspect visuel du hamon

Si le yaki-modoshi ne modifie pas la forme du hamon lui-même, il est dit qu'il exerce une influence subtile sur l'apparence du nie et du nioi.

• nie (l'éclat granulaire visible à la frontière du hamon) : plus les particules de martensite sont grandes, plus il est visible. Lorsque les particules se raffinent avec le yaki-modoshi, l'apparence de l'éclat peut changer
• nioi (le dégradé brumeux à la frontière du hamon) : il est lié au gradient de température à la frontière et à l'état de précipitation des carbures, et son apparence peut varier selon les conditions du yaki-modoshi

Parmi les experts, certains ont acquis l'expérience de lire le degré de yaki-modoshi à travers « la façon dont les grains de nie se dressent » (pour la pratique de l'appréciation du hamon, voir aussi le Guide pratique d'appréciation du hamon).

Conclusion——la science qui soutient « ne pas casser, ne pas se courber, couper bien »

Les trois grandes vertus du nihontō, « ne pas casser, ne pas se courber, couper bien », ne peuvent être atteintes par un seul processus. Si le yaki-ire apporte « le tranchant et le hamon », le yaki-modoshi assume le rôle de garantir « la ténacité pour ne pas casser ».

Les mécanismes que la métallurgie moderne a mis en lumière — transformation martensitique, précipitation des carbures, relaxation des contraintes résiduelles — confirment les techniques que les tōshō ont longtemps développées par l'expérience et l'intuition. La technique du yaki-modoshi, où tradition et science se rencontrent, est un aspect qui symbolise la profondeur de la forge du nihontō.