Η μεταλλουργία του εικοστού αιώνα είναι επιστήμη. Αξίζει, όμως, να ειπωθεί ότι δεν υπάρχει καμία σύνθεση (χάλυβα) ατσαλιού που να καθιστά τα ξίφη άφθαρτα και ακαταμάχητα. Παρ' όλα αυτά, υπάρχει μια ακολουθία γενικών κανόνων που εφαρμόζονται ανά τους αιώνες για την κατασκευή των σπαθιών.
Ο κύριος στόχος κάθε κατασκευαστή είναι να επιτευχθεί μια ιδανική ισορροπία μεταξύ της ανθεκτικότητας και της σκληρότητας. Αυτές οι δύο ιδιότητες είναι δυστυχώς αντιστρόφως ανάλογες.
Οι παρακάτω πληροφορίες είναι ένας οδηγός για να ανακαλύψετε τα πλεονεκτήματα και τις αδυναμίες του κάθε κύριου στοιχείου-συστατικού που αποτελεί το ατσάλι των σπαθιών.
· Το ποιο σημαντικό συστατικό από το μείγμα του ατσαλιού των σπαθιών εκτός του σιδήρου είναι η συμπεριλαμβανόμενη ποσότητα του άνθρακα. Έτσι για παράδειγμα όσο υψηλότερο το ποσοστό του άνθρακα στο μείγμα τόσο σκληρότερο και ακαταμάχητο το παραγόμενο ατσάλι. Όσο χαμηλότερη η ποσότητα του άνθρακα τόσο περισσότερη η ανθεκτικότητα, η αντίσταση του ατσαλιού και κατ' επέκταση του ξίφους στις κακουχίες. Αυτό σημαίνει ότι εάν το ατσάλι γίνει πάρα πολύ μαλακό με τον περιορισμό του χαμηλού ποσοστού άνθρακα τότε το ξίφος στην μάχη μπορεί εύκολα να κοπεί. Από την άλλη, εάν το ξίφος γίνει πάρα πολύ σκληρό τότε πολύ δύσκολα ακονίζεται και μπορεί πολύ εύκολα να σπάσει σε οποιαδήποτε δυνατή πρόσκρουση.
· Έτσι στην σύγχρονη κατασκευή σπαθιών για αμβλυνθούν τα ακραία αποτελέσματα των χαρακτηριστικών του άνθρακα στο ατσάλι του σπαθιού, προστίθεται εκτός κάποιων άλλων στοιχείων (βανάδιο, κοβάλτιο) και ποσότητα σιλικόνης έως και 1%. Με αυτόν τον τρόπο αυξάνεται η σκληρότητα (εξαρτάται από την ποιότητα της άμμου από όπου παράγεται η αυθεντική σιλικόνη), όπως και ταυτόχρονα η ανθεκτικότητα και ελαστικότητα του σπαθιού.
· Εν συνεχεία, επειδή ένα κύριο χαρακτηριστικό του χάλυβα είναι ότι σκουριάζει, για να αντιμετωπισθεί αυτό, στην σύνθεση του προστίθεται χρώμιο. Το χρώμιο κάνει το σπαθί ανοξείδωτο. Η απαιτούμενη ποσότητα για να επιτευχθεί η αντίσταση του ατσαλιού στην σκουριά θα πρέπει να είναι άνω του 13%. (πχ. το ατσάλι 440C περιέχει 16~20% χρώμιο). Όμως, αρνητικό αποτέλεσμα της παρουσίας του χρωμίου είναι ότι χωρίς να προσφέρει στο σπαθί δύναμη και σκληρότητα, το καθιστά πολύ μαλακό και ευαίσθητο αφού αδυνατίζει τους μοριακούς δεσμούς του χάλυβα.
· Σημαντικό ρόλο για την κατασκευή των σπαθιών παίζει και ο τρόπος της ψύξης του χάλυβα. Για παράδειγμα εάν η λάμα ψύχεται, (σημ.: τρόπος σκλήρυνσης) με τον αέρα τότε καθίσταται λιγότερο εύκαμπτη στο να επεξεργαστεί (υποστεί εξέλαση) και έτσι αδύνατη η πιθανότητα στο να επιτευχθεί η διαφορετική σκληρότητα ή ανθεκτικότητα στα διάφορα επίπεδα της λάμας. Ακόμα η δημιουργία του hamon style (Κυματοειδής επεξεργασία στην άκρη της λάμας: ακμή) στα Γιαπωνέζικα σπαθιά είναι αδύνατη. Ωστόσο, με την μέθοδο αυτή, δημιουργείται μεγαλύτερη ομοιογένεια στην λάμα αφού διατηρείται ο ίδιος βαθμός σκληρότητας (μον. μετρ.: Rockwell) ομοιόμορφα σε όλο το σπαθί, εν αντιθέσει με την μέθοδο της ψύξης από την βύθιση της λάμας σε νερό ή λάδι όπου τα σπαθί μπορεί στην άκρη να έχει ποιο σκληρό ατσάλι για να κόβει ενώ στην εσωτερικό του να έχει πιο μαλακό ατσάλι για να απορροφά τους κραδασμούς.
Ο κύριος στόχος κάθε κατασκευαστή είναι να επιτευχθεί μια ιδανική ισορροπία μεταξύ της ανθεκτικότητας και της σκληρότητας. Αυτές οι δύο ιδιότητες είναι δυστυχώς αντιστρόφως ανάλογες.
Η ανθεκτικότητα (αντίσταση) είναι απαραίτητη για την απορρόφηση και την ανοχή των κραδασμών, ενώ η σκληρότητα είναι αναγκαία για την τέμνουσα ικανότητα της λάμας. Ήτοι, με πολύ μαλακή λάμα, το ξίφος μπορεί να κοπεί ενώ με πολύ σκληρή λάμα το ξίφος μπορεί να σπάσει αφού γίνεται εύθραυστο.
Στην ερώτηση ποιο είναι το καλύτερο μείγμα ατσαλιού για τα ξίφη η απάντηση είναι πολύπλοκη. Βρίσκεται στην κατηγορία την οποία ανήκει το ξίφος καθώς επίσης και στις ανάγκες τις οποίες θέλουμε να καλύψουμε.
Για παράδειγμα, διαφορετική θα πρέπει να είναι η σύσταση του ατσαλιού για ένα γιαπωνέζικο σπαθί όπου διατηρεί κοπτική επιφάνια σε όλο το μήκος της λάμας από ένα σπαθί του 13ου αι. μ.χ όπου το βάρος και το μέγεθος είναι τα κύρια συγκριτικά χαρακτηριστικά του. Ωστόσο το σημαντικότερο στάδιο στην κατασκευή ενός σπαθιού είναι η υψηλόβαθμη θερμική επεξεργασία και εξέλαση (χτυπήματα στην πυρακτωμένη επιφάνεια) την οποία δέχεται η λάμα.
Συνήθως, τα διακοσμητικά ξίφη είναι φτιαγμένα από ανοξείδωτο χάλυβα 440 ή 420J2. Αυτά τα ξίφη μπορούν να θεωρηθούν ως πραγματικά όπλα. Γι' αυτό και η ελληνική νομοθεσία απαγορεύει την κατοχή εκτός οικίας και για χρήση περάν της διακόσμησης.
Έτσι, ο ιδιοκτήτης μπορεί να συλληφθεί για κατοχή μίας απαγορευμένης μήκους λάμας, ανεξάρτητα από το πόσο αυθεντικό είναι το ξίφος. Αυτό συμβαίνει γιατί ακόμα και το διακοσμητικό ξίφος εάν χρησιμοποιηθεί εσφαλμένα μπορεί να προκαλέσει μέχρι και τον θάνατο δεδομένου ότι είναι ένα αρκετά αιχμηρό αντικείμενο.
Εντούτοις, λόγω της σύνθεσης, η κοπτική ικανότητα της λάμας δεν διατηρείται αφού η παρουσία του χρωμίου εξασθενεί τους μοριακούς δεσμούς του ατσαλιού. Εν αντιθέσει με ένα γνήσιο παραδοσιακό ιαπωνικό σπαθί που, αν και απαγορεύεται η επαφή της λάμας με το δέρμα (το ανθρώπινο λίπος οξειδώνει το ατσάλι), μπορεί να κόψει στα δύο ένα τεχνητό κορμό από μπαμπού διαμέτρου 40 εκ.
Συγκριτικά, η κατηγορία του ανοξείδωτου χάλυβα 440C έχει καλύτερη κοπτική συμπεριφορά λόγω της σκληρότητας της λάμας (0,20% περισσότερος άνθρακας) από το 420J2 που περιέχει το μέγιστο 0,15% άνθρακα στην σύνθεση του. Όμως, τα ανοξείδωτα σπαθιά με ατσάλι 420J2, είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στην σκουριά.
Έτσι δεδομένου ότι και οι δύο κατηγόριες δεν ενδείκνυται για πραγματικές συνθήκες μάχης, το 420J2 ατσάλι θεωρείται ελάχιστα καλύτερο αφού λόγω της χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα καθίσταται περισσότερο ανθεκτικό στην σκουριά και στα δακτυλικά αποτυπώματα. Το ίδιο όμως δεν ισχύει στο για τα μαχαίρια.
