GEHEIM VAN DE SMID (3)

Naar aanleiding van het artikel 'Geheim van de smid' door W.P. Gerritsen (26 juli) en van van de brief van dr. K. Krab (9 augustus) wil ik een poging doen enkele hardnekkige geruchten omtrent de bereiding, samenstelling en eigenschappen van ijzer en staal uit de wereld te helpen.

Allereerst is staal het meest zuivere ijzer met het minste koolstof, minder dan 2 massa-procent, in het algemeen toch wel meer dan 1 massa-procent, koolstof. Het gietijzer dat traditioneel in houtskoolovens uit ijzererts werd gewonnen, bevat uiteraard heel veel koolstof en is dermate hard en daardoor bros dat het makkelijk tot ijzerpoeder te vermalen is, hetgeen met degelijk staal echt niet zo gauw wil lukken.

Staal kan worden gehard door afschrikken in water. Er speelt hierbij geen echt oppervlakteproces in chemische zin, zoals uit de brief van dr. K. Krab zou kunnen worden opgemaakt: het is een gevolg van afkoeling die aan het oppervlak waar het koude water contact maakt met het staal het heftigst is. Door de plotselinge afkoeling wordt de koolstof in de hogere temperatuurfase austeniet ingevangen in de lagere temperatuurfase ferriet, waardoor een harde structuur onder spanning ontstaat - bijvoorbeeld 'martensiet' bij extreme afkoeling - met name dus aan het buitenoppervlak. Staal kan onder andere hierdoor gericht gehard worden daar waar het nodig is: aan de buitenkant. Het houdt een zachte taaie kern die niet makkelijk breekt, maar de harde buitenkant levert een goede zwaardsnede op.

De procedure van Wieland diende er niet toe het ijzer te harden maar juist te ontharden, dat wil zeggen van gietijzer staal te bereiden. De vogelsteenmaag dient dan voor het verkrijgen van een fijner poeder. Overigens wordt er door het meel wel heel weinig koolstof toegevoegd: indien het mengsel wordt gevoerd aan uitgehongerde vogels zal het meeste meel toch wel verteerd worden.

Verhit men het fijne poeder vervolgens, dan diffundeert de koolstof alsnog weg uit het ijzer - de 'weglengte' in de microscopische korreltjes is extreem klein - waarna het geoxideerd wordt in de ovenlucht. Er ontstaat zo een minder hard en bros, hoogwaardiger en zuiverder ijzer, met extreem weinig koolstof: staal, dat gericht aan de oppervlakte kan worden gehard.