「ナイフ用鋼材の基礎と種類」のご紹介｜自作ナイフ/アウトドア
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今回は、「ナイフ用鋼材の基礎と種類」をご紹介します。
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刃物に求められる要素「切れ味」「耐食性」「靭性」「耐摩耗性」
ナイフを始めとする様々な刃物には、「切れ味」「耐食性」「靭性」「耐摩耗性」などの要素が求められます。現在まで、これらの要素を満たすために多くの鋼材が、研究・開発されてきました。しかし21世紀に入った現在でも、なおそのすべてを兼ね備えた刃物鋼は存在していません。
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相反する性質を持つ要素
なぜなら、これらの要素は、一定の方向に向かうものばかりではなく、相反する性質を持つ要素だからです。切れ味を決める硬さだが、硬いということは柔軟性、つまり靭性との共存がむずかしいのです。
耐摩耗性も硬さに関係した性質ですが、硬いだけでは耐摩耗性は上がらず、適度な粘りが必要になります。また、一般的なステンレス鋼のように、耐食性を上げていくと、熱処理硬度が上がりにくくなるという矛盾も、刃物鋼につきものです。
鉄に様々な元素を混ぜていくことで金属の性質が劇的に変化する
刃物鋼の主成分は、言うまでもなく鉄だが、そこにいくつかの元素を混ぜていくことで、出来上がる金属の性質が劇的に変化します。
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安定した性質を備えた「合金」
硬度を上げるためには炭素、耐食性を上げるためにはクロームなどが、よく知られている付加元素です。このふたつを加え、さらに、銅、マンガン、リン、モリブデン、ニッケル、バナジュウムなど、数々の元素を意図的に追加して、刃物鋼として好ましく、安定した性質を備えた合金が作られます。
それでも、ひとつの要素をクローズアップすると、他の要素が霞むことは否定できません。現在市販されている刃物鋼は、「切れ味(=硬度)、耐食性、靭性、耐摩耗性をバランスよく備え、刃物としての性能を引き上げた素材というだけのこと」ということになります。
ただし、長い歴史を重ねて研究されてきた結果なので、現時点においては、理想的な刃物鋼だと信じて良いのではないでしょうか。
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刃物の性質を決める重要な工程「熱処理」
鋼材そのものの資質と同時に、刃物の性質を決める重要な工程が熱処理です。
熱処理の「4つの工程」
熱処理には、「焼き鈍し」「焼き入れ」「焼き戻し」「焼きならし」の4つがあり、焼き鈍し、焼きならしは、主に鋼材を製作する段階で施され、素材の安定性と加工性を確保するために行われます。
「焼き入れ」は、加熱、急冷し、鋼材を硬くするための処理
ナイフショップで扱われている鋼材は、これらの処理を施したもの(生材とも呼ばれる)で、ヤスリで削ったり、ドリルで穴をあけたりすることができます。「焼き入れ」は、鋼材を変態展以上に加熱して急冷し、鋼材を硬くするための処理です。
加熱してゆっくり冷却し、靭性や耐摩耗性を確保する「焼き戻し」
硬いだけでは脆くなるので、焼き入れの後、もう一度変態点以下に加熱してゆっくり冷却し、靭性や耐摩耗性を確保します。これが「焼き戻し」です。
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サブゼロ処理とは
サブゼロ処理は、熱処理後の鋼材を低温下に一定時間保持し、氷点下で脆くなりやすい鋼材の性質を改善するための処理。通常、アマチュアレベルで製作されるナイフでは、ここまでの処理を行なう必要はありません。
主に利用されているナイフ用鋼材の種類をご紹介
現在市販されているナイフ用の鋼材は、炭素鋼、ステンレス鋼、粉末鋼など、包丁用として複合鋼(ラミネート鋼、クラッドなどと呼ばれることもある)などがあります。ナイフを作る場合、また選ぶ時に、どんな鋼材を使用しているのかを知っておくことも大切なので、それぞれの簡単な性質と、主に利用されている種類をご紹介します。
炭素鋼
硬度は高く切れ味は良いが、同時に脆さがあり、錆びやすい素材。
0-1スチール
ハンティングナイフのマスターピースとも言われる米ランドールナイフに使われている炭素鋼。硬度、耐食性などは熱処理によって調整できますが、ランドールナイフの場合、熱処理硬度は適度で、新しいヤスリを使うと、何とか削れるくらいの硬さがあります。耐食性にはやや劣ります。
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D-2(SKD‐11)
焼きが入りやすい高炭素鋼。熱処理硬度(切れ味)と耐摩耗性(刃持ちの良さ)に優れ、クローム含有量も高いので、適度な耐食性も備えています。
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白紙、青紙シリーズ
日立金属が製作する、刃物用炭素鋼。包丁、大工用刃物などに利用されていますが、鍛造を基本としています。
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2024.02.21
ステンレス鋼
クロームを含有することで、耐食性を向上させた刃物鋼。かつては、高い熱処理硬度が得られませんでしたが、現在では充分な硬度を確保したステンレス鋼が作られています。
440C
カスタムナイフ用の鋼材として良く知られている高級ステンレス鋼。切れ味と耐食性に優れ、生材の状態ではヤスリで削りやすい鋼材のひとつです。
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ATS-34
日立金属が開発したステンレス系刃物鋼。熱処理硬度が高く、靭性、耐摩耗性に優れていますが、耐食性はやや劣ります。1980年代後半にカスタムナイフの主な鋼材となり、現在でもその評価を維持しています。
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154CM
ATS-34が製作されるまで、カスタムナイフ用の主な鋼材として使用されていた高級鋼材。一時生産が減少しましたが、現在は安定して供給され、人気も高い鋼材。
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AUS-6A(AUS-8A)
硬度、耐食性のバランスに優れ、研ぎ直しやすさに定評がある鋼材。
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粉末鋼
1990年代に入って、急速に発展した刃物鋼。一旦凝固させた金属を微粒子の粉末にして固め直し、組織を均一に分散した鋼材。熱処理硬度が極めて高く、研ぎ直しが難しい面もあります。ヤスリを主体としたアマチュアメイカーは避けるのが賢明な鋼材。
CPM-S30V
炭素、バナジュウムを大量に含んだクルーシブルマテリアル製の鋼材。硬度、靭性、耐食、耐摩耗に優れ、実用ナイフ用として人気の高い高級刃物鋼。
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カウリX
大同特殊鋼が開発した高級刃物鋼。HRC65前後の極めて高い実用硬度を誇ります。
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ZDP189
日立金属が開発した粉末刃物鋼。炭素、クロームを多く含み、HRC66という実用熱処理硬度を誇ります。高硬度、高耐摩耗性を備えていますが、硬度が高いため、研ぎ直しが難しい鋼材。
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ステライト6-K
古くから熱処理の必要がないことで知られてきた粉末コバルトクローム合金鋼。鋼材そのものが硬いので、加工性に劣ります。
複合鋼（VG-10など）
異なる性質を持つ鋼材を、様々な方法で圧着させた鋼材。刃を高炭素鋼、側面を軟鉄で構成した鉈、各種のダマスカス鋼なども、一種の複合鋼になります。
ナイフメイキング用の素材としては、あまり供給されていませんでしたが、近年多くのナイフショップで扱うようになりました。一般的な複合鋼としては、武生金属の「VG-10(V金10号)」が良く知られています。
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VG-10は、炭素、クロームにコバルトを添加したステンレス系の複合鋼です
海外のメーカーが生産する各種のダマスカス鋼も、ナイフショップで手に入れることができます。
想定する使用目的や使用状況によって鋼材を選択
以上、それぞれの鋼材には、似通った性質と特有の性質が混在しています。どの性質に注目するかは、想定する使用目的や使用状況によって変化します。ヤスリを主体として製作する場合は、生材での加工性も大きな判断要素になります。
市販されている鋼材の厚さ
市販されている鋼材の厚さは2mm位から様々、薄い鋼材は、フォールディングナイフ、包丁用などに利用されています。
自作ナイフファンににとってはありがたい鋼材「平面鋼材」
最も多く見かけるのが、平面研磨された鋼材。一般のメイキングファンにとってはありがたい鋼材です。
ダマスカス鋼、粉末鋼など、一時は様々な種類の鋼材が輸入されていましたが、現在ではあまり見かけなくなっています。
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