Federstahl

Federstahl besitzt eine höhere Festigkeit als andere Stähle. Anwendungen sind z. B. die Federn in Fahrwerken von Kraftfahrzeugen, aber auch die kleine Feder, welche die Wäscheklammer zusammendrückt. Auch moderne kampftaugliche Schaukampfschwerter werden aus Federstahl hergestellt. Des Weiteren wird Federstahl, meist in Form des Bügels, in Headsets verbaut, so dass diese einerseits stabil und andererseits elastisch sind.

Jedes Bauteil kann bis zu einer Spannung (Elastizitätsgrenze) verformt werden, die durch den Werkstoff bestimmt ist, um danach ohne bleibende Verformung elastisch in den Ausgangszustand zurückzukehren. Die Werkstoffeigenschaft, die das ermöglicht, ist die Elastizität. Darüber hinausgehende Verformungen führen zu bleibender Verformung, d. h. plastischer Deformation.

Beispielsweise hat der Federstahl 38Si7 eine Elastizitätsgrenze (Streckgrenze) von mindestens 1150 N/mm² (bei einer Zugfestigkeit von 1300 bis 1600 N/mm²), verglichen mit 235 N/mm² bei dem Baustahl S235JR (Zugfestigkeit 360 N/mm²). Der maßgebliche Unterschied ist hierbei das Streckgrenzenverhältnis, d. h. das Verhältnis der Streckgrenze zur Zugfestigkeit des Werkstoffs, welches bei Federstählen üblicherweise im Bereich > 85 % liegt.

Herstellung

Die Elastizität als herausragende Eigenschaft eines Federstahls wird durch Herstellen einer Legierung mit den entsprechenden Eigenschaften erzielt. Ein Legierungselement, das dieses begünstigt, ist (neben anderen) Silizium. Wichtig ist zudem, eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Kohlenstoffs zu erreichen.

Beispiele

Benennung Werkstoff-Nr. Verwendungsbeispiele Normen alte (DIN)-Bezeichnung
X10CrNi18-8 1.4310 Federblech, Spannhülsen, Tellerfedern usw. EN 10151
38Si7 1.5023 Federringe, Tellerfedern usw. EN 10089
61SiCr7 1.7108 Blattfedern für Fahrzeuge, Schraubenfedern usw. EN 10089 60SiCr7
52CrMoV4 1.7701 hoch beanspruchte Federn mit großen Abmessungen EN 10089 51CrMoV4
51CrV4 1.8159 bei Verschleiß- und Ermüdungsbeanspruchung, z. B. für Spannstifte EN 10089 50CrV4
C67E / C67S 1.1231 Präzisionsfedern, Spannstifte EN 10132 Ck67[1][2]

Im Freizeitbereich wird Federstahl für Gleitschuhe benötigt. Er wird auch als Rahmenmaterial bei Rucksäcken eingesetzt. Vorläufer des Federstahls sind die Stahlbogen in Armbrüsten.

Normen

Nachfolgend eine Auswahl von Normen zum Thema Federstahl und deren Ersatz.

EN 10089
Bereich Werkstoffe
Titel Warmgewalzte Stähle für vergütbare Federn - Technische Lieferbedingungen
Erstveröffentlichung April 2003
Letzte Ausgabe April 2003
Klassifikation 77.140.25
Nationale Normen DIN EN 10089
ÖNORM EN 10089
SN EN 10089
Ersatz für DIN 17221:1989-12
  • EN 10089 Warmgewalzte Stähle für vergütbare Federn - Technische Lieferbedingungen[3][4][5][6][7]
Alle in dieser Europäischen Norm enthaltenen Stähle sind nach EN 10020 als legierte Edelstähle eingeteilt.
EN 10089 Tabelle 3 - Stahlsorten
Stahlbezeichnung
Kurzname Werkstoffnummer
38Si7 1.5023
46Si7 1.5024
56Si7 1.5026
55Cr3 1.7176
60Cr3 1.7177
54SiCr6 1.7102
56SiCr7 1.7106
61SiCr7 1.7108
51CrV4 1.8159
45SiCrV6-2 1.8151
54SiCrV6 1.8152
60SiCrV7 1.8153
46SiCrMo6 1.8062
50SiCrMo6 1.8063
52SiCrNi5 1.7117
52CrMoV4 1.7701
60CrMo3-1 1.7239
60CrMo3-2 1.7240
60CrMo3-3 1.7241
  • Wärmebehandlungszustände nach Tabelle 1: wie gewalzt "+AR", behandelt auf Scherbarkeit "+S", weichgeglüht "+A", geglüht zur Erzielung kugeliger Carbide "+AC"
  • Oberflächenausführung nach Tabelle 2: wie gewalzt "+AR", wie gewalzt und gebeizt "+PI", wie gewalzt und gestrahlt "+BC
DIN 17221
Bereich Werkstoffe
Titel Warmgewalzte Stähle für vergütbare Federn - Technische Lieferbedingungen
Erstveröffentlichung Dezember 1972
Letzte Ausgabe Dezember 1988
Zurückgezogen April 2003
Normverweis DIN EN 10089
Bei den in dieser Norm erfassten Stählen handelt es sich um legierte Edelstähle.
DIN 17221 - Tabelle 2
Stahlsorte
Kurzname Werkstoffnummer
38 Si 7 1.5023
54 SiCr 6 1.7102
60 SiCr 7 1.7108
55 Cr 3 1.7176
50 CrV 4 1.8159
51 CrMoV 4 1.7701
  • Wärmebehandlungszustände nach Tabelle 1: unbehandelt "U", behandelt auf Scherbarkeit "C", weichgeglüht "G", geglüht auf kugelige Carbide "GKZ"
Änderungen gegenüber Ausgabe 1972-12[10][11]
  • Stahlsorte 51 Si 7 gestrichen, Stahlsorte 54 SiCr 6 aufgenommen.
  • Stahlsorten 38 Si 7 und 60 SiCr 7 sind jetzt Edelstähle.
  • Lieferzustand "geglüht auf kugelige Carbide" (GKZ) aufgenommen
EN 10270-1
Bereich Werkstoffe
Titel Stahldraht für Federn
Teile Teil 1: Patentiert gezogener unlegierter Federstahldraht
Erstveröffentlichung Dezember 2001
Letzte Ausgabe Juni 2024
Klassifikation 77.140.25
Nationale Normen DIN EN 10270-1
ÖNORM EN 10270-1
SN EN 10270-1
Ersatz für DIN 17223-1:1984-12
  • EN 10270-1 Stahldraht für Federn - Teil 1: Patentiert gezogener unlegierter Federstahl
Draht, der durch Kaltumformung eines zuvor durch Patentieren (siehe EN 10252) wärmebehandelten Ausgangswerkstoffes auf Maß gezogen wurde, um eine geeignete Gefügestruktur für das anschließende Walzen oder Ziehen einzustellen. In der folgenden Tabelle ist der Stand von 2017-09 wiedergegeben.
EN 10270-1 Tabelle 1 - Federdrahtsorten
Zugfestigkeit statisch dynamisch
Niedrige Zugfestigkeit SL -
Mittlere Zugfestigkeit SM DM
Hohe Zugfestigkeit SH DH
Für besondere Anwendungen kann eine weitere Zugfestigkeit vereinbart werden.
Federstahldraht ist herzustellen aus folgenden Stahlsorten:
  • für SL, SM und SH nach EN ISO 16120-2
  • für DM und DH nach EN ISO 16120-4
Bezüglich der allgemeinen Anforderungen gilt EN ISO 16120-1.
Der Federdraht kann phosphatiert (ph), entweder trockenblank oder nassblank gezogen, verkupfert (cu), mit Zink- (Z) oder Zink/Aluminium-Überzug (ZA) geliefert werden.
Frühere Ausgaben:
EN 10270-2
Bereich Werkstoffe
Titel Stahldraht für Federn
Teile Teil 2: Ölschlussvergüteter Federstahldraht
Erstveröffentlichung Dezember 2001
Letzte Ausgabe Januar 2012
Klassifikation 77.140.25
Nationale Normen DIN EN 10270-2
ÖNORM EN 10270-2
SN EN 10270-2
Ersatz für DIN 17223-2:1990-09
  • EN 10270-2 Stahldraht für Federn - Teil 2: Ölschlussvergüteter Federstahldraht[5][6][7]
Draht, der im Durchlauf wie folgt wärmebehandelt wird: Zunächst Umwandlung zu Austenit, Abschrecken in Öl oder ähnlichem Abschreckmittel gefolgt von unmittelbarem Anlassen durch Erwärmen auf die geeignete Temperatur
EN 10270-2 Tabelle 1 - Federdrahtsorten und Durchmesserbereich
Zugfestigkeit statisch mittlere Dauerfestigkeit hohe Dauerfestigkeit
Niedrige Zugfestigkeit FDC TDC VDC
Mittlere Zugfestigkeit FDCrV TDCrV VDCrV
Hohe Zugfestigkeit FDSiCr TDSiCr VDSiCr
Sehr hohe Zugfestigkeit FDSiCrV TDSiCrV VDSiCrV
Durchmesserbereich in (mm) 0,50 bis 17,00 0,50 bis 10,00 0,50 bis 10,00
Änderungen gegenüber 2012-01: Neue Stahldrahtsorten in Tabelle 1 aufgenommen: FDSiCrV, TDSiCrV, VDSiCrV
Frühere Ausgaben:
  • 2012-01[3][4][12]: Sorten FD und VD in FDC bzw. VDC umbenannt, Sorten TDC, TDCrV und TDSiCr neu aufgenommen
EN 10270-3
Bereich Werkstoffe
Titel Stahldraht für Federn
Teile Teil 3: Nichtrostender Federstahldraht
Erstveröffentlichung August 2001
Letzte Ausgabe Januar 2012
Zurückgezogen November 2020
Klassifikation 77.140.25
Nationale Normen DIN EN 10270-3
Ersatz für DIN 17224:1982-02
Normverweis ISO 6931-1
  • EN 10270-3 Stahldraht für Federn - Teil 3: Nichtrostender Federstahldraht[5][6]
EN 10270-3 - Tabelle 1 und Tabelle B.1
Stahlsorte Entsprechende frühere Bezeichnung ISO-Bezeichnungen
Kurzname Werkstoffnummer DIN 17224: 1982 AFNOR BS 2056: 1991 MMS 900 ISO 6931-1:1994
X10CrNi18-8 1.4310 X12CrNi17-7 1.4301 Z 12 CN 18-09 302S26 SS-steel 2331 Nummer 1 X 9 CrNi 18-8
X5CrNiMo17-12-2 1.4401 X5CrNiMo18-10 1.4401 Z 7 CND 17-11-02 316S42 SS-steel 2347 Nummer 2 X 5 CrNiMo 17-12-2
X7CrNiAl17-7 1.4568 X7CrNiAl17-7 1.4568 Z 9 CNA 17-07 301S81 SS-steel 2388 Nummer 3 X 7 CrNiAl 17-7
X5CrNi18-10 1.4301 X5CrNi18-10 1.4301 Z 7 CN 18-09 304S17 - -
X1NiCrMoCu25-20-5 1.4539
X2CrNiMoN22-5-3 1.4462
Änderungen gegenüber 2001-08: Es wurden folgende neue Stahlsorten aufgenommen: X5CrNi18-10 (1.4301), X1NiCrMoCu25-20-5 (1.4539), X2CrNiMoN22-5-3 (1.4462)
Frühere Ausgaben:
DIN 17223-1
Bereich Werkstoffe
Titel Runder Federstahldraht
Teile Teil 1: Patentiert-gezogener Federdraht aus unlegierten Stählen - Technische Lieferbedingungen
Erstveröffentlichung März 1964
Letzte Ausgabe Dezember 1984
Zurückgezogen Dezember 2001
Normverweis EN 10270-1
  • DIN 17223-1 Runder Federstahldraht – Patentiert-gezogener Federdraht aus unlegierten Stählen - Technische Lieferbedingungen[8][9][11]
In der Norm sind folgende Drahtsorten festgelegt:
  • Drahtsorte A
  • Drahtsorte B
  • Drahtsorte C
  • Drahtsorte D
Oberflächenausführungen:
  • trockenblank phosphatiert gezogen (tr bk phr nach DIN 1653)
  • trockenblank grau gezogen (tr bk gr nach DIN 1653)
  • trockenblank rötlich gezogen (tr bk rt nach DIN 1653)
  • naßblank phosphatiert gezogen (n bk phr in damals aktueller DIN 1653 nicht enthalten, später in DIN 1653 aufgenommen)
  • naßblank grau gezogen (n bk gr nach DIN 1653)
  • naßblank rötlich gezogen (n bk rt nach DIN 1653)
Gegenüber Ausgabe 1964-03 Drahtsorte II gestrichen, Drahtsorte D neu aufgenommen.
Frühere Ausgaben
  • 1964-03[10]:
  • 1955-04: als DIN 17223
DIN 17223-2
Bereich Werkstoffe
Titel Runder Federstahldraht
Teile Teil 2: Ölschlußvergüteter Federstahldraht aus unlegierten und legierten Stählen - Technische Lieferbedingungen
Erstveröffentlichung März 1964
Letzte Ausgabe September 1980
Zurückgezogen Dezember 2001
Normverweis EN 10270-2
  • DIN 17223-2 Runder Federstahldraht – Ölschlussvergüteter Federstahldraht aus unlegierten und legierten Stählen - Technische Lieferbedingungen[8][9]
In der Norm sind folgende Drahtsorten festgelegt:
  • VD (unlegiert)
  • VD CrV (legiert)
  • VD SiCr (legiert)
  • FD (unlegiert)
  • FD CrV (legiert)
  • FD SiCr (legiert)
Gegenüber Ausgabe 1964-03 CrV- und SiCr-legierte Drahtsorten aufgenommen.
Frühere Ausgaben
  • 1964-03[10]:
  • 1955-04: als DIN 17223
DIN 17224
Bereich Werkstoffe
Titel Federdraht und Federband aus nichtrostenden Stählen
Erstveröffentlichung April 1955
Letzte Ausgabe März 1982
Zurückgezogen August 2001
Normverweis EN 10151
EN 10270-3
In der Norm sind folgende Drahtsorten festgelegt:
DIN 17224 - Tabelle 1
Stahlsorte
Kurzname Werkstoffnummer
X 12 CrNi 17 7 1.4310
X 5 CrNiMo 18 10 1.4401
X 7 CrNiAl 17 7 1.4568
Frühere Ausgaben
  • 1968-07[10]:
  • 1955-04:
  • DIN 1570 Warmgewalzter gerippter Federstahl; Maße, Gewichte, zulässige Abweichungen, statische Werte; 1.2004 ersetzt durch DIN EN 10092-2
  • DIN 4620 Federstahl, warmgewalzt, mit gerundeten Schmalseiten für Blattfedern; 1.2004 ersetzt durch DIN EN 10092-1
  • DIN 17222 Kaltgewalzte Stahlbänder für Federn; 5.2000 ersetzt durch DIN EN 10132-1 und DIN EN 10132-4
  • DIN 59145 Federstahl, warmgewalzt, mit halbkreisförmigen Schmalseiten; 1.2004 ersetzt durch DIN EN 10092-1
  • DIN 59146 Federstahl, warmgewalzt, mit rechteckigem Querschnitt und gerundeten Kanten für Blattfedern; 1.2004 ersetzt durch DIN EN 10092-1
  • EURONORM 89 Legierte Stähle für warmgeformte vergütbare Federn; Gütevorschriften; 12.2002 ersetzt durch DIN EN 10089
Wiktionary: Federstahl – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. ↑ Metallografie und Werkstoffprüfung bei Stahl - für Metallograf und Werkstoffprüfer. In: metallograf.de. Dietmar Lober, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 6. Januar 2015; abgerufen am 13. Juli 2017.
  2. ↑ Werkstoff-Datenblatt Saarstahl - C67S (PDF)
  3. ↑ a b c d Stahl und Eisen Gütenormen 4. Maschinenbau, Werkzeugbau. In: DIN-Taschenbuch. 4. Auflage. Band 404. Beuth, Berlin 2005, ISBN 3-410-16094-9.
  4. ↑ a b c d Stahl und Eisen Gütenormen 4. Maschinenbau, Werkzeugbau. In: DIN-Taschenbuch. 5. Auflage. Band 404. Beuth, Berlin 2009, ISBN 978-3-410-17622-0.
  5. ↑ a b c d Stahl und Eisen Gütenormen 4/1. Maschinenbau, Werkzeugbau. In: DIN-Taschenbuch. 1. Auflage. Band 404/1. Beuth, Berlin 2013, ISBN 978-3-410-23924-6.
  6. ↑ a b c d Stahl und Eisen Gütenormen 4/1. Maschinenbau, Werkzeugbau. In: DIN-Taschenbuch. 2. Auflage. Band 404/1. Beuth, Berlin 2019, ISBN 978-3-410-29341-5.
  7. ↑ a b c Stahl und Eisen Gütenormen 4/1. Maschinenbau, Werkzeugbau. In: DIN-Taschenbuch. 3. Auflage. Band 404/1. Beuth, Berlin 2023, ISBN 978-3-410-31578-0.
  8. ↑ a b c d Stahl und Eisen Gütenormen 4. Maschinenbau, Werkzeugbau. In: DIN-Taschenbuch. 1. Auflage. Band 404. Beuth, Berlin 1993, ISBN 3-410-12833-6.
  9. ↑ a b c d Stahl und Eisen Gütenormen 4. Maschinenbau, Werkzeugbau. In: DIN-Taschenbuch. 2. Auflage. Band 404. Beuth, Berlin 1998, ISBN 3-410-14129-4.
  10. ↑ a b c d Stahl und Eisen Gütenormen 2. In: DIN-Taschenbuch. 1. Auflage. Band 155. Beuth, Berlin 1981, ISBN 3-410-11291-X.
  11. ↑ a b c Stahl und Eisen Gütenormen 2. In: DIN-Taschenbuch. 2. Auflage. Band 155. Beuth, Berlin 1985, ISBN 3-410-11856-X.
  12. ↑ a b c Stahl und Eisen Gütenormen 4. Maschinenbau, Werkzeugbau. In: DIN-Taschenbuch. 3. Auflage. Band 404. Beuth, Berlin 2002, ISBN 3-410-15234-2.
  13. ↑ a b Stahl und Eisen Gütenormen 5. Nichtrostende und andere hochlegierte Stähle. In: DIN-Taschenbuch. 3. Auflage. Band 405. Beuth, Berlin 2002, ISBN 3-410-15235-0.
  14. ↑ Stahl und Eisen Gütenormen 5. Nichtrostende und andere hochlegierte Stähle. In: DIN-Taschenbuch. 4. Auflage. Band 405. Beuth, Berlin 2005, ISBN 3-410-16095-7.
  15. ↑ Stahl und Eisen Gütenormen 5. Nichtrostende und andere hochlegierte Stähle. In: DIN-Taschenbuch. 5. Auflage. Band 405. Beuth, Berlin 2009, ISBN 978-3-410-17625-1.
  16. ↑ Stahl und Eisen Gütenormen 5. Nichtrostende und andere hochlegierte Stähle. In: DIN-Taschenbuch. 2. Auflage. Band 405. Beuth, Berlin 1998, ISBN 3-410-14130-8.
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