Damascene Technique in Metal Working

Wenn man bedenkt, was alles schiefgehen konnte (und hier ist bei weitem nicht alles aufgezählt, was auf die Qualität eines Schwertes noch Einfluß nehmen kann), ist es überaus erstaunlich, daß die alten Schmiede überhaupt Stahlschwerter zustandebrachten. Außerdem war nicht unbedingt das ganze Schwert aus Stahl, sondern nur nur die äußere Schicht; soweit der Kohlenstoff eben eindiffundieren konnte.

Erfindungsreiche Schmiede nahmen deshalb dünne Folien, die erstmal alle einzeln behandelt wurden, um dann - bei mindesten 800 0C - zusammengeschmiedet zu werden. Dazu mußten erstmal die Werkzeuge - besonders wichtig waren Eisenzangen - entwickelt werden. Diese Technik hatte ihre Blüte in Toledo, von wo aus vor allem die römische Truppen versorgt wurden.
Eine fünffach größer Festigkeit scheint nicht so besonders viel zu sein, aber die Konsequenzen waren schon beachtlich. Die alten Gallier wurden auch deshalb von den Römern unterworfen (außer dem bekannten kleinen Dorf natürlich), weil nach zeitgenössischen Berichten die alten Gallier ihre Schwerter nach jedem besseren Schlag erstmal überm Knie wieder geradebiegen mußten, während die römischen Schwerter "so stark waren, daß es keinen Helm gibt, der nicht von ihnen zerschlagen werden kann".
Eine andere Hochburg der Stahlherstellung war Damaskus mit den berühmten Damaszener Klingen. Diese beruhten auf einem aus Indien eingeführten Rohstahl (genannt "Wootz") mit sehr hohem Kohlenstoffanteil (1,5% - 2 %) bestehend aus einer Mixtur aus Zementit und Perlit. Der Herstellungsprozeß einer Damaszenerklinge; ebenfalls eine zusammengehämmerte Mixtur aus aus diesem tendenziell sprödem Material und weichem Schmiedeeisen, war schwierig und nicht ohne Besonderheiten. Wir sehen hier auch, daß das Wort "Stahl" ein Sammelbegriff ist, der viele verschiedene eisenbasierte Legierungen und Gefüge umschreibt.
Aber nicht nur im Mittelmeerraum wurde die Eisen und Stahl Technologie entwickelt. Besonders weit entwickelte Technologien hatten zum Beispiel die Chinesen, die viele der großen Entdeckungen des Englands des 19. Jahrhunderte vorwegnahmen (aber nicht sehr viel damit machten) und die Inder.
Letztere konnte das Geheimnis ihres "Wootz" Stahls, von dem die ganzen Meisterschmiede des Mittelmeerraumes abhingen, für viel hundert Jahre, wenn nicht gar 1000 Jahre geheimhalten (Man mische kleine Stücke von Schmiedeeisen mit Holzstücken und gewissen Blättern und heize das ganze in einem Tontopf mit Tondeckel in einem sehr heißen Feurer (unter diversen magischen Sprüche, versteht sich). Damit bekommt man vollständig mit Kohlenstoff durchsetzte Eisenstückchen, die man anschließend wieder durch Hämmern bei hoher Temperatur zusammenschmiedet).
Nicht vergessen sollte man auch die Haya, ein Volk das im heutigen Tansania lebte und ebenfalls die Eisentechnologie bis zu einem gewissen Grad beherrschte. Ihr Mythen und Märchen enthielten viel Geschichten um das Eisenmachen, in einem Vokabular das stark angereichert war mit Ausdrücken die sich aufs Menschenmachen bezogen.
Im Laufe der Jahrtausende wurde Eisen und Stahl trotz der vielen Schwierigkeiten allmählich übliche Materialien, auch der Schmelzpunkt von Fe wurde bald erreicht, aber die Massenproduktion von Stahl mußte noch bis zum 19. Jahrhundert warten. Mit der ganzen Kunst der Schmiede konnten nach wie vor nur "dünne" Objekte wie Schwerter und Dolche, in die man genügend Kohlenstoff hineinbrachte, hergestellt werden .
Auch die Holzkohle wurde ab dem 17. Jahrhundert allmählich durch Kohle ersetzt, aber auch das war nicht ohne unangenehme Überraschungen. Eisen, das mit Steinkohle statt Holzkohle erschmolzen wurde, war ungeheure spröde und zu nichts nutze. Wie wir heute wissen, reichen geringste Mengen Schwefel Atome im Fe - Gitter (sie setzen sich in die Korngrenzen) um das Metall völlig zu verspröden, und Schwefel, wie auch andere Verunreinigungen, ist in Steinkohle reichlich enthalten.
Die Lösung dieses Problem kam ausnahmsweise nicht vom Militär, sondern vom Bier. Auch die Bierbrauer hatten versucht, Kohle statt Holz als Heizmaterial zu verwenden um das Malz zu dörren, und erhielten ein stinkiges übelschmeckendes Gesöff. So wurde Koks erfunden: man röste die Kohle unter Sauerstoffausschluß; das treibt die stinkigen Teile aus; was bleibt ist reiner sauberer Kohlenstoff - eben Koks - der nicht nur fürs Bierbrauen sondern auch für die Eisenverhüttung brauchbar war.

gehe zu Defekte in Kristallen: 5. Versetzungen, 5.1.1 Burgers- und Linienvektor