Tamahagane (玉鋼, "timanttiteräs") - Japanilainen teräs, joka on tunnettu antiikista lähtien, on sieni-rautaharkkoja. Se on tärkein teräs miekkojen ja veitsien terien valmistukseen. Useimmat nykyajan Japanin asesepät käyttävät tätä perinteistä terästyyppiä. Tätä terästä valmistetaan lähes yksinomaan japanilaistyyppisissä sulatusuuneissa, joita kutsutaan tataraksi NBTHK:n [1] valvonnassa Yokotassa , pienessä kaupungissa Shimanen prefektuurissa Länsi- Honshun osavaltiossa . Se toimittaa raaka-aineet nykypäivän asesepeille. Nämä uunit eivät alun perin olleet japanilaisia keksintöjä. Uskotaan, että ne tulivat Japaniin Manchuriasta Korean niemimaan kautta 6.-7. vuosisadalla. 9-luvulle mennessä Tatara levisi kaikkialle Japaniin. Viimeinen tällainen takka sammutettiin vasta vuonna 1925 , mutta pian yksi niistä aloitti jälleen toimintansa Yokotan kaupungissa . Tataran korkein lämpötila voi nousta 1200-1500 asteeseen.
Tatarassa, kuten muissakin sulatusuuneissa, käytetään kuuman raudan kykyä yhdistyä hiilen kanssa , jolloin syntyy terästä . Shimanin rautamalmi esiintyy mustan hiekan, tarkemmin sanoen mustahiekkaisen magnetiitin (Fe 3 O 4 ) - satetsun (砂鉄 Sa : tetsu ) muodossa . Luonnon satetsu-rautamalmiesiintymien eroosiotuote löytyy usein joenuomista tai niiden läheisyydestä sekoitettuna lieteen ja muiden sedimenttien kanssa. Tämän hiekkaseoksen rautaa on vain noin 1 prosentti.
Edon aikana raudan erottamiseksi hiekkaseosta ruiskutettiin vesikanaviin, joiden pohjassa oli aaltoilevia esteitä . Raskaampi rautahiekka kerääntyi esteiden taakse, kun taas vesi kantoi kevyempää hiekkaa. Tämä vanha menetelmä on taloudellinen ja tuottaa erittäin puhdasta malmia, mutta ympäristön saastumisen uhka pakotti sen luopumaan.
Nykyään hiekka louhitaan puskutraktorilla, sitten rautamalmi louhitaan magneetilla ja toimitetaan tataareille kuorma-autolla. Tatarstanissa hiilen saamiseksi poltetaan puuhiiltä , joka valmistetaan erityisistä puulajeista haitallisten rikki- ja fosforipitoisten epäpuhtauksien polttamiseksi raudassa ja kyllästämään se hiilellä. Tuloksena olevat hiilet peitetään rautahiekalla ja peitetään välittömästi hiilikerroksella. Tämä toimenpide toistetaan 30 minuutin välein 72 tunnin ajan. Tatarin yksi työjakso kestää viisi päivää. Koko syklin aikana tatari kuluttaa 13 tonnia hiiltä ja 8 tonnia satetsua.
Kun lämpötila saavuttaa 1400 astetta, happi tulee uuniin palkeen avulla. Tämä happi reagoi hiilen hiilen kanssa muodostaen hiilimonoksidia. Reaktio on yksinkertaistettu:
Fe 2 O 3 + CO → 2Fe + CO 2 + O 2
Sulatusprosessin lopussa Tatarkeran pohjalle muodostuu noin kaksi tonnia painava teräskappale. Tataarin seinät tuhoutuvat, ja valtava metallipala viedään ulos, minkä jälkeen työntekijät rikkovat sen erillisiin kappaleisiin.
Tuloksena on 2 tonnia epähomogeenistä terästä vaihtelevalla hiilipitoisuudella, joka on vielä lajittelematta. Rautaharkot litistettiin ohuiksi levyiksi, jäähdytettiin nopeasti vedessä ja murskattiin sitten kolikon kokoisiksi paloiksi. Sen jälkeen suoritettiin kappaleiden valinta, suuret kuonasulkeumat sisältävät palat heitettiin pois, loput lajiteltiin värin ja vian rakeisen rakenteen mukaan [2] . Tällä menetelmällä seppä pystyi valitsemaan terästä, jonka ennustettava hiilipitoisuus oli 0,6 - 1,5 %. Vaikka japanilainen tatara on erittäin tehokas, siinä tuotettu tamahagane saavuttaa sepän melko "kypsän" ja vaatii lisätaontaa teräksen hiilipitoisuuden vähentämiseksi ja miekkojen valmistukseen sopivaksi.
Juuri epätasaisesta hiilipitoisuudesta johtuvassa heterogeenisessä rakenteessa tamahagaanilla on ainutlaatuisuus ja etu terän valmistukseen verrattuna saman hiilipitoisuuden omaavaan tehdasteräkseen. Vaihtelevat kovuusasteet (erilaisista hiilipitoisuuksista johtuen) antavat terän vaimentaa iskuja paremmin ja aiheuttavat myös mielenkiintoisia visuaalisia efektejä sen pintaan, mikä on asiantuntijoiden kriteeri sen arvioinnissa.
Tamahagane maksaa noin 20 dollaria kilolta (noin 450 grammaa). Koska seppä tarvitsee 5 tai 6 kiloa tamahagaania tehdäkseen yhden teräspunnan, tamahaganin hinta yhden terän valmistamiseen voi olla jopa 200 dollaria.