タイトル 日本刀の科学

  • 島根県
ジャンル:
史跡・城跡
媒体利用区分:
アプリ・QRコード等
ワード数:
250以下
作成年度:
2023年
地域協議会名:
鉄の道文化圏推進協議会

The Science of Japanese Swords


Japanese swords are made from a composite of different types of steel. Softer low-carbon steel is used for the core of the blade (shingane), while harder high-carbon steel is used for the outer layer (kawagane). The material for each section is hand-chosen from pieces of tamahagane, which can only be produced via tatara smelting.


This combination of metals gives Japanese swords exceptional sharpness and pliability. The outer kawagane is hard enough to hold a razor edge, but the inner shingane is flexible enough to withstand the impact of a blow. A sword made entirely of high-carbon steel would be brittle and prone to breaking, and one made entirely of low-carbon steel would be blunt and easily bent.


As shown in the chart at the bottom left of the panel, the arrangement of low-carbon and high-carbon steels creates varying levels of hardness in different parts of the blade. The hardness (vertical axis) decreases as the distance from the edge of the blade (horizontal axis) increases, meaning that the hardest steel is found at the blade’s cutting edge. In this particular test, the blade was roughly four times harder at its edge than at its core.


This difference can also be seen in the microscopic images displayed on the panel. The starkest contrast is between a cross section of the core (top left) and the surface of the blade near the edge (bottom right). The structure of the low-carbon ferrite core looks sparse compared to the dense, high-carbon martensite edge.

日本刀の科学


日本刀はさまざまな種類の鋼を組み合わせて作られる。刃の芯(心鉄)には柔らかい低炭素鋼が使われ、外層(皮金)には硬い高炭素鋼が使われる。各部の素材は、たたら製錬という直接製法でしか製造できない玉鋼から手作業で選ばれる。


この金属の組み合わせが、日本刀に卓越した切れ味と延性を与えている。外側の鋼はカミソリの刃を保つのに十分硬いが、内側の鋼は打撃の衝撃に耐えるのに十分しなやかである。高炭素鋼だけで作られた刀はもろくて折れやすく、低炭素鋼だけで作られた刀は鈍くて曲がりやすい。

パネル左下のグラフに示すように、低炭素鋼と高炭素鋼の配置により、ブレードの各部で硬さのレベルが異なります。硬度(縦軸)は、ブレードの刃先(横軸)からの距離が長くなるにつれて小さくなっており、ブレードの刃先に最も硬い鋼があることを意味している。今回のテストでは、刃先の硬度は刃芯の硬度のおよそ4倍であった。


この違いは、パネルに表示された顕微鏡画像でも見ることができる。最も対照的なのは、コアの断面(左上)とエッジ付近のブレード表面(右下)である。低炭素フェライトコアの構造は、高密度の高炭素マルテンサイトエッジに比べてまばらに見える。

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