forja de espadas japonesa

La masa de acero, o kera , que se produce en el tatara contiene acero con un contenido de carbono muy variable, que va desde hierro forjado hasta arrabio . Se eligen tres tipos de acero para la hoja; un acero con muy bajo contenido de carbono llamado hocho-tetsu se utiliza para el núcleo de la hoja ( shingane ). El acero con alto contenido de carbono ( tamahagane ) y el arrabio refundido ( hierro fundido o nabe-gane ) ^{[ 11 ]} se combinan para formar la capa exterior de la hoja ( kawagane ). ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} Solo alrededor de 1/3 de la kera produce acero apto para la fabricación de espadas. ^{[ 15 ]}

La parte más conocida del proceso de fabricación es el plegado del acero, donde las espadas se elaboran calentando, martillando y doblando repetidamente el metal. El proceso de plegado del metal para mejorar la resistencia y eliminar impurezas se atribuye con frecuencia a herreros japoneses específicos en las leyendas. El plegado elimina impurezas y ayuda a uniformizar el contenido de carbono, mientras que las capas alternas combinan dureza y ductilidad para aumentar considerablemente la tenacidad. ^{[ 16 ] [ 12 ] [ 17 ]}

En la fabricación tradicional de espadas japonesas, el hierro con bajo contenido de carbono se pliega varias veces sobre sí mismo para purificarlo. Esto produce el metal blando que se utilizará para el núcleo de la hoja. El acero con alto contenido de carbono y el hierro fundido con mayor contenido de carbono se forjan luego en capas alternas. El hierro fundido se calienta, se enfría en agua y luego se rompe en pequeños trozos para ayudar a liberarlo de la escoria . El acero se forja en una sola placa, y los trozos de hierro fundido se apilan encima, y ​​todo se suelda por forja en un solo lingote, lo que se denomina proceso age-kitae . El lingote se alarga, se corta, se pliega y se vuelve a soldar por forja. El acero se puede plegar transversalmente (de adelante hacia atrás) o longitudinalmente (de lado a lado). A menudo se utilizan ambas direcciones de plegado para producir el patrón de grano deseado. ^{[ 17 ]} Este proceso, llamado shita-kitae , se repite de 8 a hasta 16 veces. Después de 20 pliegues (2 ²⁰ , o 1 048 576 capas individuales), se produce una excesiva difusión del contenido de carbono. El acero se vuelve casi homogéneo en este sentido, y el acto de plegar ya no aporta ningún beneficio al acero. ^{[ 18 ]} Dependiendo de la cantidad de carbono introducida, este proceso forma el acero muy duro para el borde ( hagane ) o el acero para muelles ligeramente menos templable ( kawagane ), que se utiliza a menudo para los laterales y el dorso. ^{[ 17 ]}

Durante los últimos pliegues, el acero puede forjarse en varias placas delgadas, apilarse y soldarse por forja para formar un ladrillo. El grano del acero se coloca cuidadosamente entre capas adyacentes, y la configuración depende de la parte de la hoja para la que se utilizará el acero. ^{[ 12 ]}

Entre cada calentamiento y plegado, el acero se recubre con una mezcla de arcilla, agua y ceniza de paja para protegerlo de la oxidación y la carburación . Esta arcilla proporciona un ambiente altamente reductor . A unos 900 °C (1650 °F) , el calor y el agua de la arcilla favorecen la formación de una capa de wustita , un tipo de óxido de hierro que se forma en ausencia de oxígeno. En este ambiente reductor, el silicio de la arcilla reacciona con la wustita para formar fayalita y, a unos 1200 °C (2190 °F) , la fayalita se convierte en líquido. Este líquido actúa como fundente , atrayendo las impurezas y extrayéndolas al ser comprimido entre las capas. Esto deja una superficie muy pura que, a su vez, facilita el proceso de soldadura por forja. ^{[ 17 ] [ 13 ] [ 19 ]} Debido a la pérdida de impurezas, escoria y hierro en forma de chispas durante el martilleo, al final del forjado el acero puede reducirse a tan solo 1/10 de su peso inicial. ^{[ 4 ]} Esta práctica se popularizó debido al uso de metales altamente impuros, derivados de la baja temperatura obtenida en el proceso de fundición. El plegado produjo varios efectos:    

• Proporcionó capas alternas de diferente dureza . Durante el temple, las capas de alto carbono alcanzan mayor dureza que las capas de carbono medio. La dureza de los aceros de alto carbono se combina con la ductilidad de los aceros de bajo carbono para formar la propiedad de tenacidad . ^{[ 16 ] [ 15 ]}
• Eliminó cualquier imperfección en el metal.
• Este proceso homogeneizó el metal dentro de las capas, distribuyendo uniformemente los elementos (como el carbono) a lo largo de cada capa, lo que aumentó la resistencia efectiva al disminuir el número de posibles puntos débiles. Matemáticamente, el proceso de homogeneización del metal mediante el plegado se describe mediante el diagrama de Baker .
• Eliminó muchas impurezas mediante la combustión, lo que ayudó a superar la mala calidad del acero en bruto.
• Creaba hasta 65.000 capas, descarburando continuamente la superficie y llevándola al interior de la hoja, lo que da a las espadas su veta (para comparar, véase la soldadura por patrones ).

Generalmente, las espadas se creaban con la veta de la hoja ( hada ) dispuesta a lo largo de la misma, como la veta de una tabla de madera. Las vetas rectas se denominaban masame-hada , las vetas similares a la madera itame, las vetas nudosas mokume y las vetas onduladas concéntricas (una característica poco común que se observa casi exclusivamente en la escuela Gassan) ayasugi-hada . La diferencia entre las tres primeras vetas radica en que se corta un árbol siguiendo la veta, en ángulo y perpendicularmente a su dirección de crecimiento ( mokume-gane ), respectivamente; el ángulo produce el patrón "alargado".

Además del plegado del acero, las espadas japonesas de alta calidad también se componen de varias secciones distintas de diferentes tipos de acero. Esta técnica de fabricación utiliza distintos tipos de acero en diferentes partes de la espada para acentuar las características deseadas en diversas partes de la misma, más allá del nivel que ofrece el tratamiento térmico diferencial . ^{[ 20 ]}

La gran mayoría de las katanas y wakizashis modernas son del tipo maru (a veces también llamado muku ), que es el más básico, con toda la espada compuesta de un solo acero. Sin embargo, con el uso de aceros modernos, esto no hace que la espada sea frágil, como en el pasado. El tipo kobuse se fabrica con dos aceros, que se llaman hagane (acero del filo) y shingane (acero del núcleo). Los tipos honsanmai y shihozume añaden un tercer acero, llamado kawagane (acero de la piel). Las muchas formas diferentes en que se puede ensamblar una espada varían de un herrero a otro. ^{[ 12 ]} A veces, el acero del filo se "estira" (se martilla en una barra), se dobla en una ranura en forma de U, y el acero del núcleo, muy blando, se inserta en la pieza más dura. Luego se sueldan por forja y se martillan para darles la forma básica de la espada. Al final del proceso, las dos piezas de acero se fusionan, pero conservan sus diferencias de dureza. ^{[ 16 ] [ 12 ]} Los tipos de construcción más complejos se encuentran normalmente solo en armas antiguas, ya que la gran mayoría de las armas modernas están compuestas de una sola sección, o como máximo de dos o tres secciones.

Otra forma es ensamblar las distintas piezas en un bloque, forjarlo y luego estirar el acero para formar una espada, de modo que el acero correcto quede en el lugar deseado. ^{[ 17 ]} Este método se usa a menudo para los modelos complejos, que permiten parar sin temor a dañar el lateral de la hoja. Para hacer los tipos honsanmai o shihozume , se añaden piezas de acero duro al exterior de la hoja de forma similar. Los tipos shihozume y soshu son bastante raros, pero añadieron un soporte trasero.

La espada predominante desde el período Kofun hasta el período Nara era la espada recta de un solo filo llamada chokutō , y se mezclaban espadas de estilo japonés original y estilo chino. La forma de la sección transversal de la espada japonesa era un triángulo isósceles hira-zukuri , y gradualmente apareció una espada con una sección transversal llamada kiriha-zukuri , en la que solo el filo de una hoja plana estaba afilado en un ángulo agudo. Las espadas hasta este período se denominan jōkotō y a menudo se las considera distintas de las espadas japonesas. ^{[ 21 ]}

El predecesor de la espada japonesa se ha llamado Warabitetō ( ja:蕨手刀). ^{[ 22 ] [ 23 ]} A mediados del período Heian (794–1185), los samuráis mejoraron el Warabitetō para desarrollar la Kenukigata-tachi ( ja:毛抜形太刀) -espada japonesa temprana-. ^{[ 22 ]} La Kenukigata-tachi , que se desarrolló en la primera mitad del siglo X, tiene una forma de sección transversal tridimensional de una hoja pentagonal o hexagonal alargada llamada shinogi-zukuri y una hoja de un solo filo suavemente curvada, que son características típicas de las espadas japonesas. Cuando se observa una espada shinogi-zukuri de lado, hay una línea de cresta de la parte más gruesa de la hoja llamada shinogi entre el lado del filo y el lomo. Este shinogi contribuye a aligerar y endurecer la hoja y a una alta capacidad de corte. El kenukigata-tachi no tiene empuñadura de madera , y la espiga ( nakago ), integrada a la hoja, se sujeta y utiliza directamente. El término kenukigata deriva del hecho de que la parte central de la espiga está ahuecada con la forma de una herramienta para arrancar el pelo ( kenuki ). ^{[ 24 ] [ 25 ]}

En el tachi desarrollado después del kenukigata-tachi , se adoptó una estructura en la que la empuñadura se fija a la espiga ( nakago ) con un pasador llamado mekugi . Como resultado, se completó una espada con tres elementos externos básicos de las espadas japonesas: la forma de sección transversal del shinogi-zukuri , una hoja de un solo filo ligeramente curvada y la estructura del nakago . ^{[ 24 ] [ 26 ]}

Durante el período Muromachi , las batallas se libraban mayoritariamente a pie, y los samuráis equipados con espadas cambiaron la tachi por la katana , una espada ligera , debido a que muchos campesinos movilizados estaban armados con lanzas y arcabuces. En general, la katana tiene una sección transversal similar a la de la shinogizukuri, parecida a la de la tachi , pero es más corta y su hoja tiene una curvatura más suave.

Las espadas Wakizashi y tantō son más cortas que las tachi y katana , y a menudo se forjan con la forma de sección transversal hira-zukuri o kiriha-zukuri . ^{[ 27 ]}

Tener un solo filo ofrece ciertas ventajas; una de ellas es que el resto de la espada puede usarse para reforzar y dar soporte al filo. El estilo japonés de fabricación de espadas aprovecha al máximo esta característica. Una vez forjado, el acero no se templa de la forma europea convencional (es decir, de manera uniforme en toda la hoja). La flexibilidad y la resistencia exactas del acero varían drásticamente con el tratamiento térmico . Si el acero se enfría rápidamente, se convierte en martensita , que es muy dura pero quebradiza. Si se enfría más lentamente, se convierte en perlita , que se dobla fácilmente y no mantiene el filo. Para maximizar tanto el filo como la resistencia del lomo de la espada, se utiliza una técnica de tratamiento térmico diferencial. En este proceso específico, conocido como endurecimiento diferencial o temple diferencial , la espada se recubre con capas de arcilla antes de calentarla, aplicando una capa fina o ninguna en el filo, lo que garantiza un enfriamiento rápido para maximizar el endurecimiento del filo. Se aplica una capa más gruesa de arcilla al resto de la hoja, lo que provoca un enfriamiento más lento. Esto crea un acero más blando y resistente, lo que permite que la hoja absorba los impactos sin romperse. ^{[ 28 ] [ 29 ]} Este proceso a veces se denomina erróneamente templado diferencial ^{[ 20 ]} pero en realidad es una forma completamente diferente de tratamiento térmico.

Para producir una diferencia de dureza, el acero se enfría a diferentes velocidades controlando el grosor de la capa aislante. Al controlar cuidadosamente las velocidades de calentamiento y enfriamiento de diferentes partes de la hoja, los herreros japoneses pudieron producir una hoja con un cuerpo más blando y un filo duro. ^{[ 30 ]} Este proceso también tiene dos efectos secundarios que han llegado a caracterizar las espadas japonesas: 1) Provoca que la hoja se curve y 2) Produce un límite visible entre el acero duro y el blando. Al templarse, el filo sin aislamiento se contrae, lo que hace que la espada se doble primero hacia el filo. Sin embargo, el filo no puede contraerse completamente antes de que se forme la martensita, porque el resto de la espada permanece caliente y en un estado de expansión térmica. Debido al aislamiento, el lomo de la espada permanece caliente y flexible durante varios segundos, pero luego se contrae mucho más que el filo, lo que hace que la espada se doble alejándose del filo, lo que ayuda al herrero a establecer la curvatura de la hoja. Además, la dureza diferenciada y los métodos de pulido del acero pueden dar como resultado el hamon (frecuentemente traducido como "línea de templado", pero mejor traducido como "patrón de endurecimiento"). El hamon es el contorno visible del yakiba (parte endurecida) y se utiliza como factor para juzgar tanto la calidad como la belleza de la hoja terminada. Los diversos patrones de hamon resultan de la manera en que se aplica la arcilla. También pueden actuar como un indicador del estilo de fabricación de espadas y, a veces, como una firma del herrero. Las diferencias en la templabilidad de los aceros pueden acentuarse cerca del hamon, revelando capas o incluso diferentes partes de la hoja, como la intersección entre un filo hecho de acero de filo y los laterales hechos de acero de revestimiento. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

Al templar en agua, el carbono se elimina rápidamente de la superficie del acero, reduciendo su templabilidad. Para asegurar la dureza adecuada del filo, prevenir el agrietamiento y lograr la profundidad correcta de la martensita, la espada se templa antes de crear el bisel del filo. Si el espesor del recubrimiento del filo se equilibra correctamente con la temperatura del agua, se puede producir la dureza adecuada sin necesidad de revenido . Sin embargo, en la mayoría de los casos, el filo resultará demasiado duro, por lo que generalmente se requiere un revenido uniforme de toda la hoja durante un breve período para reducir la dureza a un punto más adecuado. La dureza ideal suele estar entre HRc58 y 60 en la escala de dureza Rockwell . El revenido se realiza calentando toda la hoja uniformemente a unos 204 °C (400 °F) , reduciendo la dureza de la martensita y transformándola en una forma de martensita revenida . La perlita, por otro lado, no responde al revenido y no cambia de dureza. Tras el tratamiento térmico de la hoja, el herrero tradicionalmente utilizaba una cuchilla de desbaste ( sen ) para biselar el filo y darle a la espada una forma aproximada antes de enviarla a un especialista para su afilado y pulido. El pulidor, a su vez, determina la geometría y curvatura finales de la hoja y realiza los ajustes necesarios. ^{[ 31 ]}  

La metalurgia no surgió como ciencia hasta principios del siglo XX. Antes de esto, la metalografía era el método principal para estudiar los metales. La metalografía estudia los patrones en los metales, la naturaleza de las fracturas y las formaciones cristalinas microscópicas. Sin embargo, ni la metalografía como ciencia ni la teoría cristalina de los metales surgieron hasta casi un siglo después de la invención del microscopio. ^{[ 40 ]} Los antiguos herreros no tenían conocimientos de metalurgia, ni comprendían la relación entre el carbono y el hierro. Todo se aprendía generalmente mediante un proceso de ensayo y error, aprendizaje y, dado que la tecnología de fabricación de espadas solía ser un secreto celosamente guardado, también mediante espionaje. Antes del siglo XIV, se prestaba muy poca atención a los patrones de la hoja como cualidad estética. Sin embargo, los herreros japoneses a menudo se enorgullecían de su comprensión de la macroestructura interna de los metales, incluyendo la estratificación, la estructura similar a la veta de la madera y el uso de diferentes aceros en distintas partes de la hoja.

En Japón, casi todos los metales, incluidas las armas, se importaban del continente hasta el siglo V o VI, cuando la tecnología de fabricación de acero se importó de China, muy probablemente a través de Corea. ^{[ 41 ] [ 42 ]} El acero de crisol utilizado en las espadas chinas, llamado chi-kang (acero combinado), era similar a la soldadura por patrones , y sus bordes a menudo se soldaban por forja a un lomo de hierro dulce, o jou thieh . Al intentar aplicar ingeniería inversa al método chino, los antiguos herreros prestaron mucha atención a las diversas propiedades del acero y trabajaron para combinarlas para producir un acero compuesto con una macroestructura interna que proporcionaría una combinación similar de dureza y tenacidad. Como en todo ensayo y error, cada herrero a menudo intentaba producir una estructura interna que fuera superior a las espadas de sus predecesores, o incluso mejores que sus propios diseños anteriores. ^{[ 41 ]} Los metales más duros proporcionaban resistencia, como "huesos" dentro del acero, mientras que el metal más blando proporcionaba ductilidad, permitiendo que las espadas se doblaran antes de romperse. En la antigüedad, los herreros japoneses solían exhibir estas irregularidades en el acero, especialmente en accesorios como la guarda o el pomo, creando superficies rugosas y naturales al dejar que el acero se oxidara o al someterlo a un tratamiento ácido, integrando así la estructura interna a la estética general del arma. Posteriormente, este efecto se imitó a menudo mezclando parcialmente diversos metales, como el cobre, con el acero, formando patrones mokume (ojos de madera), aunque esto no era adecuado para la hoja.

Tras el siglo XIV, la tecnología japonesa alcanzó su máximo esplendor, y poco más se podía hacer para mejorar las propiedades mecánicas, incluso para los estándares modernos. Por ello, se empezó a prestar mayor atención a los patrones de la hoja como cualidad estética. A partir de entonces, los avances progresaron por un camino artístico, y las espadas pasaron a ser apreciadas tanto por su belleza como por su idoneidad como arma. Alrededor de esa época, comenzaron a surgir hamons decorativos, consistentes en diversas formas onduladas o dentadas, mediante el modelado de la arcilla. Poco después, se emplearon con frecuencia técnicas de forjado intencionadamente decorativas, como abollar hendiduras en ciertos puntos o estirar el acero con acanaladuras , lo que servía para crear un patrón mokume al limar y pulir la espada, o bien mediante el forjado intencional en capas con alto contenido de escoria. En el siglo XVII, los hamons con árboles, flores, cajas de pastillas u otras formas se hicieron comunes. En el siglo XIX, los hamons decorativos se combinaban a menudo con técnicas de plegado decorativas para crear paisajes completos, que representaban islas o escenarios específicos, olas rompiendo en el océano y picos de montañas envueltas en niebla. ^{[ 43 ]}