Série Kairoseki - Katanas

Parte 1

Por COMENTÁRIOS

Olá, minha gente! A Série Kairoseki volta com um assunto muito interessante: katanas! Sim, as lâminas que fazem do nosso querido Zoro um dos personagens mais poderosos da obra. E o que katanas tem a ver com engenharia de materiais?

Bem, eu diria que tudo. O que faz uma espada ser forte é justamente seu material. No caso, todo o processo aplicado para produzir a espada altera as propriedades do aço e consequentemente sua capacidade cortar sem quebrar. Isso tudo está intimamente correlacionado a engenharia de materiais e, consequentemente, a essa querida série.

A Série Kairoseki já tem a publicação de um artigo, em Parte 1, 2 e 3, sobre borracha, em que explica várias situações vivida pelo Luffy, o nosso querido pirata que estica. Inclusive, para uma melhor compreensão do que se trata a série, sugiro a leitura do primeiro post publicado.

E vamos cortar esse papo introdutório e vamos para o que interessa!

Qual é o material da Wado Ichimonji?

Bem, galera, a Wado Ichimonji é considerada uma das 21 espadas do tipo O Wazamono devido a sua alta qualidade. Essa qualidade, certamente é a soma do tipo do material e do processo de produção utilizado para se obter a espada. Esses dois fatores são muito importantes e por isso merecem ser bem avaliados. Nessa primeira parte do artigo, vamos abordar o tipo do material e suas características.

O material que constitui a Wado Ichimonji é um aço! Poderíamos parar por aqui se aço fosse uma coisa só, o que, com toda a certeza do mundo, não é. Os aços são um grupo de materiais pertencentes aos materiais metálicos ferrosos. Por esse nome, já notamos algo importante: os aços possuem ferro em sua composição. Provavelmente, isso não é surpresa para ninguém. De repente o que seja surpresa é, que, para um aço ser um aço, outro elemento também é fundamental: o carbono.

Se a Wado Ichimonji fosse feita somente de ferro, na primeira porrada ela viraria um anzol. O ferro por si só, não possui resistência mecânica para suportar um impacto, por exemplo, sem sofrer danos. Assim, para a aplicação como a de uma espada, é precido aprimorar as propriedades mecânicas do ferro. Uma maneira muito eficiente para isso, é adicionar elementos à sua composição e, assim, transformá-lo em uma liga metálica.

Ligas metálicas

Liga metálica é um material com base metálica que tem em sua composição um metal e qualquer outro componente. Alguns exemplos de ligas são o próprio aço, o latão (mistura de zinco e cobre), o bronze (mistura de cobre e estanho) e o ouro 18 quilates (mistura de ouro, prata, cobre). O ouro puro é muito macio e não pode ser utilizado para produzir joias, por exemplo.

Ao adicionar carbono no ferro, tem-se o aço. O carbono atua de diferentes maneiras e com isso confere diferentes propriedades. Uma dessas maneiras é distorcer a rede cristalina do ferro. Que diabo é isso? Bem, imagine que os átomos de ferro se organizam de forma organizada; cada átomo na posição que deveria estar. Isso é uma rede cristalina. Agora, imagina que um átomo muito menor, como o carbono, ocupa um lugar de um átomo de ferro. Isso faz com que os átomos ao seu redor tenham mais espaço para ocupar e tentarão fazê-lo, o que abala toda a organização dos átomos. Temos um exemplo de distorção. Outro exemplo é um átomo de carbono, nas suas pequenas dimensões, querendo ficar no espaço que existe entre os átomos de Ferro. Embora ele seja pequeno, ele não cabe nesse espaço. Mas para caber, ele distorce a rede cristalina. Esses dois fenômenos se chamam solução sólida substitucional e solução sólida intersticial.

Outro efeito do carbono é que ele, após uma certa concentração no aço, precipita. Que diabo é isso? Quando existe uma certa quantidade de carbono, ele não consegue mais fazer uma solução sólida; ou seja, ele tem que ocupar outro lugar. Para ocupar outro lugar, o carbono faz uma ligação química com o ferro e precipita na forma de Fe3C. Assim, nesse aço, tem-se duas fases: ferro (com carbono em solução sólida) e Fe3C.

Pois bem, e por que uma distorção da rede cristalina ou a precipitação de uma nova fase deixa o aço mais duro? Logo acima, foi dito que os átomos de Ferro ocupam o lugar que devem ocupar, o que forma uma rede organizada. Assim seria num mundo perfeito. Mas no mundo real, essa organização possui defeitos; em algum lugar, pode ter átomo a menos, noutro, átomos a mais. Quando o aço sofre uma pancada ou é tracionado, esses defeitos se mexe e, onde não tinha defeito, pode ser que tenha. Obviamente, que não é defeito que se mexe, mas todos os átomos que conseguem se reorganizar e empurrar o defeito para outro lugar graças ao esforço mecânico que o material recebeu. É justamente nisso que o carbono afeta: ele dificulta a reorganização dos átomos.

Mas não é bom que os defeitos sejam jogados para lá? Não se o que se quer é um material duro. Durante a reorganização dos átomos, o material sofre tanta deformação que pode gerar danos num aço de uma espada que a torna inútil. Então, ao se buscar um material duro, tem que se evitar que esses defeitos se movam.
Além do carbono, muitos outros elementos podem ser adicionados. Alguns deles, vão dar a liga ferrosa maior proteção contra corrosão, outros, contra desgaste. Também tem elementos que vão aumentar a resistência ao impacto e vão aumentar a dureza. Outros vão facilitar que o aço seja processado. A adição de cada elemento vai depender da aplicação do aço.

Dureza e fragilidade

Dureza e fragilidade: é muito comum pensar que um material que não vai quebrar é um material duro. Será isso verdade? Bem, não é não. Comparamos uma lata de Guaraná e um prato. O vidro é mais duro que o alumínio. Mas todo mundo sabe que o estrago será muito maior se o prato cair no chão do que a lata. Isso se dá pela fragilidade do vidro. Materiais duros não suportam pancadas fortes, porque isso faz com que eles se deformem muito mais do que eles podem. Assim, temos vários cacos de vidro por toda a casa.

O aço de uma katana é produzido por meio de um processo de fundição que mistura minério de ferro, que a fonte de Fe, e carvão, que a fonte de carbono. A fundição ocorre quando esses dois componentes são colocados dentro de um vaso de argila e aquecido com fogo de lenha. Por esse fogo de lenha ter variação de temperatura e por não conseguir fundir plenamente o ferro, ligas ferrosas com diferentes teores de carbono são formadas. Isso indica que o material da katana é uma mistura de aços com diferentes durezas. Os aços mais macios são responsáveis para aguentar a porrada sem quebrar e os aços mais duros garantem o fio de corte.

Fica nítido como controlar a temperatura de fundição e determinar os teores certo de carbono são fundamentais para esse processo. Por isso, a engenharia de materiais, que engloba justamente esses aspectos está muito relacionada a produção de uma katana.

Mas não é só isso! Como veremos na parte dois desse artigo, o processo de forja, ou seja, o processo que dá forma à espada é tão importante quanto.

Era isso, meu povo! Notaram?! Os grandes ferreiros de One Piece, embora sem saber que isso é uma engenharia de materiais e sem entender bem como o carbono interfere no aço, já eram grande conhecedores de materiais. Graças a seus conhecimentos, que provavelmente fazia parte de suas culturas, eram produzidas as grandes katanas que conhecemos até hoje.
Para mais informações, aguardem a parte 2!

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