錆びない1,600年前の鉄柱 デリーには5世紀初頭につくられた錬鉄の柱が立っている。高さ7 m超、重さ6トン超でありながら、ほとんど腐食していない。その鉄には約0.25%のリンが含まれ、これは現代の鉄のおよそ5倍にあたる。それが金属表面に薄く自己修復するオキシ水酸化鉄の被膜を促す。16世紀の間に、その保護層はわずか20分の1ミリしか育っていない。
錆は石を割るほどの力で外へ押し広がる 鉄が腐食すると、生じる酸化物は元の金属よりはるかに密度が低い。酸化鉄の種類にもよるが、錆は元の金属のおよそ2〜6倍の体積を占める。石材の中に埋め込まれた鉄のかすがいや棒の周囲に閉じ込められると、その膨張は外向きに巨大な圧力をかけ、周囲の石をゆっくりと割り、剥がしていく。保存修復家はこれをオキサイド・ジャッキングと呼び、隠れた鉄で組まれた彫像やまぐさを砕いてきた。
赤熱した刃は磁石にくっつかなくなる 鉄が磁性を帯びるのはキュリー点、約770 Cより下のときだけだ。鋼の刃をその温度を超えて熱すると、磁石への引力が突然消える。そしてこの境目は、焼き入れのために鋼の結晶構造が変わる温度のすぐ近くにある。鍛冶はこの一致を利用する。赤熱した鋼に磁石を近づけ、もうくっつかなくなった瞬間、金属は焼き入れできるほど熱くなっている。炎の色は嘘をつくが、磁石は嘘をつかない。
剣の溝は血のためなどではなかった 剣身に沿って走る長い溝は「樋（ひ）」と呼ばれ、血溝という俗称とは裏腹に、血とは何の関係もない。これはI形鋼のように働く。中央から金属を削り取り、縁に材を残すことで、はるかに少ない質量でほぼ同じ剛性が得られる。よく鍛えられた樋は、刃を無垢のものより20〜35%軽くし、手の中で素早く動き、強さは量ではなく形状によって保たれる。
ダマスカス鋼の渦模様にはわずかなバナジウムが要る 本物のウーツ・ダマスカス刃の水紋のような縞模様は、繰り返しの鍛造で整列した硬い炭化鉄の層から生まれる。冶金学者たちは、その縞は鉱石が特定の不純物、とりわけバナジウムをほんの数パーセントの何分の一かだけ含むときにしか形成されないことを示した。その微量元素がなければ炭化物は均等に広がり、模様は現れない。適した鉱石を失えば製法も消える。この技がおおむねそうして失われたのだ。
鋼は色を変えて焼き戻しの加減を告げる 焼き入れの後、磨かれた鋼の道具を再び熱すると、表面に紙ほどの薄さの酸化被膜が育つ。この膜は十分に透明で、上面と下面で反射した光が干渉する。水面の油膜に色を描くのと同じ物理だ。こうして層が数百ナノメートルまで厚くなるにつれ、鋼は麦わら色、茶、紫、そして青へと移ろう。鍛冶はその色をそのまま読み取る。硬い刃には麦わら色、しなやかな峰には青を。
沼地でまた育つ鉄鉱石 鉱山よりはるか昔、鍛冶は湿地から直に鉄を集めていた。鉄酸化バクテリアは地下水から溶けた鉄を取り込み、代謝の一環として濃縮し、泥炭湿地の表面近くに柔らかな沼鉄の塊を築き上げる。地下水が鉄を運び続けるので、採り尽くした沼地もゆっくりと満ちていく。同じ一画はおよそ一世代に一度、ざっと二十年ごとに再び採れる。まさに再生可能な鉱石なのだ。
塩水は真水より速く鋼を冷ます 真っ赤に焼けた鋼を水に沈めると、たちまち鋼はまとわりつく蒸気の膜に包まれ、不均一に冷却を遅らせて割れを招く。水に5〜10パーセントの塩を溶かすと、焼き入れは穏やかになるどころかより激しくなる。熱い鋼に降りかかった塩の結晶が弾け、乱流をかき立てて蒸気膜を引き裂くため、液体がより早く金属に触れる。結果として冷却は速く均一になり、鋼はより硬く、歪みも少なくなる。
