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Les étapes de la fabrication d’un sabre

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Un matériau d'excellence


Le fer n’existe pratiquement pas à l’état natif ; il se présente sous la forme de roches minérales contenant le plus souvent des oxydes de fer. Cependant, au Japon, où le minerai sous forme de roche est rare, l’« acier japonais » (watetsu 和鉄) – par opposition à l’acier européen (oranda tetsu 阿蘭陀鉄) importé dès l’époque de Momoyama – est obtenu à partir d’un fin sable noir ferrifère appelé satetsu 砂鉄. Il en existe deux types : l’akame 赤目, friable et de couleur rouille, et le masa 真砂, dont les grains sont plus épais et de couleur noire. C’est ce dernier, composé essentiellement de magnétite (jitekkô 磁鉄鉱 ; Fe3O4) et présentant le moins d’impuretés tels que le soufre ( 硫黄) ou le phosphore (rin 燐), qui convient le mieux à la fabrication d’acier destiné au sabre[1]. Le tableau 1 rapporte les résultats d’une analyse métallographique (en proportion massique) sur du satetsu provenant d’un gisement d’Izumo, l’une des régions réputées pour la qualité et l’abondance de cette ressource.

La première tâche qui incombe aux ferrons est l’obtention, à partir du gravier extrait à coups de houe des flancs de monts métallifères (tetsuzan 鉄山 ; fig. 01), d’un acier propre à la fabrication des lames. Avant l’introduction des techniques sidérurgiques modernes au cours de l’ère Meiji, les Japonais produisaient leur acier dans un bas fourneau appelé tatara タタラ[2], dans lequel le métal s’obtenait par une opération d’oxydoréduction grâce au carbone provenant de la combustion du charbon de bois. La lecture « tatara » proviendrait, d’après l’une des hypothèses, de la déformation du son « ta-tai-ura », lecture sino-japonaise des caractères chinois 多大浦 qui désignaient la ville coréenne Dadaepo 다대포, l’une des provenances possibles des premiers artisans qui introduisirent la technologie du fer autour du ve siècle.

La forme du tatara évolua beaucoup au cours des deux derniers millénaires, passant d’un simple bas fourneau de plein air à une structure semi industrielle couverte et permanente à l’époque d’Edo, adjointe entre autres de magasins destinés à stocker le charbon de bois et le satetsu (fig. 02). Le fourneau ressemblait à une grande baignoire rectangulaire d’environ 2,70 m de long sur 90 cm de large et d’une hauteur de 1,60 m[3]. L’une des parois – construites en argile réfractaire – était percée à sa base d’un orifice de coulée par lequel étaient évacuées les scories fusibles. Le fond du fourneau était, sur ses deux côtés les plus longs, criblé d’une vingtaine de trous dans lesquels s’emboîtaient des tuyères métalliques qui permettaient d’insuffler l’air propulsé par des soufflets (fuigo 鞴).

La technologie de ces machines soufflantes évolua elle aussi avec le temps, passant de simples boîtes (hako-fuigo 箱鞴 ; fig. 02) équipées d’un piston à main – mais dont le principe ingénieux permet d’insuffler un vent continu – à la machine à bascule actionnée par les pieds (tenbin-fuigo 天秤鞴 ; fig. 03). Afin d’assécher le soubassement, le fourneau reposait sur une infrastructure souterraine complexe construite en pierre, bois et argile. Cette construction servait plusieurs années, contrairement au fourneau qui devait être refait avant chaque réduction.

Cet ancien procédé de réduction est bien connu, puisqu’un bas fourneau a été reconstruit en 1976 par le N.b.t.h.k. – à l’emplacement même du four du sanctuaire de Yasukuni[4] 靖国 – afin d’approvisionner les forgerons contemporains d’un matériau de qualité adéquate qui avait disparu du marché. La réduction durait environ 5 jours : une journée pour la construction des parois d’argile et de sable du four ; trois jours de chauffe ; et finalement, une journée pour l’extraction de la loupe (kera 鉧). Sur les directives du chef d’opération (murage 村下), les sidérurgistes commencent par ne brûler que du charbon de bois de pin[5], sur lequel est ensuite versé le sable ferrifère suivi d’un nouveau lit de charbon. Le fourneau est alimenté régulièrement de la sorte, en faisant alterner les couches de satetsu et de charbon de bois, pendant 68 heures. Le principe de l’oxydoréduction du minerai peut être résumé en ces termes : le charbon, autrement dit le carbone (C), en brûlant au contact du dioxygène (O2) de l’air, dégage un gaz (le monoxyde de carbone, CO) qui réduit les oxydes de fer en captant les atomes d’oxygène de la magnétite (Fe3O4) suivant la chaîne des réactions suivantes :

C + O2 → CO2

CO2 + C → 2 CO

Fe3O4 +CO → 3 FeO + CO2

FeO + CO → Fe + CO2

[1] Amata, Tetsu to nihontô, p. 149-150.
analyse métallographique de deux types de sables ferrifères
tab. 1 Analyse métallographique de deux types de sables ferrifères.
nihon sankai meibutsu zue
fig. 01 Nihon sankai meibutsu zue (1754) 日本山海名物図会, vol. 1, folio 22, « Tetsuzan no e 鉄山の絵 » : extraite des flancs de montagne à la houe, la magnétite était déversée dans l’eau où elle était lavée pour séparer le satetsu de la gangue sédimentaire.
[2]  (Suzuki, Sakutô no dentô gihô, p. 2-1 à 2-3). On trouvera également la graphie tatara / (fumifuigo) 踏鞴 (« piétiner le soufflet ») ainsi que le terme tatara-buki 踏鞴吹き pour désigner cette ancienne méthode de réduction.
tatara
fig. 02 Le bas fourneau (tatara) flanqué de quatre soufflets, d’après une peinture de Chôen Sessan (1774-1833).
[3] Ces dimensions varient en fonction des sites, mais ces proportions sont représentatives des fourneaux de l’époque d’Edo. Ici, et pour les chiffres qui suivent, nous nous référons à Hasegawa, Wagakuni kodai seitetsu to nihontô, p. 146 à 151, qui fait la description du tatara d’Ataidani 価谷 (département de Shimane).
tenbin-fuigo
fig. 03 Nihon sankai meibutsu zue, « Tetsu no tatara 鉄蹈鞴 » : soufflet à bascule actionnée par les pieds.
[4] Entre 1933 et 1945, le sanctuaire de Yasukuni hébergea un bâtiment de cinq forges desquelles sortirent plus de 8.000 lames fabriquées d’après les techniques traditionnelles. L’acier était fourni par un fourneau construit dans le département de Shimane (Nita-gun Yokota-chô). (A ce sujet, voir Kishida Tomu 岸田トム, Yasukunitô – dentô to bi no kyokuchi 靖 国刀―伝 統と美の極致, Tôkyô, Yûzankaku, 2003.)

En outre, le fer présente, à haute température, la propriété d’incorporer du carbone au niveau atomique et de former un alliage fer-carbone, autrement dit de l’acier ; lors de la combustion, le minerai passe à travers le lit de charbon, se charge en carbone et s’agrège dans le creuset pour former un agrégat d’acier hétérogène. Au terme de la réduction, le fourneau aura consumé près de 14 t de charbon et 13 t de minerai, pour produire une loupe de 3 t. Les sidérurgistes distinguent trois types de produits en fonction du taux de carbone absorbé : le fer contient jusqu’à 0,03 % de carbone ; au-delà, et jusqu’à 1,7 %, ce sont les aciers ; l’alliage dont la teneur en carbone est supérieure à 1,7 % appartient au domaine des fontes[6].

[5] Le meilleur charbon est fourni par le kunugi 橡 (Quercus acutissima ; chêne à dents de scie).
[6] Suzuki, Sakutô no dentô gihô, p. 2-9.

Après défournement, la loupe est concassée afin de séparer le métal d’un agglomérat de scories et de charbon de bois non brûlé. Les morceaux obtenus sont triés en fonction de leur taux de carbone. Les pépites contenant entre 0,6 et 1,5 % de carbone sont appelées tamahagane 玉鋼 (« acier précieux ») ; c’est la matière noble pouvant être directement utilisée par le forgeron. Le tableau 2 rapporte les résultats d’une analyse métallographique (en proportion massique) sur trois échantillons d’acier. Elle met en évidence l'exceptionnelle qualité de l'acier tamahagane obtenu grâce au tatara.

Le terme nanbantetsu 南蛮鉄 qualifiait les lingots d’aciers importés d’Hollande au cours de l’époque d’Edo. On remarque que sa teneur en phosphore est quinze fois supérieure à celle des aciers japonais, dont les taux de phosphore et de souffre ont été abaissés au cours de la réduction.

analyse métallographique de 3 types d'acier
tab. 2 Analyse métallographique de 3 types d'acier.
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