パターン溶接

パターン溶接は、刀やナイフの製造において、組成の異なる複数の金属片を鍛造溶接し、ねじったり加工したりしてパターンを形成して刃を形成する手法である。 ^[1]しばしばダマスカス鋼と呼ばれるが、この方法で鍛造された刃は、全長にわたってわずかに異なる模様の帯が現れることが多い。これらの帯は、適切な研磨や酸 エッチングによって美観上強調することができる。パターン溶接は、積層鋼またはパイル鋼から発展したもので、異なる炭素含有量の鋼を組み合わせて、望ましい硬度と靭性の組み合わせを提供するのに使用される同様の技術である。現代の製鋼工程では異なる鋼を混合する必要はなくなったが、^[2]パターン溶接鋼は、美観効果を生み出すためにカスタムナイフメーカーによって今でも使用されている。

パターン溶接は、初期の鉄鉱石製錬所での鉄の製錬から生じた不安定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工程から発展した。鉄鉱石製錬所では鉄と鋼を溶かすのに十分な高温は発生しないが、酸化鉄鉱石を還元して純鉄の粒子にし、それを溶接してスポンジ鉄の塊にする。スポンジ鉄は比較的純粋な鉄のマトリックス内の不純物の塊で、刃物を作るには柔らかすぎる。 薄い鉄の棒や板を炭化すると、表面に硬くて高炭素鋼の層が形成される。初期の刃物職人は、これらの棒や板を鍛造して比較的均質な鋼の棒を作った。異なる種類の鋼を一緒にして完成した刃物の表面に見られるパターンを生成するこの積層工程が、パターン溶接の基礎となっている。^{[3] [4]}

パターン溶接は紀元前1千年紀にまで遡り、ケルト人、そして後にゲルマン人の剣にこの技術が見られ、^[5]ローマ人は刃の模様について記述している。^{[6] [7]} 2世紀から3世紀までには、ケルト人は構造上の理由に加えて装飾のためにパターン溶接を一般的に使用していた。この技術は、鋼鉄を交互に重ねて棒状に折り曲げて鍛造し、その後、刃に鍛造する際に鋼鉄をねじって複雑な模様を形成するものである。^[3] 6世紀から7世紀までには、パターン溶接は、模様のついた鋼鉄の薄い層を軟鉄の芯に重ねるレベルに達し、鉄が柔軟で弾力性のある芯を与え、剣の打撃による衝撃で刃が曲がったり折れたりするのを防ぐため、剣の品質が大幅に向上した。ヴァイキング時代の終わりまでに、パターン溶接はヨーロッパで使用されなくなった。^{[4] [4] [8]}

中世の刀剣では、パターン溶接は一般に考えられている以上に一般的であった。しかし、錆が存在すると、再研磨しないと検出が困難になる。^[7]

中世には、ウーツ鋼がインドで生産され、ヨーロッパを含む世界中に輸出されていました。刻印の類似性から、同じ工程が使われていると多くの人が信じ、ダマスカス鋼を複製しようとしていたヨーロッパの鍛冶屋によってパターン溶接が復活しました。ダマスカスの鍛冶屋が刃物を作るために使用した方法は数世紀の間に失われましたが、冶金学者や刃物職人（VerhoevenやPendrayなど）による最近の努力により、同一特性の鋼を再現する試みにより、パターン溶接を必要としない工程が生まれました。^[3]

古代の刀鍛冶たちは、模様を溶接した鋼の美的特性を活用した。特にヴァイキング^[9]は、鋼の棒を互いにねじり合わせ、ハンマーで叩いて溶接し、その結果できた棒で同じ工程を繰り返し、最終的な鋼棒に複雑な模様を作ることを好んだ。反対方向にねじれた2本の棒は、一般的なV字型の模様を作り出した。多くの場合、刃の中心は軟鋼の芯材で、刃先は日本の積層鋼に似た高炭素鋼でできていた。^[10]

パターン溶接は、視覚効果と歴史的なパターンや刀剣の再現の両方の目的で、現代の刀鍛冶の間で今でも人気がある。^[11]現代の鋼材と方法は、歴史的な遺物と比較して、はるかに多くの目に見える層を持つパターンを可能にする。多数の層は、歴史的なプロセスと同様に折り畳むか、少数の層を鍛造溶接して、ビレットを細かく切断して積み重ね、再び鍛造溶接することによって生成することができる。これは、必要な層数に達するまで繰り返すことができる。このようなブランクから研磨された刃は、木目のようなパターンを示すことができ、パターンに小さなランダムな変化がある。製造されたオブジェクトの中には、パターン溶接されたブランクに再利用できるものがある。高炭素のマルチストランドケーブルから鍛造された「ケーブルダマスカス」は、刃鍛冶が製造するのに人気のあるアイテムで、細かい木目のねじれたパターンを生み出し、チェーンソーチェーンはランダムに配置された色の塊のパターンを生み出す。^{[12] [13] [14]}

現代の刀鍛冶の中には、伝統的なパターン溶接技術を巧みに応用し、新しい技術も取り入れて、パターン溶接を新たな高みに引き上げた者もいる。層状の鋼棒のビレットに、その層に対して垂直に切断された刃のブランクを乗せると、モザイクや文字など、見事なパターンを作り出すこともできる。粉末冶金では、通常は相容れない合金を組み合わせて、固体の棒を作ることができる。鋼を研削・研磨した後、青焼き、エッチング、または使用される金属ごとに異なる反応を示すその他のさまざまな化学表面処理などのさまざまな処理を施すと、鋼に明るくコントラストの高い仕上がりを作り出すことができる。一部の名匠は、放電加工などの技術を使って、異なる鋼から連結パターンを切り出し、それらを組み合わせ、その結果得られたアセンブリを固体の鋼のブロックに溶接するところまで行っている。 ^[14]

鍛冶屋は、溶接したくない金属にホワイトアウト、リキッドペーパー、またはその他のタイプの修正液を塗布することがあります。これは、修正液に含まれる二酸化チタンが、塗布した金属と他の金属片との間にバリアを形成するためです。たとえば、金属片と粉末鋼を鋼の容器に詰め、それを鍛造して 1 つの塊 (「ダマスカス鋼容器」) にすることで模様溶接鋼を作成する場合、鍛冶屋は容器の内側を修正液でコーティングし、乾燥させてから材料を追加します。したがって、容器をハンマーまたは空気圧プレスで加熱して圧縮すると、修正液の内側の材料は鍛造されますが、容器には鍛造されません。そのため、異なる材料を鍛造して作成された模様は、容器の同種鋼で覆われていないため、完成品に見えます。^{[出典が必要]}

「パターン溶接」という用語は、1948年の論文でイギリスの考古学者ハーバート・メリオンによって造られたものである。「これらの剣の溶接は非常に困難な作業です。私はこれより優れた鍛冶屋の仕事を知りません...私はこの技術を「パターン溶接」と名付けました...パターン溶接の例は3世紀からバイキング時代までの範囲にわたります。」^{[15] [16] [17]}

• ロシアのるつぼ鋼であるブラート鋼
• ダマスカス鋼は中世の刀剣製造に使われた鋼である。
• 鍛造ナイフと刀の製作に関するヒストリーチャンネルの競争テレビ番組「 Forged in Fire」
• 刃文（はもん）
• 日本刀の製造には、特定の形式のパターン溶接が含まれます。
• 木目金は、装飾品を製作するためによく使われる、同様の技法である。
• ウーツ鋼、インドの るつぼ鋼

• バーチ、トーマス (2013)。「パターン溶接はアングロサクソンの剣を強くするのか?」。ダングワース、デイビッド、ドゥーナン、ロジャー CP (編)。偶然と実験の考古冶金学。HMS Occasional Publications。第 7 巻。ロンドン:歴史冶金学会。pp. 127–134。ISBN 978-0-9560225-1-6。
• デュラン・シャルル、マドレーヌ（2014）。ダマスカス鋼と模様溶接鋼 - 鉄器時代以来の鍛造刃：鉄器時代以来の鍛造刃：材料科学（再版）。レ・ジュリス、フランス：EDP Sciences。ISBN 978-2759816354。
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• パターン溶接の説明
• 鉄から鋼への古代の炭化：コメント
• 中世剣バーチャル博物館には、バイキング剣のクローズアップ画像が収められており、パターン溶接構造が示されています。