Tipuri de otel utilizat in confectionarea sabiilor japoneze

Otelul este o combinatie de fier si carbon. Caracteristicile mecanice ale otelului depend de concentratia de carbon. Fierul ce nu contine carbon va fi un material nepotrivit pentru confectionarea de sabii deoarece este prea moale pentru a-si mentine taisul. Cu cat continutul de carbon creste, cu atat otelul devine mai tare. Dar un adaos prea mare de carbon face ca otelul sa devina casant, deci din nou impropriu fabricarii de sabii.

Fierul se obtine din minereu. De obicei acest minereu are forma de roca, dar in cazul confectionarii sabiilor japoneze se utilizeaza un minereu sub forma unui nisip negru, fin, denumit satetsu.

Fierul in acest minereu se gaseste sub forma de oxid de fier (Fe₂O₃). Pentru a produce otel din satetsu oxigenul trebuie inlaturat si carbonul adaugat.  In Japonia acest procedeu are loc intr-o topitorie numita tatara. Aici se utilizeaza carbunele pe post de combustibil si totodata ca sursa de carbon.

Cand temperature din cuptor devine sufficient de ridicata, oxigenul introdus cu ajutorul unor burdufuri, reactioneaza cu carbonul din carbune si formeaza monoxidul de carbon (CO). Oxidul de fier din minereu reactioneaza in acest moment cu monoxidul de carbon si rezulta fier pur (Fe) si dioxid de carbon (CO2) care este eliminat in forma gazoasa. Procesul poate fi redat astfel:

Fe2O2 + CO è 2Fe + CO₂

Impuritatile din minereu, zgura, se topeste la o temperature mai joasa decat fierul. Aducand cuptorul la temperature de 1200° C conduce la eliminarea impuritatilor si obtinerea fierului pur. In tatara (cuptor) carbonul din carbune se combina cu fierul si rezulta o masa de otel neomogen, denumit tamahagane ce este sortat in functie cu nivelul sau de carbon si apoi folosit pentru confectionarea sabiilor.

Caracteristicile otelului sunt duritatea si ductibilitatea (proprietatea de a fi tras in fire sau foi subtiri). Depinde doar de proportia carbon-fier si de tratamentul termic primit.

Diferitele temperature conduc la diferite structure cristaline sau cu diferitele faze ale atomilor de fier si carbon. Cand continutul de carbon al otelului este de 0,7 procente (procentul uzual pentru sabiile japoneze) si acest otel este incalzit dincolo de “temperature critica” de aproximativ 750° va intra in faza de austenita (constituent structural al aliajelor de fier si carbon). Austenita este o structura cristalina ce permite atomilor de carbon sa se combine cu atomii de fier. Cand austenite este racita brusc (calire in apa)  structura sa se schimba in alta forma numita martensita (constituent structural al otelurilor calite, cu o densitate foarte mare). Martensita “blocheaza” in interior atomul de carbon si astfel rezulta duritatea otelului. Cu cat va fi mai mult carbon in otel cu atat mai multa martensita se va regasi in acesta si cu atat mai mult ve creste duritatea.

Cand continutul de carbon creste mai mult de 0,8 procente otelul devine intr-adevar mai dur dat totodata si mai casant.

Destul de mult din tehnologia preoducerii sabiilor japoneze deriva dintr-o proprietate interesanta a otelului: daca austenite nu este racita brusc si ii este permis sa re raceasca treptat aceasta se “descompune” (pierde din carbonul inglobat) si devine un mix de ferita (fier pur) si perlita (constituent structural al aliajelor de fier si carbon, o combinatie stratificata de ferita si cementita <carbora de fier> ).

Utilizand incalzirea controlata si tehnicile de calire, fierarii japonezi au exploatat aceste proprietati ale otelului pentru a produce lame cu corp flexibil(perlita) si tais dur (martensita) astfel incat in batalii sa poata fi folosit un taisi dus si foarte ascutit insa fara ca lama sa se rupa. De asemenea trebuie subliniat ca sabia japoneza nu contine o singura bucata de otel, laminate si continand diferite structure cristaline. De cele mai multe ori sunt utilizate bucati diferite de otel carbon sarac in carbon pentru a adauga duritate lamei.

Zona de interferenta dintre otelul dur al taisului si otelul mai moale al corpului lamei (unde cristalele de martensita trec catre perlita) se poate observa pe lama ca o linie vizibila numita “habuchi”.

Habuchi depinde de temperature la care a fost incalzita lama inainte de calire (racire brusca in apa); poate fi mai ingust sau mai lat si poate contine particule care sunt difuze (nioi), care sunt vizibile discret (nie) sau intermediary (konie). Desenul format de aceasta linie este hamon-ul si este unul dintre elementele decorative cele mai importante.

In prezent sint folosite doua grupe mari de oteluri pentru confectionarea sabiilor japoneze.

Seria 10XX & Seria 9YXX

Foarte multi din cei ce doresc achizitionarea unuei sabii japoneze intalnesc acest tip de clasificare. Si cu siguranta se intreaba ce reprezinta. Raspunsul este relativ simplu si il gasiti pe scurt, fara detalii tehnice stufoase.

• In seria 10XX cifra corespunzatoare (XX) reprezinta procentul de carbon. Spre exemplu codificarea  „otel 1060” corespunde unui otel cu adaos de carbon de 0,6 %. Tipurile cele mai folosite in cazul acestui otel sunt #1045, #1060 si #1095
• In seria 9YXX de asemenea cifrele corespunzatoare (XX) reprezinta adaosul de carbon in schimb (Y) reprezinta adaosul de siliciu. Siliciul confera un plus de elasticitate otelului fiind un otel mai compact si mai rezistent. Procentul de siliciu adaugat in hotel variaza intre procentele de 1,8-2,2.
• De asemena se mai foloseste otelulul de tip 400 (un aliaj de fier, martensita si crom), dar care este obtinut industrial. Principala caracteristica a otelului 400 este adaosul de crom (minimum 11%, dar pentru eficienta este folosit un procent intre 13-26%) ceea ce-l face inoxidabil. Deci lamele fabricate din acest hotel nu ruginesc. Principala utilizare a acestui otel este fabricarea instrumentarului chirurgical si in industria aeronautica. Este folosit pentru confectionarea sabiilor si cutitelor in special otelul 440C.