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刃とは、工具、武器、機械の鋭利な切断部分であり、表面や材料に穴を開けたり、切り刻んだり、スライスしたり、削ったりするために特別に設計されています。刃は通常、切断対象物よりも硬い材料で作られています。初期の刃は、火打ち石や黒曜石などの剥片石で作られ、時代を経て銅、青銅、鉄などの金属へと進化し、現代では鋼鉄やセラミックで作られています。人類最古の道具の一つである刃は、戦闘、料理、その他さまざまな日常的および専門的な作業など、幅広い用途で使われ続けています。
刃物は、切断刃先に力を集中させることで機能します。パン切り包丁や鋸に見られるような鋸歯状の刃など、様々な形状の刃物は、この力の集中をさらに高め、特定の用途や素材に合わせて刃物を適応させています。このように、刃物は歴史的にも現代社会においても重要な位置を占めており、素材技術と実用性の進化を反映しています。
食品調理中、ナイフは主にスライス、みじん切り、突き刺しに使用されます。[ 1 ]
戦闘では、刃物は切り裂いたり突き刺したりするために使用され、投げたり他の方法で推進することもできます。[ 2 ] [ 3 ]機能は、神経、筋肉または腱の線維、または血管を切断して、敵を無力化または殺害することです。主要な血管を切断すると、通常は失血により死に至ります。
刃は、表面に沿って削ったり貫通させたりするのではなく、インク消しゴムのように刃を表面上で横方向に動かして削るために使用されることがあります。グレーダーなどの建設機械では、地面を削る装置も刃と呼ばれ、通常は交換可能な刃先を備えています。
切断を目的とした単純な刃は、2つの面が刃先で接しています。理想的には、この刃先には丸みがないことが望ましいのですが、実際には、光学顕微鏡または電子顕微鏡で拡大すると、すべての刃先はある程度丸みを帯びていることがわかります。刃には、ハンドルから、または刃の裏側を押すことによって力が加えられます。ハンドルまたは刃の裏側は、細い刃先に比べて面積が大きくなっています。このように、小さな刃先領域に力が集中することで、刃先にかかる圧力が増大します。この高い圧力によって、刃は材料中の分子、結晶、繊維などの結合を切断し、材料を切断することができます。そのため、切断する材料が折れる前に、刃が折れないだけの強度が必要となります。
刃と刃の接合面の角度は重要で、角度が大きいほど刃の切れ味は鈍くなりますが、刃先は強くなります。刃先が強ければ、割れたり、刃先が変形したりして切れ味が鈍くなる可能性は低くなります。
刃の形状も重要です。厚みのある刃は、同じデザインの薄い刃よりも重く、強く、硬くなりますが、切断や突き刺しの際に抵抗が大きくなります。フィレナイフは非常に柔軟になるほど薄く、カービングナイフはより厚く、より硬くなります。短剣は突き刺すことができるように薄く、キャンプナイフはより強く、より耐久性があるように厚くなります。タルワールのような強く湾曲した刃は、相手に接近していても刃を相手に向けることを可能にしますが、直剣では同じように引き抜くのは困難です。斧の湾曲した刃は、刃のごく一部だけが最初に木に当たることを意味し、薄い刃と同様に力を集中させますが、直刃は刃の全長が木の平らな部分に当たる可能性があります。薪割り斧は、木に引っかからないように凸面になっていますが、薪割り斧は平らであったり、凹面になっている場合もあります。ホペシュ、ファルシオン、またはククリは、刃の先端が角度がつけられていたり、重りが付けられていたりするため、力が刃のより速く動く重い部分に集中し、切断力が最大化されますが、突き刺すのにはほとんど適していません。一方、レイピアは薄く先細りになっているため、同じサイズの剣に比べて切断力は低下しますが、より機敏に突き刺したり動かしたりすることができます。
のこぎりやパン切り包丁のようなギザギザの刃は、ギザギザの先端に力が集中するため、圧力が増加するとともに、木材、ロープ、パン、野菜などの柔らかい繊維質の材料がギザギザの間の隙間に広がるようになります。パン切り包丁であっても、パンにナイフを押し付けると、パンは潰れてしまいます。これは、パンの弾性率が低い（柔らかい）ものの、降伏ひずみが大きい（ゆるく、大きく伸ばしたり潰したりしても壊れない）ためです。一方、ギザギザの刃をパンに軽く押し付けると、ギザギザの刃が同時にパンを切断し、パンの変形を大幅に抑えることができます。同様に、ロープを押すとロープが潰れてしまいますが、ギザギザの刃をロープに引くと、ロープの繊維が切断されます。滑らかな刃は、刃が引く方向と平行であるため、あまり効果的ではありませんが、ギザギザの刃は繊維に対して角度がついています。ナイフの鋸歯は、多くの場合対称形状になっており、刃が前進と後退の両方のストロークで切断できるようになっています。ただし、Veff鋸歯は例外で、刃をユーザーから遠ざけながら切断力を最大化するように設計されています。木材用と金属用の鋸歯は、通常非対称形状になっており、一方向にのみ移動しながら切断します。（鋸は、狭い溝（切り込み）に沿って材料を削り取って粉状にすることで切断しますが、ナイフなどは材料を押し広げることで切断します。つまり、鋸は材料の損失を伴い、鋸歯は金属の切り屑や木くずを切断溝から排出する役割も果たします。）
フラーとは、刃に鍛造で刻まれた縦方向の溝、または後から機械加工で削り出された溝のことです。後者の方法はあまり好ましくありません。この溝によって刃の強度は必然的に低下しますが、剛性を損なうことなく刃を軽量化する効果があります。I形鋼などの梁の製造にも同様の原理が用いられています。フラーが特に重要な役割を果たすのは刀剣類です。ほとんどのナイフでは、フラーによって削り取られる材料はごくわずかであるため、刃の重量にほとんど影響はなく、主に装飾的な役割を果たしています。
一般的に、刃は切断対象物とほぼ同じくらいの硬さ、通常はそれよりも硬い素材で作られています。刃の硬度が不十分だと、切断対象物を切断できなかったり、摩耗が早かったりします。これは、硬度が素材の耐摩耗性に関係しているためです。しかし、刃は衝撃による動的な負荷に耐えられるだけの靭性も必要であり、一般的に刃が硬いほど素材の靭性は低くなります（脆くなります）。例えば、鋼鉄製の斧の刃は切断対象物である木材よりもはるかに硬く、木に振り下ろした際の衝撃に耐えられるだけの靭性を持っています。一方、鋼鉄よりも硬いセラミック製の包丁は非常に脆く（靭性が低く）、床に落としたり、食材を切っている最中にねじったり、他の調理器具の下に不用意に保管したりすると簡単に割れてしまいます。このように、刃の用途、素材、そして製造工程（鋼鉄製の刃の場合、刃の硬度と靭性に影響を与える熱処理など）の間には、常に緊張関係が生じます。切れ味と持続性のバランスを見つける必要がある。これを回避できる方法の一つに、部分焼入れがある。この方法により、切れ味を維持できる刃先と、靭性の高い本体が得られる。[ 4 ]
先史時代、そして現代に至るまで技術的に未発達な文化では、道具や武器の刃は木、骨、石で作られてきました。[ 5 ]ほとんどの木材は刃持ちが非常に悪く、骨や石は脆いため、叩いたりぶつけたりすると割れてしまいます。現代では、黒曜石の形で石が医療用メスに使われています。これは、黒曜石が非常に鋭利な刃に成形できるためです。セラミックナイフは非金属で非磁性です。非金属は腐食しないため、錆びたり腐食したりすることはありませんが、石や骨と同様の欠点があり、かなり脆く、ほとんど柔軟性がありません。セラミックナイフは金属ナイフよりも硬いため、研ぐのが難しく、セラミックナイフの中には、一部の砥石と同じかそれ以上に硬いものもあります。例えば、合成サファイアは天然の砥石よりも硬く、アルミナの砥石と同じ硬さです。二酸化ジルコニウムはガーネット砥石よりも硬く、アルミナとほぼ同じ硬さです。どちらも研ぐにはダイヤモンド砥石か炭化ケイ素砥石が必要で、刃が欠けないように注意しなければなりません。そのため、セラミックナイフはキッチン以外ではほとんど使われず、まだあまり一般的ではありません。プラスチックナイフは研ぎにくく、切れ味も長持ちしません。主に低価格の使い捨て食器、子供用食器、または金属製の刃物が禁止されている飛行機内などの環境で使用されます。切れ味の悪さを補うために鋸歯状になっていることが多いですが、食べ物を切ることができることからもわかるように、怪我をさせる可能性はあります。使い捨て食器以外のデザインのプラスチック製の刃物は、金属探知機で検出されないため、一部の地域では禁止または制限されています。
古代文明では、入手しやすかったため、天然銅が刃物の製造に使われていました。 [ 6 ]銅は比較的柔らかいため変形しやすく、刃持ちが悪く、石の加工には適していません。この点では青銅の方が優れており、後の文明で採用されました。青銅と銅はどちらも、ハンマーで叩くことで加工硬化させることができます。製錬技術の進歩に伴い、鉄が刃物の製造に使われるようになりました。鉄から作られるさまざまな合金である鋼は、現代では好んで使われる金属となっています。
鋼にはさまざまな合金があり、刃物に求められる幅広い物理的・化学的特性を備えています。例えば、外科用メスは錆びにくく、化学的にほとんど不活性なステンレス鋼で作られることが多いです。工具鋼は硬く、耐衝撃性に優れています（ただし、靭性と硬度を維持するには高価な合金材料が必要であり、また硬いため最終形状に加工するのが難しいため、高価な場合が多いです）。また、高温下でも物理的特性が変化しないように設計されたものもあります。鋼はさらに熱処理を施すことで、衝撃を受ける刃物にとって重要な靭性や、使用後も切れ味を維持できる硬度を最適化できます（ただし、硬い金属ほど研ぐのに手間がかかります）。
異なる材料や異なる熱処理を組み合わせることで、刀身に望ましい特性を持たせることが可能です。例えば、最高級の日本刀は通常、最大 7 種類の金属から作られ、品質の劣る刀でも 2 種類から作られることが多かったのです。これらには、衝撃のエネルギーを吸収しても割れないが、曲がって刃持ちが悪い軟鉄と、衝撃で割れやすいが刃持ちの良い硬鋼が含まれます。この組み合わせにより、刃が乱暴に扱われると欠ける可能性はあるものの、衝撃に耐え、鋭さを保つ刀が作られました。パターン溶接では、軟らかい（曲げやすい）低炭素鉄と硬い（脆い）高炭素鉄のねじった棒を鍛造して接合しました。 [ 7 ]これは、当時の炉では通常、どちらか一方のグレードしか製造できず、どちらも非常に限られた用途の刀身以外には適していなかったためです。現代の製鋼業者がさまざまな組成の非常に高品質の鋼を製造できるようになったため、この技術は歴史的な再現か芸術作品にほぼ限定されています。異なるグレードの鋼材で作られた酸エッチングおよび研磨用の刃は、装飾的または芸術的な効果を生み出すために使用できる。
日本の刀鍛冶は、焼き入れ前に刀身を異なる厚さの粘土で覆うことで、部分焼き入れという技術を開発した。粘土が薄いほど、加熱された金属は特に刃先部分でより速く冷却される。冷却が速いほど結晶構造が細かくなり、刃先は硬く、刀身本体はより柔軟になる。ヨーロッパの刀鍛冶も、部分焼き戻しを用いて同様の結果を得ていた。
刃物は使用や酷使によって切れ味が鈍くなります。これは特に鋭利な刃物や柔らかい素材で作られた刃物に当てはまります。切れ味の鈍化は通常、刃とセラミック、石、骨、ガラス、金属などの硬い物質との接触によって起こります。
刃が鋭利であればあるほど、切れ味は鈍くなります。刃先に近い部分は薄いため、刃が摩耗して厚い部分が現れるまで削り取られる材料が少なくなります。また、薄い刃先は力が加わると丸まってしまい、「J」の文字の下部のような形になることがあります。そのため、ストレートカミソリは刃先をまっすぐにするために頻繁に革砥で研がれます。
刃物をどんな素材に当てても、刃自体が摩耗して切れ味が鈍くなるだけでなく、切断された素材も摩耗します。ガラスや台所で使われる多くの種類の石よりも柔らかい鋼の刃でも、これらの表面に傷をつけることがあります。その結果生じる傷には、非常に細かいガラスや石の粒子が付着しており、それが刃の刃先を急速に摩耗させ、切れ味を鈍らせてしまうのです。
剣が戦争で日常的に使用されていた時代には、硬い鎧、鎖帷子、金属縁の盾、または他の剣との接触により刃が鈍くなるため、頻繁に研ぐ必要がありました。 [ 4 ]特に、誤って、または緊急時に他の剣の刃にぶつかると、金属が欠けたり、刃にひびが入ったりすることがありました。[ 8 ]柔らかい芯の刃は、衝撃による破損に強いです。
折りたたみ式ポケットナイフには、刃の背に近い側面に溝が切られていることが多い。これはネイルプルと呼ばれ、爪を差し込んで刃をホルダーから振り出すことができる。[ 9 ]
最も一般的な形状を以下に示します。
刀の鋭い刃は、湾曲している場合と直線の場合があります。湾曲した刃は柔らかい素材を滑りやすく、斬撃に適しています。このような武器の技法では、相手の体や背中を刀で切り裂く動作が特徴的です。直線の武器の場合、多くの記録された技法では、力を一点に集中させ、標的の体に直接打ち込み、肉や骨を切り裂くことを目的とした斬撃が用いられています。とはいえ、直線の武器にも多くの歴史的な斬撃技法が存在します。斬撃の後に刀を抜く動作を加えることで、斬撃の効果を最大限に高めることができます。詳しくは、西洋武術または剣術を参照してください。
サーブルやデュサックのように、刃先が1つしかない武器もあります。デュサックは先端近くに「偽刃」があり、刃の裏側の一部にしか伸びていません。エペやフルーレのように、先端だけが研がれていて刃全体が鈍い武器もあり、これらは斬撃よりも突きを好みます。刃がなければ適切な斬撃はできないため、競技フェンシングではそのような攻撃は得点になりません。
いくつかのバリエーションは以下のとおりです。
刀身には装飾目的で、あるいは製作者または所有者の印が刻印されることがある。刀身の装飾は、多くの場合、貴金属（金または銀）の象嵌で実現される。 [ 17 ]
初期の刀剣への銘文は青銅器時代にまで遡り、ハットゥシャで発見されたヒッタイトの剣には、トゥタリヤ王が嵐の神への捧げ物として刀剣を奉納したことを示す銘文が青銅に刻まれている。[ 18 ]
刀身への銘文は、9世紀から11世紀にかけてのいわゆるウルフベルト剣の伝統に基づき、 12世紀の騎士の剣で特に人気を博した。[ 19 ]
刀身の刻印にも意味がある。ギルドの刻印はその一例である。ギルドが支配する都市で作られた刀剣には、ギルドの刻印が付けられている場合があり、これは品質基準への準拠やギルドに関連付けられた特定の様式を示している。当時のギルドの刻印を調査することで、刀剣の起源や潜在的な品質が明らかになることがある。[ 20 ]