Damaszener Stahl

Der Begriff Damaszener Stahl (auch: Damaszenerstahl und Damast), abgeleitet von Damaskus (arabisch ‏دمشق‎ Dimaschq), bezeichnet einen Werkstoff aus einer oder mehreren Eisen-/Stahlsorten, der in poliertem oder geätztem Zustand eine klare Struktur aus mehreren, sich abwechselnden Lagen unterschiedlichen Ausgangsmaterials erkennen lässt.

Heute bezeichnet der Begriff Damaszenerstahl vor allem den Schweißverbundstahl, der bereits seit mehr als 2000 Jahren in Europa hergestellt wird. Dieser Stahl ist wegen seiner dekorativen Musterung wieder beliebt.

Ursprünglich wurde der über Damaskus nach Europa importierte Tiegelstahl (Wootz), der bis Anfang des 18. Jahrhunderts im indisch-persischen Raum hergestellt wurde, als Damaszenerstahl bezeichnet. Das genaue Herstellungsverfahren ist nicht bekannt. Auch dieser Stahl weist eine Musterung auf, die durch eine Ätzung sichtbar gemacht werden kann. Sie ist in der Regel jedoch nicht so ausgeprägt wie beim Verbundstahl.

Der Schweißdamaszenerstahl

Das Ausgangsmaterial Eisen bzw. Stahl

Stahl ist eine nicht einheitlich definierte Legierung von Eisen mit anderen Elementen, hauptsächlich Kohlenstoff. Nach DIN EN 10020:2000–07 darf der Kohlenstoffgehalt des Eisens nicht über 2,06 % Masseanteil liegen, es handelt sich sonst um Gusseisen. Eine Unterscheidung zwischen Eisen und Stahl ist im Zusammenhang mit alten Herstellungsverfahren nicht möglich, da gediegenes (chemisch reines) Eisen in der Natur so gut wie nicht vorkommt. Klingenfähiger Stahl zeichnet sich durch einen Kohlenstoffgehalt von etwa 0,5 bis 1,2 % aus und sollte hochrein sowie gut schweiß- und schmiedbar sein.

Das Ausgangsmaterial zur Herstellung modernen Damaszenerstahls sind Stähle mit unterschiedlichen Gehalten an Begleitelementen. Wichtigste, die Eigenschaften bestimmende Begleitelemente sind Kohlenstoff, Mangan, Silizium und Nickel. Stähle mit definierten chemischen Zusammensetzungen konnte man bis in die Neuzeit nicht gezielt herstellen.

Das einzige Verfahren zu Erzeugung von Eisen bis in das Spätmittelalter war die Verhüttung im Rennofen. Das Produkt dieses Verfahrens ist sogenannter Eisenschwamm, auch Luppe genannt. Da Luppe einen sehr unterschiedlich verteilten Kohlenstoffgehalt und Schlackeeinschlüssen ausweist, musste das Material erst zu einem brauchbaren Barren geschmiedet und homogenisiert werden, was durch mehrfaches ausschmieden, falten und feuerschweißen erreicht wurde. Das Verfahren nennt sich Raffination oder Gärben. Erst ein so homogenisierter Werkstoff hat vorhersagbare, gleichmäßige Eigenschaften. Durch bestimmte Techniken (Frischen, Zementieren) konnte eine gezielte Verringerung oder Erhöhung des Kohlenstoffgehalts erreicht werden. Zusammen mit der Kenntnis der richtigen Wärmebehandlung des Materials konnte man die technischen Eigenschaften sehr genau festlegen.

Unterschiede von Raffinierstahl und Schweißdamaszenerstahl

Die Übergänge von Raffinierstahl zu Damaszener Stahl sind fließend. Bei beiden Begriffen handelt es sich um Schweißverbundstahl.

Raffinierstahl entsteht bei der Herstellung des Rohstoffes, wenn als Grundlage kein flüssiges Eisen verfügbar ist. Dies ist der Fall bei der Rennofenproduktion. Ziel der Raffination ist die Homogenisierung der Luppe zu einem Eisenbarren. Raffination ist somit ein Teil des Herstellungsprozesses des Rohmateriales.

Damaszenerstahl ist die gewollte Kombination verschiedenen Rohmateriales um bestimmte Eigenschaften im Produkt zu gewährleisten. Damaszierung ist somit ein Teil der Herstellung des Produktes.

Nicht klar definiert werden kann die Verwendung von mehreren, gleichen Rohmaterialbarren sowie Eisenschrott für die Herstellung eines Produktes. Hier besteht nicht in jedem Falle ein direkter Wille zu bestimmten Eigenschaften, sondern mitunter nur der Bedarf an einem genügend großen Stück Rohmaterial. Eine erneute Raffination/Gärbung kann notwendig sein, um wieder ein homogenes Stück Stahl zu bekommen. Ebenso gibt es keine klare Definition für Raffinierstahl, der aus mehreren Stücken unterschiedlichen Ausgangsmaterials zusammengesetzt wurde. Eine Unterscheidung fällt somit oft schwer, gerade bei archäologischen Funden.

Moderner Stahl, in flüssiger Form gewonnen, ist kein Raffinierstahl. Eine Raffination ist nicht vonnöten, da durch die flüssige Form eine ausreichende Durchmischung der Elemente gegeben ist. Ein Damaszener Stahl kann auch aus modernen Stählen hergestellt werden, insofern sie sich feuerschweißen lassen.

Der Mythos von „Hart“ und „Weich“ beim Damaszenerstahl

Aus den Eigenschaften des gehärteten Stahls entspringen die Probleme bei der Herstellung von Blankwaffen, beispielsweise von Schwertern. Ein Schwert muss wegen seines Einsatzzwecks hohen Belastungen standhalten, leicht sein, scharf bleiben und nicht brechen oder sich verbiegen.

Mit sehr hartem Stahl erhält man eine Klinge, die zwar sehr lange scharf bleibt und sich nicht verbiegt, dabei aber relativ leicht bricht. Mit weichem Stahl erhält man eine Klinge, die zwar nicht bricht, dafür aber nicht scharf bleibt und sich leicht verbiegt. Es wurde daher nach Wegen gesucht, einen Werkstoff herzustellen, der die guten Eigenschaften von weichem und hartem Stahl in sich vereint.

Härtbarkeit

Eine der wichtigsten Eigenschaften von Stahl, die seine Überlegenheit gegenüber der Bronze ausmacht, ist seine Härtbarkeit. Stahl wird gehärtet indem glühende Werkstücke möglichst schnell abgekühlt werden. Dies kann zum Beispiel in kaltem Wasser oder Öl erfolgen. Seit wann dieser Härtungsprozess bewusst und gezielt angewendet wird, ist ungeklärt. Es ist aber davon auszugehen, dass dieser Effekt schon früh bemerkt wurde, denn gewollte Kombinationen verschiedenen Rohmateriales setzen eine spätere Härtung voraus. Grundsätzlich war man in der Lage, Stahl auf seine volle Härte von 62 bis 67 HRC zu bringen. Auch wenn die Tiefenwirkung des Härtens aufgrund meist fehlender Legierungselemente zunächst auf 3–6 mm begrenzt war, so konnten doch Kleineisenwerkzeuge und Klingen aufgrund ihrer geringen Materialquerschnitte voll gehärtet werden. Es gibt Bodenfunde aus der Römerzeit, bei denen die Klingen Härtegrade über 66 HRC aufwiesen.

Beim Härten bilden sich mikrokristalline Strukturen der Kohlenstoffverbindungen im Metallgitter, die eine hohe Festigkeit und Härte besitzen. Erst Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,22 % ist härtbar. Mit Erhöhung des Kohlenstoffgehalts tritt auch eine Erhöhung des Härtegrads ein. Der Stahl wird damit spröder, fester und verschleißärmer. Allerdings bestimmt nicht allein der Kohlenstoffanteil die mechanischen Eigenschaften des Stahls, auch andere Legierungselemente wie Phosphor (Stahlschädling, mache Eisen spröde), Mangan (macht Eisen zäh, verbessert die Härtbarkeit) oder Silizium (macht Eisen ebenfalls zäh) spielen eine Rolle.<ref>[1]</ref>

Geschichte und Entwicklung

Eine Theorie zur Entwicklung des Damaszenerstahls in Europa besagt, dass der europäische Damaszenerstahl ein Versuch war, die orientalische Kunst zu kopieren. Die Annahme ist so nicht zu bestätigen, da Klingen aus Damaszenerstahl bereits seit der vorrömischen Eisenzeit in Europa zu finden sind, orientalischer Tiegelstahl aber erst ab dem 17. Jahrhundert bekannt ist. Lediglich der Begriff ist von der Bezeichnung des orientalischen Stahles übernommen. Es ist davon auszugehen, dass der Stahl in früheren Zeiten keine eigene Bezeichnung hatte bzw. unter den Begriff Gärbstahl fiel. Die bislang ältesten Nachweise für gewollten Damaszenerstahl sind keltische Schwerter aus Streifendamaszenerstahl aus der Zeit um ca. 300 vor Christus.<ref>Ein Beispiel bei einem deutschen Auktionshaus.</ref>

Für die Schmiede des Altertums war es zunächst wichtig, dass das im Rennofenprozess erzeugte Renneisen (auch Luppe genannt) überhaupt schmiedbar war. Die damaligen Schmiede konnten den Kohlenstoffgehalt nur ungefähr beurteilen, Schlacken aus dem Metall entfernen und eine gewisse Homogenisierung des Eisens bewirken. Aufgrund des aufwendigen Prozesses der Eisenverhüttung trennte sich schon früh die Rohstoffherstellung ab, sodass Schmieden Eisenbarren, wohl in unterschiedlichen Qualitäten, als Handelsware zur Verfügung standen.<ref>[2]</ref> Untersuchungen an frühen Klingen zeigen, dass besonders im Schneidenbereich hochreiner Stahl verarbeitet wurde.

Ein Grund für die Entwicklung von Damaszenerstahl im Altertum und im frühen Mittelalter war, dass die im Rennofenverfahren gewonnenen Stähle nicht immer von gleicher Qualität waren, weil die Verhüttungsverfahren keine standardisierten Stähle erzeugen konnten. Beimengungen wie Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel beeinflussten die Qualität, und erlaubten die gezielte Steuerung der Eigenschaften des fertigen Produktes. Die Schmiede konnten somit die verschiedenen Qualitäten gezielt zur Herstellung bestimmter Produkte wie Schwerter oder Hufeisen auswählen.

Möglicherweise erkannte man mit der Zeit, dass Klingen aus unterschiedlichen Stählen haltbarer waren. Die Klingen waren beim Einsatz von verschiedenen Materialstücken schnitthaltiger als jene, die nur aus einem einzigen Stück Eisen gefertigt wurden. Verantwortlich dafür waren vor allem die unterschiedlichen Kohlenstoffgehalte. Man findet solchen, aus alten Dingen hergestellten Stahl bei antiken und mittelalterlichen Waffen und Arbeitsgeräten. Schon in der Hallstattzeit finden sich Schwerter aus verschiedenem Raffinierstahl, der nach einer Ätzung dem sogenannten wilden Damast ähnelt.<ref>Archäologie Online – Esse Hammer Amboss</ref> Bei diesem ist noch keine beabsichtigte oder regelmäßige Struktur erkennbar.

Damaszenerstahlstrukturen lassen sich in manchen Fällen an Bodenfunden erkennen, da die verschiedenen Schichten des Stahls unterschiedlich schnell korrodieren. Hierdurch kommt die Struktur des Stahls zum Vorschein. Ein korrodierter Bodenfund, der unterschiedliche Stahlschichten erkennen lässt, ist nicht zwangsläufig aus Damaszenerstahl, auch korrodierter Raffinierstahl/Gärbstahl zeigt lagenartige Strukturen. Dabei zeigt schlecht raffinierter Stahl meist deutlichere Strukturen als fein raffinierter Stahl.

Die Kelten brachten Eisen in Form von Spitzbarren in den Handel, deren dünn ausgeschmiedete Enden zur Überprüfung der Qualität des Werkstoffs gebrochen oder gebogen werden konnten und so einen Rückschluss auf die Reinheit und Duktilität des Materials zuließen. Solche Barren wurden oft über große Entfernungen gehandelt und waren in handelsüblichen Größen im Umlauf, welche bis über 11 kg wogen. Für ein Schwert benötigte man viel Ausgangsmaterial mit einem gewissen Gehalt an Kohlenstoff, um der Klinge Härte zu verleihen. Das führte schon früh zu einer Spezialisierung im Schmiedeberuf. Da die Barren manchmal aus verschiedenen Verhüttungsgebieten stammten, konnten sie unterschiedliche Begleitelemente enthalten, hauptsächlich Kohlenstoff und Phosphor.

Diese Entwicklung fand einen ersten Höhepunkt in der Latène-Zeit mit den Knollenknaufschwertern der Kelten, die möglicherweise bewusst aus Damaszenerstahl gefertigt wurden und eine herausragende handwerkliche Leistung darstellen.<ref>Die keltischen Rapiere</ref> Ob die Anfänge der Verwendung von Damaszenerstahl in der Kultur der Kelten zu finden sind, ist jedoch nicht bekannt. Es ist möglich, dass die Technologie von anderen Völkern, beispielsweise den Skythen, übernommen wurde.

Im römischen Berichten wurden die Schwerter der Kelten allerdings als qualitativ schlecht dargestellt. So heißt es in einer römischen Überlieferung: „Die keltischen Krieger mussten sich des Öfteren aus dem Schlachtgetümmel hinter ihre Reihen zurückziehen, um ihre Schwerter mit dem Fuß wieder gerade zu biegen“. Das muss allerdings keinen Widerspruch bedeuten: Es ist denkbar, dass es schlicht unmöglich war, ein gesamtes Heer mit Waffen von höchster Qualität auszustatten. Auch die gesellschaftliche Stellung und die finanziellen Mittel eines Kriegers hatten möglicherweise einen Einfluss auf seine Ausrüstung. Auch muss in diesem Zusammenhang zwischen verschiedenen keltischen Stämmen differenziert werden. Die Kelten bestanden aus vielen Einzelstämmen, die untereinander oft im Krieg standen. Unterschiede in der Schmiedekunst zwischen den Stämmen wären daher nicht verwunderlich. So war beispielsweise der keltische Stamm der Noriker für seine Schmiedewaren, insbesondere seine Schwerter, berühmt und war gewissermaßen „Hauslieferant“ der reichen Römer. Bei den römischen Berichten über die schlechten Schwerter der keltischen Gallier (siehe z. B. gallischer Krieg) kann es sich zudem um Propaganda handeln.

In der römischen Kaiserzeit fand ebenfalls Damaszenerstahl Verwendung, allerdings sind Funde aus dieser Zeit rar.

Die Germanen schufen zur Zeit der Völkerwanderung hervorragende Waffen mit äußerst kunstvollen Damaszenerstahlarbeiten, die zudem aufwändig differentiell gehärtet wurden (sog. ‚wurmbunte‘ Klingen).<ref>Referat Werkstoffe und Verfahrenstechnik (PDF; 1,0 MB)</ref> Hier stand erstmals nicht nur die Funktionalität im Vordergrund, sondern auch die künstlerische Umsetzung – wobei natürlich eine kunstvolle Klinge auch eine hohe Funktionalität versprach. Viele Schwerter trugen Namen und waren nahezu Kultobjekte.

Es wurden germanische Saxklingen und spätrömische Schwerter gefunden, die in der Härtung japanischen Samurai-Schwertern gleichkommen. Dies wurde entdeckt, indem man ausgesuchte Klingen nach einem traditionellen japanischen Polierverfahren polierte und so Erkenntnisse über deren Herstellung gewann.<ref>welt.de</ref><ref>archaeologie-online.de</ref>

Im Laufe der Zeit lernten die Schmiede, die Falt- und Torsionsvorgänge so zu kontrollieren, dass sie bestimmte Muster gezielt herstellen konnten. Das ist vor allem von den Wikingern und Franken bekannt.

Ab dem späten Mittelalter gab es Hochöfen, die Eisen verflüssigen konnten und qualitativ hochwertiges, schmiedbares Roheisen erzeugten. Die bis dahin bestehenden Prozesse der Renneisenerzeugung und der damit verbundenen Raffinierung wurden abgelöst. Dadurch verlor auch das aufwändige Verfahren der Herstellung von Damaszenerstahl an Bedeutung. Erst ab dem späten 17. Jhdt. fand Damaszenerstahl wieder vermehrt Verwendung, vorrangig für Läufe von Feuerwaffen.

Mit der Verfügbarkeit von gutem, billigem Stahl zur Zeit der industriellen Revolution verlor der Damaszenerstahl endgültig an Bedeutung.

Herstellung des Ausgangsmaterials und Hintergrund

Das im Rennöfen im Wechsel mit Holzkohle aufgeschichtete Eisenerz (Raseneisenstein) wurde auf sehr hohe Temperaturen (etwa 1250 °C) gebracht, wodurch das Gestein aufschmolz und als Schlacke ablief. Das verbleibende Eisenoxid wurde durch die Reaktionsgase im Ofen in der festen Phase des Eisens reduziert und man erhielt Stahl mit unterschiedlichen Gehalten an Kohlenstoff. Das Verfahren wird Direktreduktion genannt. Der Stahl lag dabei aber noch in einer nicht verwendbaren Form als (zurückgebliebene) Luppe vor. Diese Luppe ist oft noch porös, inhomogen und mehr oder weniger stark mit Kohle- und Schlackeresten verunreinigt.

Um verwendbares Material zu bekommen musste die Luppe durch weitere Schritte im Schmiedefeuer gezielt bearbeiten und in die Form eines Halbzeugs überführen. Ein für diese Art der Stahlherstellung entscheidender weiterer notwendiger Verfahrensschritt ist dabei das sogenannte Raffinieren.

Ziel des Raffinierens ist es, die Verunreinigungen auszutreiben und die Struktur des Eisenschwamms in einen kompakten, homogenen Werkstoff zu verwandeln. Das Raffinieren bestand im Wesentlichen aus dem kontinuierlichen Wiederholen von Feuerschweißungen des Werkstoffs mit sich selbst. Dabei wurden die Hohlräume in der schwammartigen Luppe geschlossen, die Verunreinigungen bis zu einem bestimmten Grad ausgetrieben und der verbleibende Rest sehr fein im Werkstoff verteilt. Diesen Schritt kann man als eine entscheidende Schlüsseltechnologie für die Herstellung von frühen Eisenprodukten und auch Schweißdamaszenerstahl ansehen.

Ein technisch noch wichtiger Schritt der Eisenherstellung ist das Frischen. Ziel des Frischens ist es, den Kohlenstoffgehalt auf das gewünschte, für das Endprodukt notwendige Niveau zu senken. Auch dieser Schritt wird während der Eisenherstellung im Schmiedefeuer gemacht.

Bereits früh war auch das „Aufkohlen“ – auch Zementieren genannt – bekannt. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, welches eine Erhöhung des Kohlenstoffgehalts im Eisen zum Ziel hat. Es diente der Erzeugung von härtbarem Stahl.

Mit der Kenntnis dieser drei Techniken beherrschte man schließlich die Einstellung des Kohlenstoffgehalts und damit auch gleichzeitig die Einstellung der Grundeigenschaften des Stahls. Unter Verwendung der passenden Methode bei der Wärmebehandlung konnten diese Eigenschaften wie hart, zäh, weich, spröde, verschleißfest, elastisch usw. bezogen auf den gewünschten Verwendungszweck hervorgehoben und gezielt beeinflusst werden.

Herstellungsprozess von Schweißdamaszenerstahl

Nicht industriell hergestellter Damaszenerstahl wird heute noch ähnlich wie früher hergestellt, jedoch gestützt durch technische Neuerungen. Der Prozess ähnelt dem Verfahren des Raffinierens von Stahl durch Feuerschweißen.

Am Anfang werden mehrere (meist 3 bis 8) Schichten, meist zweier unterschiedlicher Ausgangsmaterialien, abwechselnd übereinander gelegt und per Elektroschweißen verbunden. Im Anschluss wird der entstandene Block erhitzt und feuerverschweißt. Der Verbund wird anschließend längs oder quer getrennt, aufeinandergelegt und wieder verschmiedet (Falten). Die gesamte Prozedur wird ähnlich zur Herstellung von Blätterteig mehrmals wiederholt.

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  Glühendes Blechpaket mit schmelzendem Borax

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  Schmieden mit einem Fallhammer

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  Schmieden mit einem Fallhammer

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  Endprodukt: Mehrlagiger Damaszener-Stahl

Für modernen Damaszener-Stahl finden unterschiedliche Stähle Verwendung wie

Europäische Stähle:
ck45	Hochwertiger Kohlenstoffstahl mit guter Zähigkeit.
C60	Kohlenstoffstahl, zäh, gut härtbar
C105W1	Kohlenstoffstahl höchster Güte und Härte für Hochleistungsdamaszenerstähle und als Ausgangsmaterial für Raffinierstähle.
16MnCr5	Einsatzstahl. Durch Chromanteil schlecht schweißbar, aber sehr gut zeichnend.
90MnCrV8	Werkzeugstahl. Klassischer „Damastbildner“, hat den C 105 W1 weitgehend vom deutschen Markt verdrängt. Durch Mangananteil dunkel zeichnend, hohe Härte.
1.2008 und 1.2063	Hauptsächlich für Feilen verwendete Werkzeugstähle. Härten bis zu 67 HRC.
Japanische Stähle:
San-Mai:	Begriff für Drei-Lagen-Stahl. Kern aus Werkzeugstahl, z.B. 1.2842, der die Schneide bildet und seitlich furniert aus Banddamaszenerstahl.

Da sich nach jedem Aufeinanderlegen die Anzahl der Schichten verdoppelt, kommt man schon nach wenigen Wiederholungen auf Hunderte von Schichten. Die Hauptschwierigkeit beim Feuerschweißen besteht darin, dass das Material eine bestimmte Temperatur nicht überschreiten darf, da sonst der Kohlenstoff verbrennt. Gleichzeitig darf das Material nicht zu stark verzundern (oxidieren), weil es sich dann nicht mehr zusammenschmieden lässt. Da der Stahl vor dem Schmelzpunkt zu brennen anfängt (Oxidation), wird gegen Ende des Erhitzens Quarzsand oder Borax als Flussmittel auf die zu schweißende Stelle gestreut. Dieser schmilzt zu einer flüssigen Glasschicht und schützt so den Stahl vor dem Zutritt von Sauerstoff. Der richtige Zeitpunkt dafür ist (je nach Werkstoff), wenn die ersten Sterne (Funken) des verbrennenden Kohlenstoffs auftauchen. Es entsteht ein glasiger Schild, der die beiden zu verschweißenden Teile umschließt. Dieser dient nicht nur als Schutz gegen Sauerstoffzutritt, sondern auch als Lösungsmittel für die Oxide, die sich auf der glühenden Oberfläche bilden. Wichtig ist bei diesem Vorgang eine schnelle, entschlossene Bearbeitung auf dem Amboss, die man nur durch Praxis erwerben kann.

Um Muster auf der Oberfläche zu erhalten, kann der Stahl auch verdreht (Torsionsdamaszener) oder „asymmetrisch“ weiterverarbeitet werden (wilder Damaszenerstahl). Nach dem Härten und Feinschleifen/Polieren wird heutzutage der Damaszenerstahl geätzt, um das Muster sichtbar zu machen. Die verschiedenen Schichten werden durch Säurebehandlung unterschiedlich stark angegriffen und erzeugen so ein Muster auf der Klingenoberfläche. In früheren Zeiten wurden Klingen sehr fein poliert, was einen gewissen Korrosionsschutz bietet und die unterschiedliche Schichtfolge ebenso gut sichtbar machen kann. Bei japanischen Klingen wurde diese Technik verfeinert und wird bis heute angewandt. Als Qualitätsmerkmal zählt hier sogar die wesentlich feinere Struktur des homogenen Stahles, welche durch das Raffinieren erzeugt wurde. Diese lässt sich nicht durch ätzen sichtbar machen.

Bei Messern aus billigem Damaszenerstahl (z. B. Eisen und Stahl) besteht das Problem, dass sich die Schneide „sägeförmig“ abnutzen kann, d. h. die weichen Schichten im Verbund nutzen sich deutlich schneller ab als die harten. Da beide Schichten auch die Schneide ausbilden, ist das ein erhebliches Problem, das bei Monostahlklingen oder Dreilagenstahl-Klingen nicht auftritt.

Damaszenerstahl in verschiedenen Kulturbereichen

Damaszenerstahl in Südostasien

In Indonesien wurde ebenfalls Damaszenerstahl hergestellt. Dieser wurde vor allem für das sog. Keris (ein Dolch mit spitz zulaufender, oft wellenförmiger Klinge) verwendet. Diese indonesischen Stähle haben oft einen erhöhten Nickelanteil, was die Vermutung zulässt, dass zur Herstellung dieses Stahls unter anderem Eisenmeteorite benutzt wurden, da diese oft einen hohen Anteil dieses Elementes enthalten. Auch Andere Quellen weisen auf diesen Umstand hin. So kam nach der Mythologie der Empu (indonesischer Schmiedemeister) das Eisen vom Himmel, wurde also von den Göttern geschickt.

Der Schmelz-Damaszenerstahl „Wootz“ oder „Bulat“

Herkunft

Bekannt ist der Schmelzdamaszenerstahl auch als Wootz-Stahl, kurz „Wootz“ oder „Bulat“. Erstmals wurde der Stahl vermutlich in Mittelasien gefertigt, später auch im ganzen orientalisch-arabischen Raum.

Leistungsfähigkeit und Qualität

Der orientalische Damaszenerstahl wird gerne als legendär und den mittelalterlichen europäischen Schwertstählen als weit überlegen bezeichnet. Diese Aussagen entsprechen nicht der Realität. Auch bei den orientalischen Stählen gab es große Qualitätsunterschiede. Es gibt jedoch Schwerter in hervorragender Qualität, die eine sehr gute Schnitthaltigkeit und Bruchfestigkeit aufweisen und zudem einen hohen künstlerischen Wert besitzen.

Als gesichert kann man feststellen, dass der Kohlenstoffgehalt der Klingen aus Wootz erheblich höher ist als jener bei den meisten Schweißdamast-Schwertern. Den meisten dokumentierten Funden von Wootz-Produkten sind Kohlenstoffgehalten zwischen 1,2 und 1,8 % gemein. Da sich die Bildung der Muster ausschließlich über die Verteilung des Kohlenstoffs in Form von Karbiden und deren Erscheinungsformen im Stahl darstellt, ist dieser hohe Kohlenstoffgehalt notwendig.

Solche Materialien gelten nach metallurgischen Gesichtspunkten als überperlitisch bzw. nahezu ledeburitisch. Das bedeutet, dass der Kohlenstoff bei der Wärmebehandlung nur noch begrenzt oder auch gar nicht mehr im Eisen lösbar ist. Er liegt in Form von Ausscheidungen von Zementit (Karbid) vor. Diese Ausscheidungen und die Form ihres Auftretens bestimmen das Muster, das im Stahl durch Polieren und Ätzen hervorgehoben wird, maßgeblich. Diese Legierungen sind aber auch genau deshalb recht spröde, insbesondere nach der Wärmebehandlung. Das führte dazu, dass man z. B. Schwerter nur stellenweise leicht vergütete, da diese sonst schnell zu Bruch gegangen wären.

Herstellung von Wootz

Das Ausgangsmaterial, der sogenannte Wootz-Kuchen, besteht aus Eisen, ca. 1,5 % Kohlenstoff und winzigen Spuren von Verunreinigungen z. B. Vanadium, Molybdän, Chrom, Niob oder Mangan. Das Material wird geschmolzen und anschließend langsam abgekühlt. Dabei bilden sich langsam dendritische Austenitkristalle. Sie haben eine längliche, tannenbaumähnliche Form und schieben sich immer weiter in die Schmelze. Die Verunreinigungen passen nicht ins Kristallgitter und werden in die Zwischenräume gedrängt.

Kühlt das Material weiter ab und unterschreitet es die Austenit-Untergrenztemperatur, bilden sich zufällig verteilte Zementitpartikel. Wird der Stahl geschmiedet, lösen sich die Zementitteilchen wieder, außer in dem Grenzbereich zwischen den Austenit-Kristallen, wo sich die Fremdstoffe angesammelt haben. Der Stahl wird jetzt jedes Mal bis in den Temperaturbereich erhitzt, in dem neue Zementitpartikel entstehen. Anschließend wird der Stahl geschmiedet. So entstehen nach und nach die Zementitzeilen. Um sie sichtbar zu machen, muss die Oberfläche noch poliert und geätzt werden.

Auch bei Schwertern und Säbeln aus diesem Stahl entsteht wie bei Schweißdamaszenerstahl durch Polieren oder Ätzen ein Muster auf der Klinge. Derartige Waffen wurden noch etwa bis Ende des 18. Jahrhunderts hergestellt. Die Herstellung dieses Stahls geriet seither fast in Vergessenheit, nicht zuletzt wohl deswegen, weil die Eigenschaften einer solchen speziellen metallurgischen Struktur nicht die Anforderungen an einen modernen und leistungsfähigen Werkstoff widerspiegeln. Durch die zunehmende Reinheit und Reproduzierbarkeit von Monostählen wurde der Damaszenerstahl in jüngerer Zeit manchmal auf seine dekorative Wirkung reduziert. Einige Liebhaber und Spezialisten sind jedoch immer noch der Meinung, dass die feuergeschweißte Verbundstahlklinge die edlere und handwerklich bessere Variante sei. In der Tat sind diese handwerklichen Glanzstücke schöne Unikate und zeigen einen „lebendigen“ Stahl.

Es gibt inzwischen etliche Experten, die dieses alte Herstellungsverfahren beherrschen.

Forschung

2006 wurde durch elektronenmikroskopische Untersuchungen an der Technischen Universität Dresden in einem Damaszener-Schwert aus dem 17. Jahrhundert Kohlenstoffnanoröhren von bis zu 50 nm Länge und 10 bis 20 nm Durchmesser aus Kohlenstoffatomen gefunden, die auf ein noch unbekanntes metallurgisches Verfahren hinweisen. Spekulationen gehen dahin, dass beispielsweise Holz oder Blätter der Schmelze unter Verwendung besonderer indischer Eisenerze als Katalysatoren bzw. Kristallbildner zugesetzt wurden.<ref>M. Reibold, P. Paufler, A. A. Levin, W. Kochmann, N. Pätzke, D. C. Meyer: Materials: Carbon nanotubes in an ancient Damascus sabre. In: Nature. 444, (2006), S. 286. (englisch)</ref> Ein Nachweis, dass diese Nanoteilchen überhaupt eine Wirkung auf die technischen Eigenschaften des Stahls haben, steht jedoch noch aus. Auch eine angenommene erhöhte Korrosionsbeständigkeit konnte noch nicht bewiesen werden.<ref>Archäologie Online - scotts_talisman_damastsalat_und_nanodraht</ref>

Bei diesem Stahl sind es, so die Forscher, wellenförmig angeordnete Martensitpartikel im Gefüge, welche die angeblich hervorragenden Eigenschaften bestimmen sollen. Das wird bereits bei der Raffination des Eisens erreicht und nicht durch das Verschmieden mehrerer Stahlsorten. Man kann also hier nicht von Damaszenerschmiedetechnik sprechen. Dieser im Tiegelschmelzverfahren hergestellte Rohstahl wird als Wootz bezeichnet.

Die Art der Verwendung des Wootzdamaszenerstahl im Mittelalter und auch moderne Betrachtungsweisen von Klingen aus Stahl zeigen ein nüchternes Bild. Besondere Eigenschaftsverbesserungen gegenüber normalem Stahl oder Schweißdamaszenerstahl bleiben die angeführten Untersuchungen schuldig.

Damaszenerstahl und das Samurai-Schwert

Wie oben bereits angemerkt, bestehen Samurai-Schwerter nicht aus Damaszenerstahl im eigentlichen Sinn, sondern aus Raffinierstahl (ebenfalls ein Schweißverbundstahl). Oft verwendete unterschiedliche Klingenaufbauten mit beispielsweise zäherem Stahl im Kern oder am Rücken sowie die differentielle Härtung der Klinge haben nur den Grundprozess der Verarbeitung mit Damaszenerstahl gemeinsam.

Der Stahl zur Herstellung eines japanischen Schwerts wird auch gefaltet und mit sich selbst wieder verschweißt (Raffinieren). Grund dafür ist das Erreichen einer gewissen Homogenität (gleichmäßige Verteilung der chemischen Bestandteile im Stahl) und die Entfernung von Schlacke, was wegen des unreinen Rohstoffs Tamahagane unerlässlich ist. Tamahageae wird in der sogenannten Tatara gewonnen und entspricht der europäischen Luppe als Rennofenerzeugnis. Die Tatara entspricht einem sehr großen Rennofen. Tamahagane ist eine Handelsware und wird nicht von japanischen Schmied hergestellt. Die Raffination erfolgt jedoch durch den Schmied, der vorab geeignete Stücke Tamahagane ausschmiedet und in einem Block kombiniert. Dem Schmied steht somit kein Raffinierstahl als Handelsware zu Verfügung. Die Raffinierung ist bei Samuraischwertern Teil der Herstellung des Produktes. Eine Kombination verschiedenen Ausgangsmateriales findet zwar statt, durch die hohe Anzahl der Faltungen handelt es sich aber eine Homogenisierung, also eine Raffination, nicht um die Herstellung eines Damaszenerstahles.

Die optischen Eigenschaften des Raffinierstahls, im japanischen als Hada bezeichnet, sind eines der wichtigsten Qualitätsmerkmale japanischer Klingen. Daneben liegt der Schwerpunkt auf optischen Effekten durch Strukturen, die im Wesentlichen von der Wärmebehandlung herrühren. Diese Martensit-Strukturen treten an der Härtelinie, dem Hamon, auf und werden nach Größe (Nie, Nioi) und Erscheinung (z.B. Kinsuji, Chikei, Inazuma, Sunagashi oder Utsuri) geordnet. Sie sind ebenso Teil der Gütemerkmale einer japanischen Klinge und bestimmen ihren Wert maßgeblich.

Verwendung bei Schusswaffen

Aus Damaszenerstahl (feuerverschweißtem Verbund) wurden auch schon seit jeher Läufe von Schusswaffen hergestellt. Der Werkstoff bietet genau die Eigenschaften, die für Schusswaffen benötigt werden: er ist flexibel, zäh und fest. Frühe gegossene Läufe (u.a. bei Handbüchsen, Hakenbüchsen und Wallbüchsen zu finden) hatten ein höheres Gewicht und konnten durch den Druck beim Schuss bersten, was mit einer erheblichen Gefahr für den Schützen verbunden war. Bei Damaszenerläufen war trotz geringeren Gewichts ein Bersten weniger wahrscheinlich.

Damaszenerläufe wurden hergestellt, indem man beispielsweise einzelne Stahldrähte um eine Stange wickelte und miteinander verschmiedete. Im Waffenmuseum Suhl ist ein sehr schönes Beispiel zu sehen, bei dem ein Band aus mehreren verdrehten Damaszenerstahlsträngen um eine Stange zu einem Lauf geschmiedet wurde.

Es gibt auch verbesserte Verfahren, bei dem die Damaszenerbänder auf ein Rohr gewickelt und geschweißt wurden.

Damaszierung

Damaszierung bezeichnet ein Ätzverfahren auf einer geschliffenen Metalloberfläche, wodurch das Muster eines Damaszenerstahls nachempfunden werden soll. Es handelt sich dabei nicht um Damaszener-Stahl. Solche Effekte sind optisch manchmal nicht gleich von echtem Damaszenerstahl zu unterscheiden. In der Heraldik versteht man unter einer Damaszierung das Verzieren von Wappenflächen mit pflanzenartigen Schnörkeln und Rankenmuster im Stil von Arabesken.<ref>home.datacomm.ch</ref>

Damaszenerstahl heute

Verwendung

Heutzutage erfreut sich aufgrund des ästhetischen Reizes der geätzten Oberfläche Damaszenerstahl wieder zunehmender Beliebtheit, vor allem zur Herstellung von Küchen- und Jagdmessern. Aber auch Gebrauchsgegenstände und Schmuck werden daraus hergestellt. Fast immer ist der Nutzen der Verwendung von Damaszenerstahl auf seinen dekorativen Wert begrenzt. Gerade Küchenmesser erhalten ihre Schnitthaltigkeit durch den Einsatz eines hochfesten Stahlkernes. Der Damaszenerstahl bildet nur die äußeren, dekorativen Schichten und muss weicher sein als der Kern, um die Bruchgefahr zu minimieren. Ein Monostahl erfüllt diese Aufgabe in gleicher Weise. Bei Jagdmessern kann durch den Einsatz von Damaszenerstahl eine gute Flexibilität und erhöhte Bruchsicherheit gewährleistet werden. In der Praxis erfüllen aber nur wenige Stähle diese nicht klarer definierte Anforderung. Der Begriff "Damaszener Stahl" wird in den USA erst seit 1973 wieder verwendet.<ref>http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2006/02/14/AR2006021402058.html</ref>

Damasteel

Durch neuere Herstellungsverfahren kann so genannter Damasteel hergestellt werden. Hierbei handelt es sich um ein vollkommen anderes Verfahren, bei dem rostträge Stahlsorten in Pulverform miteinander so vermischt werden, dass ein Muster entsteht. Durch hohen Druck und gleichzeitig hohe Temperaturen sintert das Material zu einem dichten Stahlblock, der dann aufgeschnitten und weiterverarbeitet wird. Nach der Herstellung nennt man diesen Stahl auch pulvermetallurgischen Stahl.

Das Verfahren wurde erst 1993 entwickelt. Grund der Entwicklung war, dass sich mit Chrom legierte Stähle nicht feuerschweißen lassen. Rostfreier Stahl ist ein hochlegierter Stahl, der mehr als 10,5 % Chrom in der Matrix enthalten muss, um nicht zu rosten.

DSC® - Damaststahl SuperClean

In der Stahlindustrie werden besonders feine und reine Stähle als „superclean“ bezeichnet. DSC® beschreibt einen Damaszenerstahl der auf einen Schlag verschweißt wird und keinerlei Verunreinigungen enthält. Durch ein patentiertes Verfahren ist es möglich auch DSC® in rostfreier Ausführung im herkömmlichen Schweißverbundverfahren zu erzeugen.

Damaszenerstahl-Exoten

Neben dem herkömmlichen Damaszenerstahl in rostfreier und nichtrostfreier Ausführung gibt es auch noch zahlreiche „Damaszenerexoten“ welche sich durch besondere Zusammensetzungen und Eigenschaften auszeichnen. Gerade für Sammler und Liebhaber sind solche Ausführungen besonders interessant.

Zu den Exoten zählen unter anderem:

• Leo-I-Damast - 320 Lagen (Kanonenrohrstahl vom Leopard-I Panzer mit Werkzeugstahl)
• Leo-II-Damast - 320 Lagen (Kanonenrohrstahl vom Leopard-I Panzer mit Wälzlagerstahl)
• Leo-III-Damast - 320 Lagen (Kanonenrohrstahl vom Leopard-I Panzer mit Werkzeugstahl und Wälzlagerstahl)
• Leo-IV-Damast - 640 Lagen (Kanonenrohrstahl vom Leopard-I Panzer mit Werkzeugstahl, Wälzlagerstahl und Kaltarbeitsstahl)
• Eurofighter-Damast - 320 Lagen (Bordkanonenmaterial vom Kampfjet "Eurofighter" mit Werkzeugstahl)
• Tirpitz-Damast - 320 Lagen (Material der Tirpitz mit Werkzeugstahl)
• G3-Damast (Laufmaterial vom Sturmgewehr G3 mit einem Werkzeugstahl)
• Eisenmeteoriten-Damast

Siehe auch

• Stahlerzeugung
• Rennofen
• Messerstahl
• Katana
• Scimitar (Waffe)

Literatur

• Manfred Sachse: Damaszener-Stahl. Mythos. Geschichte. Technik. Anwendung Stahleisen-Verlag, 1993, ISBN 3-514-00520-6.
• Heinz Denig: Alte Schmiedekunst. Band 2: Damaszenerstahl. 2. Auflage. Eigenverlag, 2000, ISBN 3-87022-258-1.
• Manouchehr M. Khorasani: Arms and Armour from Iran – The Bronze Age to the End of the Qajar Period -. Legat, Tübingen 2006, ISBN 3-932942-22-1. (u.a. Waffenkunde des Altertums)
• Masakuni Ishii, Minoru Sasaki: Kodaitô to Tetsu no Kagaku (Schwerter der Frühzeit und die Chemie des Stahls). Tokyo 1995, ISBN 4-639-01300-0.
• L. Kapp, H. Kapp, Y. Yoshihara: The Craft of the Japanese Sword. Tokyo/ New York 1987, ISBN 4-7700-1298-5.
  • deutsch: Japanische Schwertschmiedekunst. Ordonnanz-Verlag, Freiburg i.Br. 1996, ISBN 3-931425-01-0.
• Roman Landes: Messerklingen und Stahl: Technologische Betrachtung von Messerschneiden. 2. Auflage. Wieland, 2006, ISBN 3-938711-04-3.
• Stefan Mäder: Stähle, Steine und Schlangen. Humboldt-Universität, Berlin 2001, DNB 971697175.

Weblinks

• die-roemer-online.de Wie man ein Damastmesser schmiedet
• Uni Kiel: Der „historische Kern“ der magischen Schwerter
• The Key Role of Impurities in Ancient Damascus Steel Blades (englisch)
• bild der wissenschaft-Artikel über Kohlenstoff-Nanoröhrchen im Wootz-Damast (bild der wissenschaft online, 16. November 2006)

Einzelnachweise

<references />