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KATANA ET MÉTALLURGIE : découvrez la fabrication des sabres japonais
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Différents critères peuvent influencer le choix d'un katana, en particulier son utilisation et le niveau de pratique. Les caractéristiques attendues pour un entraînement au iaïdo (l'art de dégainer le sabre) sont différentes de celles que l'on souhaite pour la pratique du batto do (l'art de la coupe). Le poids, le point d‘équilibre, l'entretien seront autant de paramètres à prendre en compte pour trouver la meilleure réponse à votre attente.
Un élément technique reste cependant fondamental dans le choix d'un katana : la fabrication de sa lame. Le choix des matériaux (aluminium, acier au carbone, acier inoxydable…), le type de forge (homogène, composite, feuilletée) et le traitement thermique (classique ou différentiel) sont des éléments majeurs qui conditionnent le comportement des lames. Dureté et souplesse sont deux caractéristiques naturellement opposées. L'art de la métallurgie est de savoir combiner différents processus de fabrication pour les rendre compatibles.
Le choix des matériaux
L'aluminium est déterminant pour un poids léger, parfait pour les débutants ou ceux qui souhaitent pratiquer sans risque de tendinite. En revanche, ce métal ne permet pas d'affûtage. Il est donc exclusivement réservé à la fabrication des iaïtos.
L'acier est un alliage de fer et de carbone. Le pourcentage de carbone détermine certaines caractéristiques mécaniques comme la dureté. Le dosage reste cependant très fin. Dans la fabrication des lames de katanas, la teneur varie généralement de 0.45 % (nuance 1045) à 0.95 % (nuance 1095). L'acier 1045 est un acier « dur » alors que les nuances 1060 et 1095 sont classées dans la catégorie des aciers « extra-durs ». Mais comme la dureté est également synonyme de fragilité (au sens de « cassant »), l'acier 1095 sera plus adapté à un pratiquant averti. En effet, une erreur dans l'angle de coupe ou l'utilisation sur un objet inadapté à l'exercice de la coupe risqueront d'endommager irrémédiablement le fil de la lame.
Les caractéristiques de l'acier peuvent être modifiées en ajoutant des adjuvants comme le chrome ou le molybdène. Ces deux éléments permettent, selon leur dosage, de rendre l'acier inoxydable. Cette protection du métal contre la rouille n'est pas absolue mais permet d'éviter l'entretien indispensable de l'acier classique. La dureté de surface est également augmentée.
La fabrication de la lame
La fabrication d'une lame en aluminium ou en acier inoxydable peut être réalisée de la même manière, en fonderie (moulage), par matriçage (avec une presse, à chaud ou à froid) ou par usinage.
C'est principalement pour le travail de l'acier au carbone que la forge peut prendre différentes formes. La solution la plus simple consiste à forger un morceau d'acier à l'aide d'une presse, solution intermédiaire entre la forge traditionnelle avec un marteau et le matriçage avec un outillage spécifique. Ce mode de forge appelé Maru, permet d'obtenir une lame avec un acier homogène.
La forge peut être améliorée en utilisant deux aciers ou plus. En plaçant le premier acier à l'intérieur d'un autre acier, formé en « U », il est alors possible de donner de meilleures caractéristiques à l'acier. Ce type de forge « sandwich » ou « composite » permet également l'utilisation de différentes nuances d'aciers. Un acier « dur » au cœur (comme le 1045) et un acier « extra-dur » (comme le 1060) en surface apporteront ainsi de meilleures caractéristiques à la lame. La forge « composite » peut être réalisée en 3 (Kobuse-Gitae), 5 (Soshu-Kitae) ou 7 couches.
Originellement le damas est un mode de raffinage du fer par martelages, pliages et étirements successifs. Ces opérations permettent notamment d'éliminer les impuretés du métal. On obtient ainsi un matériau composite alternant des couches plus ou moins homogènes, en général des combinaisons de fer et d'acier, ou de nickel et d'acier. Cette texture hétérogène induit des qualités mécaniques exceptionnelles, car le damas ne se trempe que partiellement (ni le fer, ni le nickel ne prennent la trempe) ; le métal est ainsi peu cassant et résiste à la fracture puisqu'il diffracte les ondes de choc. L'aspect esthétique de la forge Damas est mis en relief par l'application d'un acide, noircissant uniquement le carbone, et qui permet ainsi de révéler les structures du métal.
Le traitement thermique
Le traitement thermique est une opération visant donner à l'acier une dureté importante. En chauffant et en refroidissant le métal rapidement, il est alors possible de donner des caractéristiques mécaniques particulières, en surface et au cœur du métal.
Le traitement thermique classique confère une dureté identique sur la totalité de la matière trempée.
Afin d'améliorer le comportement d'une lame, il est possible de lui apporter un traitement thermique différentiel. Traditionnellement, on utilise une couche d'argile qui permet de protéger une partie de la lame. Seules les parties non protégée seront trempées et auront donc une dureté de surface plus importante. Ce type de trempe à l'argile, permet de rendre visible la « ligne de trempe » (hamon), frontière généralement en forme de vague entre la zone trempée (le fil de la lame) et le dos (la mune).
La combinaison du choix des matériaux et éventuellement du type de forge et du traitement thermique permet d'obtenir des caractéristiques adaptées à chaque utilisation, de l'initiation à l'entraînement régulier, de la découverte à la pratique intensive.
- Cliquez sur le diagramme pour accéder à notre sélection -
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Maru
Forge simple
Acier homogène
Nuances :
1045, 1060 et 1095
Différencie le taux
de carbone :
0.45, 0.6 et 0.95 %
(dureté progressive)
Prix : 119 à 149 €
Damas
Forge complexe, feuilletée
Pliages multiples avec
deux nuances différentes
d'aciers (faible et fort
taux de carbone)
Prix : 298 €
Kobuse et Soshu Kitae
Forges en "sandwich"
avec 2 ou 3 types d'aciers
(lame composite)
Prix : 489 à 589 €
Trempe à l'argile
Trempe sélective
permettant d'obtenir
une dureté différente
entre le fil et le dos
de la lame
La séparation entre la
zone trempée et la zone
non trempée est appelée
"ligne de trempe"
ou Hamon
Prix : 630 à 1 160 €
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Sélection avec une trempe à l'argile (véritable Hamon)
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Sélection en aciers composites : kobuse et soshu kitae
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Sélection en aciers feuilletés : Damas
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Sélection en acier homogène : maru
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Pour en savoir plus...
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Une lame garantie à vie ?
Nous n'utilisons pas d'argumentation commerciale de ce type.
Un katana est un objet noble qui demande un entretien régulier. Les véritables samouraïs portaient une attention particulière à leurs armes. En dehors de la protection de l'acier de la lame et des coups que celle-ci peut recevoir, il n'est pas rare de devoir refaire la tsuka (manche) ou l'ito (tressage du manche). Garantir à vie un tel objet sans connaître l'utilisation et les compétences des utilisateurs dénote, selon nous, une singulère utopie... ou une volonté délibérée de vendre à tout prix.
1045... 1060... 1095 ?
La nuance d'un acier représente sa teneur en carbone ainsi que les principaux adjuvants comme le chrome, le molybdène... qui peuvent être ajoutés pour modifier les caractéristiques mécaniques (si la teneur en chrome est supérieure à 13 %, l'acier est, par exemple classé inoxydable). Les chiffres 1045, 1060 et 1095 correspondent à la norme américaine. En France, la norme classe les aciers utilisés dans la fabrication des katanas dans les "aciers au carbone" (même si cette appellation pourrait laisser croire que certains aciers peuvent ne pas être composés de carbone). Ils correspondent respectivement aux aciers XC45, XC60 et XC95, ce qui signifie qu'il possèdent 0.45, 0.6 et 0.95 % de carbone.
Les "aciers au carbone" sont classés également selon leur teneur en carbone :
- acier dur : 0.4 % < C < 0.6 %
- acier extra-dur : C > 0.6 %
L'acier 1095 permettra une dureté de surface plus importante que l'acier 1045, par exemple, mais cette caractéristique reste très dépendante de la qualité du traitement thermique, phase essentielle à la construction de l'acier.
A quoi sert le traitement thermique ?
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- diagramme fer-carbone simplifié -
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Procédé élémentaire du durcissement de l'acier, le traitement thermique consiste à chauffer le métal à une température à laquelle se forme l'austénite (solution solide de carbone dans le fer ), généralement vers 800 °C, puis à le refroidir brusquement dans de l'eau ou de l'huile. Cela conduit à la formation de martensite, solution solide sursaturée en carbone qui confère à l'acier sa dureté (la martensite est le composé le plus dur, mais également le plus fragile). L'un des buts du traitement thermique est de contrôler la quantité, la taille, la forme et la répartition des particules de cémentite dans la ferrite . En effet, ces paramètres déterminent les propriétés physiques de l'acier.
Voici une illustration simplifiée du diagramme d'équilibre (fer-carbone), sans élément d'addition. Les constituants sont obtenus par chauffage à température élevée suivi d'un refroidissement rapide ou lent.
Schématiquement, le traitement thermique consiste donc en une phase de mise en solution (à environ 800 °C selon le pourcentage de carbone) suivie d'un refroidissement rapide (trempe). Certains traitements thermiques peuvent être complétés par un revenu (maintien en température de 200 °C environ) afin d'augmenter la limite élastique.
Dans le cas de la fabrication des katanas, l'opération de traitement thermique est déterminante. Elle peut être réalisée de manière moderne (trempe à l'huile, sélective ou non) ou traditionnelle (trempe sélective à l'eau). La trempe sélective, à l'argile ou par un autre procédé, permet d'associer la dureté du fil de la lame avec la nécessaire souplesse.
Vraie ligne de trempe ? Faux hamon ?
La ligne de trempe (hamon) est la séparation, généralement sous forme de vague, entre la partie trempée et la partie non trempée de la lame. Elle est obtenue en protégeant le dos de la lame (une partie des flancs et la mune) avec un mélange à base d'argile. Cette couche réfractaire empêche la chauffe et le refroidissement de l'acier et évite donc qu'une partie subisse le traitement thermique. Le véritable hamon est révélé lors de l'opération de polissage, la zone trempée apparaissant alors avec un aspect laiteux.
Afin de réduire le temps de fabrication et donc le coût de production, les fabriquants utilisent souvent d'autres techniques pour créer une illusion de ligne de trempe : par meulage ou avec de l'acide. Le meulage est facile à différencier mais l'acide peut donner un aspect très proche d'une véritable ligne de trempe. Celle-ci disparaîtra cependant assez rapidement du fait que le hamon ainsi réalisé reste un élément de surface alors que la véritable ligne de trempe correspond à une opération métallurgique en profondeur.
- Véritable ligne de trempe (hamon) : la ligne est souple et fait apparaître une zone "laiteuse" -
- Affûtage à la meule -
(les lignes du meulage sont visibles, dans le sens de la coupe (perpendiculaire à la lame)
Full tang construction ?
Le terme anglais Full tang construction signifie que la fabrication du katana est réalisée avec une lame qui traverse entièrement le manche (la tsuka). La fusée, ou soie, est alors fixée par une ou deux goupilles ( mekugis). La présence d'une ou deux mekugis ne conditionne pas la qualité du katana mais il est vrai que deux élements de fixation sont plus rassurants.
Cette terminologie est apparue voici quelques années pour différencier les katanas industriels de décoration des katanas assemblés de manière "traditionnelle".
- Fusée ou soie du katana : la lame pénètre dans le manche (tsuka) -
(cette partie reste brute, sans polissage et peut éventuellement porter la signature du maître-forgeron)
Katana équilibré ?
Un katana est forcément équilibré. La véritable question est de savoir où se situe le centre de gravité. Positionnez le katana sur votre doigt jusqu'à ce qu'il soit en équilibre :
Vous obtiendrez alors son centre de gravité. La sensation de lourdeur sera d'autant plus importante que le centre de gravité s'éloignera de la tsuba.
- Recherche du centre de gravité d'un katana -
La lame de mon katana présente des taches de rouille...
Lorsque la rouille reste en surface, un polissage très fin peut permettre de retrouver l'état de surface non oxydé. Utilisez un papier de verre très fin (grain supérieur à 1 000), que vous pourrez trouver dans les magasins d'accessoires pour voiture. En effet, ce type d'outil est utilisé en carrosserie.
Il existe également des gommes abrasives qui permettent de faire disparaître aisément des traces d'oxydation en surface.
Lorsqu'elle est plus avancée, la rouille peut être enlevée avec de l'acide chlorhydrique ou du jus de citron vert avec du sel de table. Laissez agir 20 minutes. Attention, si vous laissez de l'acide sur la lame, la rouille va se reformer plus vite ! Il faut impérativement essuyer la lame et l'huiler aussitôt le nettoyage effectué.
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Armurerie du Soleil levant 
Quelle métallurgie ?
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