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序論(Introduction)

和包丁に使用される材料は、炭素含有量0.6%以上の鋼材で工具鋼や刃物鋼などが一般的です。炭素含有量や用途により様々な用途に合わせた炭素鋼が細かく規定されています。
鋼の焼入れ硬度は、炭素の含有量で決まり、炭素量が0.6%までは炭素の増加とともに焼入硬さが高くなりますが、これ以上炭素が増してもHRC65以上にはなりません。
包丁用として、日立金属株式会社が製造している、安来鋼(YSSヤスキハガネ)の、白紙1号、黄紙1号、青紙1号の焼入れ硬度は全て同じになります。しかし、黄紙はリンとイオウが白紙、青紙より多いため、比較した場合もろい性質があります。

和包丁の材質(Material)

JIS規格で規定された炭素含有量0.6%以上の SK材が、一般的に焼き入れを行う工具や刃物などに使用される材料です。SK材は、JIS規格で11種類に細かく区分けされている中、特にSK-85材 (旧SK-5)などが家庭用包丁として使用されます。
また、包丁用としては、日立金属株式会社が製造している、安来鋼(YSSヤスキハガネ)が主流になっています。
日立金属株式会社は、1890年(明治23年)に安来に設立された雲伯鉄鋼合資会社が前身で、この会社は、出雲の砂鉄から鉄を得る和鋼造りの技術を持っていました。1956年(昭和31年)、日立製作所に吸収され、1967年(昭和42年)に日立金属株式会社に社名が変更されました。
安来工場のある鳥根県の出雲地方は、昔から玉鋼の産地として有名で、真砂と呼ばれる純度の高い砂鉄を大量に採取することがでました。
「たたら製鉄法」によって生産される出雲の玉鋼は、日本刀を始めとする刃物用の素材として、昭和初期まで全国に出荷されていました。
雲伯鉄鋼合資会社を吸収した日立金属株式会社は、真砂を原料とした和鋼の製法を受け継ぎ、今日に至っています。
現在、日立金属株式会社から供給される鋼は、安来鋼と呼ばれ、刃物に使われる炭素鋼としては、白紙、黄紙、青紙の各シリーズがあります。白紙、黄紙、青紙の名称は、仕上げられた製品を、どの鋼か見分けられるように、目印として色紙を貼りつけたことにあるそうです。
白紙、黄紙は、純粋な炭素鋼で、青紙はクロームとタングステンを含む炭素鋼です。白紙、黄紙、青紙ともに、号数があり、それぞれ含有する炭素量が違います。
化 学 成 分 焼きいれ 焼き戻し HRC硬度
鋼名 C Si Mn P S Cr W Mo V
白紙1号 1.25〜1.35 0.1〜0.2 0.2〜0.3 0.025以下 0.004以下 - - - - 760〜800 180〜220 60以上
白紙2号 1.05〜1.15 0.1〜0..2 0.2〜0.3 0.025以下 0.004以下 - - - - 760〜800 180〜220 60以上
白紙3号 0.80〜0.90 0.1〜0..2 0.2〜0.3 0.025以下 0.004以下 - - - - 760〜800 180〜220 60以上
黄紙1号 1.25〜1.35 0.1〜0.2 0.2〜0.3 0.03以下 0.006以下 - - - - 760〜800 180〜220 60以上
黄紙2号 1.05〜1.15 0.1〜0.2 0.2〜0.3 0.03以下 0.006以下 - - - - 760〜800 180〜220 60以上
黄紙3号 0.8〜0.9 0.1〜0.2 0.2〜0.3 0.03以下 0.006以下 - - - - 760〜800 180〜220 60以上
青紙1号 1.25〜1.35 0.1〜0.2 0.2〜0.3 0.025以下 0.004以下 0.3〜0.5 1.5〜2.0 - - 780〜830 水、油 160〜230 60以上
青紙2号 1.05〜1.15 0.1〜0.2 0.2〜0.3 0.025以下 0.004以下 0.2〜0.5 1.0〜1.5 - - 780〜830 水、油 160〜230 60以上
青紙スーパー 1.4〜1.5 0.1〜0.2 0.2〜0.3 0.025以下 0.004以下 0.3〜0.5 2.0〜2.5 0.3〜0.5 0.3〜0.5 780〜830 水、油 160〜230 60以上
SK120(SK2) 1.15〜1.25 0.10〜0.35 0.1〜0.5 0.03以下 0.03以下 0.3以下 - - - 760〜820 150〜200 60〜67
玉鋼一級 1.42 0.01 0.01以下 0.025 0.004 0.02 - 0.03 0.01 60以上
銀1 0.8〜0.9 0.35以下 0.45〜0.75 0.03以下 0.02以下 15〜17 - 0.3〜0.5 - 1040〜1090 空、油 100〜150 57以上
銀3 0.95〜1.1 0.35以下 0.6〜1 0.03以下 0.02以下 13〜14.5 - - - 1040〜1090 空、油 100〜150 59以上
銀5 0.6〜0.7 0.35以下 0.6〜0.8 0.03以下 0.02以下 12.5〜13.5 - - - 1040〜1090 空、油 100〜150 57以上

(日立金属(株)安来工場資料を参照)


鋼に含まれる元素(Elements of Steel)
鋼には炭素以外にも様々な元素が含まれており、それらを鋼の5元素といいます。
記号 名称 説明、解説
C
炭素(carbon) 炭素は、含有量が多くなると鋼は硬くなると同時にもろくなります。含有量により鋼種を左右する重要な元素です。
刃物鋼では、0.06〜1.40%程度の含有量で、硬さを特に必要とする場合は1.0%以上、粘りが必要な場合はそれより少なくします。
Si ケイ素(silicon) けい素は、鋼の耐熱性、強さ、硬さを増す元素です。炭素を黒鉛化する元素で、炭化鉄を分解する働きがあります。刃物鋼では、約0.3%以下としていて、これが多いと曲げに耐える性能が悪くなり、火造りに、もろさが出てきます。
Mn マンガン(manganese) マンガンは、焼入効果を増す働きらきがあり、量が1%以上になるとチル化するようになり、常温加工が悪くなり、焼入れの際割れる恐れがあります。
溶銑中に入れるとイオウと化合して硫化マンガンを作り、湯の表面に浮くのでイオウを取り除く役目をはたします。
リン(phosphorus) リンは、鉄と化合してステダイト(Fe3P)を形成します。これは切削性を減少させ、鋼をもろくさせる性質があります。特に低温に於いて、もろさをあらわし、炭素が多い程著しくなります。
イオウ(sulfur) イオウは、鋼にとって有害な物質であり、熱した時、鋼をもろくさせる性質があります。鍛錬性を悪くし、火造りの際はもろくなり伸びや絞り、衝撃にも耐えることが出来なくなります。

鋼の5元素以外に様々な元素を加えたのが合金鋼であり、添加する元素によって鋼の性質(硬さや粘り)が変化します。
記号 名称 説明、解説
Cr クローム(chrome) クロームは、 鉄鋼のなかで炭化物を生成するため、鋼の焼き入れ性が高まります。
焼き戻しによる軟化も防ぎます。
酸化皮膜により、耐酸化性や、高温にも強くなります。
タングステンと共に加えることにより、よりその効果が上がります。
量を多くすることで、耐食性、耐熱性が向上します。
タングステン(tungsten) タングステンは、粒子が微密になり耐磨耗性もよく、焼入過敏性がなく、焼き入れがしやすくなります。
高温での強度、硬度が増しますが、モリブデンよりは効果が弱いです。
Mo モリブデン(molybdenum) モリブデンは、クロムと組み合わせて使われることが多く、焼きが入り易く強靭になり、耐磨耗性にも効果があります。
焼入れ性を上げて、焼き戻しによる軟化や脆化を防ぐ効果もあります。
 V  バナジューム(vanadium) バナジュームは、モリブデン、タングステンと同様に、硬度、強度が増します。
焼きが入り易く、鋼を高温でも、硬度が下がらない働きがあります。また、耐摩耗性は一番向上します。
マンガンなどと組み合わせて使われることが多く、さらに強力な硬度・強度が得られます。ただし加え過ぎると、切欠きじん性や硬化性が悪化します。
Ni ニッケル(nickel) ニッケルは、オーステナイト系ステンレスに欠かせない元素で、クロムと組み合わせることでクロムから生成される酸化膜の密着力を上げる効果を持ちます。
粒子が大きくなるのを防ぎ、焼きが入り易く、粘りと強度が高まります。

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