История японских технологий производства стали

Запасы железосодержащего песка                              Регион Санъиндо                    Основные центры выплавки железа в                                                                                                                                        древности и средние века

В древности и средние века песок получали с помощью дробления выветривавшихся гранитных пород и промывания этой руды водяным потоком. Для этого сооружалась целая система искусственных сообщающихся между собой водных резервуаров, через которые в водяном потоке пропускалась руда. Специальными черпаками и сетками оседавший песок поднимали, взмучевая воду. Тяжелый железосодержащий песок первым оседал на дне, легкие песчинки уносились потоком. 

В других местах использовали методы, очень похожие на методы золотоискателей. Они пропускали песок с берегов рек и озер через деревянные лотки, где легкий песок вымывался, а тяжелые частички сатэцу размерами от 1 до 3 мм, оседали на дне. 

Содержание железа в сатэцу достигало 60%, что превышало показатели содержания железа в рудах материка и даже Европы. При правильной плавке с использованием соснового угля получали высококачественную сталь с малым содержанием фосфора – до 0,03%, марганца и кремня. На выходе получали чистый феррит с перлитом и очень редкими включениями шлака, которые составляли менее 0,1 %.

Химический анализ танто мастера Нобукуни

Для выплавки стали использовали плавильные печи татара, технологию которого японцы привезли из Кореи, возможно вместе с корейскими металлургами в VI-VIII веках. С VIII века использование конструкция печи татара стала использоваться повсеместно. Размеры печи сильно варьировались в зависимости от количества руды и запросов. До XVI века кузнецы имели свои небольшие плавильни, в которых изготовляли необходимую для ковки мечей сталь.

В 1300-х годах в Корею пришло конфуцианство, которое пропагандировало презрение к искусству войны, корейцы отклонили оружие войны, и корейская технология мечей остановилась в развитии и отступила на второй план. В связи с чем изготовление мечей в Корее уменьшилось и многие кузнецы и металлурги остались без работы. В то время как изготовление меча процветало в милитаристском обществе феодальной Японии, где меч рассматривался как душа Самурая. Поэтому некоторые из ведущих кузнецов имигрировали в Японию, чтобы продолжить работу, где они, сформировали школу «Рай», которая стала одной из лучших кузнечных школ и оказала существенное влияние на искусство изготовления  мечей.

В начале XV века выплавка стали окончательно отделилась в отдельное направление, а печи существенно увеличились в размерах. Это произошло благодаря усовершенствованию печи дренажным отверстием для удаления жидких шлаков, что позволило упростить плавку и увеличить размеры печи. Изготовление печи татара требовало особого подхода, это был долгий и затратный процесс. Её делали на специальном фундаменте, который предварительно засыпался грубым песком, галькой и щебнем, поверх которых делался слой утрамбованной золы древесного угля. Фундамент углублялся на 2-3 метра вглубь, стенки его предварительно нагревали и обкладывали камнями, чтобы земля не забирала от печи тепло, так как плавку проводили в основном в зимние или весенние месяцы. Саму печь выкладывали особым способом из глиняных кирпичей, проделывая в них отверстия для воздуховода.

С одной такой татара получали 2-х, 2,5 тонную крицу «кэра». На производство которой потребовалось 8 тонн сатэцу, 13 тонн соснового угля, получаемого из пережигания 30-летних деревьев с 1 га леса и 70 часов работы. 

Из этих двух тонн кэра половину составляла сталь с содержание углерода от 0,6 до 1,5 %, называемая «вако», из которой ⅔ шаровая сталь с 1,0-1,2% С – «тамахаганэ», используемая для изготовления мечей. Остальное «овари» (железо) и «дзуку» (чугун) – оправляли на переработку. После переработки получали мягкую ковкую сталь «рэн-тэцу», которая после проковки продавалась как «железо для кухонных ножей» - «хотёганэ». 

                   Тамахаганэ                                                              Печь Татара

Конечно, способы плавки, первичной обработки продуктов плави и методов ковки широко варьировалось в зависимости от места и времени. Мастера могли работать всю жизнь в одном месте, отказываясь принимать опыт коллег, или переезжали в другой регион, привозя с собой свои технологии и основывая школы и традиции. Не стоит так же забывать о том, что при всей доступности информации о методах оружейных технологий, многие из них были утеряны, забыты в виду неиспользования, а другие передавались устно от мастера к ученику и не доступны для тех, кто не входит в узкий круг мастеров школы. Поэтому информация может различаться от источника к источнику. 

Так, например, в провинции Харима с XVI века кэра не вытаскивали из печи сразу, а давали остыть внутри. Такой продукт называли «хи-хаганэ» (огненная сталь или сталь из огня). Второе её наименование было по название селения, где начали так делать «Тигуса-хаганэ» (сталь из селения Тигуса в провинции Харима). Когда этот метод распространился и стал использоваться в селении Инга, провинции Хоки и в соседней провинции Идзумо, она получила название Инга-хаганэ и Идзумо-хаганэ. В противоположность хи-хаганэ в провинции Ивами печь с кэра заливали водой и кэра закаливался или его рубили и бросали в воду. Такую сталь называли «мидзу-хаганэ» (сталь водяная) или «мидзуори-хаганэ» (сталь, закаленная в воде). Второе её название по месту изобретения «Дэва-хаганэ», то есть сталь из селения Дэва провинции Ивами. Однако и в Хоки, и в Идзумо также производили «водяную сталь», называя её «канаикэ» (железо из водоема).

После того как крицу «кэра» разрубили на мелкие кусочки и отсортировали на чугун, шаровую сталь и железо кузнец решал, что ему делать дальше: можно было соединить кусочки чугуна, стали и железа и провести операцию отпуска «ороси», можно было отделить части с высоким содержание углерода и провести разуглероживание металла. Этот способ издревле передавался от мастера к мастеру в районе Симоцукэ.

По мнению японских кузнецов, сталь в готовом мече должна иметь содержание углерода в пределах 0,65-0,8 %, чтобы добиться этого они использовали сталь, содержащую 1,2-1,5 % С, что, учитывая выгорание углерода при ковке, давало необходимый результат. 

Лучшие куски тамахаганэ от кэра могли стоит достаточно дорого, так что рядовые кузнецы имели возможность только получить средний по качеству продукт и уже в кузнеце в специальной печи его наглероживать или разугелероживать.

В середине XVI века Японию открыли европейские путешественники. Наряду с христианскими проповедниками и торговцами на острова прибыли несколько металлургов, которые познакомили японцев с технологиями европейских плавильных печей. В конце XVI века японцы массово завозили сталь из Кореи, Азии и даже Европы. Стали, которые завозились или изготовлялись европейцами получили название «намбантэцу». Часть из них шла на изготовления японских мечей.

Химических состав стали меча из корейского металла (намбантэцу)

Большую роль европейские печи на японские методы плавления не оказали – они по-прежнему использовали большие печи «татара» для выплавки стали, однако внесли некоторые усовершенствования, что привело к улучшению качества стали. 

XVI век стал переломным и в методах изготовления клинков. Конец XVI века стал концом так называемого периода «старых мечей» - «кото». 

Новые мечи, получившие название «синто» отличались по качеству и по внешнему виду от «старых мечей». По времени это совпало с установлением правления сёгуната Токугава (1602), который прекратил все междоусобные внутренние войны и положил начало двухсотлетнему мирному периоду. С прекращением войн спрос на мечи тоже упал, поэтому кузнецы стали искать новые способы ковки и закалки мечей для привлечения клиентуры. Лучшие кузнецы закупали для своих изделий только сталь из района Идзумо-Хокэ. И в настоящее время есть люди, считающие, что сырьем для японских мечей обязательно должна быть шаровая сталь из Идзумо-Хокэ.

С конца эпохи Эдо (1602-1868) в Японии начали разрабатываться железные рудники, с прогрессивными методами добычи. Они обеспечивали большие объемы железной руды, однако, для плавки нужно было использовать высокие температуры, что привело в основном к получению чушкового чугуна, а не доброкачественной стали. В это же время популяризировался метод «ороси» (разуглероживание и науглероживание стали), но даже этот способ не мог дать того качества стали, который использовали кузнецы «старинных мечей». 

К началу XIX века качество японских мечей сильно упало, а из-за уменьшения спроса на оружие большинство кузнецов забросили своё ремесло. Это было наследием «двухсотлетнего мира» сёгуната Токугавы. Оставшиеся мастера продавали мечи очень дорого, из-за чего хороший меч стал роскошью, и не многие самураи могли позволить себе его купить.

                                                 Основные регионы выплавки железа в 19 веке

Однако даже в такой период нашлись деятельные натуры, которые откликнулись в 1804 году на призыв кузнеца Кавабэ Гихатиро, обратиться к великому японскому наследию и возродить традиции «старых мечей». Эти «новейшие мечи» по древним технологиям стали называться «синсинто». 

Кузнецы синсинто не только пытались возродить старинные способы ковки, но и испытывали новые технологии закалки, испробовав даже закалку в масле, вместо традиционной закалки в воде. 

С открытием Японии американцами и революцией Мэйдзи (1868) в Японии произошли существенные политические и экономические изменения. Было ликвидировано сословие самураев и запрещено носить мечи. Кузнецы массово оставались без работы. С созданием новой регулярной армии по европейскому образцу, возникла необходимость в массовом армейском холодном оружии. Все кузнецы были поставлены на военный учет.

Только несколько мастеров высшего класса были освобождены от воинской повинности. Им позволили работать, используя традиционную водяную закалку клинков, сделанных из стали домашнего производства тамахаганэ, которую они получали из железосодержащего песка или руды в собственных плавильнях татара. Стоили такие мечи очень дорого и продавались как произведения традиционного японского оружейного искусства, а не как предметы военной экипировки.  Такие мечи стали называться «гэндайто» (современные мечи).

Со времени Мэйдзи (1868) Япония начала массово завозить железный лом с континента и с Европы. Его переплавляли на заводах в доменных печах. У такой стали содержание углерода однородно и во время ковки она утрачивает визуальный эффект волнистой или зернистой поверхности, которая присуща традиционным японским мечам. Получая такие заводские болванки, кузнецы проводили «ороси», а затем многократно складывали и проковывали сталь, закаливая её в воде в полном соответствии с традиционной технологией. В результате чего получался настоящий многослойный клинок, практический неотличимый от традиционного. 

Для изготовления уставных массовых клинков для армейских и морских мечей использовали заводскую сталь и закалку в масле (абура-яки). Закалка в масле существенно ускоряет процесс получения готовой продукции, одновременно снижая ее качество, но удовлетворяя масштабам спроса. 

Существовали несколько вариантов ускоренного изготовления, использовавшихся в первой половине ХХ века (по понижению качества): ручная ковка из фабричной стали с закалкой в воде (гэндайто из фабричной стали), ручная ковка из фабричной стали с закалкой в масле (хан-тарэн абура яки-ирэ то), ковка и вытягивание из одного бруска без складывания и проковки с последующей закалкой в масле (сунобэ абура яки-ирэ то).

Захватив Маньчжурию, японцы наладили с 1930 года производство мечей из маньчжурского железа «мантэцу» в Мукденском арсенале (арсеналом называли оружейный завод) на юге Маньчжурии. Из местной руды с богатым содержанием железа на чугунолитейном металлургическом заводе в Аньшане, расположенном к югу от Мукдена, выплавляли чугун в чушках, который потом шел на изготовление «специальной морозоустойчивой стали», так как в холоде «обычные» клинки становились хрупкими и ломкими. Сталь прокатывали в базовые формы – полосы металла, снабженные ребром и треугольным обухом. Из этих полос нарезали заготовки нужной длины, заостряли, выбивали хвостовик, формировали острие, закаляли в масле, полировали и подписывали.

Более качественные мечи имеют подписи «Коа-Иссин Мантэцу» - это обозначает, что они изготовлены из маньчжурского железа, но меч является комплексной конструкцией с мягкой сердцевиной и кожухом из твердой высокоуглеродистой стали, подвергнутой закалке в воде.

В частной кузнице «Тэнсёдзан» в городе Камакура изготавливали мечи из «тай-саби-ко» (дословно «сталь против ржавчины»). Они изготавливались машинным способом и поставлялись для флота. На хвостовиках клинков встречается еще один термин «фусю-ко» (нержавеющая сталь).

Самые массовые «тиражные» мечи, такие как кавалерийские сабли и сержантские сингунто (новые армейские мечи) изготовлялись на полностью механизированных арсеналах. Технология включала кованные из одного блока, целиком закаленные в масле клинки, без фальцовки, с имитацией закаленной кромки лезвия методом травления металла.

Перед Второй Мировой войной и во время войны Япония использовала различное сырье и технологии для получения стали. На надписях хвостовиков можно проследить это разнообразие: «Мантэцу» (маньчжурское железо), «железо Каймэн» (из Маньчжурии), «сталь против ржавчины от Тайка», «нержавеющая сталь из Ниисин», «Песчаное железо из префектуры Тоттори», «сталь Ясуки» (из провинции Идзумо), «сталь из орудия боевого корабля «Микаса», «сталь Гунсуй» (из префектуры Гумма). Последняя была экспериментальной и основывалась на технологии производства стали, рафинированной электрическими методами. Эксперимент, однако, не был успешным.

В данный момент традиционным японским мечом считается только тот, который выкован из полученной в татара тамахаганэ, с использованием традиционных кузнечных технологий с закаливанием в воде.