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Development of new super steel by using Japanese sword making technique model

采用日本制刀技术模型开发新型超级钢

基本信息

批准号：
18360349
负责人：
KITADA Masahiro
金额：
$ 10.78万
依托单位：
Tokyo National University of Fine Arts and Music
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

日本刀はわが国が世界に誇る鉄鋼の文化財である。その美術的な価値はもちろんのこと、手作りに近い技術水準の時代に、非常に高品質の鋼を生産し、異なる鋼種を使い分け、加工・熱処理技術も高い水準に達していたとみられる。大量生産には適する技術ではなかったが、その技術には現代でも学ぶべきものがあると考えられ、先端科学的な研究が必要である。しかし、日本刀に関する現代の材料科学水準での研究は全く行われておらず、その評価内容は伝承と鑑賞面だけのものであった。そこで、日本刀の材料科学的評価に着手し、鋼の微細構造、非金属介在物の微細構造、機械的性質、化学的性質などを総合的に検討してきたが、その結果の中に工業的に得られる平均結晶粒径(25~30μm)より小さいものが見出された。これが日本刀における標準的なものなのか、あるいは見出された刀だけのものなのかを判断するには、ある程度の数の日本刀を調べなければならない。そこで、鎌倉時代から江戸時代末期までに造られた日本刀の微細組織を調べ、日本刀における微細結晶粒の状況と、これらの結果から導かれる微細結晶粒の生成機構について追及した。その結果、鎌倉時代から室町時代末までに製作された日本刀には、平均結晶粒径が10~20μmのものが多く観察され、最も小さいものでは数μmの結晶粒径をもつ日本刀が観察された。しかし、江戸時代の刀では結晶粒径の小さいものは少なく、時代によって変遷のあることが明らかになった。最も結晶粒径の小さい日本刀は室町中期頃に製造されたものである。ただし、統計的に時代の変遷あるいは特徴を把握するだけの数の試料は分析していないので、上述の時代依存性は実験の範囲内に限った傾向である。微細結晶粒は刃に使われている鋼および刃と芯金の境界領域で観察される。刃の非金属介在物を観察すると、結晶粒径の小さいものほど非金属介在物が小さい傾向を示す。これは、鋼の鍛錬の回数が多いことを示し、鍛錬加工と結晶粒度に深い関係があることを示す。また、非金属介在物の微細構造を観察すると、芯金の非金属介在物が融解して複雑な構造を示すのにたいし、刃金の非金属介在物は比較的単純な構造を示し、かつ、破壊された形状を示すものが多い。これは、刃の部分の加熱温度が低いことを示唆するものと考えられる。実際の加熱方法は不明であるが、比較的低い温度で熱間の鍛錬が行われ、導入された転位等の欠陥による再結晶が生じても、低温のため結晶粒成長が少なく、小さな結晶寸法を保っているものと考えられる。また、鍛錬の回数が多いため、蓄積されるひずみエネルギーが大きく、再結晶における結晶核の生成数が多く、結晶粒の微細化を促しているものと推定される。また、刃金と芯金の境界に微細な結晶粒が存在するものもある。刃金の炭素濃度は平均で約0.6mass%の中炭素鋼であり、芯金の炭素濃度は0.1mass%以下の低炭素鋼である。刃金と芯金は鍛接されるが、加工熱処理の段階で炭素の拡散が生じ、これと同時に加工によるひずみが導入される。これが再結晶の核形成頻度を増大させているものと考えられる。定量的データーを得る段階には達していないが、これらの結果は、微細結晶粒を鋼に付与する方法として有効な成果と考えられる。

The Japanese sword is a cultural property of the country and the world.そのArt's な価値はもちろんのこと, hand-made りにNearly the technical level of the era, very にhigh-quality のsteel Our production, different steel grades, and processing and heat treatment technology are all at a high level. Mass production, suitable technology, modern technology It is necessary to study and study cutting-edge science.しかし, Japanese sword に关するmodern のmaterial science level での研究は全く行われておらず, そのreview価content は伝成とappreciation noodles だけのものであった.そこで、Japanese sword material science evaluation startし、Steel microstructure、Non-metallic intermediary microstructure、Mechanical properties、Chemical propertiesなどを総The average crystal grain size (25~30μm) of the に検恗してきたが and the そのRESULT の中にINDUSTRIAL に得られる(25~30μm)より小さいものが见出された.これがJapanese sword におけるStandard なものなのか、あるいは见出された刀だけのものなのかを Judgment するには, ある Degree のnumber の日本刀を动べなければならない.そこで, Kamakura period からEdo period end of the Edo period までにられたJapanese sword のfine organization をtunべ, Japanese sword におけThe status of the fine crystal grains, the result of the fine crystal grains, the formation mechanism of the fine crystal grains, and the pursuit of the results. The results of the Japanese sword made in the Kamakura period and the end of the Muromachi period in the Kamakura period. The average crystal grain size is 10~20 μmのものが多く観看され, the smallestも小さいものではseveral μmのcrystal grain sizeをもつ日本刀が観看された.しかし, the の刀では crystal grain size of the Edo period is small, the によって変动のあることが明らかになった. The smallest crystal grain size is the small Japanese sword made by Muromachi Mid-term Haruka. The changing times of statistics and statistics Analyze the dependence of the above-mentioned times and the limits and trends within the scope. The fine crystal grains are made of steel and the core gold is the realm of the realm. The blade's non-metallic intervening materials are small and the crystal grain size is small. The non-metallic intervening materials are small and the tendency is small.これは, the number of times of steel forging is too much, and the relationship between the forging processing and the crystal grain size and depth is があることをshow.また、The fine structure of the non-metallic intermediary を観看すると、The non-metallic intermediary of the core melts the fused structure of the non-metallic intermediary and shows the structure of the すのにたいし, blade gold and non-metallic intermediary objects are compared to the pure な structure and をshow し, かつ, and the broken されたshape をshow and すものが多い. The heating temperature of the blade part is low and the temperature is low. Unknown heating method, comparatively low temperature, hot room, forging, introduction, etc.るRecrystallization が生じても, low temperature のためcrystal grain growth が小なく, small さなcrystallization method を宝っているものと卡えられる.また, forged 錬の集が多いため, accumulated されるひずみエネルギーが大きく, recrystallized にIt is estimated that the number of crystal nuclei generated is too high and the refinement of crystal grains is accelerated.また、The realm of blade gold and core gold is the existence of fine crystal grains. Blade Gold is a medium carbon steel with an average carbon concentration of about 0.6 mass%, and Core Gold is a low carbon steel with a carbon concentration of less than 0.1 mass%. The blade metal and core metal are forged and joined, the heat treatment is processed and the carbon is loosened and raw, and the raw material is processed at the same time and the processing is done at the same time. The frequency of nucleation of これが recrystallization has increased greatly. Quantitative データーを got the step by step していないが, the result これらの, the fine crystal grain を steel に pays the する method として effective な results とtest えられる.