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積層鋼の刃、または積層鋼とは、単一の均質な合金ではなく、異なる種類の鋼を何層にも重ねて作られたナイフ、剣、その他の工具の刃のことです。初期の鋼の刃は、鉄の製錬に用いられていた初期の製鉄法（ブルームリー法）が高価で品質が不安定だったため、必然的に積層構造になりました。積層鋼は、鋼の特性を均一化するだけでなく、高炭素鋼を最も必要とされる部分だけに限定するという利点も提供しました。積層鋼の刃は、現在でも特殊な用途向けに製造されており、刃の異なる箇所で異なる要求を満たすために、異なる合金を鍛造して一枚の刃に仕上げています。
積み重ね鋼は、初期の製鉄所における鉄の不規則で不適切な生産物から、硬くて丈夫な刃物を作るという、必然的に複雑なプロセスから発展した。製鉄所は鉄や鋼を溶かすほど高温にはならず、代わりに 酸化鉄鉱石を純鉄の粒子に還元し、それがスポンジ鉄の塊に溶接される。スポンジ鉄は、比較的純粋な鉄のマトリックス中に不純物の塊があり、炭素含有量は約0.06%である。[ 1 ]その後、この塊を加熱してハンマーで叩き、不純物を取り除くことで、比較的柔らかい錬鉄が得られる。[ 2 ]
鉄は柔らかすぎて切れ味の良い刃を作ることができません。良い刃を作るには、炭素を加えて鋼にする必要があります。炭素を多く含む炉で細い鉄棒を加熱すると、表面に炭素が添加され、浸炭と呼ばれるプロセスによって表面に薄い鋼の層が形成されます（表面硬化も参照）。紀元前1200年頃の鉄器時代の初期から、積み重ねた鋼は良質な鋼を得る唯一の方法でした。適切な量の炭素を得ることは芸術であり、完成品にとって非常に重要でした。炭素が多すぎたり、間違った微量元素が多すぎたりすると、結果として鋼は硬くなりすぎて脆くなり、剣が壊滅的に破損する可能性があります。炭素が少なすぎると、剣は刃持ちが悪くなります。理想的な剣は、硬くて鋭い刃を持ち、曲がるほど丈夫でありながら、砕けない剣です。[ 1 ] [ 2 ]
さまざまな鉄や鋼の断片を混ぜ合わせることで特性が平均化され、不良な断片が1つあっても完成品が完全に破損しないようにする。このように異なる合金を積層することで、適切な処理を施した完成品の刃の表面に模様が現れ、これがパターン溶接の基礎となる。[ 2 ]
錬鉄から高炭素鋼を製造するのは非常に困難であったため、異なる合金を慎重に積層することで、この製造が難しい鋼を節約し、刃の必要な部分だけに使用しました。多くの刀は、刃先にできるだけ少ない量の高炭素鋼を使用し、残りの部分は低炭素鋼または錬鉄で作られていました。高炭素鋼の薄い帯を2枚の軟鋼の間に積層したり、軟鋼の芯を高炭素鋼で包んだりしました。日本の刀には、軟鋼と硬鋼が複雑に組み合わされた構造がよく見られ、硬度の異なる5つの部分を溶接して最終的な刃を形成することも珍しくありませんでした。その結果、非常に高い炭素含有量の刃先（最大1.0%、これは現在使用されている低合金鋼の最高炭素含有量に相当）と、より柔らかい背を持つ刃が完成しました。非常に硬いが脆い刃先は刀を極めて鋭く保ち、背は刃に柔軟性を与え、折れるのではなく曲がるようにしました。
特にヴァイキングの剣など、多くの積層鋼の刃は、鋼の表面に模様をつけるために複雑な鋼の構造を利用していた。これらの模様は、鋼の層をねじったり変形させたりして、刃に鍛造する前に操作することによって作られた。
現代の積層鋼は、特殊なナイフや切削工具に今も使われており、複数の鋼合金を組み合わせることで、刃の異なる部分にそれぞれ特有の特性を持たせています。パターン溶接は手作りのナイフによく見られ、最終的なエッチング加工された刃に視覚的に印象的な模様をつけることが主な目的です。積層鋼は南京錠の製造にも用いられており、その構造によってハンマーやドリルなどの工具で錠を破壊しにくくなっています。