Damaszener Stahl und Wootz: das halb gelöste Rätsel

Was gesichert ist

A dokumentiert Wootz ist ein in Süd-Indien und auf Sri Lanka hergestellter Tiegelstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt, belegt ab etwa 300 v. Chr. Er wurde als Barren gehandelt; die berühmten Klingen entstanden in Werkstätten in Persien und Syrien.

A dokumentiert Zu unterscheiden sind zwei Dinge, die im Sprachgebrauch dauernd verwechselt werden: Wootz-Damast, bei dem das Muster beim Erstarren und beim zyklischen Schmieden eines einzigen Stahls entsteht, und Schweißdamast, bei dem Lagen verschiedener Stähle verschweißt und gefaltet werden. Schweißdamast war nie verloren und wird bis heute hergestellt. Was heute als „Damaszener Stahl“ verkauft wird, ist praktisch immer Schweißdamast.

A dokumentiert John Verhoeven (Iowa State University) und der Schmied Alfred Pendray reproduzierten in den 1990er Jahren das Bandmuster experimentell. Ihr Ergebnis erschien als „The Key Role of Impurities in Ancient Damascus Steel Blades“ in JOM 50(9), 1998: Entscheidend sind Spuren von Vanadium in der Größenordnung von Tausendsteln eines Prozents, die in den spezifischen indischen Erzen vorkamen. Sie steuern die Ausscheidung der Zementitbänder beim wiederholten Schmieden in engen Temperaturfenstern.

A dokumentiert Marianne Reibold und Kollegen von der TU Dresden berichteten in Nature 444, 286 (16. November 2006) den Nachweis von Kohlenstoff-Nanoröhren mit eingeschlossenen Zementit-Nanodrähten in einer Säbelklinge des 17. Jahrhunderts aus dem Bernischen Historischen Museum.

A dokumentiert Die Produktion der gemusterten Klingen endet im 18. und frühen 19. Jahrhundert. Als europäische Metallurgen im 19. Jahrhundert systematisch nachfragten, waren die letzten arbeitenden Meister tot oder außer Übung.

Chronologie

• ab ca. 300 v. Chr. — Tiegelstahlproduktion in Süd-Indien und auf Sri Lanka. A
• Mittelalter bis Frühe Neuzeit — Klingenschmiede in Persien und Syrien verarbeiten importierte Wootz-Barren. A
• 17. Jahrhundert — Entstehungszeit der später in Dresden untersuchten Assad-Ullah-Klinge. A
• 18./frühes 19. Jh. — Die Produktion gemusterter Klingen kommt zum Erliegen. A
• 19. Jahrhundert — Europäische Metallurgen, darunter Michael Faraday, versuchen die Reproduktion; ohne Erfolg. B
• 1998 — Verhoeven und Pendray veröffentlichen die Vanadium-Hypothese in JOM. A
• 16. November 2006 — Reibold et al. berichten Kohlenstoff-Nanoröhren in Nature. A

Die Quellenlage

Für dieses Handwerk gibt es fast keine Schriftquellen. Das Können war Werkstattwissen: weitergegeben durch Zusehen, Mitarbeiten und Korrektur, nicht durch Aufzeichnung. Was überliefert ist, sind Berichte von Reisenden und Käufern über die Wirkung der Klingen, nicht über ihre Herstellung.

Umso wichtiger ist, was stattdessen vorliegt: die Objekte selbst. Historische Klingen sind in Museen erhalten und lassen sich metallurgisch untersuchen. Der entscheidende Beleg dieses Falls ist deshalb kein Text, sondern ein Experiment — Verhoeven und Pendray haben nicht rekonstruiert, was jemand geschrieben hat, sondern so lange geschmiedet, bis das Muster wieder erschien, und dann geprüft, woran es lag.

Was behauptet wird

C behauptet Damaszener Klingen seien modernem Werkzeugstahl überlegen. Sie sind es nicht. Sie waren ihrer Zeit überlegen.

C behauptet Die Klingen hätten Gewehrläufe oder herabfallende Seidentücher zerteilt. Solche Erzählungen stammen aus Reiseberichten und höfischer Literatur; sie sind nicht überprüft und in ihrer starken Form physikalisch unplausibel.

C behauptet Die Schmiede hätten mit Nanotechnologie gearbeitet. Der Dresdner Befund beruht auf einer Probe, einer Klinge, einer Arbeitsgruppe. Er wurde nicht breit repliziert, und es steht der Einwand im Raum, die Strukturen könnten bei der Probenpräparation entstanden sein. Selbst wenn er zutrifft, hätten die Nanoröhren als Nebenprodukt eines empirisch optimierten Verfahrens entstehen müssen — Wissen darüber ist ausgeschlossen.

C behauptet Es habe ein Geheimrezept gegeben, das absichtlich mit ins Grab genommen wurde. Für eine gezielte Geheimhaltung gibt es keine Quelle; das Verschwinden lässt sich ohne sie erklären.

D widerlegt „Damaszener Stahl“ und Schweißdamast seien dasselbe. Das ist der häufigste Fehler populärer Darstellungen.

Erklärungsansätze

Die Vanadium-Erklärung. Verhoeven und Pendray kamen dem Muster nicht durch Analyse alter Klingen näher, sondern durch Nachbau. Sie schmiedeten mit Stählen unterschiedlicher Herkunft und stellten fest, dass die Bänderung nur bei bestimmten Ausgangsmaterialien auftrat. Die Analyse zeigte den Unterschied: minimale Gehalte an Vanadium, teilweise auch Molybdän. Diese Elemente lagern sich beim langsamen Abkühlen in Zonen ab, die dann beim wiederholten Schmieden die Ausscheidung von Zementit steuern. Ohne sie entsteht kein Muster, gleich wie geschickt der Schmied arbeitet.

Warum die Produktion endete. Zwei Erklärungen ergänzen sich, beide sind plausibel und beide nur teilweise belegt. Erstens versiegten die spezifischen Lagerstätten mit dem passenden Spurenelementprofil oder wurden aufgegeben. Wootz aus anderen Quellen ergab kein Muster mehr. Zweitens brachen im späten 18. und im 19. Jahrhundert die Handelswege zusammen, über die Barren von Indien nach Persien und Syrien gelangten. Das koloniale Eindringen in Südindien, veränderte Zollregime und der Aufstieg europäischer Tiegelstahlproduktion nach Huntsman spielen dabei zusammen.

Warum niemand das Problem beheben konnte. Das ist der eigentlich bemerkenswerte Teil. Ein Schmied, dessen Muster ausbleibt, sucht den Fehler dort, wo er ihn suchen kann: in der Temperatur, im Rhythmus, in der Zahl der Schmiedegänge, in der eigenen Sorgfalt. Die Vorstellung, dass die Ursache in einem chemischen Element liegt, dessen Existenz erst 1801 beschrieben wurde und dessen Anteil bei einem Tausendstel Prozent liegt, war nicht denkbar. Das Können war vollständig vorhanden. Es lief ins Leere.

Was widerlegt ist

D widerlegt Die Annahme, das Muster sei allein eine Frage der Schmiedetechnik. Verhoevens Versuche zeigen, dass identische Technik bei anderem Ausgangsmaterial kein Muster erzeugt.

D widerlegt Die Gleichsetzung von Wootz-Damast und Schweißdamast. Es sind zwei verschiedene Verfahren mit verschiedenen Mustern und verschiedener Überlieferungsgeschichte.

Was nachgeprüft wurde

A dokumentiert Die Verhoeven-Pendray-Rekonstruktion ist reproduzierbar; das Verfahren wird seither von Schmieden und Metallurgen angewandt.

A dokumentiert Historische Klingen und moderne Repliken lassen sich metallografisch unterscheiden, was die Rekonstruktion überprüfbar macht statt nur behauptbar.

A dokumentiert Der Nanoröhren-Befund von 2006 ist die schwächste Stelle der Beleglage und wird auch in der Fachdiskussion so behandelt. Eine breite unabhängige Replikation an weiteren Klingen steht aus.

Was offen bleibt

Welche Lagerstätten genau die passenden Erze lieferten und wann sie erschöpft waren, ist nicht abschließend geklärt. Die Zuordnung stützt sich auf Analysen weniger Proben und auf indirekte Hinweise aus der Handelsgeschichte.

Offen ist auch, wie viel Variation es gab. Nicht jede historische Klinge zeigt dasselbe Gefüge, und die Bandbreite der Verfahren in verschiedenen Werkstätten ist kaum bekannt. Und offen bleibt, ob die Dresdner Nanostrukturen ein reales Merkmal oder ein Präparationsartefakt sind.

Quellen

• John D. Verhoeven, Alfred H. Pendray, William E. Dauksch: The Key Role of Impurities in Ancient Damascus Steel Blades. JOM 50(9), 1998, S. 58–64.
• Marianne Reibold, Peter Paufler, A. A. Levin, W. Kochmann, N. Pätzke, D. C. Meyer: Carbon nanotubes in an ancient Damascus sabre. Nature 444, 286 (16. November 2006). nature.com
• Nature News zur Debatte um den Nanoröhren-Befund, November 2006. nature.com
• National Geographic: Carbon nanotechnology in a 17th century Damascus sword. nationalgeographic.com
• John D. Verhoeven: Steel Metallurgy for the Non-Metallurgist. ASM International 2007 — Einordnung des Verfahrens.