Зачем вообще ее измерять? С японскими мечами и с катаной, как самым известным из них, связаны два строго противоположных мифа. По более новому, сталь в Японии до 20 века была настолько плохая, что катаны бы рассыпались от попытки их использовать против европейского оружия.
По более старому, сталь катан была чем-то столь совершенным, что результат был бы прямо противоположным. И только булатные клинки Востока, секрет изготовления которых утерян, могли бы посоревноваться на равных.
К счастью, за последние десятилетия (в Японии - раньше, в Европе - позже) было отлажено производство исторических сталей по историческим техническим процессам, которые и по химическому составу, и по структуре соответствуют археологическим находкам и экспонатам музеев. И на вопрос о реальной прочности материалов можно ответить экспериментально.
Пример такого испытания для средневековой европейской стали уже рассматривался (ссылка внизу статьи), а теперь поинтересуемся, как обстоят дела с японской сталью, традиционно изготовленной в татара - японской металлургической печи. (Грамотные статьи о татара-процессе на Дзене имеются - повторять смысла не вижу, об особенностях обработки стали для оружия кузнечной сваркой - есть на этом канале, ссылка внизу.) Напомню, что в Японии ежегодно осуществляется несколько циклов изготовления стали по традиционному процессу для кузнецов, работающих с ней, а не с современными материалами.
Что решили сделать японские исследователи. Профессиональный кузнец изготовил две катаны, одна из которых была закалена, другая осталась незакаленной.
Затем из мечей были вырезаны образцы для изучения. Затем они были обточены в тестовые образцы для стандартных тестов на прочность.
При изучении микроструктуры образцов оказалось, что зона S1 имеет содержание углерода около 0.55%, поэтому в дальнейшем сравнении использовалась современная сталь S55C (0.53-0.58% углерода, и принципиальное отличие от традиционной - 0.6-0.8% марганца). В зоне S2 содержание углерода около 0.4%, в зоне S3 - около 0.2%.
Микроструктура образцов:
Сначала была измерена твердость металла.
Сразу заметно, что ручная работа не дает абсолютной симметрии свойств клинка, хотя отклонение находится в пределах 15-20%. Максимальная твердость составила около 620HV, что соответствует 56-57HRC.
В общем-то, данные по твердости металла катан, в том числе исторических, были получены уже много раз, и данные значения - средние или даже ниже среднего. Впрочем, и содержание углерода в лезвии чуть ниже среднего - обычно ближе к 0.7-0.8%.
А вот данные по измерению прочности металла уже гораздо реже.
Тест на разрыв.
Здесь мы видим следующее. Зонная закалка работает весьма эффективно, слабо изменяя сталь в зонах S2 и S3. А вот на графике незакаленной зоны S1 видно, что традиционная сталь уступает, конечно, современной - но не в разы.
Однако, основное предназначение катаны - рубить. Что ж, испытание лезвия тоже проводилось, хотя в несколько идеализированных условиях. Измерялась деформация режущей кромки при циклической нагрузке.
Схема эксперимента:
Нагрузка - 1кН, частота 1Гц. Обратите внимание - в данном случае для сравнения использовалась закаленная современная сталь.
Результаты:
И снова тот же результат - традиционная сталь уступает. Но - не в разы.
Таким образом, получается, что сочетание традиционной выплавки стали в татаре и традиционной же проковки для выравнивания содержания углерода в стали и очистки ее от шлаков дает на удивление хороший результат - сталь, отличающуюся от современного аналога на 10-15% по прочностным характеристикам.
Основной источник: "Механические свойства самурайских мечей..." Окаясу и др., 2015
Про испытания материалов, использовавшихся в раннесредневековой Европе - Сыродутное железо и мягкая сталь – экспериментальная разница
И Зачем было ковать мечи из дамаска? Результаты экспериментов
Про особенности производства и обработки стали для японских мечей
Подписка, комментарий, лайк или репост помогут развитию канала! Спасибо!