Материалы для изготовления японского меча

В 1993 г. в префектуре Шимане была восстановлена древняя печь татара, в которой члены Японской ассоциации искусства меча попытались получить сталь высокого качества из горного железняка, маса-тасетсу.

Печь была типа ясукуни татара.
Однако качество стали, полученной в этой печи, было признано крайне низким для изготовления мечей работавшими на ней кузнецами. Такие печи ясукуни татара, как считается, использовались в первую мировую войну.

Маса-сатетсу, железняк, содержит высокий процент магнетита, в котором всего 2-5% железа. Причина получения стали низкого качества в этой печи кроется в материалах низкого качества либо в слабых технологиях плавления.

Неясно, подобен ли нынешний маса-сатетсу тому, что применялся в древние времена. Древний метод добычи железняка, который называется канна-нагаси, не может применяться в настоящее время, так как он очень вреден для окружающей среды.
Современный метод обогащения не наносит окружающей среде ущерба, но, возможно, и не соответствует конечному продукту.

Состав железняка, маса-сатетсу, приводится ниже.






Согласно профессору Куниичи Тавара, в печи тата-ра маса-сатетсу плавится при помощи кера-оши-хо, а акоме-сатетсу — при помощи зуку-оши-хо.
Кера-оши-хо делался из магнетита, а зуку-оши-хо — из магнетита, гематита и сплава титана.




Таким образом, в печи татара использовались два способа плавления, выбор которых зависел от пропорций магнетита, гематита и титана в исходных материалах.
При помощи метода кера-оши-хо получался кера, а при помощи зуку-оши-хо — зуку.
Кера по-японски означает «Железный Медведь», это сталь с содержанием углерода 0,1-1,8%.
Это была литейная сталь, применявшаяся для ковки и не обладавшая постоянным качеством.

Другое производное, зуку, означает чугун.
Конечный чугун содержал многочисленные примеси, однако в чугуне, получаемом в печи татара, примесей было меньше.

Магнетит — кера-оши-хо — кера.
Магнетит, гематит и титан — зуку-оши-хо — зуку.

Какова же разница между кера-оши-хо и зуку-оши-хо?
По печам татара, обнаруженным при раскопках, нельзя сказать с уверенностью, какими методами в них пользовались.
На этот вопрос в настоящее время нет ответа.

Процесс восстановления железа из оксида:
570 гр. С и выше — Fе₂O₃ — FеO₄ — FеО — Fе.
570 гр. С и ниже — Fе₃O₄ — Fe

Переход из Fе₂O₃ в Fе осуществляется по следующей формуле:
Fе₂O₃ = 2Fе + 2/3O₂.

Температурное разложение Fе₂O₃ при 1 атмосфере:
Fе₂O₃ — Fе₃O₄ при 1450 гр. С,
Fе₃O₄ — Fе при 200 гр. С,
FеО — Fе при 400 гр. С и выше.

Таким образом, в современных доменных печах Н₂, СО, С и т д. используются в качестве восстановительных агентов для осуществления химических реакций восстановления.
Например, формулы восстановления с водородом выглядят следующим образом:

ЗFе₂0₃ + Н₂ = 2Fе₃0₄ + Н₂O
Fе₃O₄ + Н₂ = ЗFеО + Н₂0
FеО + Н₂ = Fе + Н₂O

Поэтому считается, что в печах татара использовался еще и водород (Н₂), а не только древесный уголь (СО)
Вопрос о том, как использовать известняк в процессе получения водорода, нуждается в дальнейшем изучении.