積溶かし：日本刀製造中複數鋼片堆疊與加熱的鍛造熔接科學

摺疊鍛造之前的「預備階段」決定品質

當討論日本刀的製造過程時，最受關注的步驟是「摺疊鍛造」(orikaeshi-tanren)。眾所周知，對玉鋼進行多次摺疊和鍛造會決定刀的品質。然而，令人驚訝的是，關於在此之前的「預加熱累積」(tsumi-wakashi)的專門解釋極其稀少。最近，隨著從冶金工程角度對日本刀製造方法的重新評估不斷進展，積溶かし的重要性引起了越來越多的關注。

積溶かし是指堆疊（tumi）精選的玉鋼片段，在爐中加熱，並通過鍛造熔接（tansetsu）將其連接在一起的過程。這個過程創造出成為摺疊鍛造材料的單一鋼塊（kogane），是與日本刀最終品質直接相關的關鍵步驟。

從玉鋼選擇到堆疊

透過tatara製鐵生產的玉鋼到達刀匠的工坊時，是一種含碳量不均勻的材料（滲碳率可變）。

刀匠用小錘敲碎玉鋼，並通過觀察斷面的顏色、破裂形態和晶粒粗糙度來判斷含碳量。通過稱為「wari」（分割）的選擇過程，鋼片按其性質分離如下。

刀匠的選擇眼光的精確性決定了所有後續工藝的品質上限。

在積溶かし中，精選的鋼片堆疊在鐵板（shitakura）上，用由稻草灰（warabai）和水製成的「泥漿」覆蓋，並放入爐中。這種泥漿充當「熔劑」（熔融劑），防止加熱時鋼的氧化，溶解鍛造熔接表面的氧化皮，促進金屬與金屬的直接結合。這種熔劑效果的精確性在很大程度上影響著積溶かし的成功。

爐溫管理—1300°C的臨界點

積溶かし最關鍵的方面是溫度管理。雖然鍛造熔接所需的溫度因鋼的類型而異，但對於玉鋼，通常估計在1200至1350°C左右（鋼「沸騰」或niwaku的狀態）。

「沸騰」狀態通過目視觀察來判斷。當爐內的鋼從橙色變為幾乎白色的發光，並且無數小火花（waki-bana）散佈在其表面時，這表示已達到適當的鍛造熔接溫度。這種狀況稱為「waki-hada」（沸騰皮），刀匠根據這一觀察來判斷何時從爐中取出。

如果溫度不合適，會出現以下問題。

這種平衡無法用數字測量，完全取決於經驗豐富的刀匠的目視判斷。一些現代研究表明，這個過程中的木炭燃燒速率和爐環境中的細微差異會影響品質。

鍛造熔接的時刻—精確控制錘力和角度

從爐中取出的堆疊加熱鋼放在砧鐵（kanatoko）上，用大錘（ootsuchi）快速敲擊以進行鍛造熔接。由於第一次敲擊決定了整體形狀，需要與學徒（sakie）同步連續敲擊。

在鍛造熔接過程中，敲擊的角度和力分布至關重要。在壓縮堆疊的鋼的同時，氧化皮（noro）必須向外排出，以防止其留在內部。如果noro嵌入內部，它會成為「鍛造缺陷」(kitaekizu)，導致成品刀上的缺陷。

必須迅速進行這項工作，因為從爐中取出後只有最初的幾十秒鐘保持適當的溫度。隨著鋼冷卻，「韌性」(nebari)發展，使其更難敲擊，需要重新加熱。相反，如果持續過度加熱，氧化會進行。刀匠與學徒之間的同步連續敲擊最大化利用這個短暫的時間窗口。這種「複合感知」是積溶かし技術的精髓，刀匠同時感知：

• 錘的聲音
• 鋼的發光顏色
• 氧化皮的噴濺形態

現代科學揭示的鍛造熔接機制

現代冶金工程已部分闡明了積溶かし的鍛造熔接機制。

鋼的鍛造熔接（固態結合）是一種現象，其中熔劑（稻草灰中的SiO2和K2O）溶解並去除結合表面上的氧化膜，允許乾淨的金屬表面在高溫和高壓下接觸，導致「擴散結合」。鐵原子相互擴散穿過結合表面，消除明確的邊界，並創造統一的鋼。

最近的研究集中於用作熔劑的稻草灰的成分比例如何影響鍛造熔接品質。矽和鉀的含量取決於稻草類型和燃燒條件，改變熔點和粘度。傳統刀匠對稻草類型的關注可能反映了對最優熔劑配方的經驗追求。

然而，儘管有這種理論理解，實際工作受到氣候、木炭品質、爐條件和玉鋼性質批次差異等變數的影響，僅使用數字管理不足以達到適當的鍛造熔接。這就是為什麼刀匠的「經驗知識」仍然不可或缺。

積溶かし的頻率和鋼的均質化

由於單一的積溶かし和鍛造熔接週期不足以實現鋼的均質化，積溶かし→鍛造熔接→摺疊的週期通常重複兩次或更多次。

第一次積溶かし從不同的含碳量和分佈開始，透過重複的鍛造熔接和摺疊逐漸實現均質化。完全均質化不一定是目標；相反，重要的是在積溶かし階段有意分割材料，以達到「低碳心鋼和高碳川鋼」的預期碳分佈。

每個刀匠派系都有獨特的積溶かし週期數和材料組合的方法，這反映在各派系的「地金的個性」(jigane)中。即使使用相同的玉鋼，不同的積溶かし程序也會產生鋼表面的景觀差異（itame、ko-itame、mokume等）。可以說一個派系的個性源於刀匠在積溶かし階段的理念。

總結：隱藏的過程決定刀的品質

積溶かし是日本刀製造中最不起眼的步驟之一，然而這個階段的碳選擇精度、鍛造熔接精確度和適當的溫度管理決定了包括摺疊鍛造在內的所有後續工藝的品質基礎。正如俗話所說，「好刀始於好材料」；刀匠的玉鋼選擇眼光和鍛造熔接掌握確實是製作名刀的首要條件。

TOUKENZA的在線目錄展示了許多通過這樣精心工藝製作的日本刀。理解刀身鋼表面可見的細微景觀源於從積溶かし開始的工匠判斷和技巧的多層次結果，會加深人們對刀刃的欣賞。