Legendäre Klingen Geheimnis des Damaszener Stahls gelüftet

Die Damaszener Klingen der orientalischen Krieger lehrten schon die Kreuzritter das Fürchten - doch das Wissen um die Herstellung der enorm scharfen Waffen ging schon vor Jahrhunderten verloren. Deutsche Forscher glauben jetzt, das Geheimnis durchschaut zu haben.

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Als die ersten Kreuzfahrer am Ende des 11. Jahrhunderts in den Orient eindrangen, erlebten sie nicht selten eine schmerzhafte Überraschung: Die Schwerter ihrer Feinde waren allem überlegen, was aus europäischen Schmieden bekannt war. Die Säbel mit dem typischen Wellenmuster im Metall waren nicht nur biegsamer und bruchfester als die Schwerter der Christen, sondern blieben auch viel länger scharf.

Das Geheimnis der gefürchteten Klingen war Damaszener Stahl, benannt nach der syrischen Stadt Damaskus, die damals ein wichtiger Handelsplatz für Waffen aller Art war. Die berühmte Schmiedetechnik wurde allerdings nicht in Damaskus, sondern in Indien erfunden - und geriet gegen Ende des 18. Jahrhunderts wieder in Vergessenheit.

"Bis heute ist es nicht gelungen, das Verfahren exakt nachzuahmen", sagt Peter Paufler, Physik-Professor an der Technischen Universität Dresden. Jetzt aber hat er gemeinsam mit Kollegen möglicherweise herausgefunden, was den Damaszener Klingen ihre erstaunlichen Eigenschaften verlieh. Das überraschende Ergebnis: Es war mittelalterliche Nanotechnologie.

Zwar hat der Materialforscher John Verhoeven von der Iowa State University in Ames schon 2001 - wie auch eine Reihe anderer Techniker und Metallurgen - behauptet, das historische Herstellungsverfahren von Damaszener Stahl erfolgreich kopiert zu haben, indem er jahrelang mit verschiedenen Stahlsorten und Fremdelementen experimentiert hatte. Die Antwort auf die Frage, warum genau die Klingen so biegsam und zugleich so scharf waren, blieb er jedoch schuldig.

Klinge schärft sich selbst

Die Dresdner Forscher haben nun - nach eigenen Angaben zum ersten Mal überhaupt - eine Damaszener Klinge mit einem hochauflösenden Elektronenmikroskop untersucht. Dazu lösten sie Proben aus einem Schwert des persischen Schmieds Assad Ullah aus dem 17. Jahrhundert in Salzsäure auf. Bei der anschließenden Analyse stellte sich heraus, dass die Klinge nicht nur winzige Fäden aus Eisenkarbid, sogenanntem Zementit, sondern auch Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthielt.

Zementit löst sich in Salzsäure auf, Kohlenstoff nicht. Dennoch fanden die Forscher auch unvollständig gelöste Zementitfäden vor. Das könnte bedeuten, dass sie in die Kohlenstoffröhren eingeschlossen und so geschützt waren, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt "Nature". Möglicherweise hätten die Kohlenstoff-Röhrchen die Entstehung der Zementit-Nanofäden erst ermöglicht.

Die kleinen, aber sehr harten Fäden verleihen den Damaszener Klingen nicht nur ihr ästhetisches Wellenmuster, sondern auch ihre unvergleichliche Schärfe, glaubt Paufler - eine Hypothese, die noch nicht in dem "Nature"-Artikel verraten wird. "Zementit ist härter als das Material, in das es eingebettet ist", erklärt der Physiker. Bei der Benutzung des Schwertes blieben so mikroskopisch kleine Zähne auf der Schneide stehen - die Klinge schärft sich selbst, und das ziemlich effektiv.

Gesägt, nicht geschnitten

"Man könnte sagen, dass eine Damaszener Klinge auf der Nano-Ebene eher sägt als schneidet", meint Paufler. "Die Legende, dass sie ein Seidentuch in der Luft zerteilen kann, ist wahrscheinlich gar nicht so weit hergeholt. Darüber gibt es eine Reihe ernstzunehmender Berichte." Zudem dürfte die Mischung aus starrem Zementit und weicherer Stahlmasse den Damaszener Klingen ihre einzigartige Kombination aus Biegsamkeit und harter Schneide beschert haben.

Die mittelalterliche Schmiedetechnik der Araber bestand aus einer komplizierten thermomechanischen Behandlung des Stahls. Immer wieder wurde das Metall auf eine bestimmte Temperatur gebracht, durch Schmieden abgekühlt und sofort wieder erhitzt. "Das dauerte viele Stunden, möglicherweise sogar Tage", sagte Paufler im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE.

Bei dieser langwierigen Prozedur können Nanoröhrchen mit Hilfe chemischer Katalysatoren entstehen, mit anderen Worten: Es kommt auf die richtige Mischung an. Als Ausgangsmaterial für die Damaszener Klingen gilt das sogenannte Wootz, ein Stahl, der in Form kleiner Kuchen aus Indien importiert wurde. Er besaß nicht nur einen hohen Kohlenstoffgehalt von rund 1,5 Prozent, sondern auch Spuren von Chrom, Vanadium, Mangan, Kobalt und Nickel. Diese Voraussetzungen, das wissen Chemiker heute, begünstigen beim wiederholten Erhitzen von Metall die Entstehung von Zementitfäden.

Auf die Mischung kommt es an

Allerdings bedeuten viel Zementit und ein hoher Kohlenstoffgehalt, dass der Stahl spröde werden kann. Das ist laut Paufler ein Grund dafür, warum die Damaszener Klingen äußerst vorsichtig und über einen langen Zeitraum geschmiedet wurden. Darüber hinaus waren sowohl bestimmte Holz- und Blättersorten für das Schmiedefeuer als auch Erze aus bestimmten indischen Minen notwendig, um den alten Rezepten gerecht zu werden. Das haben die Forscher einem frühen Bericht über die Herstellung von Wootz entnommen.

"Die Vorräte an manchen dieser Erze sind im 18. Jahrhundert geschwunden", schreiben die Wissenschaftler. Waffenschmiede, die nicht wussten, wie wichtig die richtige Mischung war, seien möglicherweise nicht mehr in der Lage gewesen, den Damaszener Stahl nach den alten Rezepten herzustellen. Entscheidend sei auch die Fähigkeit gewesen, das Metall immer auf der richtigen Temperatur zu halten. "Die genaue Temperatur ist bis heute nicht bekannt", sagt Paufler. "Wahrscheinlich konnten die mittelalterlichen Schmiede sie an der Farbe des glühenden Stahls ablesen."

Die europäischen Schmiede konnten das nicht. Anstatt den Damaszener Stahl auf chemische Art herzustellen, wie es die orientalischen Schmiede taten, versuchten sie es auf die althergebrachte mechanische Art: Sie versuchten, hartes und sprödes Eisen mit weichem und biegsamem Stahl durch Verdrillen und mitunter hundertfaches Falten zu vereinen. Dabei kamen zwar auch gute Klingen heraus - aber eben kein echter Damaszener Stahl.



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