Технология изготовления катана совершенствовалась на протяжении X-XVI вв. Именно в этот период времени катана окончательно утвердился, как основное боевое оружие и стал повсеместно распространен.
На начальном этапе своего существования катана изготавливался из закупной китайской стали, так как японская сталь была очень плохого качества из за большого содержания в ней соединений фосфора и серы.
Это объяснялось тем, что месторождениями металла (железистого песчаника) в то время служили в основном русла рек, металл в них загрязнялся сернистыми и фосфорными отложениями. Именно поэтому японцам приходилось заимствовать мечи у Кореи и Китая.
В X веке в Японии разработали первый собственный метод выплавки и очистки стали. Ранняя технология выплавки не отличалась совершенством: рудный песок загружали в небольшую яму и плавили на древесном угле, приготовленном из особых пород древесины для выжигания вредных серо- и фосфоросодержащих примесей в железе и насыщения его углеродом. Из-за невысокой температуры не удавалось полностью отделить расплавленное железо от примесей в шлаке, результат получался в виде слитков губчатого (пористого) железа на дне ямы.
Однако такая технология позволяла получить сталь более высокого качества, в то же время подобная технология сильно устарела. Её использовали ещё галлы и римляне в V веке до нашей эры. В конечном итоге готовый меч, сделанный по этой технологии, по своей структуре был похож на распил дерева, был ломким и мягким. Необходимо было срочно модернизировать процесс выплавки стали.
Более мощные и производительные печи - татара, сохраняя в целом сам метод плавки, появились в XII веке. Они представляли собой куб со сторонами 3х3 м , высотой 1-2 м и шириной 3 м, изготавливались из глиняных кирпичей, смешанных с каменным песчаником. В основании печи проделывали 4 квадратные отверстия для воздуха с одной стороны. Сама печь устанавливалась над специально вырытым каналом для воздуха. При этой, относительно простой конструкции, получался невероятный результат: сталь очищалась и становилась очень прочной.
Сам процесс выплавки заключался в следующем: на самое дно засыпался уголь примерно на метр, металл плохого качества засыпался в печь примерно на треть, далее за ним следовал дорогой железистый песчаник (благодаря плотности песчаника, примесей в нём практически не содержалось и он был богат углеродом, который делал сталь крепкой), песчаник засыпался до краёв печи.
Далее в течении 32-х часов эту смесь варили в печи при температуре 1000°C, в которой происходили следующие реакции: в первый день начинался процесс диффузии, железняк смешивался с железом и образовывал однородную массу, на второй день смесь железняка и железа опускалась ниже и, по мере погружения, нагревалась больше.
На 3 день начинался самый важный процесс: прессованная металлическая смесь опускалась на дно, где, благодаря содержанию угля и наличию воздушного канала из металла, выпаривались все оставшиеся в нём примеси, а также избыточное количество углерода (при его избытке меч мог стать твёрдым, но ломким). В итоге получался металл, который по своим свойствам был гораздо чище предшественников. Однако и такая технология не была совершенной. Большое количество металла так и оставалось загрязненным.
Однако опытный кузнец мог на глаз отличить хорошие куски от плохих. Такие куски были чистого серебристого цвета, с тёмно серым оттенком. Называли такие слитки металла - тамахаганэ.
В них сохранялся идеальный баланс химических компонентов, необходимых для стали катана. Весь процесс выплавки пристально контролировался. Сталеварам нужно было точно определить, к какому часу смесь достигнет дна печи. Это они определяли по цвету металла. Как только металл достигал дна, они начинали активно помешивать его через отверстия.
На конечном этапе сталь вынимали из печи и немедленно раскалывали на слитки, затем слитки железа расплющивались в тонкие пластины, резко охлаждались в воде и затем разбивались на куски размером с монету. После этого производилась конечная селекция кусочков, отбрасывались куски с крупными вкраплениями шлака, по цвету и гранулярной структуре разлома сортировались остальные.
Далее, в дело вступал кузнец. Процесс выковывания меча мог длиться от 3 до 8 недель вместе с полировкой и заточкой. Кусочки стали с примерно одинаковым содержанием углерода насыпались на пластину из того же металла, в едином блоке всё нагревалось до 1300 °C и ударами молота сплавливались вместе.
*Подобная технология ковки использовалась не только для катаны. Так, например кузнечный мастер XVIII века Дэнэи Соами использовал, несколько похожую технологию для ковки самурайского доспеха типа тосэй гусоку (разновидность ламинарного доспеха мару-до). Он назвал такую технику Мокумэ Ганэ.
"Моку" значит "дерево", "мэ" - "глаз" и "ганэ" - "металл", полностью название обычно переводят, как "деревянный глаз металла". <...> Он использовал её для декорирования оправ самурайских мечей. В этой технике мастер выковывал бруски из слоёв металла, которые соединялись под давлением при высокой температуре. Такие бруски, составленные из различных комбинаций и сплавов золота, серебра и меди, проковывались, нарезались и из них получались металлические пластины - каждая с уникальным рисунком, напоминающим кору дерева.
"Сэндвич" мокумэ может насчитывать до 30 и более рвзных по составу, оттенкам и толщине слоёв.
Из книги "Самураи Art of War" 2012 г.
Затем, начинается процесс проковки заготовки. Заготовка плющится и сворачивается вдвое, затем снова плющится и сворачивается вдвое в другом направлении. В результате многократной проковки получается многослойная сталь, окончательно очищенная от шлаков. После окончания процесса проковки сталь представляла собой многослойный «пирог», в котором насчитывалось 33 тысячи слоёв стали. Да-да, не удивляйтесь, дело в том, что под ударами кузнечного молота сталь "дробилась", её структура становилась похожа на толстый телефонный справочник.
Для изготовления заготовки меча кузнец выковывает как минимум два бруска, из твёрдой высокоуглеродистой стали и более мягкой - низкоуглеродистой. Из первого формируется U-образный профиль, длиной примерно 30 см, внутрь которого вкладывается брусок низкоуглеродистой стали, не доходя до той части, которая станет вершиной и которая сделана из лучшей и самой твердой стали. Затем кузнец нагревает блок в горне и сваривает проковкой составные части, после чего ковкой увеличивает при 700—1100 °C длину заготовки до размеров меча. При более сложной технологии свариваются до 4 брусков: из самой твёрдой стали формируют режущую кромку и вершину, 2 бруска из менее твёрдой стали, идут на боковые стороны, а брусок из относительно мягкой стали формирует сердцевину.
Многослойная структура клинка может быть ещё сложнее с отдельным привариванием обуха. Ковкой формируется лезвие клинка до толщины около 2,5 мм (в районе режущей кромки) и его грани. Верхний кончик также выправляется ковкой, для чего по диагонали срезается конец заготовки. Затем длинный конец (со стороны лезвия) диагонального среза ковкой подгибается к короткому (обуху), в результате чего структура металла в вершине обеспечивает повышенную прочность в ударной зоне меча, сохраняя при этом твёрдость и, тем самым, возможность очень острой заточки.
Для термообработки клинок покрывается неравномерным слоем термостойкой пасты — смеси из глины, золы и каменной пудры. Точный состав пасты держался мастером в секрете. Тонким слоем покрывалось лезвие, наиболее толстый слой пасты наносился на среднюю, по ширине, часть клинка, где закалка была нежелательна. Жидкая смесь разравнивалась и после высыхания царапалась в определённом порядке в области ближе к лезвию. Клинок с засохшей пастой нагревают равномерно вдоль длины до 770 °C, но не более (контролируется по цвету раскалённого металла), затем погружают в емкость с водой лезвием вниз. Резкое охлаждение меняет структуру металла около лезвия, где толщина металла и термозащитной пасты наименьшие. Затем клинок повторно нагревается до 160 °C и снова охлаждается. Данная процедура помогает снизить напряжения в металле, возникшие при закалке. Во время закалки клинок вытягивается и приобретает традиционную форму, полуизгиб.
Кроме того, после данной процедуры на лезвии появляется характерный волнистый узор хамон, который окончательно проявится, после финальной полировки. Узоры хамона могут быть самыми разнообразными, и могут указать на то, какой именно мастер выковал тот или иной меч, некоторые мечи идентифицируют, именно по хамону.
Закалённая область лезвия имеет почти белый оттенок по сравнению с остальной, более тёмной, серо-голубоватой поверхностью клинка. Такая техника ковки является традиционной для Японии, однако, у современных мечей наружный слой стали состоит из пирита и феррита, он очень плотный. Сердцевина выполняется из мягкой стали.
Надо сказать, что видов и подвидов строения металла катаны множество. Вот лишь некоторые из них:
Классическое же строение любой катаны выглядит так.
Подводя итог, хочется сказать, что именно благодаря подобной технологии изготовления японский меч получается одновременно прочным и гибким. Однако подобная технология не уникальна, как принято считать на Западе. Подобная техника ковки и дифференцированной сварки и закалки существовала в государствах Междуречья, в Риме и Галлии. Таким образом, ошибочно говорить о том, что японцы изобрели эту технику, они скорее опоздали с её открытием. Тем не менее, бесспорно, японцы веками доводили эту технологию до совершенства.
Теперь, Вы знаете, как появлялась на свет легендарная катана! Если понравилась статья, то поставьте лайк и подпишитесь на блог "Интересный гайдзин", до скорого!
В статье использованы изображения из галереи Яндекса, а также материалы сайтов:
militaryreview.su
investxp.ru
wikipedia.org
