Тамахаганэ – алмазная сталь

 

Предисловие:

Эта статья описывает изготовление катана, длинного меча с односторонней заточкой, имеющего закаленную режущую кромку и мягкую сердцевину из малоуглеродистой стали. Методы Ёсиндо обусловлены лишь его личным умением. У других кузнецов могут быть свои способы изготовления и порядок выполнения работ. Да и Ёсиндо также может изменять свой стиль и методы изготовления в соответствии с типом лезвия или требованиями клиента. Поэтому размеры и вес, приведенные здесь, являются усредненными и могут изменяться в зависимости от каждого конкретного меча, изготовленного Ёсиндо.

Процессы, описанные здесь, используются в Японии также и для изготовления других видов холодного оружия. Кинжалы и небольшие ножи обычно изготовляются из одного куска стали, в отличие от длинного меча, представляющего собой композит.

 

ТАМАХАГАНЭ: ЯПОНСКАЯ СТАЛЬ

 

Сталь представляет собой железо, которое содержит углерод: чем выше содержание углерода, тем тверже сталь. Большинство кузнецов-оружейников в Японии использует традиционный тип стали - тамахаганэ. Сегодня эта сталь изготавливается почти исключительно в плавильных печах японского типа, называемых татара, под контролем NBTHK в Ёкота, небольшом городке в префектуре Симанэ на западе Хонсю. Татара, как и другие плавильные печи, использует способность раскаленного железа объединяться с углеродом, в результате чего получается сталь. В татара, для получения углерода сжигается древесный уголь. Хотя японская татара очень эффективна, произведенная в ней тамахаганэ, тем не менее, попадет к кузнецу довольно “незрелой” и требует дополнительной ковки, чтобы снизить содержание углерода в стали, и сделать ее подходящей для изготовления мечей.

Мечи также могут изготовляться из “электролитического железа” (денкай-тэцу), которое на 99,99 процентов состоит из чистого железа, полученного из железного лома в электропечи. Кузнец в маленькой домашней плавильной печи может прибавить требуемое количество углерода к стали. Точно так же губчатое железо (канган-тэцу), полученное путем удаления кислорода во время плавки, может повторно плавиться кузнецом с использованием древесного угля, чтобы получить высокоуглеродистую сталь.

Ёсиндо всегда в первую очередь старается использовать тамахаганэ считая, что это самый легкий способ выковать лучшую сталь для мечей. Имеется большое различие в цене на указанные материалы. Тамахаганэ стоит приблизительно 20 долларов за фунт, “электролитическое железо” стоит 3 доллара за фунт. Губчатое железо стоит 65 долларов за тонну. Так как кузнецу необходимо 5 или 6 фунтов тамахаганэ чтобы изготовить один фунт стали, стоимость тамахаганэ для изготовления одного лезвие может достигать 200 долларов.

За плавильную печь NBTHK в префектуре Симанэ, начиная с середины 70-ых годов, отвечает Такуо Судзуки. Он посещает это место приблизительно шесть или семь раз в год (часто в сопровождении Ёсиндо) для обучения молодых кузнецов-оружейников работе с татара. Судзуки постоянно изучает исторические документы на эту тему, чтобы лучше понять, как развивались и использовались печи татара в древней Японии.

Печи татара не являются японским изобретением. Предполагается, что они попали в Японию из Манчжурии через Корейский полуостров в шестом или седьмом столетии нашей эры. К девятому столетию татара используются по всей Японии, преимущественно небольшими группами сталелитейщиков, выплавляющих свою сталь для изготовления украшений, инструментов и вооружения. В период Муромати технологические новшества привели к началу массового производства стали, что вызвало возникновение особых центров, среди которых было и Симанэ на побережье Японского моря. Симанэ в течение длительного времени считалось признанным местом изобильной поставки древесного угля для металлоплавления и высококачественного железного песка. К концу периода Эдо приблизительно 80 процентов от всей производимой в Японии стали был выплавлено в Симанэ. Сталелитейщики из Симанэ, возможно, были авторами двух важных новшеств в металлоплавильной технологии, появившимися на рубеже 1400 года: использование сливных отверстий, для отвода расплавленного шлака и увеличение размера самой печи. Некоторые старые татара, обнаруженные в горах префектуры Симанэ до сих пор хранят в себе огромные плиты выплавленной стали, которые возможно были слишком большими и тяжелыми для рабочих, чтобы их извлечь.

Рисунок художника Нагасио Сэцудзана (1774-1833) на шелковом свитке изображает работу печи татара.

Такие татара, выполненные в стиле Муромати, использовались в Японии в течение всего периода Эдо. Они функционировали, прежде всего, в течение зимних месяцев, когда было холодно и можно было привлекать в качестве рабочей силы крестьян. Однако постепенно объемы производства снижаются, и последняя такая татара была закрыта в 1925 году. В 1933 году храм Ясукуни в Токио, который имел тесные связи с военными и правительственными кругами, построил собственную татара в Симанэ, чтобы производить тамахаганэ для кузнецов, работающих в кузнеце храма. Татара храма Ясукуни была закрыта в 1944 году. В 1975 году NBTHK в поисках источника изготовления традиционной стали решила вновь возродить печи Симанэ. К счастью, удалось обнаружить сохранившиеся отчеты начала века и найти одного из старых операторов татара, который все еще жили в этой области, и хотел снова работать с татара. Сегодня (1987 год) этот человек - один из дюжины людей, которые работают в две смены по двенадцать часов каждый день, когда печь находится в использовании.

Железная руда в Симанэ встречается в форме черного песка, названного сатэцу. Продукт эрозии естественных залежей железной руды сатэцу часто находится в или рядом с руслами рек, смешанный с илом и другими отложениями. Железо в этой песчаной смеси составляет только около 1 процента. В период Эдо для отделения железа песчаная смесь нагнеталась в водяные каналы с волнистыми препятствиями на дне. Более тяжелый железный песок скапливался за препятствиями, в то время как вода уносила более легкий песок. Этот старый метод до сих пор сохраняет свои достоинства - экономичность и получение очень чистой руды, но угроза загрязнения окружающей среды этими отложениями заставила отказаться от этого метода. Сегодня песок добывается бульдозером. Затем железная руда извлекается магнитом и доставляется к татара грузовиком.

По существу татара – это желоб, сделанный из глины, приблизительно 5 футов шириной, 15 футов длиной и 48 дюймов высотой. Толщина стен - 10 дюймов. Место для постройки татара тщательно подготавливают, создавая значительные подземные сооружения из глины и камня, обнесенные деревянными стенами, и используя штабельные укладки для дренажа и опоры. В специально приготовленное место непосредственно под будущей печью засыпается древесный уголь, который будет сжигаться до тех пор, пока все это место не заполниться пеплом до краев. Если все сделано правильно, это подземное сооружение выдержит много лет и эффективно предотвратит любую остаточную влажность от испарения и понижения температуры татара в течение плавки.

Каждый раз прежде, чем использовать татара стены должны быть построены заново из глиняных кирпичей. Глиняная смесь содержит большое количество песка (силиконовая окись), который делает конструкцию устойчивой к огню. В отверстия в основании каждой станы вставлены двадцать бамбуковых трубочек от кузнечных мехов. Сами кузнечные мехи располагаются с обеих сторон желоба. В древние времена они управлялись вручную также как кузнечные мехи в кузнице. В период Эдо конструкция была изменена, что позволило качать воздух ногами, что позволило увеличить объем мехов. Сегодня их приводят в действие электродвигатели.

Печь татара в Симанэ в разрезе. Подземная часть печи служит для влагопоглощения и дренажа.

 

Один рабочий цикл татара занимает пять дней: один день, чтобы строить стены из глины и песка, три дня идет плавка и один день, чтобы извлечь железо. После того, как построены стены, разжигается небольшой огонь на дне желоба и, в течение трех часов, непрерывно подкладывают в огонь небольшие (размером с кулак) кусочки дуба  и древесный уголь, полученный из сосновой древесины. Затем полученные угли покрываются железным песком и немедленно засыпаются слоем древесного угля. Тридцать минут спустя снова добавляют железный песок и древесный уголь. Через тридцать минут все повторяют снова. Таким образом, сатэцу и древесный уголь добавляют каждые полчаса в течение следующих семидесяти двух часов. Если продолжить нагрев дальше этого времени, глиняные стены могут разрушиться.

Рабочие отстраивают татара заново перед каждой плавкой

За время полного цикла, татара расходует 13 тонн древесного угля и 8 тонн сатэцу. Самая высокая температура в печи в может достигать 1200 - 1500°  С, что позволяет избавиться от различных примесей, имеющих более низкую температуру плавления, чем железо, которые вытекают в специальные отверстия для шлака. Полученное же чистое железо, взаимодействуя с древесным углем, насыщается углеродом.

После выполнения этой работы на дне желоба татара остаются 2 тонны железа и стали. Этот стальной блок называется кэра. Рабочие разбирают стены татара и передвигают кэра к основанию 30-футовой башни. Затем с высоты башни несколько раз сбрасывается тяжелый груз, который дробит кэра приблизительно на дюжину больших кусков. Используя кувалды, рабочие разбивают эти куски необработанной стали на маленькие кусочки размером с кулак для осмотра и сортировки.

Кусок тамахаганэ после плавки имеет неоднородную структуру со множеством отверстий и частей с различной концентрацией углерода.

Приблизительно половина кэра составляет сталь, содержание углерода в которой от 0,6 до 1,5 процента. Эта сталь и называется тамахаганэ. Приблизительно две трети от этой половины составляет сталь оптимального качества с содержанием углерода в пределах 1,0…1,2 процента. Оставшаяся часть тамахаганэ содержит высоко- и низкоуглеродистые куски стали, которые могут быть объединены в процессе ковки. Не являющаяся тамахаганэ половина кэра может быть преобразована в годное для использования сырье за счет увеличения или уменьшения содержания углерода во время специальной процедуры ковки, названной оросиганэ. Это процедура обычно выполняется кузнецом в его собственной мастерской.

Углерод, внесенный в сырую железную руду за счет сжигания древесного угля в татара, распределен в тамахаганэ неравномерно. В то время, как эта неоднородность была бы недопустима для фабричной стали, это как раз то, что требуется для японского меча. Различная степень твердости (что является следствием влияния углерода) подразумевает, что изготовленное из такого металла лезвие лучше поглощает удар; как говорят металлурги, оно более “ударновязко”. Ничто не может быть важнее этого на поле сражения. Изменяющееся содержание углерода также вызывает интересные визуальные эффекты на металлической поверхности, что является одним из критериев оценки меча среди знатоков.

Имея определенный опыт, кузнецы-оружейники типа Ёсиндо сразу определяют приблизительное содержание углерода о любой части тамахаганэ, которую они держат. Хорошая тамахаганэ будет плотной и тяжелой, с ярким серебристым цветом и прекрасной кристаллической структурой. Тамахаганэ низкого качества будет иметь серо-черный цвет и выглядеть грубо. Желтые, синие и фиолетовые пятна, которые иногда встречаются на поверхности, походят на примеси, но это всего лишь результат окисления. Когда Ёсиндо получает свой заказ из Симанэ, имеющийся у него опыт позволяет быстро все рассортировать, чтобы определить качество материала и вероятные требования для ковки и закалки.