Damaststaal; De oorsprong van het gelaagd ijzer

Groot20 De oorsprong van het gelaagde ijzer, door sommigen ook wel Damast genoemd.

 

De kern van onze aarde is een gloeiende deegachtige klomp metallisch ijzer, daarbovenop drijft Magma, een massa vloeibaarSilicium (SiO2)

Aan de buitenkant is deze laag gestold en in de loop van de tijden voor een deel verweerd tot (zand) korrels: de aardkorst. In deze korst zit enorm veel ijzer.Dit ijzer heeft zich losgemaakt van die gloeiende kern, is door de vloeibare laag Silicium heen gebroken en heeft zich onmiddelijk verbonden met de buitenlucht, zuurstof, men noemt dat geoxideerd, geroest.Het is dus geen ijzer meer, maar ijzer oxyde.Tijdens of na het verroesten heeft het ijzer zich ook verbonden met silicium (zand,steen, rots, lava). Dat noemen we erts, ijzererts.

Dit roesten en zich met siliciumverbinden kan op verschillende manieren gebeuren, er zijn dan ook diverse soorten ertsen. In Nederland komt het voor in de vorm van Limoniet ook wel genoemd : ijzeroer, broeksteen, klappersteen…. De enige vorm waarin ijzer op aarde metallisch voorkomt is de meteoriet, buitenaards ijzer, waaraan de steentijdmens al zat te peuteren, lang voordat hij de reductie (ontroesting) ontdekte.

 

Groot20

Groot18
Tijdschip met zeven passagiers op Damast energie” en “Damastkern”

Zo’n 2000 jaar voor Christus begon de mens het binnenaardse ijzer te gebruiken. In primitieve lemen oventjes, gevoed met houtskool en erts en aangeblazen met balgen stookte hij de zuurstof van het ijzeroxyde en kreeg zo weer metallisch ijzer. In zo’n oven smolt alleen het zand uit het erts en liep als lava,slak, onder uit de oven. Het ijzer werd nèt niet vloeibaar, het bleef onder in de oven, ter hoogte van de blaas gaten hangen, in de vorm van een soort bloemkool, een mengsel van kleine deeltjes ijzer en slak, die ze aan elkaar plakte: de wolf.

Onderdewolfindeijzeroven-1Onder de wolf in de ijzeroven.

Om die slak eruit te krijgen, werd de wolf uigesmeed tot staven, die werden dubbel gevouwen,aan elkaar geweld en weer uitgesmeed. Dit werd een aantal keren herhaald, net zolang tot de slak er voldoende uit was. Dit ijzer was heel zacht en taai, je kon echt van ijzer spreken, het had een koolstofgehalte (C) van ± 0.06 %. Het was niet hardbaar en ongeschikt voor wapens en gereedschap. Je kunt ijzer pas harden, als er meer dan 0.3% C inzit, het heet dan staal.

Oerijzerenmessenkoolstofgehalte006Oerijzeren messen, Koolstofgehalte: 0,06 %

De techniek, om koolstof in het ijzer te krijgen, het opkolen, ontdekte men enkele eeuwen later. Wil je koolstof in je ijzer, dan moet je het in koolstofrijke omgeving gloeien boven 700 °C, zonder dat er zuurstof (O2) bij kan.

Daarvoor leg je een staaf ijzer of je reeds gesmede voorwerp in koolstof (houtskool poeder, beendermeel of iets dergelijks) en daaromheen doe je leem, dit pakketje laat je langzaam drogen naast een houtvuur, dan werk je het langzaam de gloed in, de leem mag niet kapot springen want dan kan er teveel zuurstof bij.

In de gloed van het houtvuur dringt koolstof nu ieder uur 0,1 mm in het ijzer van buiten naar binnen. Heb je een staaf van 5 mm dik en wil je die tot in de kern opkolen dan moet hij dus 25 uur gegloeid worden.
Zit er koolstof in het ijzer (het heet dan staal) dan wordt het hard als je het afschrikt in water. Maak je het heet en laat je het langzaam (aan de lucht) afkoelen dan is het zacht. Dit heet uitgloeien. Bij het afschrikken wordt het staal niet alleen hard, maar helaas ook bros. IJzer daarentegen is, ook al schrik je het af, zacht en taai.

Groot21

Oerkling

Heb je nu een staaf van 5 mm dikte, die maar 10 uur opgekoold is, dan zal na het afschrikken alleen de buitenste laag van 1 mm hard en bros zijn, de kern van 3 mm blijft zacht en taai. Daardoor zal de staaf minder breken.

Door het ijzer en staal met elkaar te combineren heffen ze elkaars slechte eigenschappen op: taai tegen bros, hard tegen zacht (buigzaam). Je kan het ook anders combineren: je vouwt een ijzeren (zonder koolstof) staaf dubbel, daartussen leg je een volledig tot in de kern opgekoolde staaf. Dit wel je aan elkaar en smeed je uit tot bijvoorbeeld een mes. Na het harden is hier de kern hard en bros maar de buitenkanten blijven zacht
en taai, je noemt dit een laminaat. Je kunt zo’n pakket van drie lagen ook uitsmeden tot een staaf en dubbelen met weer een staaf staal ertussen: je hebt dan 7 lagen. Dit materiaal is na het harden al een stuk veerkrachtiger dan een laminaat van 3 lagen. Hoe meer lagen hoe meer veerkracht. Vanaf het moment, dat men het opkolen ontdekte, werd het ijzer geschikt voor wapens en gereedschap.
Er zijn Gallische wielrepen gevonden bestaande uit 5 lagen. De vroegste zwaarden hadden zo’n 7 à 9 lagen, altijd oneven, het staal in het midden.
Zo’n 200 na Chr. bestonden de zwaarden uit veel meer lagen.
In de kern een aantal gedraaide staven van 5 tot7 lagen en aan de snijkanten horizontaal gestapeld materiaal, de zgn wormbonte klingen.

Groot23 Groot26

wachtersgroot

“Graal”, “Graal met wachters” en Graal Detail

De oudste zijn gevonden in Nydam en Thorsberg, als krijgsbuit in het moeras geofferd. Ze waren gesigneerd door hun smeden: Cocillus, Ricim en Ricus. Deze smeden werkten in het Rijn gebied, zij zouden wel eens de eerste damastsmeden geweest kunnen zijn. Over de hele wereld zijn sindsdien de wapens, vooral zwaarden en speerpunten en later ook geweerlopen, gesmeed uit dit gelaagde materiaal. Het meest bekend zijn de Frankische zwaarden, de Japanse Samurai zwaarden en ook de Indische Kris. Deze klingen en hun smeden zijn vaak omgeven met magie en mystiek, te danken aan het feit, dat het zo moeilijk is om ze te maken, het ultieme vakmanschap. Tegenwoordig is het staal uit de hoogovens zodanig van kwaliteit, door b.v. legering met andere elementen, zoals Mangaan, dat het niet meer nodig is om het in lagen te smeden.
Toch wordt er meer “gedamasceerd” dan ooit, over de hele wereld zijn de smeden van de nieuwe tijd er mee bezig. Het is dan ook een fascinerend proces, de verbintenis van het gloeinde ijzer met het gloeiend staal, beide omgeven door een laag vloeibaar silicium, dat wegspat bij de eerste hamerslag: de oerknal!

Groot3Waar ben ik?

Tegenwoordig gaat het vaak meer om de schoonheid van de patronen, die men door diverse manipulatie technieken en etsen kan bereiken en niet zozeer meer om de onbreekbare kling.
Er worden ook veelal totaal andere materialen gebruikt dan voorheen, zoals staalkabel, motorzaagketting en roestvast staal. Als je het idee van de ultime kling verlaat kun je Damast voor allerlei andere zaken aanwenden, zelf gebruik ik het graag als “kernstuk” in de objecten, die ontstaan, als ik met het ijzer aan het spelen ben.

Hanger hanger2groot

hanger3groot

Foto: Merel van de Manakker

Voor mijn dochter Merel maak ik af en toe wat edelstenen van Damast, die zij dan op haar beurt weer gebruikt als ze aan’t spelen slaat met het zilver.

Thijs van de Manakker

Comments are closed.