Schmelzen und schmieden: Metall macht Geschichte

Über Hunderttausende von Jahren waren Steine die wichtigsten Werkstoffe unserer Vorfahren. Alles änderte sich, als der Mensch lernte Metalle abzubauen, zu schmelzen und zu verarbeiten. Dieser technische Fortschritt, der das Ende der Steinzeit markierte, war eng verknüpft mit der Beherrschung des Feuers. Die frühen Kulturen brauchten insbesondere leistungsfähige Verhüttungsöfen, um das wertvolle Metall aus dem Erz zu lösen.

Kupfer

Die so genannte Kupferzeit begann etwa im 6. Jahrtausend v. Chr. in Mesopotamien und Südosteuropa. Hier gelang es Menschen erstmals Kupfererz einzuschmelzen. Dazu mussten die Holzkohlenöfen mindestens eine Temperatur von 1083 Grad erreichen – die Schmelztemperatur von Kupfer. Die notwendige Technik hatten die Menschen erlernt, da sie bereits zuvor Brennöfen verwendeten, um Keramik zu brennen. Für die Kupferverhüttung mussten sie die Temperatur nur noch um weitere 100 Grad steigern.

Aus dem Kupfer konnten die Menschen bald Waffen, Schmuckstücke und Haushaltsgegenstände gießen oder schmieden. Außerdem entwickelte sich ein Kupfer-Fernhandel. Diese technischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Veränderungen waren ein wichtiger Anschub für die immer schnellere Entwicklung früher Zivilisationen.

Bronze

Ein nächster – technisch und kulturhistorisch enorm wichtiger – Schritt war die Verwendung von (Zinn-)Bronze. Dabei handelt es sich um eine so genannte Legierung, also eine Mischung aus zwei Metallen. Die ersten Metallurgen, die ab 3300 v. Chr. in Vorderasien Bronze herstellten, verwendeten meist ein Mischungsverhältnis von 90 Prozent Kupfer und 10 Prozent Zinn. Da das Zinn verhältnismäßig selten vorkam, musste es über weitere Strecken gehandelt und zum Verarbeitungsort transportiert werden.

Bronze hatte gegenüber dem zuvor verwendeten, unlegierten Kupfer mehrere Vorteile. Vor allem war das Metall deutlich härter und korrosionsbeständiger. So stumpften Bronzeschwerter kaum ab, waren im wahrsten Sinne schlagkräftig und begehrt. Die Herstellung der Legierung erforderte ein größeres Know-how, aber keine erhöhte Temperatur in den Schmelzöfen. Der Schmelzpunkt von Bronze hängt von der prozentualen Zusammensetzung der Legierung ab, liegt aber unter dem von reinem Kupfer.

Etwa im Jahr 2200 v. Chr. hatte sich die Bronze auch in Mitteleuropa durchgesetzt. Die Bronzezeit hatte begonnen, und mit ihr ein ungeheuerlicher Technologie- und Entwicklungsschub.

Eisen

Auch die Eisenzeit nahm ihren Anfang in Klein- und Vorderasien. Nach Kupfer- und Bronzezeit war sie die dritte, nach dem vorherrschenden Metall benannte Technologieperiode. Spätestens 1400 v. Chr. begannen die Menschen erstmals Eisen zu verhütten. Mitteleuropa erreichte die Eisenzeit rund 800 Jahre später.

Dieser neue Schritt war mit einer enormen technischen Herausforderung verbunden. Die Schmelztemperatur von Eisen liegt bei 1535 Grad, also deutlich höher als von Kupfer. In der Anfangsphase konnten die Metallurgen daher nur sogenannte „Luppen“ herstellen, eine Vorstufe des Roheisens, bei dem das Eisenerz nicht schmelzen musste. Dazu verwendeten sie „Rennöfen“, die mittels Blasebalg eine bessere Sauerstoffzufuhr boten und über 1200 Grad erreichten.

Bis zum europäischen Mittelalter sollte es dauern, dass diese alten Verhüttungsmethoden grundlegend verbessert wurden. Ein weiterer Durchbruch mit Ofentemperaturen von über 1400 Grad folgte im 16. Jahrhundert. Der Ersatz von Holzkohle durch Steinkohle und die „Windfrisch“-Technik brachten erneute Leistungssteigerungen. Eisen- und Stahlproduktionen wurden zu wichtigen Antriebskräften der industriellen Revolution. Moderne Hochöfen arbeiten mit Koks und erreichen im Extremfall Temperaturen von über 2000 Grad – ein wahres Höllenfeuer.

Das Schmiedefeuer

Die Kunst des Schmiedens ist vermutlich ebenso alt wie die Metallverhüttung, nämlich rund 8000 Jahre. Diese Technik der Metallbearbeitung setzte sich zunächst vor allem bei weichen Metallen wie Gold, Silber und Kupfer durch, die sich beispielsweise zu Blechen schlagen ließen. Wie frühe Mythologien nahelegen war der Schmied sicherlich ein angesehener Berufszweig. Die Griechen und Römer hatten sogar einen Schmiedegott.

Vermutlich gab es bereits früh in der Geschichte ein Schmiedefeuer, in dem sich die Werkstücke so erhitzen ließen, sodass eine Umformung leichter fiel. Schon ab einer Temperatur von 750 Grad lässt sich Stahl viel einfacher mit Hammer und Amboss bearbeiten als im kalten Zustand; ab 950 Grad sprechen Fachleute von „Warmumformung“. In einer typischen neuzeitlichen Dorfschmiede ließen sich sogar Temperaturen von 1250 Grad erreichen, bei denen der Stahl fast weiß glühte. Heute werden die meisten Schmiedearbeiten industriell durchgeführt. Das traditionelle Schmiedefeuer ist nun weitgehend den Kunstschmieden vorbehalten.

piedmont