Tamahagane (玉鋼, "diamantstål") - Japanskt stål, känt sedan antiken, är järnsvamptackor. Det är huvudstålet för tillverkning av svärdsblad och knivar. De flesta vapensmeder i det moderna Japan använder denna traditionella typ av stål. Detta stål tillverkas nästan uteslutande i smältugnar av japansk typ som kallas tatara under kontroll av NBTHK [1] i Yokota, en liten stad i Shimane Prefecture i västra Honshu , som levererar råvarorna till dagens vapensmeder. Dessa ugnar var inte ursprungligen japanska uppfinningar. Man tror att de kom till Japan från Manchuriet genom den koreanska halvön på 600-700-talen. Vid 900-talet Tatara spreds över hela Japan. Den sista kaminen släcktes först 1925 , men snart började en av dem arbeta igen i staden Yokota . Den högsta temperaturen i Tatara kan nå 1200-1500°C.
Tatara, precis som andra smältugnar, använder glödhett järns förmåga att kombinera med kol , vilket resulterar i stål . Järnmalm i Shiman förekommer i form av svart sand, närmare bestämt svart sandig magnetit (Fe 3 O 4 ) - satetsu (砂鉄 Sa : tetsu ) . Erosionsprodukten från naturliga satetsujärnmalmsfyndigheter finns ofta i eller nära flodbäddar, blandade med silt och andra sediment. Järnet i denna sandblandning är bara cirka 1 procent.
Under Edo-perioden , för att separera järnet, injicerades sandblandningen i vattenkanaler med vågiga hinder i botten. Den tyngre järnsanden samlades bakom hinder medan den lättare sanden fördes bort av vattnet. Denna gamla metod är ekonomisk och producerar mycket ren malm, men hotet om miljöföroreningar tvingade den att överges.
Idag bryts sanden med en bulldozer, sedan utvinns järnmalmen med magnet och levereras till tatarerna med lastbil. I Tatarstan, för att erhålla kol , bränns träkol , framställt av speciella träslag för att bränna skadliga svavel- och fosforhaltiga föroreningar i järn och mätta det med kol. De resulterande kolen täcks med järnsand och täcks omedelbart med ett lager träkol. Denna operation upprepas var trettionde minut i sjuttiotvå timmar. En arbetscykel för tataren tar fem dagar. Under hela cykeln förbrukar tataren 13 ton träkol och 8 ton satetsu.
När temperaturen når 1400 grader kommer syre in i ugnen med hjälp av en bälg. Detta syre reagerar med kolet från träkolet för att producera kolmonoxid. Reaktionen är förenklad:
Fe 2 O 3 + CO → 2Fe + CO 2 + O 2
I slutet av smältprocessen bildas ett stålblock på botten av tatarkeran , som väger cirka två ton. Tatarernas väggar förstörs och en enorm metallbit tas ut, varefter arbetarna bryter den i separata bitar.
Resultatet är 2 ton inhomogent stål med varierande kolhalter, som ännu inte har sorterats. Tackor av järn plattades till tunna plattor, kyldes snabbt i vatten och bröts sedan i bitar stora som ett mynt. Därefter utfördes urvalet av bitar, bitar med stora inneslutningar av slagg kasserades, resten sorterades efter färg och granulär struktur av förkastningen [2] . Denna metod gjorde det möjligt för smeden att välja stål med en förutsägbar kolhalt från 0,6 till 1,5 %. Även om den japanska tataran är mycket effektiv, kommer tamahaganen som produceras i den att nå smeden ganska "omogen" och kräva ytterligare smide för att minska kolinnehållet i stålet och göra det lämpligt för tillverkning av svärd.
Det är i den heterogena strukturen, på grund av den ojämna kolhalten, som det finns en unikhet och fördel med tamahagane för att göra ett blad över fabriksstål med samma kolhalt. Olika hårdhetsgrader (på grund av olika kolinnehåll) gör att bladet absorberar stötar bättre, och orsakar även intressanta visuella effekter på dess yta, vilket är ett kriterium för finsmakare att utvärdera det.
Tamahagane kostar cirka 20 $ per pund (cirka 450 gram). Eftersom en smed behöver 5 eller 6 pund tamahagane för att göra ett pund stål, kan kostnaden för en tamahagane för att tillverka ett blad vara så hög som $200.