Damaszener Stahl

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Charakteristisch sind die „organischen“ Muster des Damaszener-Stahlverbunds.
Ein Neck-Knife mit Damastzeichnung, die in die Zeichnung des Griffs übergeht.
Ein Damastmesser in Santokuform mit Amboina-Maserholzständer.

Der Begriff Damaszener-Stahl , abgeleitet vom arabischen Namen der Stadt Damaskus (arabisch ‏دمشق‎ Dimaschq), bezeichnet einen Werkstoff aus zwei oder mehreren Eisen/Stahlsorten, der in poliertem oder geätztem Zustand eine klare Struktur aus mehreren sich abwechselnden Lagen unterschiedlichen Ausgangsmaterials erkennen lässt.

In Europa bezeichnet der Begriff Damaszenerstahl vor allem den Schweißverbundstahl, der bereits seit mehr als tausend Jahren hergestellt wird. Auch heute ist dieser Stahl wegen seiner dekorativen Musterung immer noch beliebt. Nach traditionellem Verständnis werden durch den Schweißverbund die Vorteile unterschiedlicher Stähle kombiniert, das heißt, der Werkstoff ist sowohl flexibel als auch schnitthaltig. Dies trifft jedoch aus technischer Sicht nicht pauschal zu.

Daneben wird auch der aus Gusseisen (Wootz) erschmolzene Stahl, der bis Anfang des 18. Jahrhunderts im orientalisch-arabischen Raum hergestellt wurde, als Kristallisations-, Schmelz- oder Tiegeldamast bezeichnet. Wegen der großen Bandbreite der Herstellungsverfahren und auch der Qualität der erzeugten Stähle ist die zuweilen anzutreffende Unterscheidung von „echtem“ Tiegeldamaszener und „falschem“ Verbundstahldamaszener nicht sinnvoll.

Der Schweißdamaszenerstahl[Bearbeiten]

Das Ausgangsmaterial Eisen bzw. Stahl[Bearbeiten]

Stahl ist eine Legierung von Eisen mit anderen Materialien, hauptsächlich Kohlenstoff, wobei der Kohlenstoffgehalt des Eisens nicht über 2,06 % Masseanteil liegen darf. Eine Unterscheidung zwischen Eisen und Stahl ist in diesem Zusammenhang nicht möglich, da gediegenes (chemisch reines) Eisen in der Natur so gut wie nicht vorkommt, der Begriff aber noch Verwendung für nicht härtbaren Stahl (unter 0,22% C) findet. 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 von modernem Damaszenerstahl ist Stahl mit unterschiedlichen Gehalten an Begleitelementen wie Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Nickel usw. Solche unterschiedlichen Stähle konnte man zu Beginn der Eisenzeit nicht herstellen – im Rennofenprozess werden Begleitelemente in den Erzen mit Ausnahme von Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel und Arsen nicht mit reduziert; es entsteht also immer relativ reiner unlegierter Stahl. Legierungsmetalle wie Mangan, Titan, Nickel erscheinen nur in kleinsten Anteilen als Verunreinigungen. Die unterschiedlichen Eigenschaften von Stahl und Eisen waren frühzeitlichen Schmieden bereits sehr gut bekannt, allerdings gibt es aus der Keltenzeit, also zu Beginn der Eisentechnologie, keine Belege für bewusst mustergesteuerten Schweißverbundstahl. Allerdings wurde im Raffinierungsprozess bereits das Verfahren zur späteren Herstellung von Damaszener-Stahl angewendet, so dass solche Klingen, wenn sie angeätzt wurden, durchaus schon eine Struktur zeigen konnten. Hingegen ist gesichert, dass in Waffen durchaus schon Stahl gezielt für Schneiden eingesetzt wurde, der im Rennofenprozess je nach Lage der Luppe anfallen kann.

Da durch die Erzeugung von Eisen im Rennofen ein sogenannter Eisenschwamm mit sehr unterschiedlich verteiltem Kohlenstoffgehalt und Schlackeeinschlüssen erzeugt wurde, musste dieses Material erst zu einem brauchbaren Stück Eisen geschmiedet und homogenisiert werden. Durch die weiter unten beschriebenen Techniken (Raffinieren, Frischen, Zementieren) konnte man die Eigenschaften steuern. Geschicktes Kombinieren der drei Verfahrensschritte führte in späteren Phasen der Eisentechnologie zu einer gezielten Einstellung des Kohlenstoffgehalts und damit zur Steuerung der Werkstoffeigenschaften. Kernelement der drei Techniken ist die Steuerung der Kohlenstoffdiffusion, die bei allen Prozessen beteiligt ist. Ein gleichmäßiger Kohlenstoffgehalt ergibt vorhersagbare, gleichmäßige Eigenschaften. Zusammen mit der Kenntnis der richtigen Verfahren zur Wärmebehandlung hatte man nun alle wichtigen Elemente zur Festlegung der technischen Eigenschaften eines Materials in der Hand. Am Ende steht ein Ausgangsmaterial für Damaszener-Stahl mit einem für den Zweck entsprechenden Kohlenstoffgehalt.

Technische und historische Bedeutung[Bearbeiten]

Die Bedeutung des Damaszenerstahls ist heutzutage sehr gering, da es mittlerweile Monostähle (hergestellt aus einer einzigen Stahlsorte) gibt, die Damaszenerstahl heute technologisch ersetzen. Zudem ist die Bruchgefahr bei einem kurzen Messer nicht so hoch wie bei einem langen Schwert; gute Schnitthaltigkeit, welche man auch mit einem Monostahl erreicht, zählt hier wesentlich mehr. Es gibt große qualitative Unterschiede der Damaszenerstähle der einzelnen Hersteller.

Historische Bedeutung erlangte der Damaszenerstahl im frühen Mittelalter vor allem in der Verwendung des Materials bei der Waffenherstellung, insbesondere für Blankwaffen.

Der Mythos von „Hart“ und „Weich“ beim Damaszenerstahl[Bearbeiten]

Aus den Eigenschaften des gehärteten Stahls entspringen die Probleme bei der Herstellung von Blankwaffen, beispielsweise von Schwertern. Ein Schwert muss aufgrund seines Einsatzzwecks hohen Belastungen standhalten, leicht sein, scharf bleiben und dabei 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 schon früh nach Wegen gesucht, einen Werkstoff herzustellen, der die guten Eigenschaften von weichem und hartem Stahl in sich vereint.

Härtbarkeit[Bearbeiten]

Eine der wichtigsten Eigenschaften von Stahl, die seine Überlegenheit gegenüber der Bronze ausmacht, ist seine Härtbarkeit. Vermutlich wurde das Härten von Stahl schon recht früh entdeckt, als man glühende Werkstücke in Wasser ablöschte. Auf diese Weise abgeschrecktes Eisen blieb weich, während abgeschreckter Stahl an Härte gewann. Seit wann dieser Härtungsprozess bewusst und gezielt angewendet wird, ist jedoch ungeklärt. Grundsätzlich war man aber schon früh 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 beispielsweise Bodenfunde aus der Römerzeit, bei denen die Klingen Härtegrade über 66 HRC aufwiesen.

Es gibt mehrere alte und moderne Methoden, Stahl zu härten. Das Altertum kannte etwa das Abschrecken des glühenden Stahls in Wasser,Oel oder in einem kalten Luftstrom.

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 verschleißfester. Allerdings bestimmt nicht allein der Kohlenstoffanteil wesentliche mechanische Eigenschaften des Stahls. Auch andere Legierungselemente wie Phosphor (Stahlschädling), Mangan (macht Eisen zäh, verbessert die Härtbarkeit) oder Silizium (macht Eisen ebenfalls zäh) spielen eine Rolle.

Geschichte und Entwicklung[Bearbeiten]

Es gibt verschiedene Theorien zur Entwicklung des Damaszenerstahls in Europa. Eine davon besagt, dass der europäische Damaszenerstahl ein Versuch war, die orientalische Kunst zu kopieren. Dies ist aber unwahrscheinlich, da erste Muster-Damaszener-Klingen (sog. ‚wurmbunte‘ Klingen) bereits seit der vorrömischen Eisenzeit in Europa zu finden sind. Der bislang älteste Nachweis ist ein keltisches Schwert in Streifendamaszenerstahl aus der Zeit um 500 vor Chr.[1]

Für die Schmiede des Altertums war es zunächst am wichtigsten, dass das im Rennofenprozess erzeugte Renneisen (auch Luppe genannt) überhaupt schmiedbar war. Die damaligen Schmiede konnten im Wesentlichen nur den Kohlenstoffgehalt ungefähr beurteilen, Schlacken aus dem Metall entfernen und eine gewisse Homogenisierung des Eisens bewirken. Untersuchungen an frühen Klingen zeigen denn auch, dass besonders im Schneidenbereich hochreiner Stahl verarbeitet wurde.

Die Voraussetzung 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, erlaubten aber auch die Entwicklung von Mustern im Stahl. Die Schmiede konnten die verschiedenen Sorten 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 bei richtigem Einsatz von Stahl und Eisen flexibler und schnitthaltiger als jene, die nur aus einem einzigen Stück Eisen gefertigt wurden. Verantwortlich dafür waren die unterschiedlichen Kohlenstoffgehalte, aber auch der Einsatz von phosphorhaltigem Eisen. Derartige Werkstoffe sind aber kein Damaszenerstahl, wie wir ihn heute kennen, sondern sind eher als eine frühe Form des Schweißverbundstahls zu bezeichnen. Man findet solchen Stahl bei antiken und mittelalterlichen Waffen und Arbeitsgeräten. Oft wurden auch neue Gebrauchsgegenstände unter Verwendung von Alteisen/Stahlschrott geschmiedet. Schon in der Hallstattzeit finden sich Schwerter aus solchem Raffinierstahl, der nach einer Ätzung dem sogenannten wilden Damast ähnelt.[2] Bei diesem ist noch keine beabsichtigte oder regelmäßige Struktur erkennbar.

An diesem fränkischen Wurfbeil sind Materialstrukturen im Bereich der Schneide sichtbar.

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. Allerdings verstehen wir heute unter Damaszenerstahl einen Schweißverbundstahl, der bewusst und absichtlich so aus seinen Komponenten zusammengestellt wird, dass seine Struktur nach der Fertigstellung des Werkstücks durch spezielle Polier- oder Ätztechniken dargestellt werden kann. Ein korrodierter Bodenfund, der unterschiedliche Stahlschichten erkennen lässt, ist nicht zwangsläufig aus Damaszenerstahl gewesen.

Ein Schwert aus der Keltenzeit, an dem die Damaststruktur sehr gut zu erkennen ist.

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 mehr als 1 kg Ausgangsmaterial und zudem einen 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, im Wesentlichen Kohlenstoff und Phosphor.

Für ein gutes Schwert braucht es einen möglichst homogenen Werkstoff mit klar definierten Eigenschaften. Dies war der Sinn des Damaszierens, technisch gesehen nichts weiter als ein definiertes Raffinieren, welches die unterschiedlichen Werkstoffe der Barren verteilen und deren unterschiedlichen Eigenschaften ausgleichen sollte. Die unterschiedlichen Eisenbegleiter sorgen von selbst für das Muster, das man durch Polieren oder Ätzen noch besser sichtbar machen kann.

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.[3] 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. Die Kelten führten sie jedoch erst zur Perfektion.

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 rechtzeitig 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. Wegen seines weiter östlich gelegenen Siedlungsgebiets gehörte dieser Stamm auch nicht zu den Gegnern Roms im gallischen Krieg. Bei den römischen Berichten über die schlechten Schwerter der keltischen Gallier (siehe z. B. gallischer Krieg) kann es sich zudem auch zum Teil um Propaganda handeln.

In der römischen Kaiserzeit fand neben Raffinierstahl (aus einer einzigen Stahlsorte hergestellt) ebenfalls Damaszenerstahl Verwendung, allerdings sind Funde aus dieser Zeit rar. Auch nach der Zeit der Kelten und Römer wurde Damaszenerstahl für die Herstellung von Blankwaffen verwendet und weiter entwickelt.

Die Germanen (oft werden in diesem Zusammenhang die Merowinger genannt) schufen zur Zeit der Völkerwanderung hervorragende Waffen mit äußerst kunstvollen Damaszenerstahlarbeiten, die zudem aufwändig differentiell gehärtet wurden.[4] 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.[5][6]

Aus Damaszenerstahl gefertigtes hochmittelalterliches Schwert, gefunden im Main bei Frankfurt

Im Laufe der Zeit lernten die Schmiede, bei diesem Verfahren die Falt- und Torsionsvorgänge so zu kontrollieren, dass sie die entstehenden Muster reproduzieren konnten. Das ist vor allem von den Wikingern bekannt. Als später die Franken gute und haltbare Monostahl-Klingen schmieden konnten, sank jedoch der Bedarf an Damaszenerstahl.

Ab dem späten Mittelalter gab es Hochöfen, die in mehreren Schritten schmiedbares Roheisen erzeugen konnten, welches die alten Prozesse der Renneisenerzeugung und der damit verbundenen Verfeinerungsverfahren ablöste. Dadurch geriet das aufwändige Verfahren der Damaszenerstahlherstellung nahezu in Vergessenheit. Erst ab dem späten 18. Jhdt. wurde Damaszenerstahl wieder vermehrt für Prunkwaffen des Adels, aber später auch für Feuerwaffenläufe eingesetzt.

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

Ein Kris mit Damaststruktur

Herstellung des Ausgangsmaterials und Hintergrund[Bearbeiten]

Wie bereits erwähnt, wurde im Altertum schmiedbares Material in Lehmöfen – sogenannten Rennöfen – erzeugt. Das im Ofen im Wechsel mit Holzkohle aufgeschichtete Eisenerz (Raseneisenstein) wurde auf sehr hohe Temperaturen (um die 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 und Eisen 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.

Man konnte die Luppe durch weitere Schritte im Schmiedefeuer gezielt bearbeiten und in die verwendbare 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 (Halbzeug). 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[Bearbeiten]

Handgeschmiedeter Damaszenerstahl wird heute noch sehr ähnlich wie früher hergestellt. Der Prozess entspricht im Wesentlichen dem Verfahren des Raffinierens von Stahl durch Feuerschweißen. Im Vordergrund ist heute aber die gezielte Erstellung von Mustern oder gezielte Kombination von bestimmten Werkstoffen mit definierten Eigenschaften. Das steht im Gegensatz zum Altertum, wo mehr die Absicht darin bestand, kleinere Mengen Stahl zu größeren Blöcken zusammenzufügen, um dann damit ein entsprechendes Werkstück zu erzeugen.

Am Anfang werden mehrere Schichten, beispielsweise zweier unterschiedlicher Ausgangsmaterialien, meist 3 bis 8, übereinander gelegt und im Schmiedefeuer verschweißt. Der Verbund wird anschließend längs oder quer getrennt, aufeinandergelegt und wieder verschmiedet (Falten). Die gesamte Prozedur wird ähnlich zur Herstellung von Blätterteig mehrmals wiederholt.

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, und gleichzeitig das Material nicht zu stark verzundern (oxidieren) darf, 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 schweißenden 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.

9 Lagen verschweisst gefaltet, verschweißt, quadratisch gereckt, gedreht, gelocht, stirnseitig gestaucht

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 der Damaszenerstahl geätzt, um das Muster sichtbar zu machen, da die verschiedenen Schichten sich durch Säurebehandlung je nach Kohlenstoffanteil bzw. Legierung hell (Nickel) oder dunkel (Mangan) färben. Die Schneiden werden dann noch zum Schluss geschärft. Gelegentlich wird für die Klingenherstellung auch Kettendamaszenerstahl verwendet, der aus Motorradketten oder Motorsägenketten geschmiedet wird, was ein deutliches Muster ergibt, aber leider keine wirklich hochwertige Klinge.

Bei Messern aus Billig-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 beachtliches Problem, das bei Monostahlklingen oder Dreilagenstahl-Klingen nicht auftritt.

Der Schmelz-Damaszenerstahl „Wootz“ oder „Bulat“[Bearbeiten]

Herkunft[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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 Schweißdamaszener-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[Bearbeiten]

Austenitkristallisierung. Eine Klinge, die aus Wootz geschmiedet wurde, mit einem hellen Linienmuster aus Zementitpartikeln.

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[Bearbeiten]

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.[7] 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.[8]

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 in verschiedenen Kulturbereichen[Bearbeiten]

Damaszenerstahl in Südostasien[Bearbeiten]

Hauptsächlich in Indonesien und Malaysia wurde ebenfalls Damaszenerstahl durch das Verbinden von Eisen und Nickeleisen hergestellt. Dieser wurde vor allem für die Herstellung des sog. Kris (ein Dolch mit spitz zulaufender, oft wellenförmiger Klinge) verwendet. Eine Besonderheit hierbei ist, dass zur Herstellung dieses Stahls unter anderem Eisenmeteorite benutzt wurden, die, wie man aus chemischen Analysen weiß, oft hohe Anteile des Elements Nickel enthalten. Nach der Mythologie der Empu (malaiische Schmiede) kam das Eisen vom Himmel, wurde also von den Göttern geschickt.

Damaszenerstahl und das Samurai-Schwert[Bearbeiten]

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, wie schon erwähnt, das Erreichen einer gewissen Homogenität (gleichmäßige Verteilung der chemischen Bestandteile im Stahl) und die Entfernung von Schlacke, was wegen des unreinen Rohstoffs Tamahagane – ebenfalls ein Rennfeuererzeugnis – unerlässlich ist. Das in einem Rennofen erzeugte inhomogene Material (Luppe) kann nur durch Falten und Verschweißen zu einem brauchbaren Material weiterverarbeitet werden. Das Falten spielt dabei eine bedeutende Rolle, weil dadurch Homogenität und Kohlenstoffgehalt beeinflusst werden. Hierbei ist die Erfahrung des Schmieds besonders wichtig.

An dieser Stelle ist es nochmals wichtig, die unterschiedlichen Ziele der Herstellung von Damaszenerstahl und von Raffinierstahl zu erklären. Beide Sorten von Stahl bedienen sich der gleichen Grundtechniken in ihrer Herstellung.

Nach der Herstellung des historischen Halbzeugs für Stahl, z. B. Spitzbarren, welche auf die genau gleiche Weise raffiniert werden wie ihre japanischen Gegenstücke, ist es das Ziel, den Damaszenerstahl in einem weiteren Raffinationsprozess (Damaszieren) auf Musterbildung hin zu bearbeiten. Das bedeutet, man muss die einzeln vorliegenden Werkstoffblöcke so miteinander verschmieden, dass Muster aufgrund der unterschiedlichen Lagen der miteinander verbundenen Werkstoffe nach der Fertigstellung prägnant hervortreten. Selbstverständlich wird auch hier auf einen guten Kompromiss der technischen Eigenschaften (Kohlenstoffgehalt) geachtet, um der Klinge die gewünschten Eigenschaften mitzugeben.

Ziel der Herstellung von Raffinierstahl für japanische Klingen ist es hingegen, einen möglichst homogenen und fehlerfreien Werkstoff mit klar definiertem Kohlenstoffgehalt herzustellen. Daher tritt die Musterbildung, wie sie beim europäischen und orientalischen Damaszenerstahl speziell betont wurde, in den Hintergrund. Neuere Untersuchungen belegen im Übrigen, dass bereits in der Römerzeit in Europa genauso bei der Herstellung von Blankwaffen vorgegangen wurde. Obwohl auch bei japanischen Schwertern die Muster im Raffinierstahl sichtbar sind (HADA), liegt der Schwerpunkt bei japanischen Schwertklingen auf optischen Effekten durch Strukturen, die im Wesentlichen von der Wärmebehandlung herrühren. Diese Martensit-Strukturen (Hamon sowie Unterstrukturen wie Kinsuji, Chikei, Inazuma, Sunagashi, Nie, Nioi, Utsuri usw.) sind Teil der Gütemerkmale einer japanischen Klinge und bestimmen den künstlerischen Wert einer solchen Klinge maßgeblich mit.

Verwendung bei Schusswaffen[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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.[9]

Damaszenerstahl heute[Bearbeiten]

Taschenmesser mit Klinge aus „Wildem Damast“

Verwendung[Bearbeiten]

Heutzutage erfreut sich Damaszenerstahl wieder zunehmender Beliebtheit, vor allem zur Herstellung von Küchen- und Jagdmessern. Aber auch Gebrauchsgegenstände und Schmuck werden daraus hergestellt, letzterer aufgrund des ästhetischen Reizes der geätzten Oberfläche.

Damasteel[Bearbeiten]

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 per Computer so vermischt werden, dass bereits ein Muster entsteht. Durch hohen Druck und gleichzeitig hohe Temperaturen sintert das Material zu einem dichten Stahlblock (derzeit jeweils 1,5 t), der dann aufgeschnitten und weiterverarbeitet wird. Nach der Herstellung nennt man diesen Stahl auch pulvermetallurgisch erzeugt.

Das Verfahren wurde erst 1993 entwickelt. Grund der Entwicklung war, dass sich die hochlegierten Stähle nur unter Sauerstoffabschluss feuerverschweißen 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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Manfred Sachse: Damaszener-Stahl. Mythos. Geschichte. Technik. Anwendung Stahleisen-Verlag 1993, ISBN 978-3-514-00520-4
  • Heinz Denig: Alte Schmiedekunst Bd. 2, Damaszenerstahl, 2. Aufl., Eigenverlag 2000, ISBN 978-3-870-22258-1
  • 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)
  • Ishii, M./ Sasaki, K., 1995: Kodaitô to Tetsu no Kagaku (Schwerter der Frühzeit und die Chemie des Stahls), Tokyo 1995.
  • Kapp, L./ Kapp, H./ Yoshihara Y.: The Craft of the Japanese Sword Tokyo & New York 1987
  • Roman Landes: Messerklingen und Stahl: Technologische Betrachtung von Messerschneiden. Wieland, 2. Aufl., ISBN 3-938711-04-3
  • Stefan Mäder: Stähle, Steine und Schlangen. (Humboldt-Universität, Berlin) Berlin 2001

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Ilka Siegling, Sylvie Haase: Damaszener-Stahl: Referat Werkstoffe und Verfahrenstechnik. Technische Hochschule Hannover, Hannover 2001, S. 5 (http://www.tr-haase.de/download/damast.pdf PDF, abgerufen am 2. November 2012).
  2. Archäologie Online – Esse Hammer Amboss
  3. Die keltischen Rapiere
  4. Referat Werkstoffe und Verfahrenstechnik (PDF; 1,0 MB)
  5. [1]
  6. [2]
  7. M. Reibold, P. Paufler, A. A. Levin, W. Kochmann, N. Pätzke und D. C. Meyer: Materials: Carbon nanotubes in an ancient Damascus sabre. Nature 444, 286 (2006). (englisch)
  8. Archäologie Online - scotts_talisman_damastsalat_und_nanodraht
  9. http://home.datacomm.ch/hofer.harri/html/body_damaszierung.html

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Damaszener-Stahl – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien