焼入れによる強化

日本刀というのは、焼入れによって刃側と棟側の体積膨張の差によって刀身に反りが生じて、刃部に圧縮応力、棟部に引張応力が生じることで力学的なバランスが保たれているそうです。これらの応力を残留応力というそうです。これらの残留応力は素材の鋼を超える強さに日本刀を強化するそうです。
焼入れによって発生する日本刀内部の残留応力分布というのは、とても複雑だそうで、現在のところ、詳細が分かっているわけではないそうです。これらを検証する場合、実際の刀身には焼入れによって残留応力が発生しているそうですが、まず「残留応力がない」と仮定して、作用する力とそれによって生じる曲げ応力の関係を考えるそうです。焼入れによって生じる残量応力というのは、素材の鍛錬した玉鋼を超える強さに日本刀を強化することになるのは知られていることだそうです。飛び焼きというものがあるそうです。刃文が刃縁から離れて、地鉄中に点在するものだそうです。地鉄一面に飛焼が複雑な形にたくさん入ったものを皆焼というそうです。これは南北朝時代の相州伝などに見られるそうです。また、刃部だけでなく、棟の部分にも施された焼刃のことを棟焼というそうです。皆焼は地金全体に焼入れを入れることではないそうです。このことからも残留応力というものによる強化メカニズムが働いていると考えられるそうです。しかし、もし刃部の残留圧縮応力および鎬から棟部にかけての残留引張応力を減少させるような焼きになっているとすれば、強化メカニズムが十分に働かないということになるそうです。美術刀剣としての評価が上がっても、武器としての日本刀ということになると疑問符がつくということだそうです。

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