Rennofenstahl härten - Härtbarkeit historischer Stähle.
Die Härtbarkeit von Stählen aus dem Rennofen.
Das Härten von Stählen aus Eisenerz und dem Rennofen ist schwierig. Der spezielle Stahl kann keine, die Härtung unterstützenden Legierungselemente aufweisen, weil er im Rennofen nicht die Schmelze erreicht. Eisen mit Kohlenstoff ist nur bis zu einer Stahldicke von ca. 4 mm durchhärtbar. Der Rennstahl muss extrem schroff in Wasser gehärtet werden, um Martensit bilden zu können. Die Reaktion (kritische Abkühlgeschwindigkeit) ist kurz, aber heftig. Es ist eine grosse Kunst.
Diese Kopien eines metallurgischen Grundkurses über das Härten von Stählen besitze ich seit über 40 Jahren. Es ist eine Aufstellung über die Härtbarkeit von Stählen in Abhängigkeit von Legierungselementen. Im rot gerahmten Diagramm wird die geringe Durchhärtbarkeit von Stählen gezeigt, die praktisch keine Legierungselemente aufweisen. Rennstähle werden nicht in der Schmelze hergestellt und können entsprechend keine die Härtung unterstützenden Legierungselemente aufweisen.
Die Härtung allgemein
Im Vergleich zu Industriestahl mit Legierungselementen ist der Rennstahl praktisch der „Ferrari“. Die hohe Empfindlichkeit macht das Härten schwierig, erzeugt aber wunderschöne Zeichnungen im Stahl. Je höher die Stahlqualität, umso wacher und brillanter erscheinen die Details. Das ist die Meisterschaft bei Eisenerzen, den optimalen Kohlenstoffgehalt einzustellen und die Härtung.
Voraussetzung für eine gute Härtung ist eine beherrschte Stahlherstellung und der optimal eingestellte Kohlenstoffgehalt von ca. 0,5% C-0,8 % C. Die Stahlherstellung ist auf die Härtung ausgerichtet und Aufgabe des Schmiedes. Es entsteht eine Durchhärtung der Schneide entlang, darüber eine auslaufende Härtung, die selbst bei der Politur merklich immer kleiner wird.
Eine wichtige historische Kunst, von der man nur sehr wenig weiss.
Die Härtbarkeit ist die hervorragendste Eigenschaft von Stahl und deswegen ist er eines der wichtigsten Produkte der Menschheit. Selbst ein Anfänger in der Stahlherstellung aus Eisenerzen wird schnell merken, dass der Rennstahl nur bedingt härtbar ist. Seit 30 Jahren bin ich einer der wenigen in Europa, die gehärtete Klingen aus Eisenerz herstellen können, und sage: “ Ich beherrsche das identische Handwerk wie unsere Vorfahren und kann den Stahl nur bedingt härten.“ Alle diese „Möchtegern“ Experten, die mit Eisenerzen nichts anfangen können, haben mich über Jahrzehnte hinweg ausgelacht und für die Realität zum „Spinner“ erklärt. Man muss sich das mal vorstellen: Seit einem halben Jahrhundert werden Millionen in die Forschung investiert und Doktortitel vergeben. Die Schmiede haben das unbestrittene Handwerk unserer Vorfahren aus Eisenerzen mit modernem Industriestahl abgehandelt. Selbst die Schmiede, welche sich unterdessen bereits seit vielen Jahren brüsten, sie würden mit Eisenerzen arbeiten, müssen mit Skepsis betrachtet werden. Wissenschaftlich ist das ein absolutes Desaster, die Öffentlichkeit soll natürlich nichts davon erfahren.
Das Härten von Stählen aus Eisenerzen mit Lehm.
Es gibt in jedem Arbeitsschritt unterschiedlichste Möglichkeiten und Verfahren, natürlich auch bei der Härtung. Bekannt durch die japanischen traditionellen Schwertschmiede ist zum Beispiel das Auftragen einer Lehmschicht vor der Härtung. Bisher waren die vielen Theoretiker (theoretisch nur Experten) unbeirrbar davon überzeugt, dass mit dem Lehmauftrag nur die Härtung gestoppt wird, um diese typische abgesetzte Härtung zu erhalten. Naiv falsch, die Realität im Handwerk ist einiges komplexer.
Wieso härtet man Stähle aus Eisenerzen mit einer dünnen Lehmschicht?
Grundsätzlich ist ein dünner Lehmauftrag in erster Linie dazu da, Zunder zu verhindern. Wenn die Klinge im offenen Feuer auf Härtetemperatur gebracht wurde, muss die Temperatur einige Zeit gehalten werden. Der glühende Stahl wird dabei laufend der Luft ausgesetzt. Das bedeutet unweigerlich, dass Zunder an der Oberfläche entsteht. Eine Zunderschicht wirkt isolierend, besonders wenn sie bereits abplatzt und Luft eingeschlossen wird. Bei der nachfolgenden, extrem reagierenden Abschreckung kann das katastrophale Folgen haben und Unterbrüche in der Härtung erzeugen. Das Objekt wird dadurch praktisch wertlos, die gesamte Arbeit für nichts. Das Härten mit einem Lehmauftrag wurde sicherlich in Europa auch gemacht, weil es naheliegend ist. Bisher konnte ich in meinen Untersuchungen europäischer Artefakte das jedoch noch nie eindeutig nachweisen. Diese Technik erkennen zu können, ist extrem schwierig. Selbst wenn man sehr erfahren in dem Handwerk ist. Eine Lehmschicht hat aber noch weitere Funktionen.
Wie reagiert eine Lehmschicht beim abschrecken?
Ein dünner Lehmauftrag verstärkt die Härtung, durch die Vergrösserung der Oberfläche. Beim abschrecken in Wasser durchläuft der Stahl die „Kochphase“, es entstehen Blasen aus Wasserdampf. Diese können am blanken Stahl haften bleiben, isolieren und Weichflecken am Stahl bilden. Auf der Lehmschicht findet die Blase keinen Halt und „perlen“ ab. Eine dicker aufgetragene Lehmschicht isoliert den Stahl. Oben im Bild ist zu sehen, wie eine Härtung in Wellenform erreicht wird. Die Härtung endet absolut natürlich, ohne dickeren Lehmauftrag, der die Härtung stoppt. Die dickeren Striche aus Lehm isolieren den Stahl etwas, wodurch eine Härtung in Wellenform entsteht. Man kann sehen, wie empfindlich der Stahl bei der Härtung selbst auf geringe Einflüsse reagiert.
Nebenstehend ist ein Ausschnitt einer Klinge von mir zu sehen, Ende 2025 aus brasilianischem Eisenerz hergestellt. Man kann über der eigentlichen Härtung eine weitere, schmale gehärtete Linie erkennen. Diese ist durch die Abdeckung des Klingenrückens mit einer dickeren Lehmschicht entstanden. Die Schneide wurde blank belassen und ab der Höhe der dünnen Härtung wurde mit einer dickeren Lehmschicht der Rücken isoliert. Damit sollten weitere Härtungen im Bereich des Rückens verhindert werden. Dabei habe ich mich in der Höhe um einen Millimeter verschätzt. Die Härtung des blanken Stahls endete ganz natürlich kurz vor der dünn beginnenden, dicker werdenden, isolierenden Lehmschicht. Im dünnen Übergang des Lehmauftrags wurde die Härtung dann nochmals kurz angeregt und hat so diese schmale Härtung über der eigentlichen Härtung erzeugt.
Härten im historischen Europa
Wie immer wieder von mir darauf hingewiesen, sind die verwendeten Techniken in Europa weit vielfältiger als in Japan. Diese alle erklären zu wollen, sprengt den Rahmen dieser Website bei weitem. Zusammengefasst, sind die Härtungen meist natürlich, ohne Gestaltung des Verlaufs. Durch die Verfahrensweise ist der Übergang der Härtung, der als weisslicher Nebel erscheint, eher schmal und nicht so prachtvoll wie bei japanischen Klingen. Das ist jedoch kein europäisches Unvermögen, sondern bedingt durch die andere Arbeitsweise.
Grundsätzlich hat der gesamte Fachbereich japanischer Schwerter Gültigkeit auch für das historische europäische Handwerk. Weil viele andere Verfahren zusätzlich verwendet wurden, ist die Vielfalt weit grösser. Um die europäischen historischen Stähle begreifen und die Zusammenhänge verstehen zu können, ist die Erfahrung im identischen Handwerk die wichtigste Voraussetzung. Nur wenn man ein Verfahren praktiziert und untersucht hat, kann man wissen, wie etwas schlussendlich aussieht. Es wird definiert- und begreifbar. Das theoretische Abhandeln dieses Fachbereichs ist sehr naiv und hat nachweislich nichts gebracht, aber alles verhindert.
Kann man aus Eisenerzen im Rennofen Damaszenerstahl herstellen?
Nein. Diese Hart-Weich Schichten des Damaszenerstahls, der in den letzten Jahrzehnten als historisch galt, sind mit dem Stahl aus dem Rennofen nicht herstellbar. Man kann Stahl im festen Zustand, glühend in einem kohlenstoffhaltigen Umfeld, mit Kohlenstoff anreichern. Oft wird es als „aufkohlen“ bezeichnet. Um Zahlen zu nennen: Dabei wandert der Kohlenstoff in 10 Stunden nicht ganz einen Millimeter. Beim weiteren Glühen wandert er sofort weiter. Rennofenstähle haben einen ähnlich schwach gebundenen Kohlenstoff. Beim Glühen verläuft die Grenze des Kohlenstoffs sehr schnell und wird zu einer auslaufenden Wolke, wie im rechten Bild zu sehen ist. Ohne realistische Erfahrung bei der Stahlherstellung aus Eisenerzen war das in den letzten Jahrzehnten natürlich unbekannt.
Einige Beispiele meiner selektiven Härtungen.
In der Galerie sind einige meiner selektiven Härtungen aus den letzten Jahrzehnten zu sehen. Es ist immer ein anderes Bild, die Vielfalt ist riesig. Über das Härten historischer Stähle könnte man dicke Bücher verfassen. Um das Wesen der Härtung verstehen zu können, musste ich Hunderte Härtungen durchführen und die Ergebnisse analysieren. Es ist mir absolut schleierhaft, wie man glauben kann, dieses Wissen über Kombinationen und Auswirkungen nur durch die Betrachtung der Stähle erreichen will.
Und so weiter…