代表的な研磨材、炭化物、酸化物の組成と特性
化合物	主元素	結晶構造	モース硬度	ビッカース硬度 (HV)	備考
Fe₃C (セメンタイト)	Fe	斜方晶系	6—6.5	≈ 800—1000	炭素鋼・工具鋼に含まれる炭化物。天然砥石で容易に研磨可。
SiO₂ (石英)	Si	六方晶系	7	≈ 1100	天然砥石の研削材の主成分。比較的柔らかめ。
Cr₂O₃ (酸化クロムⅢ)	Cr	六方晶系	8.5	≈ 1200	青棒の主成分。革砥に用いられる。
Al₂O₃ (α-アルミナ)	Al	三方晶系	9	≈ 1400—1800	WA (ホワイトアランダム) 砥石の主成分。多くの刃物研ぎの基準。
Cr₃C₂/Cr₇C₃ (炭化クロム)	Cr	斜方晶／六方晶系	8—9	≈ 1200—2300	比較的「研げる」炭化物。天然砥石でも時間をかければ研磨可。
Mo₂C (炭化モリブデン)	Mo	六方晶系	8—9	≈ 1500—1800	粉末ハイスに少量含まれる。α-アルミナと近いレンジ。
TaC (炭化タンタル)	Ta	立方晶系	9—9.7	≈ 1900—2200	高融点・高硬度。やや脆い。
NbC (炭化ニオブ)	Nb	立方晶系	9—9.5	≈ 2000—2600	VCに近い硬さ。CPM S110V, Magnacut 等の粉末鋼で見られる。
WC (炭化タングステン)	W	六方晶系	9—9.5	≈ 2400—2900	超硬合金（タングステンカーバイド）の主成分。
SiC (炭化ケイ素)	Si	六方晶／立方晶系	≈ 9.5	≈ 2500—2800	GC (グリーンカーボランダム) 砥石の主成分。天然砥石より硬い。
VC (炭化バナジウム)	V	立方晶系	9.5—9.8	≈ 2800—3000	15V, 10V, 20CP, S110V, S90V や K390 等に多く含まれる。非常に硬い。
cBN (立方晶窒化ホウ素)	B, N	立方晶系	≈ 9.8	≈ 4500—4800	ダイヤに次ぐ硬度。鉄系材料の研削に適する。
C (ダイヤモンド)	C	立方晶 (sp3)	10	≈ 8000—10000	最高硬度。鉄と高温で反応する点に注意。

刃物用鋼材の研ぎにくさの指標 (Hard To Sharpen index, HTS index)

刃物の研ぎにくさは、もちろん熱処理や微細構造によっても変わりますが、本質的な炭化物の硬度や比率から推察できると実用上有用です。
研ぎにくさの指標 (Hard To Sharpen index) として次の経験則による式を提案します。

HTS index = (α k (Si + Cr + Mo) + W + V + Nb)^β · (1 + 0.087 W + 0.104 V + 0.065 Nb + δ Mo + γ k (0.015 Si + 0.038 Cr + 0.034 Mo))
α = 0.6 — 軟炭化物寄与補償
β = 1.2 — 炭化物量補償係数
γ = 0.015 — 軟炭化物補償
δ = -0.1 — モリブデン変性補償
k = min(1, max(0, C_rem / C_req,sec)) — 二次炭化物形成の補正係数
C_rem = max(0, C － C_req,pri) — 一次炭化物形成後の残留炭素量（wt%）
C_req,pri = 0.065 W + 0.236 V + 0.129 Nb — 一次炭化物形成金属に必要な炭素量（wt%）
C_req,sec = 0.428 Si + 0.099 Cr + 0.063 Mo — 二次化物形成金属に必要な炭素量（wt%）

ここで、Si, Mo, W, V, Nb, Cr は各元素の重量％です。 max(), min() 関数はそれぞれ、引数中の最大値または最小値を返します。

もちろん、利用可能な炭素がすべて一次炭化物形成元素に厳密に消費されるわけではありませんが、式の簡潔さと、研ぎにくさに対する硬質炭化物の実用的影響を強調するという観点から、本提案式において妥当としています。

注: Si は厳密には半金属ですが、冶金学的文脈では炭化物形成金属の中に含められます。

HTS index の特徴

主部 (αk (Si + Cr + Mo) + W + V + Nb)^β
- 炭化物の総量に比例させつつ、1 より少し大きい指数 (β = 1.2) により経験的に全体量が多いほど研ぎにくさが加速的に増える傾向を表現。
補償項 (1 + 0.087 W + 0.104 V + 0.065 Nb + δ Mo + γ k (0.015 Si + 0.038 Cr + 0.034 Mo))
- W, V, Nb は一次要な硬質炭化物形成を促進するため、正の補正。
- Mo は炭化物を微細化・均質化する傾向があるため、研磨の滑らかさが向上し、研磨がわずかに容易になるため、負の補正 (&delta = -0.1)。
- k 係数は二次炭化物を形成するのに十分な炭素が残存しているかどうかを表す。
- 全体として、この項は各元素の相対的な硬度寄与に基づいた、単純な重み付き補正を提供する。

一次な刃物用鋼材の組成と研ぎにくさの指標 (HTS index)
Elements[%] Steels	HTS index	C	Si	Cr	Mo	W	V	Nb	Mn	Co	Type	Note
Maxamet	97.20	2.15	0.25	4.75	0	13	6	0	0.3	10	Tool
CPM REX T15	77.99	1.6	0.3	4	0	12	4.9	0	0.3	5	Tool
CPM 15V	60.90	3.4	0.9	5.25	1.3	0	14.5	0	0.5	0	Tool
CPM S125V	48.67	3.25	0.9	14	2.5	0.4	12	0	0.5	0	Stainless
CPM S110V	44.96	2.9	0.6	15.25	2.25	0.2	9.1	3	0.4	2.5	Stainless
Z-Max PM	41.56	2	0	4	5	10	5	0	0	9	Tool
M398	38.62	2.7	0.5	20	1	0.7	7.2	0	0.5	0	Stainless
CPM 10V	31.65	2.45	0.9	5.25	1.3	0	9.75	0	0.5	0	Tool
CPM S90V	30.00	2.3	0	14	1	0	9	0	0	0	Stainless
CPM REX 76	28.17	1.5	0.3	3.75	5.25	9.75	3.1	0	0.3	8.5	Tool
CTS 20CP	26.91	2.2	0.9	13	1.3	0	9.3	0	0.5	0	Stainless
K390	26.52	2.47	0.55	4.2	3.8	1	9	0	0.4	2	Tool
CPM S60V	26.05	2.15	0.4	17	0.4	0	5.5	0	0.4	0	Stainless
MagnaMax	21.62	2.04	0	10.65	2	0	8	0	0.5	0	Stainless	0.2%N
CPM 20CV	21.11	1.9	0.3	20	1	0.6	4	0	0.3	0	Stainless
M390	20.35	1.9	0.7	20	1	0.6	4	0	0.3	0	Stainless
ZDP-189	18.10	3	0.4	20	1.4	0.6	0	0	0.5	0	Stainless
CPM M4	15.26	1.4	0.55	4	5.25	5.5	4	0	0.3	0	Tool
CPM REX 45	14.97	1.3	0.5	4.05	5	6.25	3.05	0	0.3	8	Tool
Elmax	14.91	1.7	0.8	18	1	0	3	0	0.3	0	Stainless
HAP40	14.79	1.3	0	4	5	6	3	0	0	8	Tool
CTS XHP	12.57	1.6	0.4	16	0.8	0	0.45	0	0.5	0	Stainless	0.35%Ni
SPG STRIX ?4	12.38	1.6	0.19	15.86	2.73	1.08	1.99	0.33	0.14	0	Stainless	Japan Pat.7606235
CPM S45VN	11.99	1.48	0	16	2	0	3	0.5	0	0	Stainless
D-2	11.79	1.55	0.45	11.5	0.9	0	0.8	0	0.35	0	Tool
CPM S30V	11.55	1.45	0	14	2	0	4	0	0	0	Stainless
CPM S35VN	10.89	1.38	0	14	2	0	3	0.5	0	0	Stainless
CPM Cru-Wear	10.45	1.15	0	7.5	1.6	1	2.4	0	0	0	Tool
CPM MagnaCut	10.35	1.15	0	10.7	2	0	4	2	0	0	Stainless
CPM SPY27	8.92	1.25	0.5	14	2	0	2	1	0.5	1.5	Stainless
CPM 4V	7.64	1.35	0.8	5	2.95	0	3.85	0	0.4	0	Tool
Super Gold 2	7.64	1.4	0.45	15	2.8	0	2	0	0	0	Stainless
440C	7.47	1	0.3	17.5	0.5	0	0	0	0.5	0	Stainless
ATS-55	7.06	1	0.4	14	0.6	0	0	0	0.5	0.4	Stainless
VG10W	7.02	1	0.6	15	1	0.4	0.25	0	0.5	1.55	Stainless
AUS-10	6.92	1.025	1	13.75	0.205	0	0.185	0	0.5	0	Stainless	0.49%Ni
9Cr18Mo	6.89	1.025	0.8	17	0.55	0	0	0	0.8	0	Stainless
Cobalt Special	6.40	1.05	0.65	16	1.5	0.25	0.25	0	0.4	2.5	Stainless	0.25%Ni
VG10	6.38	1	0.6	15	1	0	0.25	0	0.5	1.55	Stainless
GIN-1	6.16	0.85	0.35	16	0.4	0	0	0	0.6	0	Stainless
8Cr13MoV	5.69	0.8	0.5	13	0.15	0	0.1	0	0.4	0	Stainless	0.2%Ni
CTS BD1N	5.68	0.9	1	16	0.5	0	0	0	1	0	Stainless
CPM 3V	5.17	0.8	0	7.5	1.3	0	2.75	0	0	0	Tool
AEB-L	4.81	0.67	0.4	13	0	0	0	0	0.6	0	Stainless
Blue Super Steel	4.73	1.45	0.15	0.4	0.4	2.25	0.4	0	0.25	0	Tool	Aogami Super
AUS-8	4.55	0.725	1	13.75	0.2	0	0.18	0	0.5	0	Stainless	0.49%Ni
Sandvik 12C27	4.23	0.6	0.4	13.5	0	0	0	0	0.4	0	Stainless
AUS-6	3.73	0.6	1	13.75	0	0	0.175	0	1	0	Stainless	0.49%Ni
420HC	3.15	0.46	0.3	13	0	0	0	0	0.4	0	Stainless
V-Toku2	2.49	1.05	0.45	0.35	0	1.25	0.2	0	0	0	Tool	0.25%Ni
RWL34	2.05	1.05	0.5	14	4	0	0.2	0	0.5	0	Stainless
154CM	1.96	1.05	0.3	14	4	0	0	0	0	0	Stainless
ATS-34	1.94	1.05	0.35	14	4	0	0	0	0.4	0	Stainless
LC200N	1.59	0.3	0.3	15	0.95	0	0	0	1	0	Stainless	0.5%Ni
Blue Steel 2	0.98	1.1	0.15	0.3	0.4	0.5	0	0	0.25	0	Tool	Aogami 2
420J2	0.69	0.15	1	13	0	0	0	0	1	0	Stainless
H-1	0.40	0.15	3.75	15	1	0	0	0	2	0	Stainless	7%Ni
SK5	0.18	0.85	0.25	0.15	0	0	0	0	0.3	0	Carbon
H-2	0.17	0.09	2.63	13.73	2.24	0	0	0	0.31	0	Stainless	8.25%Ni
1095	0.10	0.965	0.25	0	0	0	0	0	0.4	0	Carbon
White Steel 1	0.06	1.3	0.15	0	0	0	0	0	0.25	0	Carbon	Shirogami 1

注: 表中の数値は代表値または推定値です。値には誤りがあるかも知れません。正しくはメーカーの資料を参照して下さい。数式やパラメータは予告なく変わることがあります。

なぜ一部の鋼材は研ぎにくいのか

研ぎにくさの指標 (HTS index) の提案

砥材・炭化物・酸化物の硬度比較表

刃物用鋼材の研ぎにくさの指標 (Hard To Sharpen index, HTS index)

HTS index の特徴

まとめ…みたいなの