特開 2023-5189 刃物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023005189

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】刃物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B26B 9/00 20060101AFI20230111BHJP

【ＦＩ】

B26B9/00 A

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021106953

(22)【出願日】2021-06-28

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-04-08

(71)【出願人】

【識別番号】518356844

【氏名又は名称】ｎｅｔｅｎ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 重光

【テーマコード（参考）】

3C061

【Ｆターム（参考）】

3C061AA02

3C061BA03

3C061BA18

3C061BA20

3C061DD05

3C061DD08

3C061EE13

3C061EE40

(57)【要約】

【課題】隕鉄の特徴を生かした刃物を製造する。
【解決手段】少なくとも鉄及びニッケルを含む隕鉄１０を準備し、炉内にふいご２で風を送りながら隕鉄１０を炭で加熱し、１４１０℃以上でニッケルの融点である１４５５℃以下の温度で隕鉄１０を炉から取り出し、隕鉄１０を繰り返し叩く。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも鉄及びニッケルを含む隕鉄を準備し、
炉内にふいごで風を送りながら隕鉄を炭で加熱し、
１４１０℃以上でニッケルの融点である１４５５℃以下の温度で上記隕鉄を炉から取り出し、
上記隕鉄を繰り返し叩く
ことを特徴とする隕鉄の鍛錬方法。

【請求項2】

藁灰を上記炉から取り出した隕鉄にまぶした後、繰り返し叩く
ことを特徴とする請求項１に記載の隕鉄の鍛錬方法。

【請求項3】

上記炉内における隕鉄の周りの炎が黄色みを帯びた色から部分的に赤色を帯びたときに該隕鉄を炉から取り出す
ことを特徴とする請求項２に記載の隕鉄の鍛錬方法。

【請求項4】

上記ふいごを押したときの反力が弱くなったときに上記隕鉄を炉から取り出す
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の隕鉄の鍛錬方法。

【請求項5】

砂鉄と炭を燃やして予め生成したケラと、少なくとも鉄及びニッケルを含む隕鉄とを準備し、
炉内にふいごで風を送りながら上記隕鉄を炭で加熱し、第１温度域で隕鉄を取り出して繰り返し叩く第１の工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記ケラを炭で加熱し、第２温度域でケラを取り出して繰り返し叩く第２の工程と、
上記第１の工程を経た隕鉄と、上記第２の工程を経た鋼とを重ね合わせて積層体を形成する第３の工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記第３の工程で得られた積層体を炭で加熱し、第３温度域で積層体を取り出して繰り返し叩く第４の工程とを含み、
少なくとも上記第１の工程及び上記第３温度域は、１４１０℃以上でニッケルの融点である１４５５℃以下の温度である
ことを特徴とする刃物の製造方法。

【請求項6】

藁灰を上記炉から取り出した上記積層体にまぶした後、繰り返し叩く
ことを特徴とする請求項５に記載の刃物の製造方法。

【請求項7】

上記炉内における上記積層体の周りの炎が黄色みを帯びた色から部分的に赤色を帯びたときに該積層体を炉から取り出す
ことを特徴とする請求項６に記載の刃物の製造方法。

【請求項8】

上記ふいごを押したときの反力が弱くなったときに上記積層体を炉から取り出す
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の刃物の製造方法。

【請求項9】

上記ケラから得た鋼を芯鉄とし、上記隕鉄を皮鉄とし、芯鉄部分を切断部分とする刃物を製造する
ことを特徴とする請求項５から８のいずれか１つに記載の刃物の製造方法。

【請求項10】

請求項５から９のいずれか１つに記載の刃物の製造方法を用いて製造した
ことを特徴とする刃物。

【請求項11】

玉鋼と、少なくとも鉄及びニッケルを含む隕鉄とを準備し、
炉内にふいごで風を送りながら上記隕鉄を炭で加熱し、第１温度域で隕鉄を取り出して繰り返し叩く第１の工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記玉鋼を炭で加熱し、第２温度域で玉鋼を取り出して繰り返し叩く第２の工程と、
上記第１の工程を経た隕鉄と、上記第２の工程を経た鋼とを重ね合わせて積層体を形成する第３の工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記第３の工程で得られた積層体を炭で加熱し、第３温度域で積層体を取り出して繰り返し叩く第４の工程とを含み、
少なくとも上記第１の工程及び上記第３温度域は、１４１０℃以上でニッケルの融点である１４５５℃以下の温度である
ことを特徴とする刃物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、隕鉄（鉄隕石）の鍛錬方法、刃物の製造方法及びそれによって製造した刃物に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、金属材料からなる細板状の芯材と、芯材を内包し、芯材よりも硬度の高い部分を有する材料からなる外層材から構成される刃体において、芯材と外層材が刃体の両端部又は刃の先端部部において同一平面又は同一曲面を構成し、かつ刃縁の全てが外層材よりなる小刀は知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

一方、流星刀で知られる主成分が鉄とニッケルからなる隕石（隕鉄）を含んだ日本刀が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平３－１４９０７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような隕鉄を材料として、その質感を損なわずに刃物を製造するためには、鍛錬において鉄、炭素以外の非鉄金属（主にニッケルで、他にコバルト、クロム等）を除去するのではなく、互いが溶け合わずにミクロの塊が残った状態で全体にまんべんなく拡散させる必要がある。

【0006】

いわゆる古刀と呼ばれる日本刀には鋼（鉄と炭素の合金）以外の不純物が１割以上含まれている。一方、現代の日本刀は鉄及び炭素以外の成分がほとんど含まれていない。これは日本刀の材料である「けら」（以下、ケラと示す）から玉鋼をつくる際に、不純物が少なく、鉄分が多く、適度な炭素量が含まれる部分を選択的に使用するからである。

【0007】

本願発明者は、古刀と呼ばれる日本刀に近い刃物を再現するにあたってこの不純物に注目し、中でもケイ素化合物（ケイ酸塩）が重要な役割を果たしていることを発見した。

【0008】

そして、一般的に刃物の製造工程において、鍛錬とは、炭素の量を調整し、まんべんなく分散させると共に、鉄以外の不純物を取り除くことを目的としている。一般的な日本刀の材料となる玉鋼の成分は、例えば、炭素が０．９～１.８％、ケイ素が０．０５％以下、リンが０．００５～０．０２％、マンガンと硫黄が痕跡程度である。

【0009】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、隕鉄の特徴を生かした刃物を製造することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明では、本願発明者が独自のケラを使用した日本刀造りで得られた知見に基づき、隕鉄を材料として、その質感を維持したまま刃物の製作を可能にするための温度管理の指標を明らかにした。

【0011】

具体的には、第１の発明では、少なくとも鉄及びニッケルを含む隕鉄を準備し、
炉内にふいごで風を送りながら隕鉄を炭で加熱し、
１４１０℃以上でニッケルの融点である１４５５℃以下の温度で上記隕鉄を炉から取り出し、
上記隕鉄を繰り返し叩く。

【0012】

上記の構成によると、ニッケルの融点１４５５℃以下の温度であり、かつ、ニッケルよりも融点が高い鉄が緩む温度で鍛錬を行うことにより、ニッケル及び鉄に加え、コバルト、クロムなどの含有物のいずれもが溶融しない状態で作業を行うことで、隕鉄の特徴である、鉄と非鉄金属が完全に混ざり合わない状態のまま、隕鉄の質感を保持した刃物等を製造することが可能になる。なお、隕鉄は、少なくとも鉄（融点１５３８℃）及びニッケル（融点１４５５℃）を含んでいればよく、その他にコバルト（融点１４９５℃）、クロム（融点１９０７℃）などが含まれていてもよい。指針となるケイ素の融点である１４１０℃よりも低い温度であると、鉄やニッケルなどの含有物が十分に緩まず、鍛接が十分に行えない場合がある。ニッケルは部分的に溶けていてもよいが、完全に溶けない必要がある。

【0013】

第２の発明では、第１の発明において、
藁灰を上記炉から取り出した隕鉄にまぶした後、繰り返し叩く。

【0014】

上記の構成によると、藁灰をまぶすことで、藁灰に含まれるガラス質（ケイ酸塩）が被膜をつくり、鉄が酸化するのを防ぐことができる。鉄の融点に近づく（鉄が緩む）につれてニッケルの液状化が進んでいるが、ニッケルの塊が全て液状化するのではなく、周囲が溶けても芯は残っている状態にある。この状態では、藁灰にも含まれるケイ素（ケイ酸塩）が十分に軟化又は液状化しており、炉から隕鉄１０を引き出して叩くことにより、ケイ酸塩に取り囲まれた酸化物が叩き出される。鍛接を阻害する酸化物が排除された鉄同士、鉄と非鉄金属が、がっちりと噛み合う。

【0015】

第３の発明では、第２の発明において、
上記炉内における隕鉄の周りの炎が黄色みを帯びた色から部分的に赤色を帯びたときに該隕鉄を炉から取り出す。

【0016】

上記の構成によると、ニッケルの融点に近い温度となり、鉄同士、又は鉄と非鉄金属（ニッケル、クロム等）がマジックテープ（登録商標）のように噛み合いやすい状態で鍛接することができる。

【0017】

第４の発明では、第２又は第３の発明において、
上記ふいごを押したときの反力が弱くなったときに上記隕鉄を炉から取り出す。

【0018】

上記の構成によると、ケイ素が液状化し、その直後に、いわゆる「鉄が沸く」状態に達するので、鉄同士、又は鉄と非鉄金属が噛み合いやすい状態で鍛接することができる。

【0019】

第５の発明では、
砂鉄と炭を燃やして予め生成したケラと、少なくとも鉄及びニッケルを含む隕鉄とを準備し、
炉内にふいごで風を送りながら上記隕鉄を炭で加熱し、第１温度域で隕鉄を取り出して繰り返し叩く第１の工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記ケラを炭で加熱し、第２温度域でケラを取り出して繰り返し叩く第２の工程と、
上記第１の工程を経た隕鉄と、上記第２の工程を経た鋼とを重ね合わせて積層体を形成する第３の工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記第３の工程で得られた積層体を炭で加熱し、第３温度域で積層体を取り出して繰り返し叩く第４の工程とを含み、
少なくとも上記第１の工程及び上記第３温度域は、１４１０℃以上でニッケルの融点である１４５５℃以下の温度である。

【0020】

上記の構成によると、少なくとも隕鉄を含む材料を鍛錬する際に、第１温度域及び第３温度域で、ケイ素の融点１４１０℃以上でニッケルの融点である１４５５℃以下の温度で炉から取り出すことで、ニッケルなどの含有物を完全に溶かしてしまわないで、かつ鉄と噛み合わせることができる。なお、第１の工程と第２の工程とはどちらが先でも後でもよい。なお、第２の工程では、ニッケル等の含有物を含まないので、第２温度域を、必ずしも上限を１４５５℃で制限する必要はないが、脱炭が進みすぎないように同様に１４５５℃以下にするのが望ましい。

【0021】

第６の発明では、第５の発明において、
藁灰を上記炉から取り出した上記積層体にまぶした後、繰り返し叩く。

【0022】

上記の構成によると、藁灰がないと隕鉄１０の表面が酸化して酸化物が噛んでしまうため、鉄が噛み合わないが、藁灰を積層体全体にまぶすことでそれが避けられる。また、炉から取り出した隕鉄を叩くと、隕鉄内の液体のケイ素（ケイ酸塩）が酸化物を包み込んで外部に飛び散るため、鉄同士、鉄と非鉄金属が、がっちり噛み合う。

【0023】

第７の発明では、第６の発明において、
上記炉内における上記積層体の周りの炎が黄色みを帯びた色から部分的に赤色を帯びたときに該積層体を炉から取り出す。

【0024】

上記の構成によると、ニッケルの融点に近い温度となり、鉄同士、又は鉄と非鉄金属（ニッケル、コバルト、クロム等）がマジックテープのように噛み合いやすい状態で鍛接することができる。

【0025】

第８の発明では、第６又は第７の発明において、
上記ふいごを押したときの反力が弱くなったときに上記積層体を炉から取り出す。

【0026】

上記の構成によると、ケイ素（ケイ酸塩）が液状化し、また、いわゆる「鉄が沸く」状態に達するので、鉄同士、又は鉄と非鉄金属が噛み合いやすい状態で鍛接することができる。

【0027】

第９の発明では、第５から第８のいずれか１つの発明において、
上記ケラから得た鋼を芯鉄とし、上記隕鉄を皮鉄とし、芯鉄部分を切断部分とする刃物を製造する。

【0028】

上記の構成によると、皮鉄で芯鉄（刃鉄ともいう）を包むことで、隕鉄特有の模様が出る。芯鉄を、炭素を適度に含むケラから製造するので、全体の硬さも確保される。ケラから作成した芯鉄を刃物の刃先にしたのは、隕鉄を刃先にすると、研いだときにニッケル成分やクロム成分が残り、切断したときに引っ掛かり感が生じてしまうためであり、また、硬い鋼部分を刃先にすると耐久性という面でも有利である。

【0029】

第１０の発明の刃物は、第５から第９のいずれか１つの発明に係る刃物の製造方法を用いて製造した。

【0030】

上記の構成によると、皮鉄が隕鉄で芯鉄が鋼で形成された、隕鉄の特徴を生かした商品性の高い刃物が得られる。

【0031】

第１１の発明の刃物の製造方法では、第５の発明と同様の発明において、
ケラではなく、玉鋼を用いた。

【0032】

上記の構成によると、第５の発明のようにケラを用いる場合に比べると、ケイ酸塩の作用は大きく期待できないが、同様に、隕鉄の素材を完全に溶かしてしまうことなく、隕鉄の特徴を生かした刃物を製造することができる。

【発明の効果】

【0033】

以上説明したように、本発明によれば、隕鉄の素材を完全に溶かしてしまうことなく、隕鉄の特徴を生かした刃物を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の実施形態に係る包丁の製造方法を示すフローチャートである。

【図2】ふいごの概要を示す斜視図である。

【図3】松炭を示す写真である。

【図4】ケラを示す写真である。

【図5】隕鉄を示す写真である。

【図6】包丁を示す写真である。

【図7】実施例にかかるＸ線成分調査の結果を示す表である。

【図8】Ｘ線成分調査の各調査部位を示す写真である。

【図9】隕鉄を炉から引き出す際の（ａ）１回目及び（ｂ）２回目の炎の変化を調べた実験結果を示すグラフである。

【図10】隕鉄を炉から引き出す際の（ｃ）３回目及び（ｄ）４回目の炎の変化を調べた実験結果を示すグラフである。

【図11】隕鉄を炉から引き出す際の（ｅ）５回目の炎の変化を調べた実験結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0036】

図２は本発明の実施形態に係る隕鉄の鍛錬方法に用いる、ふいご１を示す。このふいご１は、古くから日本国内で一般的に用いられており、木製のふいご本体２の内部を板状のピストン３が把手４を押し引きすることで水平移動するようになっている。ピストン３の移動に伴ってふいご本体２上部に設けた吸込弁５から空気を吸い込み、吐出弁６から空気を吐出して送風孔７から空気を勢いよく送風するように構成されている。

【0037】

図示しないが、送風孔７のある部分には、石材などで囲まれた炉が設けられており、炉内の木炭（例えば、図３に示す松炭に代表される炭８）などを燃やすことができるようになっている。ここでの炭８は、松炭に限定されないが、松炭だと、急速に高温に達し安く、また下降も早い。松炭は、火が起きやすく、ふいご１による火力調整が容易である。さらに、松炭は、ナラ、クヌギなどの堅炭のようにばらけて粉炭になって蓄積することはなく、灰になって飛んでいくので、掻き出さなくてもどんどん継ぎ足せるというメリットがある。

【0038】

現在、一般的に刀工に使われている玉鋼は、畳２～３畳程度の大きさになるケラから、できるだけ不純物のない、鉄分が集中する部分を取り出して使っている。

【0039】

一方、本発明の実施形態で用いるケラ９（図４に示す）は、砂鉄に炭（落葉樹などの雑木の木炭など）を加えて燃焼（還元）させてつくる。砂鉄は完全には溶融しない。ここでは、還元のための「るつぼ」の役割を果たすためにも、崩れやすい松炭よりも雑木の木炭が適している。鉄鉱石と比べ、砂鉄には鉄以外の成分（例えば、ケイ酸塩、酸化カルシウムなど）が比較的多く入っており、そこに含まれるケイ素（二酸化ケイ素、ケイ酸塩化合物、ケイ酸塩鉱物等）が鉄の酸化を防ぐコーティングとして重要な働きをすることが分かった。場合によって貝殻などのカルシウム成分（例えば、炭酸カルシウムなど）を加えてもよい。貝殻だと藁灰のように飛んでいく心配はない。本実施形態では、一般的な玉鋼のように小割にしない。小割にするときにケイ酸塩等が飛び散ってしまわないようにするためである。

【0040】

このようなケラ９を鍛錬する際、分散して含まれるケイ素（二酸化ケイ素、ケイ酸塩化合物、ケイ酸塩鉱物等）が軟化又は液状化する温度（ケイ素の融点である約１４１０度）に達すると、ふいご２で風を送ったときに、その液状化したケイ素が「動く」感覚が生じる（具体的には、把手４を押して空気を送るときのピストン３の抵抗が弱くなる感覚が生じる）。炭８のみだと１２００℃が最高燃焼温度であるが、鉄が一部燃焼するような現象で、鉄自身は１４００℃を超える温度になる。例えば、二酸化ケイ素そのものの融点は１７１０℃であるが、実際には二酸化ケイ素とその混合物が存在するので、１４１０℃程度で軟化又は液状化していると考えられる。

【0041】

この「ケイ酸塩が動く感覚」の目安となるのがニッケルの反応である。ニッケルの融点は約１４５５度（ケイ素の融点は１４１０度程度で比較的近い）であり、炎全体が部分的に赤っぽくなったときはニッケルが溶け始める状態である。このとき、ケイ酸塩はすでに軟化又は液状化していると考えられる。

【0042】

つまり、炉から鋼（ケラ９）を引き出すタイミングとして１４１０℃以上で１４５５℃以下の狭い温度範囲を目指しつつ、同時に、鉄が液状化せずに緩む温度範囲（１５３８℃未満）にも達する環境を実現するのが望ましい。

【0043】

図５に示すように、隕鉄１０としては、ものによってその成分が異なるが、鉄を主成分とし、ニッケルの割合も高い。他にコバルト、クロムなどが含まれていてもよい。融点は、それぞれ、鉄１５３８℃、ニッケル１４５５℃、コバルト１４９５℃及びクロム１９０７℃である。なお、隕鉄１０の中には、１８－８ステンレスと成分が極めて近似しているものもある。１８－８ステンレスは、鉄、ニッケル及びクロムが全体に均一に分布しているが、隕鉄１０の場合は、ニッケル及びクロムは、均一に分布しているのではなく、まばらに分散している。隕鉄１０は、大気圏に突入する際に高温で燃えるため、炭素はほぼ燃えてなくなっており、全体としてみると、鋼よりも純鉄に近い柔らかさがある。しかしながら、まばらに分布したニッケル、コバルトやクロムが純鉄にはない、独特の様子を生み出している。この独特の様子は、隕鉄の特徴そのもので、結合が安定している。なお、数十億年の経過で鉄と非鉄金属が極めて強固に結合しているため、人工的にこのような組成を混ぜた合金に比べると結晶構造が安定しているという利点がある。

【0044】

組成の特徴を生かすためには、ニッケル、コバルト、クロム等が完全に溶けて液状化しない結合が安定した状態で隕鉄１０の鍛錬を行わなければならない。

【0045】

具体的には、ニッケルの融点１４５５℃以下の温度であり、かつ、ニッケルよりも融点が高い鉄（融点１５３８℃）が緩む温度で鍛錬を行う。

【0046】

つまり、炎全体に鉄と関連する（黄色み）が現れ始めた後、炎が部分的にニッケルと関連する赤色を帯び、ニッケルが緩んでいる状態であり、かつ、鉄も緩んでいる状態が望ましい。

【0047】

鉄の融点に近づく（鉄が緩む）につれてニッケルの液状化が進んでいるが、ニッケルの塊が全て液状化するのではなく、周囲が溶けても芯は残っている状態にある。

【0048】

この状態では、ケイ酸塩が十分に液状化しており、炉から隕鉄１０を引き出して叩くことにより、ケイ酸塩に取り囲まれた酸化物が叩き出される。鍛接を阻害する酸化物が排除された鉄はがっちりと噛み合う状態にある。

【0049】

このように、炎全体が赤色でかつ黄色みを帯びている状態でタイミングよく隕鉄１０を炉から引き出して叩くことで、鉄同士、又は鉄と非鉄金属（ニッケル、コバルト、クロム）がマジックテープのように噛み合いやすい状態で鍛接することができる。

【0050】

なお、クロムは、融点が１９０７度と非常に高いため、炭の燃焼温度では緩まずミクロの塊の状態のまま残っており、鉄がその塊を取り囲むようにしてクロムと強固に噛み合う。これにより、一般的な製造法で隕鉄１０の刃物をつくった場合に生じる、金属同士の伸び率の違いによるヒビや剥離の発生率を抑えることができる。

【0051】

以上のように、ニッケル、鉄、コバルト及びクロムがいずれも溶融しない状態で作業を行うことで、隕鉄１０の特徴である「鉄と非鉄金属が完全に混ざり合わない状態」のまま、隕鉄１０の質感を保持した刃物を製造することが可能になる。

【0052】

－包丁の製造方法－
次に、本実施形態に係る包丁の製造方法について図１を用いて説明する。図６に示すような包丁１１を製造する場合、皮鉄に靱性のある隕鉄１０を使い、芯鉄に硬い鋼（ケラ９）を使用する。

【0053】

まず、ステップＳ０１の前工程で、鉄だけでなく他の混合物を適量に含む砂鉄に炭（木炭）等を混ぜて燃やし、ケラ９を生成しておく。場合によっては貝殻を加えてもよい。上述したように、一般的に流通する玉鋼よりも、ケイ酸塩などが残る、独自に砂鉄から製造したケラ９が望ましい。このケラ９は、従来の玉鋼のような大きなものではなく、台に載る大きさが望ましい。ケラ９を載せる、てこ棒の先端の台は、ケラ９と同じ成分で作成しておく。

【0054】

次いで、ステップＳ０２の準備工程において、台に載る適切なサイズ及び量のケラ９及び隕鉄１０を準備する。隕鉄１０を載せる、てこ棒の先端の台についても、隕鉄１０と同じ成分で作成しておく。

【0055】

そして、第１の工程に入り、ステップＳ０３の隕鉄積み沸かし工程において、皮鉄用の複数の隕鉄１０を台の上に載せ、木炭、例えば、炭８を十分に燃やした炉に入れて加熱する。

【0056】

次に、ステップＳ０４の隕鉄取出工程において、炎により隕鉄１０の温度が高くなってくると、いわゆる「鉄が沸く」ジューという音が聞こえる。このとき、鉄は、融点には至っていないが、浸炭された表面部分は一部溶けている。浸炭された鉄は、融点が低くなるためである。

【0057】

鉄が沸き始めて例えば１０秒から２０秒程度立つと、炎の色が部分的に赤っぽくなる。そして、ふいごを押したときの反力が弱くなったころを見計らって隕鉄１０を取り出す。このときの隕鉄１０の第１温度域Ｔ１は、ケイ素の融点１４１０℃以上であるが、ニッケルの融点である１４５５℃以下の温度であると考えられる（１４１０℃≦Ｔ１≦１４５５℃）。１４５５℃を超えてニッケルが完全に溶けてしまわないように十分に注意する。

【0058】

次いで、ステップＳ０５の隕鉄折り返し鍛錬工程において、赤くなった隕鉄１０を藁灰でまぶした後、折り返し鍛錬を行う。最初に叩くときには、積み重ねた隕鉄１０を噛み合わせるようにして叩く。その後は、ステップＳ０３～Ｓ０４を繰り返し、折り返し鍛錬を５回程度行う。折り返すことで層ができ、隕鉄１０に粘りが生じる。人力で叩いてもよいし、機械で叩いてもよい。５回という回数は、そのときの材料、温度、気圧などに左右される。藁灰は、例えば、イネ科の植物を乾かした藁を灰にしたものであり、通常は、二酸化ケイ素、酸化カルシウム、リン酸などが多く含まれる。

【0059】

１４１０℃の辺りで、藁灰に含まれるケイ酸塩（二酸化ケイ素、ケイ酸カルシウムなど）が溶けてガラス状になり、液状になると、ふいごで風を送ったときに、その液状部分によってふいごを押したときの反力が弱くなると考えることもできる。

【0060】

炉から取り出した隕鉄１０を叩くと、隕鉄１０内の液状のケイ酸塩が飛び散って鉄同士がっちり噛み合う。藁灰がないと隕鉄１０の表面が酸化して酸化物が噛んでしまうため、鉄が噛み合いにくくなる。折り返し鍛錬を繰り返す度にニッケル、コバルト、クロム等がミクロの塊の状態のまま分散していく。

【0061】

次に、ステップＳ０６の皮鉄成形工程において、折り返し鍛錬を行った隕鉄１０を叩いて断面Ｕ字状に成形する。皮鉄となる断面Ｕ字状の隕鉄１０は、藁灰を十分にまぶして酸化を防いだ状態で、てこ棒の先端の台に結合されたままの状態で置いておく。このとき、断面をＵ字状にするのではなく、隕鉄１０を２つに割ってもよい。

【0062】

次いで、第２の工程に移り、ステップＳ０７の鋼積み沸かし工程において、芯鉄（刃鉄）用の複数（１つでもよい）のケラ９を台の上に載せ、木炭、例えば、炭８を燃やした炉に入れて加熱する。

【0063】

次に、ステップＳ０８の鋼取出工程において、ふいごを押したときの反力が弱くなったころを見計らってケラ９（鋼）を取り出す。この取り出すタイミングが遅れると、鋼が柔らかくなりすぎてばらけてうまく繋がらない。このときの第２温度域Ｔ２は、鋼に含まれるケイ酸塩などが液状になる１４１０℃程度が適していると考えられるが、この場合は、隕鉄１０の場合のように、ニッケルを含まないので、第２温度域Ｔ２の上限は１４５５℃に限定されないが、脱炭が進みすぎないように同様に１４５５℃よりも低くするのが望ましい。

【0064】

次いで、ステップＳ０９の鋼折り返し鍛錬工程において、赤くなった鋼に対して折り返し鍛錬を行う。隕鉄１０のようにニッケル、コバルト、クロム等を含まないので、折り返した場合にも比較的接合しやすい。

【0065】

次いで、第３の工程に移り、ステップＳ１０の積層工程において、芯鉄が断面Ｕ字状の皮鉄に嵌合できる板状となったところで、てこ棒から切り離し、皮鉄で嵌め込んで藁灰を十分にまぶす。これにより、３層の積層体のような構造となる。なお、隕鉄１０を２つに割った皮鉄の場合には、てこ棒の先の台に結合された芯鉄を２枚の皮鉄で挟み込む。藁灰をまぶすことで、藁に含まれるガラス質が被膜をつくり、鉄が酸化するのを防ぐことができる。

【0066】

次に、ステップＳ１１の積層体加熱工程において、皮鉄で覆われた芯鉄（積層体）を炉に入れて加熱する。下記実施例で示したように、隕鉄１０は鉄、ニッケル及びその他微量のコバルト、クロム等が主成分であり、そのままでは鋼と結合しにくい（噛み合わせにくい）。鉄の融点が１５３８℃、ニッケル１４５５℃、コバルト１４９５℃、クロム１９０７℃であり、鉄が溶けない（柔らかくなって鍛えられる硬さ）程度で温度が上下することで、低いときはニッケルと結合（噛み合わせ）しやすくなり、高いときには鉄の融点に近づいてコバルト、クロム等と結合（噛み合わせ）しやすくなる。このように、どの金属も液状に溶けていない状態が重要で、鋼と、隕鉄１０から鍛えた金属が、マジックテープのようにくっつく状態をつくる。

【0067】

ニッケルと結合しやすい温度域では、ニッケルと関連する独特の色（赤みがかった色）が出る。その一瞬の色の変化で温度の上下を「ふいご２」で調節する。このときの積層体の第３温度域Ｔ３は、ケイ素の融点１４１０℃以上で、ニッケルの融点である１４５５℃以下の温度であると考えられる（１４１０℃≦Ｔ３＜１４５５℃）。

【0068】

上記のような炎の色による調整の他に、鉄が柔らかくなったとき、ふいご２を手で調節しているときのその圧がフッと緩むときがある。それも、鉄がニッケル、コバルトやクロムなどの他の金属と接合しやすい状態になったタイミングと考えられる。

【0069】

次いで、ステップＳ１２の沸かし延ばし工程において、赤くなった積層体を繰り返し叩き、包丁１１の形に整える。このとき、芯鉄と皮鉄とが接合されにくいときがある。その場合、予め隕鉄１０を削ったときに出てくる金属粉を意図的に酸化させた（錆びさせた）接着剤を用いる。この接着剤を芯鉄と皮鉄との間に振りかけることで、接合しやすくなる。

【0070】

成形の際に、時折、水をかけてハンマーで叩く。温度の高い積層体によって水蒸気爆発を起こさせて表面の不純物（酸化物）を飛ばす。柔らかい皮鉄と硬い芯鉄とでは、伸び率が違う（柔らかい皮鉄が伸びやすい）ので、ずれて割れやすいこともあるが、割れないように延ばす。

【0071】

そして、先端を叩いて細くして柄１４に入る中子（茎子）１５をハンマーで叩き出す。

【0072】

形が整ったところで、寸法を測って刀身１２部分を切り出す。

【0073】

切り出した後は、平箸等で掴んで適宜炉で加熱しながらスプリングハンマーなどの機械やハンマーで繰り返し叩いて包丁１１の刀身１２の形に成形する。この段階では、もう藁灰はまぶさない。

【0074】

そして、適宜、形が整ったところで銘を入れる。

【0075】

次いで、ステップＳ１３の焼き入れ工程において再び炉に入れて加熱した後、水に入れて焼き入れする。すると、図６に示すように、鋼で構成される刃先１３部分は、酸化物がなくなって白くなり、隕鉄１０で構成される皮鉄１６部分が黒くなっているのが分かる。９１０℃程度で鉄がオーステナイト組織に変わり、そこから急激に常温程度に下げると、マルテンサイト組織に変わる。炭素がほとんど含まれない隕鉄１０で構成される皮鉄１６は、全く変化しないが、刃先１３を構成する鋼部分が焼き入れされる。

【0076】

次に、ステップＳ１４の焼き戻し工程において、低温で熱し硬さと柔軟性を与える。刀身１２にゆがみが生じた場合には、ハンマーで叩く。このとき、外側が隕鉄よりなる皮鉄で覆われているので、割れることはない。鋼だけだと割れやすいこともある。この火の作業だけで３時間程度かかる。

【0077】

次いで、ステップＳ１５の研ぎ工程において、包丁１１の刀身１２を研ぐ。目の粗い砥石から徐々に目の細かい砥石で研ぐ。ケイ酸塩が含まれていることで、一見、表面が滑らかには見えないが、実はこのケイ酸塩が「遊び」の役割を果たしており、細かい目の砥石で研ぐことで鉄が動いて隙間が少なくなり、錆びにくくなる。あくまでも錆びにくさという実用性を追究した結果ではあるが、この状態では微細な傷が目立たないだけではなく、乱反射が生じるため、現代刀では輝きが平面的であること比べて、輝きが立体的に見えるという美術的価値を生み出すことができる。

【0078】

最後に、中子１５の部分に柄１４を差し込んで包丁１１が完成する。

【0079】

ケラ９から作成した芯鉄で包丁１１の刃先１３（実際に食材に触れる部分）にしたのは、隕鉄１０を刃先にすると、研いだときにニッケル成分やクロム成分が残り、切断したときに引っ掛かり感が生じてしまうためである。また、鋼の方が硬く刃先には適しているからである。

【0080】

皮鉄で芯鉄を包むことで、隕鉄１０の特徴が外観に現れる。芯鉄を、炭素を含むケラ９（鋼）から製造するので、全体の硬さも確保される。

【0081】

したがって、本実施形態に係る刃物の製造方法によると、隕鉄１０の特徴を生かした包丁１１を製造することができる。

【0082】

－実施例－
図７及び図８に示すように、実際に製造した包丁１１について、その材料と共に元素の質量割合をＸ線分析した。化合物の質量ではなく、元素そのものの質量割合を調べている。

【0083】

部位１、２及び７が包丁１１の各部を、部位３、４、５及び６が隕鉄１０の分析結果を示す。

【0084】

包丁１１の部位１は特に刃先１３部分であり、鋼であることからニッケルはほとんど含まれていなかった。ケラ９から含まれるケイ素については若干残っている。

【0085】

包丁１１の部位２は、隕鉄１０で構成される皮鉄部分であり、ニッケルの質量割合が１５％と高い。また、コバルトが多少含まれている。

【0086】

隕鉄１０は、物や部位によっても含有物の質量割合が異なるようであり、ニッケルは、６～９％は含まれ、他にコバルトやケイ素が含まれている。本実施例ではクロムは少ないかほぼ含まれていなかった。

【0087】

なお、本実施例における、Ｘ線分析の特徴としては、指定した元素で合計１００％の質量割合を調べたため、指定されていない元素は含まれていない。

【0088】

－実験－
隕鉄１０を炉から引き出す際の炎の変化をコニカミノルタ社の分光放射照度計（ＣＬ－５００Ａ）を使用して計測した。

【0089】

実際に刀工が炉から５回、隕鉄１０を引き出したタイミングの炎の色の変化を調べた。その結果を図９～図１１に示す。

【0090】

各図において、主波長の線は、スペクトル軌跡を示し、単色の光（赤・橙・黄・緑・青・藍・青紫）を波長（ｍｍ）で表している。Ｙ軸は、大きいほど緑が強く、小さいほど青が強い。ｘ軸は、小さいほど青が強く、大きいほど赤が強い。△は、鉄が沸く（ジューと音がする）状態が起こる前の２０秒間で、□は、鉄が沸いている状態で、○は、炉から隕鉄を引き出すまでの１０秒間である。

【0091】

図９（ａ）１回目から図１１（ｅ）５回目までのそれぞれにおいて、○（隕鉄を引き出す１０秒前）が赤の方向に寄っている。１回目から５回目に進むにしたがって、全ての点が一か所に集中している。つまり、鍛錬によって物質（小さい塊が残っていても）が均等になってきていることが分かる。

【0092】

まとめると、各回のポイントにばらつきがあったが、最後に炉から引き出した（ｅ）５回目ではポイントが小さい範囲に集中している。これは「鉄が沸き始める状態」から「隕鉄１０を炉から引き出す直前」までのプロセスにおいて炎の色のばらつきが少なくなったことを示している。

【0093】

このことから、鍛錬の最終段階において、非鉄金属をはじめとする組成物がまんべんなく分布する状態になったと推察される。

【0094】

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

【0095】

すなわち、上記実施形態では、刃物として包丁の例を示したが、隕鉄の鍛錬方法は、日本刀、短刀、ナイフ等の他の刃物にも応用できる。例えば、日本刀では、１００％隕鉄１０で鍛錬を行うこともできる。この場合は、芯鉄部分も皮鉄部分もそれぞれ隕鉄を鍛錬するとよい。芯鉄部分と皮鉄部分とで材質の異なる隕鉄を用いてもよいし、同様の材質の隕鉄を用いてもよい。いずれの場合においても、第１温度域及び第２温度域と同様に、第２温度域も１４１０℃≦Ｔ２≦１４５５℃とするとよい。隕鉄と鋼を組あせて日本刀を製造する場合、例えば、芯鉄に靱性のある隕鉄１０を使い、皮鉄には炭素量が多く硬い鋼（ケラ９）を使用してもよい。

【0096】

上記実施形態では、芯鉄部分を独自のケラ９を用いて鍛錬した。詳しい説明は省略するが、一般的な玉鋼をケラ９の代わりに用いてもよい。

【0097】

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

【符号の説明】

【0098】

１ ふいご
２ ふいご本体
３ ピストン
４ 把手
５ 吸込弁
６ 吐出弁
７ 送風孔
８ 炭
９ ケラ
１０ 隕鉄
１１ 包丁
１２ 刀身
１３ 刃先（芯鉄）
１４ 柄
１５ 中子
１６ 皮鉄

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2021-12-22

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0001】

本発明は、刃物の製造方法に関する。

【手続補正3】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

砂鉄と炭を燃やして予め生成したケラと、少なくとも鉄及びニッケルを含む隕鉄とを準備し、
炉内にふいごで風を送りながら上記隕鉄を炭で加熱し、第１温度域で隕鉄を取り出して繰り返し叩く第１の工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記ケラを炭で加熱し、第２温度域でケラを取り出して繰り返し叩く第２の工程と、
上記第１の工程を経た隕鉄と、上記第２の工程を経た鋼とを重ね合わせて積層体を形成する第３の工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記第３の工程で得られた積層体を炭で加熱し、第３温度域で積層体を取り出して繰り返し叩く第４の工程とを含み、
少なくとも上記第１温度域及び上記第３温度域は、１４１０℃以上でニッケルの融点である１４５５℃以下の温度である
ことを特徴とする刃物の製造方法。

【請求項2】

上記第３の工程において、予め隕鉄を削ったときに出てくる金属粉を意図的に酸化させた接着剤を上記鋼と上記隕鉄との間に振りかける
ことを特徴とする請求項１に記載の刃物の製造方法。

【請求項3】

上記第３の工程の後、再び上記炉に入れて加熱した後、水に入れて焼き入れし、刃先部分を硬化させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の刃物の製造方法。

【請求項4】

上記ケラから得た鋼を芯鉄とし、上記隕鉄を皮鉄とし、芯鉄部分を刃先とする刃物を製造する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の刃物の製造方法。

【請求項5】

玉鋼と、少なくとも鉄及びニッケルを含む隕鉄とを準備する工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記隕鉄を炭で加熱し、第１温度域で隕鉄を取り出して繰り返し叩く第１の工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記玉鋼を炭で加熱し、第２温度域で玉鋼を取り出して繰り返し叩く第２の工程と、
上記第１の工程を経た隕鉄と、上記第２の工程を経た鋼とを重ね合わせて積層体を形成する第３の工程と、
炉内にふいごで風を送りながら上記第３の工程で得られた積層体を炭で加熱し、第３温度域で積層体を取り出して繰り返し叩く第４の工程とを含み、
少なくとも上記第１温度域及び上記第３温度域は、１４１０℃以上でニッケルの融点である１４５５℃以下の温度である
ことを特徴とする刃物の製造方法。