Получение стали
Процесс изготовления традиционного японского меча начинается с получения исходного продукта — стали. Ее получали из железосодержащего песка, добываемого в определенных местах. Песок этот содержал оксид железа и назывался сатэцу. Исходный материал обогащали, промывая водой и удаляя пустую породу, а после пережигали с древесным углем в сыродутной печи. В результате этого образовывался пористый кусок металла — крица. Ее измельчали и пережигали повторно, железо науглероживалось, превращаясь в сталь. Полученную массу проковывали, уплотняя металл. Во время этого процесса через поры выходили наружу вредные примеси в виде шлаков.
Затем полученную лепешку закаливали в воде и разбивали на мелкие осколки. По зернистости сколов, свидетельствующей о различном содержании углерода в отдельных осколках, их сортировали, сваривали, проковывая до тех пор, пока не образовывались более или менее однородные пластины металла. Таким образом, каждый кузнец изготавливал для себя исходный материал, сообразуясь со своим опытом. Таких кузнецов называли о-кадзи.
Второй способ получения сырья требовал специализации и усилий многих людей. Он происходил в печах, называемых татара. За один раз в печь загружали до 8 т сатэцу и 13 т древесного угля, получая в конце процесса стальной слиток кэра весом около 2 т. Этот слиток тащили по склону, возвышенности наверх и роняли на камни, в результате чего он разбивался на более мелкие части. Их подбирали, дробили, осколки сортировали и проковывали, сваривая между собой. Но этот процесс был более практичен, поскольку кэра уже состояла из стали, правда, науглероженной очень неравномерно, в пределах 0,6–1,5 % углерода. Сталь, полученная таким образом, называлась тамахаганэ, и именно она считается классическим исходным материалом для японских мечей. Получают ее и сейчас, как в древности, в таких же печах, используя традиционную технологию. При этом сатэцу в некоторых месторождениях природно легирован элементами, которые, входя в состав стали, улучшают ее свойства, делая клинки более качественными.
Кузнечные технологии
В отличие от о-кадзи, полностью контролировавших весь процесс получения исходного материала, кузнецов, работавших со сталью, получаемой в печах — татара, называли ко-кадзи. Из отсортированных на глаз мелких кусочков та-махаганэ ко-кадзи изготавливал методом кузнечной сварки брикеты металла разного качества. Разница была в содержании углерода. Но даже в каждом из отдельных брикетов содержание углерода не было равномерным, и поэтому при закаливании брикеты становились хрупкими из-за чрезмерных внутренних напряжений и как исходный материал для изготовления клинка не годились.
Вот с этого момента и начинается характерная японская технология, в принципе известная и в других частях света еще в древности, но нигде кроме Японии так скурпулезно не повторяемая в виду большого риска брака в случае некачественного «провара» слоев металла. Речь идет о так называемом «дамаске», многослойной стали, полученной путем кузнечной сварки.
Следует оговориться, что европейский дамаск, первоначально изготовлявшийся в Сирии, был всего лишь дешевой подделкой, имитацией индийского литого булата, обладавшего действительно уникальными качествами. Пакет из пластин стали с разным содержанием углерода проковывали, многократно скручивали, перемешивая слои и, в конечном итоге, сделанный из этой заготовки клинок протравливали слабым раствором кислоты. В результате этого железо разъедалось быстрее, а сталь медленнее, и на плоскостях образовывался рельефный узор, для неискушенного потребителя идентичный булатному. Эстетическая направленность, выраженная в необычайном узоре клинка, главенствовала над его качеством. И только гораздо позже мастера, изготовлявшие дамаск, смогли совместить «приятное с полезным», опытным путем найдя такие технологии, следуя которым изделия из Дамаска не так заметно проигрывали настоящему булату в качестве, будучи на уровне лучших европейских литых сталей. Но это тема отдельной статьи.
Здесь же следует подчеркнуть, что «японский дамаск» — многократная проковка заготовки — преследовала другую цель. Во-первых, проковывался один и тот же брикет стали. Он вытягивался, надрубался вдоль и складывался пополам, опять свариваясь, надрубался поперек, складывался… и так до 15 раз (но не больше). При 15-кратном проковывании образуется более 32 тысяч слоев металла, становящегося практически однородным, т. к. каждый слой достигает почти молекулярной толщины. С помощью этой операции достигается выравнивание химических и механических характеристик стального пакета, и поковка может противостоять более мощным механическим нагрузкам, т. к. из теории сопротивления материалов известно, что многослойный брус гораздо прочнее монолитного.
Для изготовления одного клинка кузнец изготавливал по подобной технологии несколько полос с различным содержанием углерода, которое задавалось сортировкой исходных осколков стали.
Полученный таким способом образец бесполезно травить кислотой, ведь по сути это один кусок стали, и разъедается он по всей поверхности с одинаковой скоростью. Поэтому узор на нем не выявится. Но в отполированной до зеркального блеска абсолютно гладкой поверхности глаз внимательного наблюдателя увидит рисунок выходящих наружу слоев — хада. Он образован эфемерной границей между слоями — диффузией молекул, вызванной кузнечной сваркой. Именно эта тонкая, можно сказать, микроскопическая работа, совершаемая с помощью кузнечных молотов, и составляет основную трудность всего процесса. Достаточно небольшой небрежности в работе: оставить отпечаток пальца или кусочек окалины (в этом месте образуется «непровар»), и все идет в брак.
Рациональная сварка
Процесс, описанный в предыдущей главе, был всего лишь подготовительным. В результате получалось несколько полос слоеной стали (минимум 2, максимум 7, в зависимости от принятого способа сварки клинка) с различным содержанием углерода. Сваривая их в различной комбинации, принятой в той или иной японской школе кузнечного искусства, в конечном результате и получали полосу японского меча. Обязательным условием было использование полосы с наибольшим содержанием углерода (до 1,5 %) для лезвия меча, а с наименьшим (до 0,5 %) для внутренней, скрытой боковыми накладками части клинка. При этом никогда внутри не использовалось низкосортное железо, способное изгибаться при малейшем усилии. Использование в конструкции рационально расположенных полос стали разного качества давало возможность японскому клинку уверенно противостоять механическим нагрузкам и в то же время иметь твердое лезвие, способное долго держать заточку. По сути, клинок японского меча имеет композитную конструкцию со всеми вытекающими из этого выгодами. В 30-х годах XX века известный историк оружия В.В Арендт, исследуя этот вопрос, назвал такой процесс «рациональной сваркой», что очень точно передает суть конечной операции.
Черновая обработка и закалка
По окончании ковки, после того как полосе в общих чертах были преданы размеры и изгиб, она подвергалась отжигу. Будучи медленно нагретой в горне без доступа кислорода до температуры выше 800 °C, она затем так же медленно остывала вместе с горном. Потом полосу, ставшую мягкой и податливой, обрабатывали напильником и абразивными камнями, придавая ей окончательную форму. При этом режущую кромку лезвия не затачивали, оставляя ее притуплённой (толщиной 1–2 мм) для того, чтобы она могла сохранить равномерный нагрев в короткий промежуток времени, необходимый для переноса полосы из горна в сосуд с охлаждающей жидкостью. Если требовалось, инструментом, похожим на рубанок, простругивали долы вдоль обуха. Придавали форму хвостовику и наносили на него насечку. На этом подготовка клинка к самому главному процессу — закаливанию — считалась завершенной.
Перед закаливанием, которое производится в воде определенной температуры, клинок покрывают глиной. Глину перед этим надо хорошо отмутить, то есть удалить из нее посторонние примеси. Для того, чтобы получить совершенно однородную глину для обмазки клинков, в Японии изобрели свой способ.
Для этого в морозный солнечный день влажные комки глины выкладывали на солнце. Влага, находящаяся в глине, замерзала и превращалась в лед. Лед, не переходя в воду, на солнце испарялся, и комья осыпались, образуя обезвоженный порошок. Его собирали, просеивали на мелком сите и, смешав с водой, получали лишенный примеси глинистый раствор требуемой консистенции.
