Damast, het staal van de Indische kris

Een kris (keris in het Indonesisch) is een dolk waaraan magische krachten worden toegekend. De dolk kan recht zijn of gegolfd. Het is een statussymbool van de familie en wordt van vader op zoon doorgegeven. De kris wordt gedragen bij officiële gelegenheden. Je hoort het te krijgen, je koopt er niet één zelf (men geeft zich zelf geen medaille). De oude kris was recht, later kreeg het lemmet een golvende vorm. Het gebogen handvat kan gemaakt zijn van hout, goud of ivoor. Aan de versiering van de handgreep is te zien uit welke streek een kris oorspronkelijk komt. De schede is vaak van hardhout met versieringen. Historische zwaarden en dolken van damast zijn zeldzaam en kostbaar.

Pamor: de tekening op het lemmet van de kris

Het lemmet van de kris (keris) wordt door de wapensmid (empu) vervaardigd door het aan elkaar wellen en smeden van lagen koolstofstaal en nikkelstaal, het zogenaamde damaststaal en krijgt door de lagenstructuur een karakteristieke tekening (Pamor) op het stalen lemmet. Deze Pamor wordt zichtbaar wanneer het lemmet na het polijsten geëtst wordt met een etsmiddel. Het etszuur accentueert elk metaalsoort anders, vandaar de tekening.

Damaststaal

Gedamasceerd staal wil zeggen dat een aantal strippen van verschillende staalsoorten (hard- en zacht staal) worden samengeweld. Damast of Damasceens staal kwam oorspronkelijk als smeedbare ingots uit India. In Europa werd damast bekend door Damasceense kooplieden die het verochten in de vorm van zwaarden en messen aan Europeanen. Vandaar de naam damast.

Standaard messenstaal

Staal is een legering van ijzer en koolstof en wordt koolstofstaal genoemd. We onderscheiden ongelegeerd koolstofstaal, gelegeerd koolstofstaal en roestvaststaal.

Messenstaal is een gereedschapsstaal dat geschikt is om messen, beitels en andere snij gereedschappen van te maken. Het belangrijkste element naast ijzer is koolstof. Vanaf circa 0,5% koolstof kan het staal gehard worden. Moet het gereedschapsstaal roestvast zijn, dan wordt circa 13 % chroom toegevoegd. Naast het koolstof worden andere elementen toegevoegd, om de kwaliteit van het messenstaal op bepaalde punten te verbeteren.

Nikkel

Het nikkel in het krislemmet verbetert de weerstand tegen brosse breuk van ongelegeerd en laaggelegeerd staal. Voor nikkellegeringen geldt dat fosfor en zwavel minimaal moeten zijn. Vooral zwavel vermijden omdat nikkelsulfide (NiS) het metaal bros maakt. Het zwavel wordt door mangaan onschadelijk gemaakt door vorming van mangaansulfide MnS. die minder schadelijk is.

De structuren van staal

Staal bestaat uit atomen die op verschillende manieren geordend kunnen worden tot een atoomrooster. Koolstofatomen kunnen in het atoomrooster oplossen, d.w.z. zich nestelen tussen de ijzeratomen. Als er geen ruimte in het atoomrooster is, zoals bij het ferriet het geval is, verzamelen de koolstofatomen zich buiten het atoomrooster en vormen een aparte fase van grafiet bij grijsgietijzer of chemisch verbonden met ijzeratomen tot harde carbiden (cementiet). De ordening van de ijzeratomen en de chemische toestand van het koolstof, grafiet of cementiet, wordt bepaald door koolstof gehalte en temperatuur volgens het ijzerkoolstof diagram

Ferritisch staal is te zacht voor messenstaal

Bij het verhitten nemen bij 700 °C de ijzeratomen een andere ordening aan, het atoomrooster klapt om van het kubisch ruimtelijk rooster (KRR) van ferriet in een kubisch vlakken rooster (KVR) van austeniet. In het KVR rooster van het austeniet is er wel ruimte voor koolstofatomen. Als het staal enige tijd op een temperatuur boven 700 °C gehouden wordt, diffunderen de koolstof atomen in het KVR rooster van het austeniet, m.a.w. het koolstof lost op in het austeniet.

Het harden van staal

Als koolstofstaal verwarmd wordt zullen de atomen zich anders gaan ordenen, omdat de atomen bij toenemende temperatuur heftiger bewegen en meer bewegingsruimte creëren. Er vindt omklappen plaats van de ene atoomrooster in een andere. Beneden 700 °C is de structuur ferritisch, dat houdt in dat ijzer atomen geordend zijn in een KRR rooster. De ijzeratomen zitten dicht op elkaar, er is geen ruimte voor koolstofatomen tussen de ijzeratomen, koolstof zet zich af buiten het KRR rooster, dus buiten de ferrietfase.

Martensiet
Door het staal vanuit de KVR austenietffase snel af te koelen tot beneden 200 °C in water of olie, hebben de koolstofatomen niet voldoende tijd om het austeniet te verlaten. De opgesloten koolstofatomen misvormen het nieuwe KRR rooster dat wil ontstaan bij 700°C. De ontstane structuur is geen ferriet maar martensiet, dat is de structuur van gehard staal. Het is de interne spanning in het misvormde rooster die het staal zijn hardheid en sterkte geeft.

Het ontlaten van staal

Na dat een stuk staal gehard is, is het te bros om te gebruiken want de inwendige spanningen zijn te groot. De methode om de brosheid en spanningen er uit te halen heet (laag)ontlaten. Bij ontlaten wordt het staal gedurende een paar uur verwarmd op zo'n 200-300 °C. Bij deze temperatuur verdwijnen de hoogste spanningen en neemt de brosheid af.

Hardheid van messenstaal

De hardheid bij messenstaal wordt uitgedrukt in graden Rockwell C, afgekort als HRC. Een globaal overzicht van de kenmerken van staal met verschillende hardheden:

• 52-54 HRC: Voor messen van gemiddelde kwaliteit.
• 54-58 HRC: De hardheid die voor professionele keukenmessen wordt gebruikt.
• 60-62 HRC: Messen met deze hardheid blijven lang scherp; er is kans op brosheid en de messen zijn moeilijker te slijpen.

Technische eisen aan een mes

In verband met de hardbaarheid hebben koolstofstalen messen 0,5%-0,95% koolstof. Het mes moet na gebruik goed schoongemaakt worden vanwege de corrosiegevoeligheid van ongelegeerd koolstofstaal.

Bij de keuze van het uitgangsmateriaal wordt rekening gehouden met de volgende eisen:

• Standtijd van de scherpe snede.
• Corrosie weerstand.
• Hardbaarheid met name de doorharding (hardingsdiepte).
• Sterkte.
• Taaiheid.
• Elastische vervormbaarheid.
• Bewerkbaarheid door slijpen en polijsten.

De Indonesische kris

De Indonesische kris heeft een tekening (pamor) van lichte lijnen op het lemmet die afsteken tegen het donkere staal. Dit lijnenspel komt tot stand doordat de smid strippen van koolstofstaal en nikkelhoudend staal om en om aan elkaar smeedt. Op het blanke oppervlak is de tekening niet gelijk zichtbaar, het lemmet moet na het polijsten met een etsmiddel behandeld worden, dan tekent zich de tekening (pamor) af.

IJzersmeedkunst

De eigenschappen van damast zijn vooral een gevolg van de soort erts waaruit het wordt gemaakt. De staal samenstelling kon men met gebrek aan metallurgische kennis niet controleren. De kunst van het smeden van damast was het geheim van de smid. Geschreven bronnen over deze smeedkunst zijn er niet. Metallurgen hebben historische zwaarden onderzocht en de samenstelling van het damaststaal achterhaald.

De Indische pamorkrissen bestaan uit afwisselende lagen van koolstofstaal en nikkelhoudend meteoor ijzer. Om een lemmet te smeden neemt de smid drie strippen ijzer, waar tussen hij twee strippen meteoorijzer voegt, die na verhitting samen gesmeed worden. Wanneer de staaf tot de vereiste lengte is uitgesmeed, slaat hij de staaf in tweeën, (of buigt de staaf dubbel) en legt de beide helften op elkaar en smeedt ze weer tot één staaf samen. Dit proces wordt herhaald tot er een staaf ontstaat die uit tientallen lagen bestaat, deze wordt tot de gewenste krisvorm gesmeed. Na het smeden, wordt het lemmet geëtst waardoor het nikkelhoudende meteoorijzer lichter en het gewone staal donkerder wordt en de pamor tekening ontstaat.

Gezondheidsaspecten van Nikkel

• Jeukende huid t.g.v. nikkelallergie; nikkelverbindingen kunnen dermatitis "nikkel jeuk" veroorzaken.
• Grotere kans op long en keelkanker.
• Astma en chronische bronchitis.
• Nikkeldamp kan leiden tot longontsteking.

Industrieel staal vervangt het meteoriet staal

Het nikkel op Java was afkomstig van een neergestorte meteoriet in 1780. Dat is een eindige voorraad. Europese staalfabrikanten ontwikkelden een nikkelstaal dat bij de wapensmeden al snel de voorkeur genoot boven het traditionele meteoriet(nikkel)staal, omdat de samenstelling en de eigenschappen consistent waren. Inmiddels zijn er meerdere staalsoorten gebruikt om damast staal te maken. Hieronder zijn de gegevens van twee staalkwaliteiten weergegeven die tegenwoordig worden gebruikt voor krissen.

Werkstoff-Nr. 1.2767 Formule 45NiCrMo16 en AISI 6F3. Medium koolstof, medium gelegeerd nikkel(gereedschaps)staal

Werkstoff-Nr. 1.2842, formule 90MnCrV8, hooggekoold, laaggelegeerd gereedschapsstaal

Lees verder

• Puddle staal, het staal van de Eiffeltoren
• Het staal van de onzinkbare Titanic
• Staal in de operatiekamer