Damaststaal & wootz
Damasts (-) of damasceens staal (ontstond tussen 300 BC en 300AC)
Damascener zwaarden waren sterk, hard, scherp, flexibel en braken nooit.
Damas zou kunnen komen van de naam van een smid, van het Arabisch woord voor water(patroon op het oppervlak) of van de handel via of verwerking in Damascus.
Het geheim van de hoge kwaliteit door de specifieke ambachtelijke productie is nog steeds niet helemaal ontrafeld. Wel een aantal belangrijke elementen.
Met damaststaal & omschrijft men het door smeden wellen van verschillende lagen en kwaliteiten of eigenschappen. Een gelamineerd product dus, ontstaan door herhaaldelijk 100-den keren dubbelvouwen, hameren, verhitten en afkoelen.
Woets (Eng. wootz &) is hard gietstaal, de gesmolten ruwe grondstof uit Zuid India (en Sri Lanka en een deel van Syrië) met een geschikte samenstelling om damast te maken. Al het originele Damascener staal kwam uit dezelfde mijn(en). Die raakten rond 1800 uitgeput.
Naast koolstof bevat wootz ook andere verontreinigingen zoals fosfor; of vanadium dat zorgt voor hardheid, of molybdeen of soortgelijke carbide-vormende elementen. Het staal had een uniforme samenstelling van 1-1,6% koolstof.
Het werd hiertoe heet gehamerd om het slakvrij te maken, en daarna met houtsnippers in klei verzegeld en verhit om op te kolen.
Later werd in China smeedijzer (laag koolstofgehalte) samengevoegd met gietijzer (hoog C, maar bros).
Nauwkeurige verhoudingen van temperatuur en duur van verhitting waren allicht belangrijk.
Staal met een koolstofgehalte van 1,2-2% kan superplastisch en complex vormbaar zijn.
Eén studie stelt dat de koolstof-vervuilingen (sporen van vanadium, chroom, magnesium, kobalt, nikkel) in het ijzer tijdens het smeedproces werd omgevormd tot flexibele nanobuisjes (van een halve nanometer lang). Die omhullen en beschermen sterk maar bros ijzercarbide. Deze combinatie zorgt voor de uitmuntende kwaliteit.
Patroongelast staal & is bij aanvang samengesteld uit verschillende staalsoorten (zaagketting, kabel,..). Het heeft ook artistiek welpatronen.
De Galliërs en Kelten gebruikten case-hardening om koolstof in de buitenhuid van een werkstuk toe te voegen, en zo een behoorlijke kwaliteit staal te maken.
De Japanners gebruikten een tatara (kleikuipoven) voor een proces van anderhalve tot drie dagen waarin ijzerzand werd verhit tot ongeveer 1.000°C en dan gemengd met houtskool om koolstof toe te voegen, zodat het staal kon worden gehard. Na een paar dagen afkoelen werd de wolf stukgeslagen en de brokken op zicht gesorteerd: het grijze metaal was gewoon ijzer. Zilverachtige metaal was staal (tamahagane).
Natrium: ook in keukenzout
Natrium is een veel voorkomend zacht metaal dat een kookpunt op 883 °C en een smeltpunt op 97,5 °C heeft.
Natrium zouten die in de natuur voorkomen zijn vooral natrium chloride (rotszout), natrium carbonaat (soda), natrium boraat (borax), natrium nitraat en natrium sulfaat.
We kennen het als één van de twee componenten van natriumchloride (keukenzout).
Gekoppeld aan vetzuren vormt het goed in water oplosbare zouten (zeep).
Kwik: vloeibaar metaal
Kwik is een vloeibaar metaal dat smelt bij - 38,9 °C en kookt bij 356,6 °C.
Het vormt legeringen (amalgamen) met vele metalen, als goud, zilver en tin. Het vormen van een kwik-goud legering wordt gebruikt voor de winning van goud uit ertsen.
Tot het einde van de 20e eeuw werd kwik veel gebruikt in thermometers en barometers. Vanwege de giftigheid is het steeds meer in onbruik geraakt.
Kwik komt voor in de mineralen cinnaber, corderoiet en livingstoniet.
Gemorst kwik kan je met 2 lepels of een pipet opnemen.
Titaan: licht gewicht
Titanium smelt bij 1.660 °C en kookt bij 3.287 °C. Het is sterk als staal, maar 45% lichter, slechts 60% zwaarder dan aluminium. Het wordt gebruikt in de vliegtuigindustrie, voor kunstheupen, als wit pigment en bij rookgordijnen. Het is duur.
Titanium kan gewonnen worden uit de mineralen rutiel (TiO2), ilmeniet (FeTiO3) en spheen (CaTiSiO5).
Molybdeen voor een sterk staaltje
Alleen molybdeniet is commercieel aantrekkelijk voor de productie, maar het komt ook vrij als bijproduct van de koperwinning.
Het smeltpunt is 2.610 °C, het kookpunt 4.825 °C.
Molybdeen maakt staal sterker, corrosiebestendiger en beter bestand tegen temperatuurwisselingen.