Messerstahl

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Messerstahl ist ein für die Klingen von Messern geeigneter Werkstoff aus Stahl.

Anforderungen[Bearbeiten]

Der Werkstoff Stahl hat ein sehr großes Spektrum an Eigenschaften, die gezielt durch Herstellung und Wärmebehandlung auf einen bestimmten Zweck abgestimmt werden können. Messerstahl ist für den Einsatz als Klinge von Messern hin optimiert. Besonders wichtig sind für diesen Zweck gute Schneid- und Gebrauchseigenschaften. Dazu gehören Schnitthaltigkeit, Schneidfähigkeit und Schärfbarkeit. Messerstahl benötigt folgende Grundeigenschaften:

  • Härtbarkeit: um eine gute Eignung als Klingenmaterial zu haben, muss ein Werkstoff eine Härte von mindestens etwa 55 HRC aufweisen können; die Idealwerte für Klingen mit feinen Schneiden ohne Schockbeanspruchung liegen bei etwa 60–65 HRC. Für handbetätigte Messer wie Küchen- oder Jagdmesser empfiehlt sich wegen der einfacheren Nachschleifbarkeit und der geringeren Sprödigkeit des Materials ein HRC von 57–60. Härtbar ist ein Stahl ab 0,22 % Kohlenstoff, während merkliche Mengen an Nickel eine Härtung verhindern.
  • Darüber hinaus muss dieser Werkstoff über eine hohe Festigkeit verfügen, welche im Idealfall durch ein feines Gefüge begünstigt wird. Damit ist sowohl das Härtungsgefüge Martensit als auch die Feinkörnigkeit der in diesen Werkstoffen meist vorhandenen Carbide gemeint. Diese Feinkörnigkeit ist die Grundlage für Zähigkeit und Elastizität und damit auch ein Baustein der erzielbaren Schärfe.
  • Auch wird oft ein guter Grad an Korrosionsbeständigkeit von Werkstoffen für Klingen verlangt, um zum Beispiel beim Reinigen mit der Geschirrspülmaschine zu bestehen. Dazu nutzt man Stähle, die mit Chrom und auch Molybdän legiert sind. Wichtig ist, dass nach der erfolgreichen Wärmebehandlung mindestens 12 % Chrom in der Grundmasse des Stahles gelöst sein müssen, damit man von Korrosionsbeständigkeit sprechen kann. Nachteil des Zulegierens von Chrom, aber auch Molybdän in so beträchtlichen Mengen ist, dass die erreichbaren Härten, die für hochwertige Schneidwaren notwendig sind, verringert werden und dass sich das Gefüge teilweise dramatisch vergröbert, was zu Verlusten bei der Zähigkeit führt.

Die Summe der mechanischen Eigenschaften resultiert dann in mehr oder minder stabilen feinen Schneiden.

Diese Eigenschaften werden zu unterschiedlich hohen Graden, insbesondere von Kohlenstoffstählen, aber auch in Teilen von niedrig und hoch legierten Edelstählen erfüllt.

Grundsätzlich gilt: Werkstoffe mit feinen Gefügen und hohen Härten wie niedrig legierte Kohlenstoffstähle (Werkzeugstähle für Kaltarbeit) eignen sich besonders gut für feinste, leistungsfähige Schneiden hochwertiger Klingen.

Deutscher Messerstahl[Bearbeiten]

Typische rostfreie Messerstähle[Bearbeiten]

Ein typischer Messerstahl der deutschen Klingenindustrie ist X46Cr13 (Werkstoffnummer 1.4034, amerikanische Bezeichnung AISI 420 C). Er ist laut Werkstoffbezeichnung hochlegiert und enthält 0,46 % Kohlenstoff und 13 % Chrom. Chrom sorgt als Carbidbildner dafür, dass der Stahl auch bei milder Abschreckung härtet und wirkt andererseits gegen Oxidation (Rostfreiheit). Der Werkstoff wird in der Klingenindustrie meist mit Härten von 50 bis 56 HRC eingesetzt. Dieser Werkstoff findet große Verwendung in der Fabrikation von Messern in Solingen.

Noch verbreiteter ist der Werkstoff X45CrMoV15 bzw. X50CrMoV15 (Werkstoffnummer 1.4116, ein martensitischer rostfreier Stahl). Er enthält 0,45 bis 0,55 % Kohlenstoff, 14 bis 15 % Chrom, 0,5 bis 0,8 % Molybdän und 0,1 bis 0,2 % Vanadium. Das Zulegieren von Molybdän hat den Zweck, die Lochfraßbeständigkeit des Werkstoffes zu erhöhen. Hintergrund dieser Maßnahme waren die erhöhten Anforderungen an die Spülmaschinenfestigkeit der Klingen der modernen Zeit. Der Werkstoff wird in der Klingenindustrie meist mit Härten von 50 bis 56 HRC eingesetzt.

Beide Legierungen gelten aufgrund ihres hohen Anteils an Chrom als korrosionsbeständig (rostfrei), bei entsprechender Wärmebehandlung. Sie stellen damit einen guten Kompromiss von Alltagseigenschaften, wie gute Korrosionsbeständigkeit, noch ausreichende Härte, gute Schärfbarkeit sowie gute Zähigkeit zur Verfügung. Obwohl es kaum gemacht wird, können diese Stähle bei entsprechender Wärmebehandlung noch feine Schneidenwinkel von 20 bis 30° sicher halten. Die Industrie schätzt vor allem die gute Verfügbarkeit zu geringen Kosten und die leichte Verarbeitbarkeit.

Druckaufgestickter Kaltarbeitsstahl[Bearbeiten]

Martensitische rostfreie Stähle (etwa 1.4116) können bei hohen Konzentration von Chlor-Ionen im Trinkwasser und bei Verwendung von starken Reinigungsmitteln korrodieren. Druckstickstofflegierte Stähle auf Grundlage von X C+N CrMo 15 besitzen bei hoher Härte eine höhere Korrosionsbeständigkeit; auch bei hohen Härten kann eine hohe Zähigkeit erreicht werden. Unter dem Markennamen "Cronidur 30" wird ein entsprechender, bis 60 HRC härtbarer Stahl vertrieben und als gehobener Messerstahl eingesetzt (Materialkennezeichen 1.4108; AMS 5898; X 30 CrMoN 15 1).[1][2]

Japanischer Messerstahl[Bearbeiten]

Zwei japanische Stahlbezeichnungen sind Aogami (青紙, japanisch: Blaupapierstahl) und Shirogami (白紙, japanisch: Weißpapierstahl) - sie werden nach der Farbe des Verpackungspapiers benannt. Beide sind nicht rostfrei.

Der Aogami-Stahl ist ein niedriglegierter japanischer Kohlenstoffstahl. Er hat einen Gehalt von über 1 % Kohlenstoff, und korrekt gehärtet eine Gebrauchshärte von 64 bis 66 HRC. Bei korrekter Wärmebehandlung verfügt dieser Werkstoff über ein Gefüge mit feinem Carbid und feinstem Martensit. Das verleiht ihm das Potential zu sehr hoher Schärfe, leichter Schärfbarkeit und Schnitthaltigkeit. Aufgrund des Wolframgehalts ist er verschleißfester als der Shirogami-Stahl. Analyse der Nebenbestandteile in Prozent: C = 1,2; Si = 0,1; Mn = 0,2; Cr = 0,3; W = 1,1; P < 0,025; S < 0,004. Diese Legierung kommt der deutschen Legierung 1.2414 (120W4) am nächsten.

Der Shirogami ist ein unlegierter japanischer Kohlenstoffstahl. Bei korrekter Wärmebehandlung verfügt auch dieser Werkstoff über ein Gefüge mit feinem Carbid und feinstem Martensit. Er hat ebenso Potential zu sehr hoher Schärfe, leichter Schärfbarkeit und Schneidhaltigkeit. Die Gebrauchshärte liegt zwischen 63 und 65 HRC. Analyse der Nebenbestandteile in Prozent: C = 1,1−1,2; Si = 0,1−0,2; P < 0,025; S < 0,004. Damit entspricht dieser Stahl recht gut der deutschen Legierung 1.1545 (105W1)

Da beide Legierungstypen keine nennenswerten Mengen an Chrom beinhalten, verfügen sie auch nicht über entsprechende Korrosionsbeständigkeit, wie dies bei manchen Legierungen der deutschen Klingenindustrie der Fall ist. Diese Werkstoffe eignen sich daher besonders für feine schneidhaltige Schneiden hochwertiger Messer. Die Stähle sind in der Lage, bei entsprechender Wärmebehandlung auch kleine Schneidenwinkel von 15 bis 25° zur Verfügung zu stellen. Trotz großer Härte und Verschleißfestigkeit lassen sich beide Stähle leicht schärfen.

Häufig werden japanische Messer aus zwei, drei oder mehreren Schichten Stahl und Weicheisen laminiert, um eine sparsame und gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten. Zudem erhöht sich durch die Laminierung die Bruchsicherheit der gelegentlich dünnen, jedoch hoch gehärteten Klingen.

Siehe auch: Japanisches Küchenmesser (Hōchō) und Japanisches Schwert (Katana).

Amerikanischer Messerstahl[Bearbeiten]

Ein amerikanischer Stahl, der für die so genannten „Custom-Messer“ viel Verwendung findet, ist der pulvermetallurgische Stahl CPM S30V von Crucible Materials Corp., Syracuse USA. Dieser Stahl enthält 1,45 % Kohlenstoff, 14 % Chrom, 4 % Vanadium und 2 % Molybdän. Dabei handelt es sich um einen besonders hoch legierten, korrosionsbeständigen Werkzeugstahl mit sehr hoher Verschleißfestigkeit. Die Gebrauchshärte liegt bei 57-59 HRC. Der Werkstoff ist aufgrund seines sehr hohen Gehaltes an Sondercarbiden zwar sehr verschleißfest, aber dadurch auch recht spröde. Zudem ist das Schärfen sehr schwierig. Daraus ergibt sich, dass feine und außerordentlich scharfe Schneiden nicht erreicht werden und stabile Schneiden erst ab Schneidenwinkeln von 40° und mehr gehalten werden können.

Verlust der Schärfe von Messern beim Spülen (in Geschirrspülmaschinen)[Bearbeiten]

Messerklingen aus rostendem Kohlenstoffstahl, nicht korrosionsbeständigem (meist magnetisierbarem, ferritischem) Messerstahl können im Gebrauch, z.B. beim Antrocknen von Speiseresten, wegen der Bedingungen beim Geschirrspülen bei der Handwäsche und vor allem wegen der längeren Einwirkzeit und höheren Temperaturen in Geschirrspülmaschinen korrodieren. Temperaturen unter 170 °C wären allerdings kein Problem für die Klingen (beim Klarspülen mit nachfolgendem Trocknen und vor allem bei Gewerbespülmaschinen werden nur etwa 80°C erreicht). Das Anlassen von Kohlenstoffstahl mit daraus resultierender Verminderung der sog. Ansprunghärte geschieht meist bei Temperaturen um 200°C.

Die Korrosion wird hervorgerufen durch das Einwirken von Wasser und höherer Temperatur in Verbindung mit Chloriden und organischen Säuren (Fruchtsäuren) aus Speise- und Getränkeresten, beim Geschirrspülen zusätzlich durch das Einwirken der in Spülmitteln und Maschinengeschirrspülmitteln enthaltenen Chemikalien, auch Klarspüler enthält meist Citronensäure oder Weinsäure[3][4]. Bei Chromnickelstählen tritt Korrosion üblicherweise nur an Spannungrissen oder als Flugrost auf, bei Keramikmessern überhaupt nicht. Zusätzlich kann Kontaktkorrosion entstehen, wenn chloridhaltiges Spülwasser auf Stellen einwirkt, wo unterschiedliche Metalle zusammengefügt sind (beispielsweise wenn Klinge und Heft eines Messers aus unterschiedlichen Stählen bestehen).

Korrosion kann bewirken, dass die Schärfe nicht rostfreier Schneiden vermindert wird. Hersteller von Geschirrspülmaschinen und hochwertigen Messern empfehlen daher, vor allem scharfe Küchenmesser nicht im Geschirrspüler zu reinigen, sondern unter Verwendung von Spülmittel und heißem Wasser zu entfetten, klar zu spülen, abzutrocknen und für längeres Aufheben mit säurefreiem Speiseöl einzufetten. Bei Messern mit nicht wasserfestem Griffmaterial (Holz (auch Schichtholz), Knochen, Horn, Elfenbein usw.) verbietet sich die Reinigung in der Spülmaschine von allein, da dort die Griffe zerstört würden.

Klingen aus rostenden Kohlenstoffstählen sind in der Stahlmatrix ausreichend hart, bei richtiger Wärmebehandlung recht zäh und die Schneidkanten können fein ausgeschliffen werden. Die in diesen Stahl­sorten in mikrokristalliner Struktur enthaltenen Karbide sind in ihrer Dimension viel kleiner, so dass ein einfach legierter Stahl daher „feinkörniger" ist (siehe dazu Schärfe). Schneiden können daher feiner, dünner und in einem spitzeren Winkel – mit bedeutend besserer Schneidfähigkeit und höherer Schärfe – geschliffen werden. Sehr feine Schneiden sind allerdings empfindlich bei falscher Behandlung und können ausbrechen, daher hat ein erfahrener Koch etliche unterschiedliche Messer für die zahlreichen verschiedenen Schneidaufgaben.

Literatur[Bearbeiten]

  • Nachschlagewerk Stahlschlüssel. Marbach: Stahlschlüssel Wegst, 2007. ISBN 978-3-922599-23-4
  • Roman Landes: Messerklingen und Stahl: Technologische Betrachtung von Messerschneiden. Bad Aibling; Wieland, 2006. ISBN 978-3-938711-04-0

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. http://www.fgw.de/index.php?idcatside=102; abgerufen am 5. Juni 2012
  2. Cronidur 30-Datenblatt abgerufen am 6. Juni 2012
  3. Georg Schwedt: Chemie im Alltag für Dummies. 1. Auflage. Wiley-VCH, Weinheim 2010, ISBN 978-3-527-70318-0.
  4. Gewerbliches Geschirrspülen & Spülgut aus Metall, Herausgeber: Arbeitsgemeinschaft gewerbliches Geschirrspülen, 2007, pdf-Datei