Was ist Stahl?

Stahl ist ein metallischer Werkstoff, eine Legierung von Eisen mit anderen metallischen oder nicht metallischen Elementen.

Zu den metallischen Elementen zählen zum Beispiel Mangan, Chrom und Vanadium. Nichtmetallische Inhaltsstoffe sind zum Beispiel Kohlenstoff und Silicium.

Art und Menge der Zusatzstoffe bestimmen grundlegende Eigenschaften des Stahls und dessen Eignung für spezielle Einsatzzwecke.

Stahl enthält höchstens 2,06 Prozent Kohlenstoff. Bei einem höheren Kohlenstoffanteil wird er zu spröde um geschmiedet zu werden. Mann nennt ihn dann Gusseisen.


Was ist eine Legierung?

Die Metallurgie versteht unter einer Legierung eine Vermengung von zwei oder mehr chemischen Elementen mit metallischem Charakter.

Von den Elementen muss mindestens eines ein Metall sein. Früh entdeckte Legierungen sind zum Beispiel Bronze oder Messing.

Eisenlegierungen werden in Abhängigkeit vom Kohlenstoffanteil in Stahl und Gusseisen unterteilt.


Einfluss der Legierungselemente auf die Eigenschaften des Stahls

  • Chrom verbessert die Rostträgheit
  • Molybdän sorg für eine hohe Verschleißfestigkeit und verbessert die Feinkornbildung
  • Nickel, Vanadium und Wolfram erhöhen die Festigkeit und Hitzebeständigkeit
  • Mangan wirkt sich positiv auf die Zugfestigkeit und Belastbarkeit aus
  • Phosphor und Schwefel gelten als Verunreinigung, machen den Stahl spröder, bewirken kurze Späne beim Zerspanen und wirken sich ansonsten negativ auf die Eigenschaften des Stahls aus.
  • Kohlenstoff erhöht die Härtbarkeit und Festigkeit des Stahls, mindert jedoch die Dehnbarkeit und Flexibilität

Gruppierung von Stahl anhand der Legierungsanteile


Unlegierter Stahl

Bestandteil dieser Stähle sind Eisen und Kohlenstoff und allenfalls sehr geringe Mengen anderer Elemente.

Ein Beispiel ist unlegierter Baustahl. Kohlenstoffarme Baustähle sind günstig herzustellen und haben mäßige Eigenschaften, die aber für viele Anwendungen ausreichend sind.


Niedriglegierter Stahl

Als niedgriglegierter Stahl gilt der, bei dem die Summe der Legierungselemente zwischen einem und fünf Prozent liegt.

Ein Beispiel für niedriglegierten Stahl ist der sogenannte Kohlenstoffstahl. Hier ist der Kohlenstoff neben dem Eisen Hauptbestandteil des Stahls mit bis zu 2,06 %.

Der hohe Kohlenstoffanteil macht den Stahl gut härtbar; je nach Mischung bis etwa 65 HRC. Dafür hat er allerdings die Eigenschaft, dass er leicht rostet.


Hochlegierter Stahl

Bei hochlegierten Stählen ist der Anteil mindestens eines Legierungselementes höher als 5 Prozent.

Zu den hochlegierten Stählen gehören zum Beispiel die Rostfreien Stähle mit einem Chromanteil von 10,5 bis 15%. 

Weitere Bestandteile können Nickel, Vanadium, Molybdän, Mangan und Niob sein. Sie führen zu einer noch besseren Korrosionsbeständigkeit.


Die Härte eines Stahls

Der Härte des Stahls kommt eine besondere Bedeutung zu. Nur wenn Stahl sich gut härten lässt, kann auch die Klinge die nötige Festigkeit erreichen.

Angegeben wird die Härte in HR (Hardness Rockwell). Bei der Messung der Härte eines Werkstücks, wird ein Prüfkörper für eine definierte Zeit und mit definierter Kraft in das Material gedrückt.

Anschließend wird die Tiefe des dauerhaft bleibenden Eindrucks gemessen. Daraus wird die Härte errechnet.

Welche Art von Prüfkörper verwendet wurde, zeigt der Buchstabe hinter HR. Es gibt die Prüfkörper A-H und K, N und T.

Bei Messerstahl wird der Prüfkörper C, ein abgerundeter Diamantkegel, als Eindringkörper genutzt. Daher wird die Härte von Messerstahl in HRC angegeben.

Ein klingentauglicher Stahl soll mindestens eine Härte von 55, besser sogar 60 bis 65 HRC aufweisen.

Video: Durchführung einer Härteprüfung nach Rockwell

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Was zeichnet guten Messerstahl aus?

Stahl für ein Messer muss bestimmte Anforderungen hinsichtlich Härte, Schnitthaltigkeit, Schärfbarkeit und Korrosionsbeständigkeit erfüllen.

Diese Anforderungen sind für den jeweiligen Haupteinsatzzweck eines Messers durchaus unterschiedlich.

Da es keinen Stahl gibt, bei dem alle Eigenschaften gleichzeitig optimal ausgeprägt sind, ist es wichtig, den Messerstahl entsprechend des Einsatzzwecks auszuwählen.

So ist die Funktion, die ein Messer optimal erfüllen kann immer ein Zusammenspiel aus dem verwendeten Stahl und der Klingengeometrie.

Grundsätzlich gilt, je mehr Kohlenstoff und umso weniger andere Legierungselemente ein Stahl enthält, desto härter kann er geschmiedet werden.

Besonders harte Kohlenstoffstähle lassen sich zu zu dünneren, feinen Klingen schmieden, die dennoch schnitthaltig sind. 

Allerdings sind Klingen aus Karbonstahl spröder und daher bruchgefährdeter. Auch sind sie nicht rostfrei und lassen sich wegen ihres Härtegrades schwieriger schärfen.

Die hochlegierten Stähle hingegen sind rostbeständig, lassen sich vergleichsweise leicht schärfen und können für flexible, biegsame Klingen verwendet werden. Wegen der geringeren Härte werden Sie in "robustere" Formen (Klingengeometrien) gebracht.

Zwischen den unlegierten und niedriglegierten Stählen auf der einen, und den hochlegierten Stählen auf der anderen Seite, gibt es eine Vielzahl von Stählen mit unterschiedlich stark ausgeprägten Eigenschaften.

Allerdings wird üblicherweise nur eine überschaubare Anzahl Stahlsorten für Messerklingen verwendet.


Typische Messerstähle


Sandvik Stahl 12C27 und 14C28N

Diese Stähle sind auch als Schwedenstahl bekannt und werden aus gutem Grund von vielen Messerherstellern verwendet.

Die Schwedenstähle sind gut schärfbar, lassen eine feine Klingengeometrie mit hoher Schärfe zu und sind zudem noch korrosionsfest.

Die ersten beiden Ziffern der Kennung geben den mit 20 multiplizierten Kohlenstoffgehalt an, die beiden letzten Ziffern den mit 2 multiplizierten Chrom-Anteil. Am Beispiel des 12C27 Stahls heißt das: Kohlenstoffanteil = 12/20 = 0,6% und Chromanteil = 27/2 = 13,5%

Der 12C27 Stahl wird zum Beispiel von Laguiole en Aubrac, Coutellerie de Laguiole Honoré Durand und Thiers-Issard Laguiole en Aubrac, Coutellerie de Laguiole Honoré Durand und Thiers-Issard für alle Standard Messerklingen verwendet. Er erreicht Härten von ca. 56 HRC.

Die Forge de Laguiole verwendet einen dem 12C27 ähnlichen Stahl aus Frankreich. Der T12 Stahl ist allerdings härter (ca. 58 HRC) und hat eine größere Anzahl Carbide und eine höhere Feinkörnigkeit, was eine noch höhere Schnitthaltigkeit zur Folge hat.


XC75 Kohlenstoffstahl

Der XC75 hat einen Kohlenstoffanteil von 0,75%. Er ist gut härtbar und schnitthaltig, enthält allerdings kein Chrom, so dass er nicht rostfrei ist.

Die Schmiede Laguiole en Aubrac nutzt den XC75 Stahl zum Beispiel zur Herstellung sogenannter Brut de Forge Klingen für Laguiole Taschenmesser.

Dabei wird die Klinge nur zur Schneide hin angeschliffen und bleibt zum Klingenrücken hin roh geschmiedet.

440er Stahl

440 ist die amerikanische Kennung einer Gruppe von rostfreien Stählen. Bekannt sind die Stahlsorten 440A, 440B und 440C.

Der 440er Stahl wird häufig für Jagdmesser, zum Beispiel der Marken Puma, Smith&Wesson oder Gerber verwendet. Er gilt als robust, ausbruchfest und gut schärfbar - allerdings als nicht besonders schnittfest.








AUS Stahl

Die japanischen Stahlsorten AUS-4 / AUS-6 / AUS-8 / AUS-10 sind in ihrer Zusammensetzung den amerikanischen 440er Stählen ähnlich. 

Sie beinhalten etwas weniger Kohlenstoff und sind daher leichter schärfbar.


Damaststahl

Beim Damaststahl werden Platten aus kohlenstoffreichem (hartem) Stahl und kohlenstoffarmem (weichem) Stahl übereinandergeschmiedet.

Das Material wird dann in die Länge geschmiedet und aus der Mitte heraus wieder übereinandergefaltet. Dieser Vorgang wird mehrfach wiederholt, so dass schnell einige Hundert wechselnde Lagen entstehen können.

Damaststahl ist durch die Verbindung der beiden Stahlsorten hart und dennoch flexibel und bruchfest.

In der Weiterverarbeitung zur Klinge kann der Stahl so belassen werden, dann zeigt die Klinge später relativ gerade verlaufende Linien.

Vielfach wird er aber noch durch gleichmäßige Deformierungen mit dem Hammer oder durch verdrillen nachgeformt.

Das ergibt dann im Endprodukt noch interessantere Zeichnungen des Damasts, wie z.B. den gedrehten Damast, Leiterdamast oder Explosionsdamast.

Die Schmiede Laguiole en Aubrac stellt den eigenen Damaststahl für die Laguiole Taschenmesser auch heute noch in Handarbeit in der eigenen Schmiede her!


Damasteel

Der schwedische Damasteel ist eine industriell weiterentwickelte Variante der Damast-Herstellung.

Bei der Produktion wird der Stahl zunächst in Pulverform gebracht. Das geschieht, indem der flüssig geschmolzene Stahl in einer Stickstoffatmosphäre zerstäubt wird.

Für den Damasteel werden anschließend zwei verschiedene Stahlpulver abwechselnd in einer Druckkapsel geschichtet bis die gewünschte Anzahl Lagen erreicht ist.

Die Pulverschichten werden dann bei etwa 1200 ° und über 1000 Bar Druck zu einem Lagendamast verschmolzen. Man spricht hier auch von pulvermetallurgisch hergestelltem Stahl.

Aus dem so gewonnenen Grundstahl lassen sich durch Falten, Stauchen oder Verdrehen die Klingenstähle mit speziellen Damast Mustern erzeugen, wie zum Beispiel

  • Rosendamast,
  • Explosionsdamast
  • oder Leiterdamast.

Weitere Informationen auf:   https://damasteel.se/


Video: Laguiole en Aubrac - Damast-Stahl Herstellung für Taschenmesser

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Video: Fakten über Eisen und Stahl

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