L'acciaio - Semplice guida pratica su tempra, rinvenimento e origini di questo insostituibile materiale

 

Il ferro è usato dall’uomo ormai da migliaia di anni, si cominciò tanto tempo fa utlizzandolo come pietra dai poteri sprannaturali e recuperato sopratutto da meteoriti, prima di scoprire il modo di ottenerlo in quantità maggiori e il suo utilizzo bellico e tecnologico.

 Gli antichi fabbri scoprirono probabilmente per caso che il normale ferro dolce, molto malleabile e morbido, diventava molto più duro e resistente dopo essere stato a lungo riscaldato nel carbone e battuto. L’acciaio infatti non è altro che una lega tra il ferro dolce e il carbonio, il ferro portato ad alta temperatura assorbiva il carbonio presente nel focolare, andava quindi ad aumentare la sua percentuale cambiando le caratteristiche fisiche del materiale, i lunghi cicli di battitura e riscaldamento contribuivano invece ad eliminare le impurità dannose, dato che le primissime materie prime utilizzate non erano certo purissime. Le prime fonti di ferro furono infatti probabilmente delle meteoriti ferrose trovate per caso e a cui si attribuivano quasi certamente qualità magiche poichè provenienti in modo tanto incomprensibile dal cielo in una scia infuocata,  o sabbie ferrose piuttosto impure come si fa ancora oggi per le famosissime e perfette Katana Giapponesi.

Si accorsero altresì che raffreddando di colpo questo materiale in una bacinella d’acqua o d’olio questo diventava incredibilmente duro. Questa operazione viene denominata tempra, ed è spiegata dal fatto che l’acciaio ad alta temperatura presenta una struttura cristallina diversa da quando si trova a temperatura ambiente. L’acciaio a basse temperature, prima della tempra, presenta una struttura denominata perlite, portando il pezzo lentamente ad alta temperatura, superiore agli 800 gradi, e mantenendolo a questa temperatura, per un certo tempo, dipendente dalle caratteristiche dell’acciaio impiegato, lentamente la struttura interna si modifica fino a formarsi in tutto il pezzo una struttura cristallina denominata austenite, che repentinamente raffreddata si trasforma in martensite. La tempra quindi, non fa altro che congelare la struttura tipica delle alte temperature, permettendo di mantenerla anche in quella ambiente.

Per portare ad alta temperatura il pezzo, vengono usate normalmente forgie a carbone o a gas, mentre nell’industria vengono usati forni appositi elettrici, bagni in piombo fuso o sali appositi, forni ad induzione etc. Nella normale prassi per capire quando il pezzo ha raggiunto la giusta temperatura si osserva il colore assunto dal materiale.

Alle varie temperature corrisponde grosso modo questa tabella dei colori di incandescenza dell'acciaio:

• Marrone/rosso: 600 °C
• Rosso sangue: 650 °C
• Rosso ciliegia scuro: 700 °C
• Rosso ciliegia: 760 °C
• Rosso ciliegia chiaro: 810 °C
• Rosso chiaro: 870 °C
• Arancio: 930 °C
• Arancio chiaro: 980 °C
• Giallo: 1050 °C
• Giallo chiaro: 1100 °C
• Bianco: 1200°C

 

Al bianco si raggiunge la temperatura di bollitura, cioè l'acciaio si può saldare semplicemente per sovrapposizione e battitura, oltre questo stato si raggiunge il bianco scintillante dove in pratica comincia a fondere e bruciare a contatto con l'ossigeno dell'aria.

Di solito i fabbri tempravano empiricamente l'acciaio al carbonio al rosso ciliegia o al giallo arancio, ma visto che la colorazione assunta ad una certa temperatura e il tempo di permanenza dipendono dalla percentuale di carbonio dell’acciaio, solo la grande esperienza del fabbro può suggerirgli il momento giusto per togliere il pezzo dal fuoco e il colore che deve raggiungere. Ecco perchè i vecchi fabbri tendevano a usare un solo o pochissimi tipi di acciaio, in questo modo dopo anni di prove riuscivano a temprare sempre o quasi in modo perfetto semplicemente a vista, anche senza utilizzare i complicati sistemi automatici di oggi.

Ed ecco perchè se si pensa di farlo manualmente come un tempo con forgia a carbone, bacinella ed occhiometro,  è praticamente sconsigliato l'utilizzo di acciai troppo moderni, sopratutto di tutti quelli inox che necessitano di permanenze ad alta temperatura molto alte e precisioni dei °C raggiunti abbastanza alte. Ci ho provato molte volte, qualcosa che si avvicina ad una lama si riesce ad ottenere in effetti, ma niente di più, per cui se si desidera una buona lama e si vuole temprare in forgia, usiamo solo acciaio al carbonio. Se pensiamo all'inox o ai super acciai moderni,  mettiamo in conto di attrezzarci con forni a controllo elettronico della temperatura, con possibilità di impostare le curve di tempra in modo preciso e che verrà usato anche per il rinvenimento.

Ma per come la vedo io, se si parla di lame, la tecnica di forgia rimane ancora oggi il metodo più evoluto e perfetto disponibile, ovvio se chi lavora è un vero maestro, basta pensare alle Nihonto meglio conosciute come Katane, ancora oggi prodotte da un "misero" acciaio ricavato da sabbia ferrosa fusa, e lavorato completamente a mano con martelli e utensili vecchi di migliaia di anni, eppure ancora oggi si può considerare a ragione la lama perfetta per ecellenza, indistruttibile, tagliente come un rasoio, bella da verdere.

Per raffreddare il pezzo si usano diverse sostanze: acqua, acqua saponata, acqua satura di sale o soda, olio di semi, d’oliva, olio per motori, olio usato, grassi animali e via dicendo, si arrivò addirittura all'esoterismo pensando che una spada temprata nel sangue acquisisse proprietà particolari. O che, non sbagliando più di tanto se non nel costo esagerato di tale pratica, gli arabi battevano le lame incandescenti su polvere di diamante, ottenendo lame durissime esternamente, in pratica carbocementate, non sapendo che sarebbe bastato benissimo della semplice e molto meno costosa polvere di carbone.

In passato si attribuivano a diverse sostanze strane proprietà, ma oggi si è visto che il liquido migliore che più si avvicina a quello ideale è l’olio. In commercio si trovano oli appositi per la tempra, che vengono classificati in base alla velocità con cui sottraggono calore. In base al mezzo utilizzato per il raffreddamento si ottiene una diversa tempra, utilizzando acqua fredda si otterrà una tempra molto forte, acqua tiepida un po meno, con l’olio sarà più dolce, utilizzando ad esempio piombo fuso si otterrà una tempra molto dolce e così via. Anni fa i fabbri più bravi utilizzavano metodi particolari di spegnimento nella tempra delle lame, volti sopratutto a temprare in maniera differenziata la parte più estrema del tagliente lasciando il resto più morbido ed elastico, in Sardegna ad esempio si usava spegnere la lama su delle bucce di frutti come melone e anguria per temprare le famose Resolzasa o Leppasa o le più moderne Arburesi e Pattadesi, oppure ancora, gli anziani raccontano dell'ombelico di maiale sempre presente nelle botteghe dei fabbri, utilizzato per temprare il filo delle grosse falci utilizzate un tempo per la mietitura del grano.

Dopo parecchie prove, ho comunque trovato che per lo spegnimento l'olio di vasellina è probabilmente la sostanza più adatta e facile da trovare e utilizzare, da una tempra dolce ma non troppo, non incrosta in modo esagerato la superficie del pezzo, lascia le mani pulite pezzo compreso che non è più necessario lavare mille volte da quella schifezza di olio per motori bruciato. L'unico inconveniente è forse l'infiammabilità e il forte fumo denso generato (l'olio di paraffina viene usato anche nelle macchine per il fumo...), ma utilizzando una grande quantità di olio e lavorando all'aperto non ci sono troppi problemi, ovviamente bisogna usare guanti e non stare con la faccia di fronte al secchio mentre ci si butta dentro il pezzo se si vogliono tenere sani capelli, ciglia, soppraciglia e viso.....

 

L’aumento di durezza è però direttamente proporzionale a quello della fragilità per cui si usa effettuare il rinvenimento, cioè un nuovo riscaldamento, questa volta a temperature molto più basse comprese di solito tra 200 e 300 gradi e successivo lento raffreddamento. Il rinvenimento elimina le tensioni interne generate dalla tempra, conferisce maggiore resistenza ed elasticità all’acciaio ma ne diminuisce leggermente la durezza, di solito sarà molto meno suscettibile di spezzarsi rispetto ad una lama solamente temprata. La temperatura di rinvenimento, così come quella di tempra viene eseguito a temperature e con tempi diversi a seconda del tipo di acciaio impiegato, questa normalmente  nella tecnica di forgia viene stimata ad occhio, osservando il colore della patina di ossido che si forma sulla superficie. Il materiale deve essere ben pulito dalle scorie generate dalla tempra, riscaldandolo lentamente si vedranno comparire dei colori che vanno dal giallo al blu, molto meno visibili di quelle assunte dal materiale incandescente.

 

In pratica viene di solito usata la seguente tabella dei colori o tinte di rinvenimento:

 

• giallo chiaro : 200-220 °C
• giallo : 220-230 °C
• giallo cupo : 230-245 °C
• giallo bruno : 245-255 °C
• rosso bruno : 255-265 °C
• rosso porpora : 265-275 °C
• violetto : 275-285 °C
• blu violaceo : 285-295 °C
• blu chiaro : 295-310 °C
• grigio : 310-325 °C

Al di sotto e al di sopra di queste temperature non si osserva alcuna differenza apprezzabile.

Lavorando a freddo l’acciaio che non ha ancora subito il processo di tempra si possono presentare degli effetti di indurimento localizzato, chiamato incrudimento, per questo può essere necessario normalizzare tali tensioni con un procedimento denominato ricottura: il pezzo viene portato ad alta temperatura, simile a quella necessaria per la tempra, viene poi lasciato raffreddare in tempi molto lunghi, in questo modo si riforma la struttura tipica della perlite. La ricottura serve anche per eliminare tutti gli effetti della tempra, si riscalda il pezzo e poi si lascia raffreddare ad esempio sotto la cenere della forgia per molte ore, i vecchi fabbri lasciavano il pezzo dentro il focolare la sera e lo trovavano la mattina dopo, morbido e malleabile.

L’incrudimento si verifica sia a freddo, ad esempio martellando o piegando il materiale, o quando ad esempio viene pressato a freddo per essere laminato; ma si verifica anche durante le lavorazioni di forgiatura.

Un altro lavoro di forgia per noi interessante è la cosiddetta bollitura. Quando ancora non esistevano le moderne saldatrici odierne, se si dovevano saldare assieme due pezzi di ferro o acciaio, questi venivano portati a temperatura molto alta, vicino alla fusione, corrispondente al color bianco, e a questa temperatura i pezzi venivano avvicinati e battuti, in questo modo si effettuava l’unione intima dei due pezzi. Per questa operazione in tempi un po più moderni si usava di norma una placca di materiale apposito, che fungeva da materiale d’apporto che veniva inserita tra i due pezzi da unire.

Abbiamo detto che il contenuto di carbonio dell’acciaio ne influenza le proprietà, esistono anche altri elementi nelle moderne leghe prodotte, che ne conferiscono diverse altre caratteristiche in proporzione al tipo ed alle percentuali utilizzate. Il più famoso di tutti è sicuramente il nickel utilizzato negli acciai chiamati inossidabili o inox, a cui conferisce il potere di non ossidarsi se esposto all’aria e all’acqua, o almeno limita notevolmente il fenomeno, ma, nel normale uso comunque non si vedrà mai il formarsi di ruggine.

 

Abbiamo visto che l’acciaio con la tempra acquista un’altissima durezza ma contemporaneamente diventa fragile, questo è un problema che ha affitto i forgiatori di lame dall’alba dei tempi. Una spada temprata in modo molto forte si sarebbe spezzata andando a infrangersi su un’altra spada o su uno scudo, mentre se fosse stata temprata troppo poco si sarebbe piegata e il filo diverrebbe inutilizzabile anche solo tagliando materiali morbidi. Così i nostri antenati risolsero il problema costruendo le loro lame con strati di acciaio a diverso tenore di carbonio, alcuni con altissimo contenuto quindi durissimi una volta temprati, altri con tenore medio quindi più malleabili. Venivano sovrapposte piastrine di questi diversi materiali che venivano poi saldati per bollitura, il pacchetto così ottenuto veniva poi piegato e ritorto varie volte, o subiva altre lavorazioni particolari. Si formava così una unione salda dei materiali lasciando intravedere sulla superficie vari disegni, varie linee di diverso colore, che corrispondono al diverso tipo di materiale utilizzato.

In questo modo si ottenevano delle lame eccezionalmente dure, ma allo stesso tempo elastiche, che sopportavano anche il contatto pesante e diretto con un’altra lama, armatura o scudo. Questo è il cosiddetto Damasco, nome nato perché qui da noi gli si attribuì in tempi passati, come patria, la città di Damasco. In questo materiale erano costruite le famose Katane dei samurai Giapponesi, le spade di Toledo e molte famosissime lame dei tempi antichi.

Oggi il damasco viene prodotto da varie ditte, a livello industriale, ma poco ha a che fare con il vero damasco forgiato a mano, che viene ancora prodotto da sapienti artigiani, seguendo tutte le procedure dei loro vecchi predecessori. Ma non solo, gli antichi maestri Giapponesi aggiunsero molte altre sofisticate tecniche alle loro lame, come la tempra differenziata, che conferisce alle lame quelle carattestiche "onde" visibili sulla lama e chiamate per questo Hamon che significa appunto "onde". Diverse colorazioni date dal diverso trattamento termico conferito al filo e al dorso della spada, ottenuto in pratica isolando la parte che dovrà risultare più "morbida" dopo la tempra con un impasto di argilla e materiali reffrattari. Prima della tempra la lama verrà ricoperta di questo impasto e lasciato libero quasi completamente (se non ricoperto da un tenue strato di un isolante più leggero con scopo di protezione del metallo dalla fiamma viva) solo il filo che quindi raggiungerà temperature più alte durante il riscaldamento e potrà raffreddarsi molto più velocemente durante lo spegnimento acquisendo quindi una tempra molto più forte. Oltre questo aggiunsero una struttura della lama composita, il "normale" damasco sarà in pratica presente solo nella parte esterna, elastico e infrangibile racchiunderà come un C la parte più interna, costituita da acciaio ad altissimo tenore di carbonio e quindi durissimo, questo darà un'arma da taglio davvero allo stato più estremo dell'arte, filo durissimo, estremamente tagliente, struttura elastica e infrangibile, oltre questo ci si aggiungono diverse altre estremizzazioni come la superficie dell'hamon leggermente più ruvida mentre i bordi della spada saranno lappate a specchio questo per conferire ancora maggiori qualità di taglio, diversi numeri di piegatura per la parte esterna e interna, etc, ecco perchè le Katana ancora oggi sono imbattibili!

 

Per ora mi fermo qui, ciao a tutti, Gyppe.