Это непросто...
Технология ковки катаны во многом напоминает технологию ковки булатных мечей и приготовления слоёного теста. Штука в том, что для катаны нужна сталь с определённым содержанием углерода (0,6-0,7%), минимальным содержанием серы и фосфора, и однородная по составу. Меж тем те железные лепёшки, которые издавна шли на изготовление любых железных изделий (крицы), были по составу неоднородны. Надо ещё заметить, что плавить железо научились сравнительно недавно, всего-то на рубеже 19 века, и со времени начала железного века (то есть с того времени, когда сталь вытеснила бронзу, где-то на рубеже нашей эры или чуть раньше), более-менее чистое железо получалось из руды её спеканием с древесным углём и ковкой получавшихся при этом криц. Железных лепёшек. Так что ковка - это не только и не столько финальный этап получения готового изделия в кузнице, сколько основной приём для получения самогó исходного материала - железа.
Содержание углерода в крице могло значительно варьироваться. Ковка раскалённой до 1000-1200 градусов крицы на открытом воздухе способствовала доведению этого содержания до нужного уровня. Для катаны, где требовалась высокая однородность, процесс был многостадийным. Первичная заготовка делалась из нескольких криц, затем она складывалась пополам, и ковкой восстанавливалась исходная форма. Затем это повторялось, несколько раз. То есть по сути такая повторяющаяся операция (ровно как при изготовлении слоёного теста) была эквивалентна перемешиванию железа в заготовке - этим и достигалась равномерная итоговая концентрация углерода по объёму конечного изделия. Нагрев проводился на древесном угле, в котором содержание нежелательных примесей - фосфора и серы - минимально.
Кстати, этот процесс вполне достоверно показан в фильме "Убить Билла", где Беатрикс Киддо, которую играет Ума Турман, заказывает себе катану у отошедшего от дел мастера, уговорив его заново вернуться к оставленному ремеслу.
Способ изготовления, отсюда - структура, отсюда физические качества - упругость при повышенной крепости (твердости). Следует заметить, что булатная сталь отличалась от дамасской. Более подробно об этом можно прочитать здесь.
Дамасская сталь — вид стали с видимыми неоднородностями на стальной поверхности, чаще всего в виде узоров, получаемых различными способами. Различается два рода стали, которые именуются общим термином «дамаск»: сварочный дамаск (при многократной перековке стального пакета, состоящего из сталей с различным содержанием углерода) и рафинированные стали. Тиглевые булаты (он же вуц, англ. wootz), где узоры появляются за счёт образования крупных карбидов как результат высокого содержания углерода и методов медленного охлаждения, к дамасским сталям не относятся. Использовалась для изготовления холодного оружия и, реже, доспехов.
Одно из наиболее подробных описаний процедуры закалки дамасской стали найдено в храме Балгала в Малой Азии: «Булат нужно нагревать до тех пор, пока он не потеряет блеск и станет как восходящее солнце в пустыне, после чего остудить его до цвета королевского пурпура и затем вонзить в тело могучего раба… Сила раба перейдет в клинок и придаст прочность металлу». Впрочем, эту «инструкцию» можно расшифровать следующим образом: клинок нагревали до высокой температуры, предположительно выше 1000°С (температура «восходящего в пустыне солнца»), затем охлаждали на воздухе примерно до 800°С (до цвета королевского пурпура) и, наконец, погружали в теплую (37°С) полужидкую среду наподобие рассола.
Естественно. Дамасская сталь - это определенным образом выкованное переплетение сталей с высоким и низким содержанием углерода. Т.е. она состоит из железа, углерода и технических примесей других элементов. Чтобы сталь не ржавела, она должна быть легированной соотвествующими добавками либо иметь высокое содержание углерода. В первом случае это уже будет не дамаск (современные легированные стали превосходят дамасскую сталь по ряду показателей, в том числе они лучше "держат кромку"), во втором - это уже будет чугун. То же самое относится и к булату, с той лишь разницей, что получают его литьем, а не ковкой.