Драгоценная сталь или Путь меча I

Сразу сделаю важную оговорку: все представленное является глубоко субъективным и очень сильно упрощенным взглядом на вещи. Ибо, если погружаться в важные нюансы, нижележащий текст рискует разрастись до миллионов знаков. Поэтому придется упрощать.

======================================

Культура не просто украшает жизнь — она задаёт невидимые правила игры. География не нейтральна: она усиливает одни культурные привычки и подавляет другие, давая через труд и реализацию задач человеческого быта возможность доступным простым материалам превратиться в экономическую реальность. Иными словами, экономика — это материализация того, как культура распорядилась географией. А вот процесс распоряжения называется технологией. По сути дела, культура есть выражение суммы технологий, которые доступны некоторой группе, играющей по общим узнаваемым и непохожим на других правилам.

Если мы хотим поговорить об особенностях японского клинка и его культуры, обращаться надо в наиболее глубокие пласты (во всех смыслах слова) географии.

География против металлургии

Железо присутствует в земной коре в изобилии. Вопрос только в том, как именно оно присутствует в конкретном месте.

В Европе, где суша сложена в основном «старыми» породами в доиндустриальную эпоху есть два основных источника железа. Либо это осадочные «каменистые» руды, в незапамятные времена высадившиеся на дно доисторических морей и озер, либо это «торфяные», ака «болотное железо», условно возобновляемый ресурс, постоянно нарабатывающийся за счет окисления железистых вод и жизнедеятельности. Первые руды – это шведская, толедская и т.п. сталь, вторые – привет милой родине, насыщенный крайне вредными для металла серой и фосфором, отчего свое железо на Руси было традиционно хреновое.

Проблема Японии в том, что, когда примерно 23-12 млн лет назад Идзанаги и Идзанами творили Японские острова, они не нашли ничего лучше, чем создать их точно по трассе Тихоокеанского огненного кольца. Таким образом, острова получились преимущественно вулканическими. А для металлургов это означает жирнющий шиш с маслом как в плане богатых осадочных руд, так и с точки зрения годных болот – выщелачивать железо воде неоткуда.

Поэтому японцы вынуждены идти своим путем. Единственным годным источником железа для переработки становится гранит. Точнее – те самые черные «блестки» в его толще, в которых есть вожделенный металл.

Пот и слезы железного песка

Сказать, что процесс добычи сырья, называемого сатэцу, сложен – значит быть профессиональным дипломатом. Ближайшим аналогом технологий по трудоемкости будет намывка россыпного золота. Так вот сатэцу получается чуть больше по выходу искомого сырья, но ничуть не меньше по потраченному времени и усилиям.

Сатэцу (砂鉄 — «железный песок») представляет собой порошок природного происхождения. Обычно он черного или темно-серого цвета, иногда на свету дает ржаво-красный отлив. В основном он состоит из черного оксида железа Fe₃O₄ (магнетита). 

Для того, чтобы он образовался, нужно очень удачное сочетание геологии, климата и рельефа. В самом общем виде он получается в три этапа:

1. В гранитной или диоритовой магме в процессе охлаждения кристаллизуются мелкие магнетитовые зерна. Это та самая черная крапинка в граните, которую мы все знаем. За какие-то пару миллионов лет гранит/андезит/диорит выпирает наверх, и они образуют собственно хребет Японии.
2. Дальше начинается разрушительная работа горных рек, дождя, солнца и ветра. Камень эродирует, рассыпаясь на магнетитовые зерна, кварцевый песок, шпатовый песок и совсем мелкую муть, из которой получается глина.
3. Естественный промыв. Магнетитовое зерно – тяжелое и прочное, оно вдвое тяжелее кварца и шпата. В потоке воды тяжелый железный песок высыпается и задерживается на дне, тогда как более легкий песок вымывается вниз по течению. Так на дне русел, на изгибах (в Японии почти нет нормальных равнинных рек в европейском понимании), и на океанских пляжах формируются слои черных наносов. Это то, что вам нужно, осталось только прийти и забрать. 

Процесс «забрать» и поглотит огромное количество вашего времени и сил, а заодно в процессе поможет угробить экологию, погубив рыбу и рисовые поля ниже по течению, плюс немножечко людей. 

Изначально японцы просто собирали черный песок на речных отмелях и морских берегах. Но к XVI- XVII вв железа стало нужно так много (на дворе Сэнгоку), что начали пользоваться очень грязной и очень вредной технологией промышленной добычи — канна-нагаси (鉄穴流し). Больше всего это напоминало наиболее варварские варианты промыва золота у нас на Колыме.

С осени по весну (об этом отдельно) рабочие вручную срывали мотыгами целые участки холмов и гор, содержащих гранитный выветрившийся песок. Руками. До скального грунта.

Ниже по рельефу прокладывали деревянные желоба и резервуары, в которые отводили воды горной реки. Туда сбрасывали (часто грамотно организованным оползнем) грунт.

Вода уносила легкую глину и кварц дальше по течению. Тяжелый черный песок оседал на дне деревянных желобов, как в промприборе. Для лучшего эффекта на дно укладывали плетеные циновки или нарезали дно мелкой ступенькой, чтобы задержать железосодержащую фракцию.

Потом концентрат из желобов собирали и промывали в специальных блюдах в той же реке. Потом промытый концентрат прогоняли еще раз. И еще раз. И еще раз. В итоге добивались обогащения порядка 80%, после чего уже очищенный и просеянный сатэцу сушили и паковали в кули.

Тонны смытой пустой породы забивали русла ниже по течению. Из-за этого вода не поступал на рисовые чеки или туда намывало пустой породы, перекрывая плодородный слой, а иногда из-за образовавшихся наносов в русле получалась естественная плотина – потом ее прорывало и поток смывал все ниже по течению. 

Законом местным общинам разрешалось мыть песок только зимой, когда поля отдыхали. Тем же законом плавильщики и кузнецы были обязаны помогать крестьянам расчищать русла рек. Разумеется, исполнялось это не всегда и задокументированы конфликты, судебные и чисто насильственные, между крестьянами и ремесленниками. Кроме того, из-за того, что реки начинали выносить огромное количество мути, из района русел уходила рыба, так что и рыбаки были не рады.

«Есть» и «нет» в черных песках

Основной легирующий компонент в железном песке – титан. Титан тоже весьма распространенный на Земле элемент, только добывается туго. В разных сортах песка содержание его в форме дикосида TiO₂ или ильменита FeTiO₃ доходит до 1-5,5%.

Титан в японской стали играет сразу две роли. В первую очередь его соединения работают как флюс. Они не восстанавливаются до чистого металла (и не может по ряду причин), но делают шлаки более текучими и облегчают их отгонку при плавке, а потом выбой из металла. В шлак большинство титана и уходит. Но вот то количество титана, что остается в стали, буквально доли процента, работает на измельчение зерна, что делает сталь сразу более вязкой и изломостойкой.

Второй эшелон легирования – микродозы ванадия и хрома, сотые доли процента. Ванадий помогает образованию сверхмелких кристаллов карбидов в стали. Из-за этого растет «резкость» стали, кромка не заворачивается, также он тоже мельчит структуру. Хром дает чуть лучшее сопротивление коррозии, мельчит кристалл и частично дает сверхтвердые карбиды, а также повышает прокаливаемость.

А вот чего в черном песке нет – так это серы и фосфора, неизбежных спутников любой «органической» осадочной руды. За счет этого убирается красноломкость, сталь не трескается при ковке (сера) и хладноломкость (фосфор). Можно считать это некоторым воздаянием за пот и слезы, пролитые при добыче черного песка.

При этом у мастеров сатэцу традиционно делится на два типа:

Есть маса-сатэцу, который образуется при разрушении гранитов, собирается в верховьях, в горах. Сырье очень чистое, природно легированное следовыми количествами ванадия и хрома, с фактическим отсутствием вредных серы и фосфора и сниженным содержанием двуокиси титана. Из него получается очень чистая высокоуглеродистая «драгоценная сталь» тамахаганэ. Песок глубоко черный, со стеклянистым блеском, с острым зерном, тяжелый, очень хорош липнет на магнит.

Акамэ-сатэцу собирают в более спокойных руслах на изгибах рек и на побережьях. Он происходит больше из разрушенных диоритов и андезитов. В нем больше диоксида титана и ильменита (что дает более низкую плавку), но может быть и неизбежное загрязнение органикой. Он обычно идет на выделку более мягкой стали или обычного железа (ака хотэцу). Сам по себе песок черный или темно-серый с буроватым или шоколадным отливом, особенно когда просушен, дает в отражении красноватый блеск, зерно мелкое и округлое, чуть легче, из-за более высокой примеси титана не так агрессивно магнитится.