Yakimodoshi (Revenu) : Traitement post-trempe à basse température et science de la ténacité

Terminer la trempe — Qu'est-ce que le revenu ?

Parmi tous les processus de fabrication des sabres japonais, le "yaki-ire" (trempe/trempe-durcissement) est le plus fréquemment discuté. Chauffer une lame de sabre recouverte d'un composé de trempe à l'argile dans un four, puis la plonger dans l'eau pour la refroidir rapidement, durcissant ainsi le tranchant et créant un beau hamon (motif de lame) — ce processus dramatique est le symbole même du sabre japonais.

Cependant, la trempe a un effet secondaire grave. La "transformation martensitique" résultant du refroidissement rapide durcit la lame tout en introduisant une fragilité (morosa). Une lame dure mais fragile risque de se casser sous l'impact du combat réel ou de la coupe d'essai.

Pour atténuer cette fragilité, un processus appelé "yakiyamashi (revenu/traitement thermique)," également connu sous le nom de "chauffage de revenu," est appliqué. Il s'agit d'un processus de traitement à basse température. Pour réaliser les "trois vertus" du sabre japonais — "ne se casse pas, ne se plie pas, coupe bien" — le revenu est tout aussi important que la trempe elle-même.

Trempe et martensite du point de vue de la science des matériaux

Pour comprendre le revenu, nous devons d'abord saisir ce qui se passe pendant la trempe.

De l'austénite à la martensite

Lorsque l'acier (avec une teneur en carbone d'environ 0,3–1,5 %) est chauffé à environ 800°C ou plus, les atomes de fer prennent un arrangement atomique à réseau cubique à faces centrées (austénite), les atomes de carbone étant uniformément dissous dans le réseau.

Lorsqu'ils sont rapidement refroidis à partir de cet état (trempe), les atomes de carbone n'ont pas le temps d'être expulsés du réseau et restent "piégés" alors que le réseau de fer se transforme en réseau quadratique centré au corps (martensite). Cette distorsion du réseau génère une dureté — une dureté Vickers de HV700–900 ou plus, ce qui est 2–3 fois celle de l'acier ordinaire.

La fragilité de la martensite

Le problème est que, en raison de la distorsion du réseau, la martensite rend difficile le mouvement des dislocations, causant une diminution marquée de la ténacité du matériau (résilience). En réponse à un impact, la fracture fragile (rupture) plutôt que la déformation ductile (flexion) devient plus probable.

Immédiatement après la trempe, la lame est dans un état "dur et fragile", qui n'est pas pratique pour l'utilisation réelle telle quelle.

Le principe du revenu — Traitement à basse température pour atténuer la fragilité

Le revenu est un processus dans lequel l'acier qui a été trempé est réchauffé à une température basse de 150–300°C. Dans cette plage de température, aucune transformation suffisamment importante pour ramollir l'acier ne se produit, mais les changements suivants ont lieu.

1. Précipitation fine des carbures

Le carbone piégé dans la martensite commence à précipiter sous forme de "cémentite (carbure de fer, Fe₃C)" sous forme cristalline fine par chauffage à basse température. Cela soulage la distorsion du réseau et restaure la ténacité.

2. Stabilisation ou décomposition de l'austénite résiduelle

L'"austénite résiduelle" qui ne s'est pas complètement transformée en martensite lors du refroidissement rapide se stabilise soit ou se transforme en une microstructure différente par un traitement à basse température. L'austénite résiduelle porte le danger d'une transformation soudaine en martensite sous contrainte externe (plasticité induite par transformation), et soulager cela prévient la déformation inattendue.

3. Atténuation du stress interne

La "contrainte résiduelle" de l'inégalité thermique lors du refroidissement rapide est partiellement soulagée par le chauffage à basse température. Puisque la contrainte interne est une source de changements de voilure (sori) et de fissuration fine de la lame, son soulagement contribue à la stabilité de la lame.

Formes de mise en œuvre du revenu dans les sabres japonais

Dans la forge traditionnelle de sabre japonais, la question de savoir si le processus de "revenu" a été mis en œuvre avec la même compréhension consciente que dans la métallurgie moderne reste débattue en raison de la rareté de la documentation historique. Cependant, les perspectives suivantes suggèrent sa mise en œuvre.

Les "raffinements du refroidissement" du forgeron

La température de l'eau immédiatement après la trempe, la vitesse de trempe, la manière de tenir la lame — tous ces éléments ont été contrôlés avec précision par les forgerons de sabres expérimentés. Tenir la lame encore chaude dans un état spécifique après avoir été retirée de l'eau, processus qui peut ou non avoir été intentionnel, a probablement apporté un effet de revenu par chauffage à basse température.

Un processus connu sous le nom de "sashimodoshi"

Certains forgerons de sabres ont des enregistrements d'un processus appelé "sashimodoshi" (re-insertion/re-revenu) ou "modoshi" (revenu). Différents forgerons ont adopté des approches différentes : chauffage à basse température de la lame trempée dans un four ou un feu résiduel, ou maintien à une température proche de la chaleur corporelle en ajustant la garde et en la tenant.

Du point de vue de la science des matériaux moderne, ces processus sont interprétés comme apportant un effet de revenu à environ 150–250°C, améliorant ainsi la ténacité de la lame.

L'approche scientifique du forgeron de sabres moderne

Certains forgerons de sabres contemporains (en particulier ceux certifiés par l'Agence pour les affaires culturelles pour pratiquer le métier) intègrent activement les connaissances de la science des matériaux et mettent consciemment en œuvre le revenu. Des fourneaux électroniques et des thermomètres à thermocouple sont utilisés pour le contrôle de température, et le revenu dans des fourneaux électroniques réglés à 150–200°C est parfois effectué.

Cependant, dans la forge traditionnelle, il y a un débat sur la question de savoir s'il faut effectuer un "revenu dans des fourneaux contrôlés électroniquement", avec désaccord philosophique entre les forgerons de sabres qui mettent l'accent sur "l'entretien des processus traditionnels basés sur la sensation tactile et l'expérience" et ceux qui privilégient "la stabilisation de la qualité par le contrôle scientifique".

Ce qui se passe quand le revenu est insuffisant ou excessif

Revenu insuffisant (fragilité excessive)

Quand le revenu est insuffisant, la fragilité de la martensite persiste, et la lame devient vulnérable à l'impact. Lors de la coupe d'essai ou de l'entraînement, le tranchant devient sujet à l'écaillage (hagane-kobore), et dans le pire des cas, la lame se casse. En particulier, l'insuffisance de ténacité du côté de la colonne vertébrale (mune) augmente le risque de fracture de lame.

Revenu excessif (perte de dureté)

Inversement, si la température de revenu est trop élevée ou la durée trop longue, le durcissement martensitique est perdu, et la capacité de coupe de la lame diminue. De plus, le hamon (la limite de la structure trempée) peut devenir flou, réduisant potentiellement sa valeur en évaluation.

L'effet du revenu sur l'apparence du hamon

Le revenu ne change pas la forme du hamon lui-même, mais est censé exercer une influence subtile sur l'apparence de la "nie" (points d'ébullition — lustre granulaire à la limite du motif de lame) et "nioi" (scent — gradation semblable à un brouillard à la limite du motif de lame).

• Nie (lustre granulaire à la limite du motif de lame) : Plus prononcé à mesure que les particules de martensite sont plus grandes, mais le lustre peut changer à mesure que les particules deviennent plus fines par le revenu
• Nioi (gradation semblable à un brouillard à la limite du motif de lame) : Lié au gradient de température à la limite et à l'état de précipitation du carbure ; l'apparence change en fonction des conditions de revenu

Certains évaluateurs possèdent la compétence de juger le degré de revenu à partir du "standing" des particules de nie dans le hamon.

Conclusion — La science soutenant "Ne se casse pas, ne se plie pas, coupe bien"

Les trois grandes vertus du sabre japonais — "ne se casse pas, ne se plie pas, coupe bien" — ne peuvent pas être réalisées par un seul processus. Tandis que la trempe fournit la "capacité de coupe et motif de lame", le revenu joue le rôle de sécuriser la "ténacité qui ne se casse pas".

Les mécanismes de transformation martensitique, de précipitation du carbure et de soulagement de la contrainte résiduelle élucidés par la science des matériaux moderne valident des techniques que les forgerons de sabres japonais pratiquent depuis longtemps par l'expérience et l'intuition. La technologie de revenu, où la tradition et la science s'entrecroisent, se présente comme un symbole de la profondeur de la forge de sabre japonais.