Druhy ocelí pro výrobu samurajských mečů a jejich vlastnosti

     Při výběru meče je snad pro všechny z nás, kteří jej hodláme používat v praxi, na prvním místě čepel. Parametry čepele jsou dané, stejně tak jako skladba a zpracování použitých materiálů. Pro výrobu dnešních replik samurajských mečů jsou použity různé druhy ocelí buď samostatně (gitae maru) nebo v kombinacích a tedy následně i konstrukcích čepelí (např. kobuse, san-mai, atd…). Většina zákazníků se spokojí s popisem, uvedených u mečů. S tím, že ocel má vysoký obsah uhlíku, že má složitější konstrukci nebo, že je meč kalen diferenciálně. S vyšší cenou mečů však samozřejmě přicházejí složitější dotazy, náročnější zákazníci a díky dnešní dostupnosti informací také vzdělanější. Většinou jsou však bohužel tyto informace velmi kontroverzní a zavádějí. Pokud je tedy nestudujete dostatečně do hloubky, vmanipulují vás pouze do určitého, omezujícímu závěru. Stává se mi tedy, že se například najde zákazník, který za každou cenu trvá na damaškové čepeli, protože se někde dočetl, že se jedná o tu nejlepší ocel. Samozřejmě bez ohledu na všechny proměnné, jakými jsou použité oceli, jejich zpracování a kalení. Ze stejných důvodů se pak najdou zákazníci, kteří díky načteným informacím preferují za každou cenu složitější konstrukce čepelí (opět bez ohledu na použité oceli), překládané čepele (což je u moderních ocelí jen na škodu), nebo naopak zavrhují čepele z tamahagane, protože tamahagane je podle nich jen jedna, ta Japonská samozřejmě.

     Tamahagane bych rád věnoval samostatný článek, proto se zde budu věnovat čistě průmyslovým ocelím. Konkrétně reakci na čím dál častější dotaz: „Je ta čepel v San-mai gitae z ocelí 1095 a 1045 o tolik lepší, než v gitae maru z oceli T10“? Na rovinu… Nevím, jak bych to změřil, takže vám neřeknu ano nebo ne. Nemám rád spekulace a nechci pominout ani cenu, která je podstatně rozdílná a je jasné, že zákazník se ptá spíše na ni. „Je mezi meči v gitae maru a san-mai takový rozdíl, že to stojí za to si tolik připlatit?“. Cena je samozřejmě vždy úměrná nákladům vzniklým při výrobě. Tím je dán rozdíl v ceně bez ohledu na to, jestli je jeden meč lepší než druhý, nebo ne. Alespoň tak je tomu v našem eshopu. V každém případě jestli je rozdíl mezi takovými čepelemi podstatný tak, abyste jej poznali v praxi, si nemyslím. Poznali byste to v boji. Poznali byste to za předpokladu, že by oba protivníci měli stejnou sílu, techniku a provedli stejný sek proti sobě, jinak by bylo v takovém testu tolik proměnných, že závěry z něj by nebylo možno považovat za objektivní. Rozdíl mezi těmito dvěma čepelemi byste poznali, pokud byste vzali meče do laboratoře a podrobili je stejným zátěžovým testům v laboratorních podmínkách. Takže odpověď je vlastně jasné „NE“. Běžný zákazník a uživatel rozdíl mezi těmito dvěma meči nepozná. Ovšem rozdíly tam samozřejmě jsou.

     Podle čeho si ale tedy vybrat, když se nedokážeme spokojit s obecnými informacemi k danému meči nebo mečům? Samozřejmě jsem se také nespokojil s dostupnými informacemi a pokládal si tyto dotazy už v době, když jsem se rozhodoval pro vytvoření mečů, které bych prodával pod vlastní značkou „Munenori“. Chtěl se co nejlépe rozhodnout pro to, jakou ocel na který meč použít. Základní orientace podle rozdělení na uhlíkové a pružinové oceli a uhlíkové oceli podle % uhlíku v nich již nestačila, takže jsem musel jít hlouběji. Prostudovat každou ocel zvlášť. Zjistit možnosti jejího využití pro dlouhé čepele samurajských mečů, při specifickém způsobu zpracování a kalení, k čemuž mi velmi pomohl chemický rozbor jednotlivých ocelí a zjištění obsahu jednotlivých prvků v nich obsažených. A i když obsah uhlíku zůstává zřejmě stále tou nejpodstatnější proměnnou, je zde několik dalších prvků, které mohou jak pozitivně, tak i negativně velmi podstatně ovlivnit vlastnosti a možnosti čepele. Opět za předpokladu konkrétního způsobu zpracování a především kalení.

Uhlíkové oceli

     Pro začátek bych ujasnil pár drobností. Především informace, že čepel meče byla vyrobena z uhlíkové oceli, je informace marketingová, kterou mi stejně jako spoustu dalších jiných nepodstatných informací, vzhledem k udržení konkurenceschopnosti a nutnosti optimalizace pro vyhledávače nezbývá, než uvádět také. Je však určena pro ty nejméně znalé zákazníky. Obecně se také v popisech mečů nebo nožů uvádí, že čepel byla vyrobena z uhlíkové nebo nerezové oceli, což je vlastně také samo o sobě nesmysl. Abych to vysvětlil… Ocel je železo, obohacené o uhlík. Každá ocel je tedy uhlíková. Každá nerezová ocel je tedy také uhlíková, protože pokud už daný kov označíme jako ocel, je jasné, že obsahuje železo a uhlík. Jako oceli s vysokým obsahem uhlíku se pak všeobecně označují oceli s obsahem uhlíku 0,5% a více. Oceli však obsahují i další prvky, buď již obsažené v železné rudě, které při jejím zpracování nebyly odstraněny nebo o prvky přidané. Oceli, do kterých byly kromě uhlíku přidány při jejich výrobě i další prvky, nazýváme „legované“. V případě ocelí používaných při výrobě mečů se jedná o oceli nízkolegované. Nerezová ocel je tak vlastně legovanou ocelí, protože do ní byl přidán chrom. Vlastnosti a možnosti každé oceli lze legováním měnit tak, aby vyhovovaly co nejlépe účelu, pro jaký bude ocel používána. Výrazných změn vlastností ocelí pak lze dosáhnout nejen přidáním určitého prvku v určitém množství, ale určitých specifických vlastností, kterých žádný z prvků samostatně nedosáhne, můžeme dosáhnout také přidáním přesné kombinace několika prvků společně. Tolik tedy k základům specifikace ocelí a pojďme se podívat, jak ten který prvek ovlivňuje vlastnosti oceli jeho přidáním do ní nebo naopak odstraněním.

C (uhlík) – Je prvkem, který nejvíce ovlivňuje ocel při kalení, přičemž zvyšuje tvrdost, odolnost proti opotřebení a pevnost v tahu. Pokud je ho však v oceli vysoké množství a ocel je zakalena na přílišnou tvrdost, zvyšuje se křehkost oceli a snižuje houževnatost (poddajnost materiálu pod tlakem, než dojde k jeho prasknutí). Dá se říct, že podle toho jakou chceme, aby měla ocel výslednou tvrdost, volíme obsah uhlíku v ní. Pokud jsou totiž v oceli další prvky, které vyžadují vysokou teplotu zpracování oceli, aby byl jejich potenciál proměněn na maximum, musíme počítat s vysokou kalící teplotou a tedy i maximální výslednou tvrdostí vzhledem k množství uhlíku v dané oceli.

Cr (chrom) – Dá se říct, že má v oceli podobné vlastnosti jako uhlík. Zvyšuje tvrdost, pevnost v tahu a odolnost proti opotřebení. Současně však výrazně snižuje houževnatost, pokud je přidán ve větším množství. Jeho hlavním a nejvýraznějším přínosem je zvýšení odolnosti proti korozi. Pokud je ocel označována jako nerezová, víme, že obsahuje cca 13 chromu a více. Z důvodu výrazného snížení houževnatosti a tedy i zvýšení křehkosti, jsou nerezové oceli pro delší čepele samurajských mečů nepoužitelné. Chrom také podstatně zvyšuje prokalitelnost. Ovšem pouze při vysokých teplotách kalení, jinak ji naopak snižuje.

Cu (měď) – Opět jako u každého z prvků i u mědi záleží na jeho množství v oceli. Pokud je jeho obsah v oceli do 0,5%, je jeho přínos pozitivní, v podobě zlepšení kalitelnosti  a odolnosti proti korozi. Ve vyšším množství dále zvyšuje odolnost proti kyselinám, která je však v našem případě nepodstatná. Co je však pro nás podstatnější, je snížení houževnatosti a svařitelnosti oceli.

Mn (mangan) – Mangan zvyšuje především houževnatost oceli a pomáhá při odstranění kyslíku při její výrobě. Zlepšuje prokalitelnost oceli, bez nežádoucích deformací při kalení, což je mezi kováři novodobých replik samurajských mečů jistě vítaným efektem. Zabraňuje ztrátám uhlíku při dalším zpracování oceli. Například při kování. Ve vysokém množství však zvyšuje tvrdost a křehkost oceli (manganové oceli). Stejně jako u některých dalších prvků je pro využití jeho plného potenciálu nutno dodržovat vysokou teplotu zpracování oceli.

Mo (molybden) – Tento prvek je do ocelí přidáván mimo jiné pro zvýšení odolnosti proti korozi. Jeho největší předností však je i při nízkém procentuálním zastoupení, výrazné zvýšení tvrdosti oceli, za současného snížení křehkosti, což z něj dělá velmi zajímavý prvek pro mečířské oceli.

W (wolfram) – Ve správné kombinaci s chromem a molybdenem vytváří tzv. rychlořeznou ocel. Zvyšuje tvrdost oceli podobně jako molybden nebo Vanad a snižuje obrobitelnost. Ocel lze leštit do vyššího lesku a čepel řezného nástroje s ocelí s příměsí wolframu drží lépe ostří. Zlepšuje také kalitelnost ostří a odolnost proti popuštění (zvyšuje popouštěcí teplotu oceli) a přehřátí. Zvyšuje také prokalitelnost oceli, ale aby byla tato vlastnost využita, stejně jako například pozitivní vlastnost niklu na houževnatost, musí být dosaženo vysoké kalící teploty.

V (vanad) – Opět podobné vlastnosti jako molybden nebo wolfram s tím, že tyto vlastnosti jsou u tohoto prvku nejvýraznější. Znatelně podporuje udržitelnost ostří u řezných nástrojů a zvyšuje také houževnatost oceli. Je však třeba opět vysoká kalící teplota, aby se jeho pozitivní vlastnosti v oceli projevily.

Ni (nikl) – Nikl výrazně zvyšuje houževnatost oceli a v kombinaci s chromem navíc prokalitelnost. Zajišťuje především vysokou houževnatost oceli při nízkých teplotách, proto je velmi vhodným prvek, pro ocel na výrobu mečů. Je ovšem poměrně drahou surovinou.

Si (křemík) – Křemík má velmi podobné vlastnosti jako Mangan, respektive jeho vlastnosti podporuje a v kombinaci s ním zvyšuje meze pružnosti oceli. Samostatně se používá pro odkysličení oceli při jejím zpracování a jako antioxidační prvek. Zvyšuje také prokalitelnost oceli, ale méně, než chrom nebo mangan.

P (fosfor) – Ve velmi malém množství fosfor zvyšuje tvrdost, obrobitelnost a pevnost, ovšem většinou je považován za nežádoucí prvek, snižující houževnatost oceli.

S (síra) – Stejně jako fosfor snižuje houževnatost a zvyšuje obrobitelnost. Prohlubuje také náchylnost ke korozi. Je čistě nežádoucím prvkem v oceli pro výrobu čepelí.

Srovnání ocelí podle obsahu jednotlivých prvků

     Abych se vyhnul zavádějícím informacím a mohli jste tak sami zhodnotit, která ocel je podle vás nejvhodnější nebo který meč je právě pro vaše potřeby nejlepší, rozhodnul jsem se pro srovnání nejčastěji používaných ocelí v grafech, s uvedením obsahu jednotlivých prvků, které jsou v těchto ocelích obsaženy. Dovolil jsem si ovšem u každé oceli uvést alespoň vysvětlení, proč jsem se u mečů, které prodávám pod značkou Munenori rozhodnul použít právě tyto oceli nebo jejich kombinace a proč jsem nezvolil jinou možnost.

    Jak si jistě sami všimnete, ne vždy je v dané oceli procento prvků přesně dáno. Jedná se o  určitý rozsah. Do grafů jsem se rozhodnul vložit nejvyšší možné hodnoty. Přesný rozsah jednotlivých prvků, obsažených v porovnávaných ocelích pak najdete v tabulce pod každým grafem zvlášť.

     Oceli T10 a 1095 jsou zřejmě nejčastěji používané oceli při výrobě těch nejvýkonnějších, diferenciálně kalených replik samurajských mečů na trhu. Meče z nich vyrobené jsou většinou kaleny na tvrdost v rozsahu 58-62 HRC. Meče z těchto ocelí nabízíme v našem eshopu ve dvou kategoriích. V kategorii „Pro tameshigiri na bambusu“ můžete nalézt meče z obou typů oceli. V kategorii plně funkčních mečů nabízíme meče v gitae maru pouze z oceli T10, pod značkou Munenori. Pro ocel T10 jsem se rozhodnul právě z důvodu obsahu a poměru  jednotlivých prvků v této oceli a očekávaných vlastností. Dříve byly v naší nabídce i meče z překládané oceli 1095, kterou jsem pro tyto meče zvolil z důvodu lepší svařitelnosti jednotlivých vrstev, se kterou měly u oceli T10 některé kovárny problémy a chtěl jsem se proto vyvarovat vnitřních vad čepelí. Bohužel často mi namísto překládaných mečů z jednoho druhu oceli přicházely damaškové čepele, o které jsem nestál, a tyto meče jsem proto přestal nabízet.

     Ocel 1095 a 1060 jsem se rozhodnul srovnat, protože obsah jednotlivých prvků v nich obsažených mě zaujal. Vzhledem k tomu, že se většinou u oceli v popisu meče ukazuje pouze obsah uhlíku, měl jsem asi jako většina ostatních vždy za to, že meče řady 10.. mají obsah ostatních prvků stejný a liší se tedy pouze obsahem uhlíku, přičemž poslední dvě čísla označují obsah uhlíku v desetinách %. Bohužel není tomu tak. Pokud byste si prošli všechny oceli této řady a zkontrolovali obsah jednotlivých prvků, zjistili byste, že v obsahu manganu se právě ocel 1095 a 1075 od ostatních liší a obsah tohoto prvku v nich je nižší, než u ostatních ocelí, nevyjímaje oceli se středním obsahem uhlíku jako např. 1045 (srovnání s ocelí 1095 níže). Otázkou tak je, jak moc je tím ovlivněna výkonnost oceli 1095 a 1075, oproti ostatním ocelím v této řadě, co se týká jejich použití pro výrobu čepelí replik samurajských mečů. Osobně, kdybych si mohl vybrat, použil bych raději ocel 1080, s obsahem uhlíku 0,75-0,88% a obsahem manganu jako u oceli 1060.

     Obě srovnávané oceli jsou vzhledem k vyššímu obsahu manganu a naopak absenci jiných prvků používány jak pro výrobu diferenciálně kalených mečů kalených ve vodě, tak pro výrobu mečů s vysokou pružností, kalených v oleji. I když diferenciálně kalené meče z oceli 1060 nabízíme pouze v kategorii „Pro tameshigiri na tatami“, z vlastní zkušenosti i zkušenosti zákazníků vím, že je možno je používat i pro tameshigiri na zeleném bambusu. Díky nízké tvrdosti od hamon k mune (hřbetu čepele) jsou však při špatné technice velmi náchylné k ohnutí, což je sice problém i u sekání tatami, ovšem při sekání materiálů s větším odporem, může po čase dojít i k mírnému zvětšení sori. Oproti tomu meče z oceli 1060 kalené v oleji jsou jako všechny „pružinové“ meče kaleny na stejnou tvrdost po celé ploše čepele a díky své pružnosti jsou maximálně tolerantní k technickým chybám při provádění seků.

     Ocel 1045 je vzhledem k nízkému obsahu uhlíku a tedy i nízké tvrdosti používána především na levnější, dekorativní meče. Čepele mečů z ní vyrobené mají většinou falešnou hamon vzniklou broušením na pásové brusce pomocí šablony. Někteří výrobci ji však používají i na diferenciálně kalené čepele, které jsou pak použitelné například pro tameshigiri na tatami.

     Tento srovnávací graf by tedy vzhledem k výše uvedenému nebyl pro zájemce a funkčnější meče až tak zajímavým, kdyby ocel 1045 nebyla kombinována s ocelemi s vyšším obsahem uhlíku buď pro damaškové čepele, nebo pro složitější konstrukce čepelí, jakými jsou například kobuse nebo san-mai.

     Pro meče v gitae san-mai značky Munenori jsem chtěl nejprve zvolit nějakou kombinaci oceli T10 s jinou ocelí dané řady, ale nenašel jsem žádný meč v takové kombinaci ocelí, takže jsem začal pátrat proč. Přišel jsem na to, že další oceli z této řady s nižším obsahem uhlíku mají velmi vysoký obsah wolframu (cca 2%), takže by mohly být ve výsledku křehčí, než ocel T10 a pro kombinaci s ní za účelem vytvoření například san-mai čepele tedy nepoužitelné. Další co mě napadlo, byla kombinace právě s ocelí 1045, ovšem sama ocel T10 podle slov některých kovářů projevuje horší svařitelnost a v kombinaci s ocelí s velmi rozdílným obsahem prvků by se tento problém pravděpodobně ještě znásobil. Proto jsem se nakonec rozhodnul pro kombinaci 1095 a 1045 s očekáváním větší houževnatosti při vyšším obsahu manganu u oceli 1045, za současné menší tvrdosti po stranách čepele takového meče. Nějaký efekt to jistě mít bude. Otázkou však zůstává, jestli je třeba právě zvýšení houževnatosti manganu možno očekávat i v části čepele od hamon k mune, kde dochází k pomalejšímu kalení a čepel má při kalení i nižší teplotu.

     Na první pohled, se jedná o srovnání nesrovnatelného. Momentálně nejoblíbenější ocel pro výrobu diferenciálně kalených mečů T10 a zřejmě také nejoblíbenější pružinová ocel pro čepele kalené v oleji 9260. Jiná technologie kalení. Jiné vlastnosti a možnosti dalo by se říct. Na první pohled bez ohledu na obsah jednotlivých prvků v oceli. Paradoxně právě z tohoto důvodu jsem se rozhodnul pro srovnání těchto dvou ocelí.

     Tyto dvě oceli jsou totiž jakoby stvořeny obsahem a kombinací jednotlivých prvků právě ke zvoleným způsobům kalení. Diferenciálně kalené meče lze zakalit na vysokou tvrdost, kdy rozdíl mezi tvrdostí čepele od hamon směrem k ha nebo mune je cca 8-10 HRC. To dovoluje, aby byl daný meč velmi výkonný v seku i řezu a přitom dostatečně poddajný aby se nezlomil, ale v případě špatné techniky nebo například při střetu s jiným mečem pouze ohnul do strany. Oproti tomu meče kalené v oleji, u kterých je požadována maximální pružnost, pokud možno v rovnováze s maximální tvrdostí ostří, mají tvrdost nižší řekněme o 4-6 HRC. U těchto mečů, pokud jsou správně zakaleny, ohnutí čepele nehrozí. Jsou ovšem mnohem náchylnější ke zlomení. Pak je tedy už jen na vás jaké z těchto vlastností budete preferovat.

     Zde se jedná o dvě nejpoužívanější pružinové oceli kalené v oleji. Zatímco ocel 9260 je hojně používána pro repliky samurajských mečů s obvyklými parametry čepele pro tyto meče, ocel 5160 je výrobci mečů z nějakého důvodu (zřejmě právě kvůli obsahu a procentuálnímu zastoupení jednotlivých prvků) volena pro repliky Čínských a Korejských mečů s jednostranným ostřím, jejichž čepele jsou výrazně tenčí a současně širší, než meče Japonské.

     Samozřejmě si uvědomuji, že mé znalosti metalurgie jsou velmi povrchní a vzhledem k tomu, že sám čepele mečů nevyrábím také spíše na teoretické úrovni. Případně jsem odkázán na informace od těch, kteří čepele skutečně kovají. Jsem však přesvědčen, že by mohl být tento článek pro některé zájemce nejen o nákup repliky samurajského meče zajímavým přínosem a další pomocí v rozhodování se pro konkrétní meč, podle jeho čepele. Děkuji tedy za vaši pozornost při jeho čtení a doufám, že právě vám usnadní výběr.

Další možnosti, čím se řídit při výběru vašeho meče naleznete například zde.

Za eshop Blades.cz,

Eduard Valentík.

Reference:

http://www.tumlikovo.cz/

http://zknives.com/index.shtml

https://cs.wikipedia.org/

http://svanda.webz.cz/index.html