direkt zum Inhalt zur Hauptnavigation

Haus der Wissenschaft - Kinderblog

Warum ist Stahl härter als Eisen?

Kategorie: Besserwisser, Schlagwörter: , , — 1. September 2012 um 16:09

(erschienen in der Braunschweiger Zeitung am Samstag, den 1. September 2012)

War es Zufall, war es das Ergebnis einer langen Suche? Niemand weiß es mehr. Aber die Welt war nicht mehr die alte, als die Menschen das Eisen für sich entdeckten. Der unzuverlässige Feuerstein, der schwer zu bearbeiten war und oft unbeabsichtigt splitterte, sowie das weiche Kupfer hatten als Material für Waffen und Werkzeugen gegen Eisen das Nachsehen. Das war vor mehr als 4000 Jahren. Rotes Eisenerz aus Flüssen und das begehrte Erz aus dem Boden waren das Rohmaterial für den neuen High-Tech-Werkstoff. Er war viel härter als Kupfer – und als Waffe wesentlich gefährlicher. Ein Material, das mit der Eisenzeit ein neues Zeitalter der Menschheit einläutete. Doch es gab auch Nachteile: Reines Eisen braucht eine Temperatur von mehr als 1500 Grad, um zu schmelzen. Das war lange Zeit nicht zu schaffen. Eisenerz wurde lediglich erhitzt und dabei mit dem Schmiedehammer in Form gebracht. Die größten Nachteile von Eisen trugen auch die Legionen Roms noch mit sich herum: Eisen rostet leicht und zersetzt sich irgendwann. Außerdem ist es spröde. Immer wieder brachen eiserne Klingen im Kampf.

Das Problem: In Roheisen sind eine ganze Reihe weiterer Stoffe enthalten, vor allem Kohlenstoff. Er war schuld daran, dass auch der beste Pflug auf dem Feld zerbrechen konnte. Denn der Kohlenstoff, beziehungsweise seine Atome, befinden sich in den Eisenkristallen des Roheisens. Wird Druck auf das Eisen ausgeübt, können sich die einzelnen Ebenen der Kristalle wegen der Kohlenstoffatome nicht übereinander verschieben, sondern brechen auseinander. Es sollten wieder viele Jahrhunderte vergehen, bis die Technik soweit vorangeschritten war, dass die Probleme zu lösen waren: Sogenannte Hochöfen machten es möglich, Eisen zu verflüssigen. Durch mühsames Rühren konnten die unliebsamen Stoffe abgetrennt werden.

Zurück blieb das reine Eisen mit sehr geringem Kohlenstoffanteil – Stahl. Immer wieder finden sich in der Geschichte Berichte über den wundersamen Stahl: Sarazenen aus dem fernen Orient konnten mit ihren Krummsäbeln die europäischen Eisenschwerter glatt durchtrennen.

Zu besonderer Meisterschaft brachten es die Japaner: Sie erhitzten eisenhaltigen Sand. Die gewonnenen Eisenbarren wurden wieder und wieder flach geklopft und gefaltet, bis die unerwünschten Stoffe entfernt waren. Das Ergebnis war ein einzigartiger Stahl, aus dem die Schwerter der Samurai geschmiedet wurden. Auf den Klingen zeichnet sich ein wellenförmiges Muster ab. Das sind die Reste der Stoffe, die sich beim Schmieden abgesetzt haben.

Stahl begann, die Welt immer weiter zu verändern. Im Schiffbau verdrängte der Stahl in Verbindung mit neuen Rostschutzfarben zu Anfang des 20. Jahrhunderts das Holz fast völlig. Immer feiner, immer besser konnten Geräte werden: Stahlskalpelle in der Medizin machten feinste Schnitte möglich und verringerten die Entzündungsgefahr durch Risse.

Auch die Architektur veränderte sich für immer: Der Eiffelturm führte vor etwas mehr als 100 Jahren der Welt eine völlig neue Art des Bauens vor Augen. 300 Meter hoch ist das komplizierte Fachwerk des Turms in Paris. Das Geheimnis: Da der Stahl im Gegensatz zu Eisen und Ziegeln flexibel ist, fängt die Konstruktion auch den schwersten Sturm auf. Erst mit dieser Technik wurde es möglich, Hochhäuser und Wolkenkratzer zu bauen.

(Autor: Michael Michalzik)

Wollt ihr auch ganz genau wissen, wie etwas funktioniert? Habt ihr eine Frage, die unsere “Besserwisser”-Wissenschaftler beantworten sollen? – Dann mailt uns an info@hausderwissenschaft.org! Die Antwort auf eure Fragen lest ihr samstags in der Braunschweiger Zeitung und etwas später in diesem Blog.

RSS-feed für Kommentare zu diesem Artikel. TrackBack-URL

Hinterlasse eine Antwort