Federstahl ist für viele Branchen ein unverzichtbarer Werkstoff und verfügt über spezifische Eigenschaften, die andere Stahlsorten übertreffen. Doch was ist eigentlich Federstahl und warum ist er so praktisch? In diesem Artikel untersuchen wir, was Federstahl ist, welche Eigenschaften er hat, welche Güten es gibt, wie er geformt wird und wo er häufig verwendet wird.
Was ist Federstahl?
Federstahl ist eine Stahlsorte, die speziell zur Herstellung von Federn und elastischen Bauteilen verwendet wird, da sie nach dem Biegen, Komprimieren oder Dehnen in ihre ursprüngliche Form zurückkehren kann. Diese Fähigkeit, die als Elastizität im vergüteten Zustand bezeichnet wird, ist auf die hohe Streckgrenze von Stahl zurückzuführen, die auf seine spezifische Zusammensetzung und seinen Härtungsprozess zurückzuführen ist.
Federstähle haben typischerweise einen mittleren bis hohen Kohlenstoffgehalt, normalerweise etwa 0,5 bis 1,0 Prozent. Sie enthalten neben Kohlenstoff auch Mangan und Silizium, wobei Silizium besonders wichtig für die Erzielung hoher Werte ist Streckgrenzen. Produkte aus diesen Stahllegierungen können kontinuierlichem Biegen, Komprimieren, Dehnen oder Verdrehen standhalten, ohne dass es zu bleibenden Verformungen kommt.
Die Herstellung von Federstahl erfordert fortgeschrittene technische Fähigkeiten, um eine hohe Qualität sicherzustellen. Eventuelle Unvollkommenheiten der Oberfläche, wie z. B. Entkohlung oder Unregelmäßigkeiten, können die Dauerfestigkeit verringern. Daher ist es für Hersteller von entscheidender Bedeutung, sicherzustellen, dass die Federn eine vollkommen glatte Oberfläche haben, um optimale Effizienz und Leistung zu gewährleisten.
Aus welchen Bestandteilen besteht Federstahl?
Federstähle sind Legierungen mit einem mittleren bis hohen Kohlenstoffgehalt, der üblicherweise zwischen 0,5 und 1,0 Prozent liegt. Darüber hinaus enthalten sie weitere Legierungszusätze wie Mangan, Nickel, Chrom, Vanadium und Molybdän.
Das wesentliche Element in der Zusammensetzung von Federstählen ist jedoch Silizium. Dieses Material wird wegen seiner Haltbarkeit und seiner Fähigkeit, seine Form und Flexibilität beizubehalten, geschätzt, wodurch es sich gut für Federstahlanwendungen eignet und zur hohen Streckgrenze des Materials beiträgt. Durch diese Flexibilität kann sich das Material verformen und nach Entlastung wieder in seine ursprüngliche Position zurückkehren.
Hier sind einige gängige Federstahlsorten und ihre chemische Zusammensetzung.
| Klasse | C [%] | Si [%] | Mn [%] | P [%] max. | S [%] max. | Cr [%] max. / – | Mo [%] | Ni [%] max. | V [%] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C55S | 0,52 – 0,60 | 0,15 – 0,35 | 0,60 – 0,90 | 0.025 | 0.010 | 0.40 | 0.10 | 0.40 | – |
| C60S | 0,57 – 0,65 | 0,15 – 0,35 | 0,60 – 0,90 | 0.025 | 0.010 | 0.40 | 0.10 | 0.40 | – |
| C67S | 0,65 – 0,73 | 0,15 – 0,35 | 0,60 – 0,90 | 0.025 | 0.010 | 0.40 | 0.10 | 0.40 | – |
| C75S | 0,70 – 0,80 | 0,15 – 0,35 | 0,60 – 0,90 | 0.025 | 0.010 | 0.40 | 0.10 | 0.40 | – |
| C100S | 0,95 – 1,05 | 0,15 – 0,35 | 0,30 – 0,60 | 0.025 | 0.010 | 0.40 | 0.10 | 0.40 | – |
| 51CrV4 | 0,47 – 0,55 | 0.40 | 0,70 – 1,10 | 0.025 | 0.010 | 0,90 – 1,20 | 0.10 | 0.40 | 0,10 – 0,25 |
| 80CrV2 | 0,75 – 0,85 | 0,15 – 0,35 | 0,30 – 0,50 | 0.025 | 0.010 | 0,40 – 0,60 | 0.10 | 0.40 | 0,15 – 0,25 |
Klassifizierung von Federstahl
Gemäß der Stahlklassifizierungsnorm GB/T 13304Federstahl wird aufgrund seiner grundlegenden Leistungs- und Gebrauchseigenschaften als Stahl für mechanische Konstruktionen eingestuft. Hinsichtlich der Güteklasse fällt er in die Kategorie des Spezialstahls, der während der Produktion eine strenge Kontrolle seiner Qualität und Leistung erfordert. Im chinesischen Brauch gilt Federstahl als Spezialstahl.
Basierend auf der chemischen Zusammensetzung wird Federstahl weiter in Kohlenstoff-Federstähle, legierte Federstähle, rostfreie Federstähle, Federlegierungen auf Kupferbasis und Federlegierungen auf Nickelbasis unterteilt.
Hier finden Sie die Klassifizierung von Federstählen anhand ihrer chemischen Zusammensetzung.
| Material | GB | JIS | ASTM/SAE | LÄRM |
|---|---|---|---|---|
| Rostfreier Stahl | 1Cr18Ni9 | SUS302 | 302 | 1.4310 |
| 0Cr18Ni9 | SUS304 | 304 | X5CrNi18-10 | |
| 0Cr17Ni12Mo2 | SUS316 | 316 | X5CrNi17.12.2 | |
| 07Cr17Ni7A1 | SUS631 | SAE17-7 | X7CrNiAL17.7 | |
| Auf Nickelbasis | GH4169 GH169 | InconelX-718 | NiCrl9Fe19Nb5、Mo3 | |
| GH145/GH4145 | NCF750 | Incone1X-750 | NiCr15Fe7TiAl | |
| Elgiloy | ||||
| Auf Legierungsbasis | 60Si2MnA | SUP6 | SAE9260 | 60Si7 |
| 55CrSi | SWOSC-V | |||
| 50CrVA | SUS10A | 6150 | 67SiCr5 | |
| 60Si2CrA | SUP12 | SAE9254 | 67SiCr5 | |
| 30W4Cr2VA | ||||
| Auf Kohlenstoffbasis | 65 Mio | 1066 | Ck67 | |
| Musikdraht | SWP-B/ SWP-A | |||
| Auf Kupferbasis | QSn4-3 (Zinnbronze) | C3712 | C28000 | CuZn40 |
| QSi3-1 (Siliziumbronze) | C6561 | |||
| QBe2 (Berylliumbronze) | C1720 | C17200 | ||
| Monel 400 | NW4400 | UNS N04400 | 2. 4360 | |
| Monel K500 | NW5500 | UNS N05500 | 2. 4375 |
65 Mio
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Cu |
| 65 Mio | GB/T 1222-2007 | 0.62~0.70 | 0.17~0.37 | 0.90~1.20 | ≤0,035 | ≤0,035 | ≤0,25 | ≤0,25 | ≤0,25 |
Mechanische Eigenschaften
| Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| 980 (φ=10mm) | 785 | 78.8 | 196.0 | -40~120 |
Eigenschaften und Anwendung
65Mn ist eine Art kohlenstoffreicher Stahl. Es zeichnet sich durch eine einfache Zusammensetzung und geringe Kosten aus. Zur Verbesserung der Härtbarkeit wird Mangan zugesetzt. Seine umfassenden mechanischen Eigenschaften, Entkohlung und andere Eigenschaften sind besser als bei Kohlenstoffstahl. Allerdings reagiert 65Mn empfindlich auf erhöhte Behandlung und bricht beim Abschrecken leicht.
65Mn wird üblicherweise zur Herstellung verschiedener runder Federn, Uhrwerke, Federringe, Schwingungsdämpfer und Kupplungsfedern verwendet.
Musikdraht
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Si | Mn | S | P | Cu |
| SWP-B | JIS_G3522 | 0.60~0.95 | 0.12~0.32 | 0.30~0.90 | ≤0,025 | ≤0,025 | ≤0,20 |
Mechanische Eigenschaften
| Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| 2260~2450 (φ=1,0 mm) | 1568 | 78.7 | 196.0 | -40~120 |
Eigenschaften und Anwendung
Musikdraht wird nach dem Abschrecken in einem Bleibad kaltgezogen. Es handelt sich um eine Hochfeder mit sehr hoher Festigkeit, Elastizität und Ermüdungsbeständigkeit. Es ist ein weit verbreitetes Material für kleine Federn und wird zur Herstellung verschiedener wichtiger Federn, verschiedener mechanischer Federn mit hoher Beanspruchung und Ventilfedern verwendet.
60Si2Mn
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Cu |
| 60Si2Mn | GB/T 1222-2007 | 0.54~0.60 | 1.5~2.0 | 0.70~1.00 | ≤0,035 | ≤0,035 | ≤0,35 | ≤0,35 | ≤0,25 |
Mechanische Eigenschaften
| Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| 1274 (φ=10mm) | 1170 | 78.8 | 196.0 | -40~200 |
Eigenschaften und Anwendung
Das Mangan in 60Si2Mn kann die Härtbarkeit verbessern. Aufgrund seines hohen Siliziumgehalts sind seine Festigkeit, Härtbarkeit und Anlassbeständigkeit höher als die von Kohlenstofffederstahl. Aufgrund seines hohen Siliziumgehalts besteht jedoch eine hohe Wahrscheinlichkeit einer Oberflächenentkohlung und eine geringe Kaltverformungsplastizität. Nach dem Abschrecken und Anlassen weist es ein höheres Streckgrenzen-Verhältnis, Anti-Relaxationsfähigkeit und Anlassstabilität auf, insbesondere wird die Ermüdungslebensdauer deutlich verbessert.
60Si2Mn eignet sich zur Herstellung von Schraubenfedern mit einer Querschnittsdicke von weniger als 25 mm und wird häufig in Schwermaschinen, Schienenfahrzeugen und Automobilen verwendet.
55CrSi
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Si | Mn | Cr | S | P | Ni | Cu |
| 55CrSi | GB/T 1222-2007 | 0.50~0.60 | 1.2~1.6 | 0.50~0.80 | 0.50~0.80 | ≤0,030 | ≤0,030 | ≤0,20 | ≤0,20 |
Mechanische Eigenschaften
| Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| 1862 (φ≥4,2 mm) | 1666 | 78.8 | 196.0 | -40~250 |
Eigenschaften und Anwendung
55CrSi-Federstahl weist eine hohe Ermüdungsbeständigkeit und eine hohe Relaxationsbeständigkeit auf. Da der Massenanteil von Si darin relativ hoch ist, können die Elastizitätsgrenze, das Verhältnis von Streckgrenze zu Festigkeit und die Ermüdungsbeständigkeit deutlich verbessert werden. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften wird außerdem das Element Cr zugesetzt. Cr weist eine geringe Empfindlichkeit gegenüber erhöhter Behandlung auf und trägt so dazu bei, die Graphitisierungstendenz von Si-haltigem Federstahl zu beseitigen.
55CrSi wird häufig bei der Herstellung von Bremsfedern, massiven Stabilisatoren, Torsionsstäben, Ventilfedern, Stoßdämpferfedern für High-End-Motorräder und mechanischen Federn für wichtige Zwecke verwendet.
50CrVA
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Si | Mn | Cr | v | S | P | Ni | Cu |
| 50CrVA | GB/T 1222-2007 | 0.46~0.54 | 0.17~0.37 | 0.50~0.80 | 0.80~1.10 | 0.10~0.20 | ≤0,03 | ≤0,03 | ≤0,35 | ≤0,25 |
Mechanische Eigenschaften
| Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| 1274 (φ=10mm) | 1127 | 78.8 | 196.0 | -40~250 |
Eigenschaften und Anwendung
50CrVA verfügt über gute mechanische Eigenschaften und eine hohe Härtbarkeit. Das Vanadium wird eingearbeitet, um die Stahlkörner zu verfeinern und so die Festigkeit, Zähigkeit und Hitzebeständigkeit zu verbessern. Allerdings ist seine Schweißbarkeit schlecht. 50CrVA ist ein hochwertiger Federstahl, der für großflächige und hochbelastete Anwendungen wie Ventilfedern, Kolbenfedern und Sicherheitsventilfedern verwendet wird.
30W4Cr2VA
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Si | Mn | Cr | v | W | S | P | Ni | Cu |
| 30W4Cr2VA | GB/T 1222-2007 | 0.26~0.34 | 0.17~0.37 | ≤0,04 | 2.00~2.50 | 0.50~0.80 | 4~4.5 | ≤0,03 | ≤0,03 | ≤0,35 | ≤0,25 |
Mechanische Eigenschaften
| Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| 1470 (φ=10mm) | 1323 | 81.8~78.7 | 206.0~196.2 | -40~500 |
Eigenschaften und Anwendung
30W4Cr2VA enthält Wolfram, Chrom und Vanadium. Die Hauptfunktion von Wolfram (w) besteht darin, die Abschreckfähigkeit und Hitzebeständigkeit von Stahl zu verbessern, sodass die Feder auch bei hohen Temperaturen eine hohe Festigkeit und Elastizität behält. Wolfram kann auch die Anlassstabilität und die Warmumformbarkeit verbessern. Es wird im vergüteten Zustand verwendet und als hitzebeständige Feder verwendet, beispielsweise als Hauptsicherheitsventilfeder in Kesseln usw.
60Si2CrA
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Si | Mn | Cr | S | P | Ni | Cu |
| 60Si2CrA | GB/T 1222-2007 | 0.56~0.64 | 1.40~1.80 | 0.04~0.70 | 0.70~1.00 | ≤0,030 | ≤0,030 | ≤0,35 | ≤0,25 |
Mechanische Eigenschaften
| Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| 1764 (φ=10mm) | 1568 | 81.8~78.7 | 206.0~196.2 | -40~250 |
Eigenschaften und Anwendung
60Si2CrA ist ein hochfester Federstahl. Es verfügt über eine hohe Härtbarkeit und eine gute Wärmebehandlungsleistung. Aufgrund seiner hohen Festigkeit sollten die inneren Spannungen rechtzeitig nach dem Walzen abgebaut werden. 60Si2CrA kann zur Herstellung von Dampfturbinen-Dichtungsfedern, Einstellfedern, Kondensatorstützfedern, Hochdruck-Wasserpumpen-Tellerfedern usw. verwendet werden. Es kann auch zur Herstellung herkömmlicher Waffenrückholhakenfedern, Brecherfedern und Federn für Maschinenbaumaschinen verwendet werden.
Rostfreier Federstahl
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Si | Mn | S | Ni | Cr | P | Mo |
| SUS302 | JIS G4314 | ≤0,15 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,030 | 8.00-10.00 | 17.00-19.00 | ≤0,045 | |
| SUS304 | JIS G4314 | ≤0,15 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,030 | 8.00-10.00 | 17.00-19.00 | ≤0,045 | |
| SUS316 | JIS G4314 | ≤0,15 | ≤1,00 | ≤2,00 | ≤0,030 | 10.00-14.00 | 16.00-18.00 | ≤0,045 | 2.0~3.0 |
| SUS631 | JIS G4314 | ≤0,09 | ≤1,00 | ≤1,00 | ≤0,03 | 6.5-7.75 | 16.0-18.0 | ≤0,04 | Al 0,75~1,5 |
Mechanische Eigenschaften
| Klasse | Zugfestigkeit Rb(MPa) | Zugfestigkeit Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| SUS302/304 | 1863~2108 (φ=1mm) | ≥205 | 71.7 | 193.2 | -200~200 |
| SUS316 | 1863~2108 (φ=1mm) | ≥205 | 71.7 | 193.2 | -200~200 |
| SUS631 | 1705~2010 (φ=1mm) | ≥205 | 71.7 | 193.2 | -200~343 |
Eigenschaften und Anwendung
Als weit verbreiteter Federstahl weist er eine gute Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen, Korrosion und Hitze auf.
- SUS302/304: Korrosions- und hitzebeständiger Federstahl. Ihre mechanischen Eigenschaften sind gleich, aber 304 ist korrosionsbeständiger als 302.
- SUS316: Durch den Zusatz von Mo ist seine Korrosions- und Hochtemperaturbeständigkeit besonders gut. Es wird üblicherweise in der Schifffahrt und als Widerstand gegen Chloridkorrosion eingesetzt.
- SUS631: Höhere Festigkeit als Edelstahl der Serie 300. Es verfügt über eine hohe Festigkeit, hohe Härte und Beständigkeit gegen Ermüdung, Hitze und Korrosion. Wird in der Luft- und Raumfahrt-, Chemie-, Petrochemie-, Papier- und Metallverarbeitungsindustrie eingesetzt.
Inconel 750
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Cr | Ni | Al | Ti | Fe | Nb | SI | Mn | S | Cu |
| Inconel X750 | AMS 5698 | ≤0,08 | 14.0~17.0 | ≥70,0 | 0.40~1.00 | 2.25~2.75 | 5.00~9.00 | 0.70~1.20 | ≤0,50 | 1.0 | ≤0,01 | ≤0,5 |
Mechanische Eigenschaften
| Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| 1241~1793 | 790 | 82.7 | 214 | -260~550 |
Eigenschaften und Anwendung
Es handelt sich um eine Legierung auf Nickelbasis, die mit Al, Ti und Nb verstärkt ist. Aluminium (A1), Titan (Ti) und Niob (Nb) werden hauptsächlich Edelstahl für Federn oder anderen Federmaterialien für besondere Zwecke zugesetzt. Der Hauptzweck besteht darin, die Korrosionsbeständigkeit des Materials zu verbessern. Ti ist ein starkes Desoxidationsmittel in Stahl, das die Körnung verfeinern und die Empfindlichkeit verringern kann. Nb kann Körner verfeinern und die Überhitzungsempfindlichkeit sowie die Sprödigkeit von Stahl verringern. Es ist eine der besseren Legierungen im frühen Inconel-Legierungssystem. Es weist eine gute Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit unter 980 °C auf.
Die Legierung Inconel X-750 wird hauptsächlich zur Herstellung entspannungsbeständiger Flachfedern und Schraubenfedern verwendet, die eine höhere Festigkeit erfordern.
Inconel 718
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Cr | Ni | Co | Al | Ti | Fe | Mo | Mn | SI | Cu |
| Inconel 718 | AMS 5662 | ≤0,08 | 17.0~21.0 | 50.0~55.0 | ≤1,0 | 0.20~0.80 | 0.65 | Gleichgewicht | 2.8~3.3 | ≤0,35 | ≤0,35 | ≤0,3 |
Mechanische Eigenschaften
| Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| 1310~1515 | 1082 | 80 | 200 | -260~650 |
Eigenschaften und Anwendung
Inconel 718 ist eine Fe-Ni-Cr-Legierung. Es verfügt über eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen hohe Temperaturen und Korrosion. Es verfügt über eine hohe Festigkeit und gute Zähigkeit unter 650 °C sowie Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit in Umgebungen mit hohen und niedrigen Temperaturen. Es kann in verschiedenen Situationen mit hoher Nachfrage eingesetzt werden, z. B. in Dampfturbinen, in der kryogenen Technik von Treibstoffraketen, in sauren Umgebungen, in der Nukleartechnik usw.
Elgiloy
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | C | Co | Sei | Cr | Fe | Mo | Mn | Si | Ni | S | P |
| Elgiloy | AMS 5833 | ≤0,15 | 39.0~41.0 | ≤0,1 | 19.0~21.0 | Gleichgewicht | 6.0~8.0 | 1.5~2.5 | ≤1,2 | 14.0~16.0 | ≤0,015 | ≤0,015 |
Mechanische Eigenschaften
| Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| 1515-2000 | 77.2 | 190 | -184~454 |
Eigenschaften und Anwendung
Elgiloy ist eine Kobalt-Chrom-Nickel-Legierung. Durch die Zugabe von Kobalt erreicht das Material eine hohe Elastizitätsgrenze, außerdem weist die Legierung in vielen Umgebungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsbeständigkeit auf. Es eignet sich für Anwendungen, bei denen eine hohe Korrosionsbeständigkeit oder eine geringe Entspannung bei Temperaturen bis zu 380 °C erforderlich ist. Im Meerwasser ist die Elgiloy-Legierung nahezu immun gegen Spaltkorrosion und Spannungskorrosion. Es wird häufig für die Öl- und Gasförderung, Medizin, Zahnmedizin, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Weltraumforschung und Uhrmacherei eingesetzt.
Federstahl auf Kupferbasis
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | Cu | Sn | Zn | Al | Si | Ni | Fe | Sei | Gesamtverunreinigungen |
| Zinnbronze | GB/T 13808 | Gleichgewicht | 3.5~4.5 | 2.7~3.3 | 0.002 | 0.002 | 0.05 | ≤1,5 | ||
| Siliziumbronze | GB/T 4423 | Gleichgewicht | 0.25 | 0.5 | 0,03(Pb) | 2.75~3.5 | 0.2 | 0.3 | 1,0–1,5 (Mn) | ≤1,1 |
| Berylliumbronze | GB/T 5231 | Gleichgewicht | 0.15 | 0,05(Pb) | 0.15 | 0.2 | 0.15 | 1.0~2.1 | ≤0,5 |
Mechanische Eigenschaften
| Klasse | Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| Zinnbronze | 780~1130 | 40207 | 93163 | -250~120 | |
| Siliziumbronze | 780~1130 | 40207 | 93163 | -40~120 | |
| Berylliumbronze | 373~1275 | 42169 | 129448 | -200~120 |
Eigenschaften und Anwendung
Zinnbronze weist in der Atmosphäre eine gute Korrosionsbeständigkeit auf, da sich auf der Oberfläche der Zinnbronze ein dichter Zinndioxidfilm bildet. Je dichter und dicker der Zinndioxidfilm ist, desto besser ist die Verschleißfestigkeit. Es ist außerdem korrosionsbeständig in Süß- und Meerwasser und eignet sich für die Herstellung von Federn, die eine höhere Härte und eine stärkere Verschleißfestigkeit erfordern.
Siliziumbronze enthält Mangan- und Nickelelemente. Es verfügt über eine hohe Festigkeit und starke Korrosionsbeständigkeit. Es verfügt über eine hohe Korrosionsbeständigkeit in Süß- und Meerwasser und verfügt über gute Schweiß- und Schneideigenschaften. Es wird zur Herstellung von Reibungsteilen (z. B. Führungshülsen für Motorauslass- und Einlassventile) und Strukturteilen für den Einsatz in korrosiven Medien verwendet.
Berylliumbronze enthält 1,7–2,51 TP3T Beryllium. Der Zusatz von Beryllium verleiht ihm eine hervorragende Elastizität. Es handelt sich um eine ausscheidungshärtende Legierung mit guter Festigkeit, Härte, Elastizität und Ermüdungsbeständigkeit. Im Meerwasser beträgt die Lebensdauer mehr als 40 Jahre. Es ist weit verbreitet und teuer und eignet sich besser für die Herstellung von Präzisionsfedern für Elektrogeräte.
MONEL
Chemische Zusammensetzung
| Klasse | Standard | Ni | Cu | Ti | Al | Mn | Si | C | Fe | S |
| Monel 400 | AMS 7233 | 63.0~70.0 | 28.0~34.0 | ≤2,0 | ≤0,5 | ≤0,3 | ≤2,5 | ≤0,024 | ||
| Monel K500 | QQ-N-286 | 63.0~70.0 | Gleichgewicht | 0.35~0.85 | 2.3~3.15 | ≤1,5 | ≤0,5 | ≤0,25 | ≤2,0 | ≤0,001 |
Mechanische Eigenschaften
| Klasse | Zugfestigkeit Rb(MPa) | Streckgrenze Rs (MPa) | Schermodul G/x103(MPa) | Elastizitätsmodul E/x103(MPa) | Empfohlene Temperatur |
| Monel 400 | 1000~1240 | 65.5 | 179 | -184~260 | |
| Monel K500 | 1100~1380 | 65.5 | 179 | -184~232 |
Eigenschaften und Anwendung
Monel 400 ist eine Nickel-Kupfer-Legierung. Diese Legierung weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in Flusssäure- und Fluorgasmedien sowie eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber heißen konzentrierten alkalischen Flüssigkeiten auf. Es ist außerdem beständig gegen Korrosion durch neutrale Lösungen, Wasser, Meerwasser, Atmosphäre, organische Verbindungen usw.
Monel K500 ist eine ausscheidungsgehärtete Nickel-Kupfer-Aluminium-Legierung. Durch den Zusatz von Titan- und Aluminiumelementen erhöht sich die Zugfestigkeit von K500 auf das Doppelte im Vergleich zu 400-Legierungen und die Streckgrenze ist dreimal so hoch wie im Vergleich zu 400-Legierungen. Das Material bleibt auch bei Temperaturen bis zu -240° duktil und zäh. K500 bietet außerdem Funkenbeständigkeit und ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber einer Vielzahl chemischer Elemente und maritimer Umgebungen wie Salzen, Laugen, Säuren und nicht oxidierenden Säuren.
Eigenschaften von Federstahl
Federstahl wird häufig zur Herstellung verschiedener Arten von Federn und ähnlichen Bauteilen verwendet. Es zeichnet sich durch seine hohe Streckgrenze aus, sodass Produkte aus diesem Material kontinuierlichem Druck, Biegen und Verdrehen standhalten, ohne ihre ursprüngliche Form zu verlieren.
Hier sind einige Hauptmerkmale von Federstahl:
- Belastbarkeit: Federstahl ist sehr belastbar und kann nach Biegen oder Strecken in seine ursprüngliche Form zurückkehren.
- Härte und Haltbarkeit: Es kann schwere Lasten tragen, ohne zu brechen, und ist witterungs- und verschleißbeständig.
- Elastizität: Federstahl kann geformt, umgeformt und nachwärmebehandelt werden, ohne seine Form zu verlieren.
- Korrosionsbeständigkeit: Es verfügt über eine hohe Korrosionsbeständigkeit und ist daher für den Einsatz unter rauen Bedingungen geeignet.
Federstähle zeichnen sich neben einer hohen Streckgrenze auch durch hervorragende Eigenschaften aus Zugfestigkeit und Dauerfestigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich Federstahl für ein breites Spektrum industrieller Anwendungen.
Die folgende Tabelle fasst die Streckgrenze und Zugfestigkeit verschiedener Federstahlsorten zusammen – EN 10132-2021.
| Materialnummer. | Standard | Zu sphäroidisiertem Zementit geglüht | Zu sphäroidisiertem, tonweichem Zementit geglüht | |||||||||||
| AISI | JIS | DE | LÄRM | Streckgrenze[MPa](max.) | Zugfestigkeit[MPa](max.) | HBW (max.) | Streckgrenze[MPa](max.) | Zugfestigkeit[MPa](max.) | HBW (max.) | |||||
| Metrisch | UNS | Metrisch | UNS | Metrisch/US | Metrisch | UNS | Metrisch | UNS | Metrisch/US | |||||
| 1.1231 | 1070 | SK7 | C67S | Ck 67 | 380 | 55 | 580 | 84 | 180 | 330 | 48 | 550 | 80 | 171 |
| 1.1248 | 1075 | SK6 | C75S | Ck 75 | 400 | 58 | 610 | 88 | 189 | 345 | 50 | 570 | 83 | 177 |
| 1.1284 | C80S | 400 | 58 | 610 | 88 | 189 | 345 | 50 | 570 | 83 | 177 | |||
| 1.1269 | 1086 | SK5 | C85S | Ck 85 | 405 | 59 | 620 | 90 | 192 | 355 | 51 | 580 | 84 | 180 |
| 1.1217 | C90S | 420 | 61 | 630 | 91 | 195 | 365 | 53 | 590 | 86 | 183 | |||
| 1.1274 | 1095 | SK4 SK3 | C100S | Ck 101 | 430 | 62 | 640 | 93 | 198 | 380 | 55 | 600 | 87 | 186 |
| 1.1224 | C125S | 440 | 64 | 650 | 94 | 202 | 400 | 58 | 620 | 90 | 192 | |||
| 1.2002 | SK2 | 125Cr2 | 125Cr1 | 450 | 65 | 660 | 96 | 205 | 385 | 56 | 640 | 93 | 198 | |
| 1.2235 | 80CrV2 | 80CrV 2 | 390 | 57 | 600 | 87 | 186 | 345 | 50 | 570 | 83 | 177 | ||
| 1.5026 | 9255 | 56Si7 | 420 | 61 | 620 | 90 | 192 | 360 | 52 | 580 | 84 | 180 | ||
| 1.5634 | SKS51 | 75Ni8 | 450 | 65 | 660 | 96 | 205 | 400 | 58 | 630 | 91 | 195 | ||
| 1.8159 | 6150 | SUP10 | 51CrV4 | 50 CrV 4 | 380 | 55 | 580 | 84 | 180 | 330 | 48 | 550 | 80 | 171 |
| 1.8161 | 58CrV4 | 58 CrV 4 | 390 | 57 | 590 | 86 | 183 | 350 | 51 | 560 | 81 | 174 | ||
| 1.2003 | 75Cr1 | 420 | 61 | 630 | 91 | 195 | 360 | 52 | 580 | 84 | 180 | |||
| 1.2018 | 95Cr1 | 430 | 62 | 640 | 93 | 198 | 380 | 55 | 600 | 87 | 186 | |||
| 1.6595 | 68CrNiMo3-3 | 400 | 58 | 615 | 89 | 190 | 350 | 51 | 575 | 83 | 179 | |||
Wie entsteht Federstahl?
Federstahl kann verschiedenen Prozessen unterzogen werden, wie zum Beispiel Warm- und Kaltwalzen, Glühen usw Wärmebehandlung, abhängig von der Federstahlsorte und den gewünschten mechanischen Eigenschaften des Endprodukts.
Der Prozess beginnt typischerweise mit dem Schmelzen und Raffinieren der Rohstoffe, um die richtige Stahlzusammensetzung zu erreichen. Anschließend wird der geschmolzene Stahl in große Blöcke oder Knüppel gegossen und abkühlen gelassen. Die Knüppel können zusätzlich durch Warm- oder Kaltwalzen bearbeitet werden, um ihre Dicke zu verringern und ihre Kornstruktur zu verbessern, wodurch die Zugfestigkeit des Materials effektiv erhöht wird und Federstahlbleche, -bänder, -stäbe und -stangen hergestellt werden. Höhere Reduzierungen führen zu höheren Zugfestigkeiten, eine zu hohe Zugfestigkeit kann jedoch dazu führen, dass das Material spröde und bruchanfällig wird. Für hochwertigen Federstahl wird im Allgemeinen das Kaltwalzen bevorzugt, da es eine genauere Kontrolle über die Dicke ermöglicht Maßtoleranzen.
Beim Walzen kann der Stahl geglüht werden, um innere Spannungen abzubauen und seine Duktilität zu verbessern. Dabei wird der Stahl über einen festgelegten Zeitraum auf eine bestimmte Temperatur erhitzt und anschließend in einer kontrollierten Umgebung langsam abgekühlt, wodurch die Zähigkeit und Flexibilität des Stahls erhöht wird.
Schließlich kann Federstahl einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen. Um diesen Prozess zu ermöglichen, ist ein bestimmter Kohlenstoffanteil unerlässlich, der bei Kohlenstofffederstählen typischerweise zwischen 0,501 TP3T und 1,251 TP3T liegt. Dieser Prozess umfasst das Erhitzen des Stahls auf eine kritische Temperatur und das anschließende schnelle Abkühlen (Abschrecken) zu einer harten, spröden Struktur. Anschließend kann der Stahl durch einen Wiedererwärmungsprozess angelassen werden, was Spannungen lindert und seine Zähigkeit erhöht. Wärmebehandelter Federstahl wird zur Herstellung von Produkten wie Blattfedern, Sägeblättern und Messern verwendet.
Häufige Verwendungen und Anwendungen von Federstahl
Aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften wird Federstahl oft als Allzweckstahl bezeichnet. Es wird hauptsächlich bei der Herstellung hochwertiger Sägeblätter, Dietriche, Antennen und Schaber verwendet, insbesondere im gehärteten und angelassenen Zustand zur Herstellung von Flachfedern, die schwer zu formen sind.
Als vielseitige Stahlsorte hat Federstahl ein breites Anwendungsspektrum. Es wird häufig zum Erstellen von Folgendem verwendet:
- Clips und Befestigungselemente: Aufgrund seiner hohen Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit eignet sich Federstahl ideal für die Herstellung von Clips und Befestigungselementen.
- Federn: Federstahl wird in verschiedenen Maschinen- und Fahrzeugteilen häufig für Schraubenfedern, Druckfedern, Torsionsfedern und Blattfedern verwendet.
- Medizinische Geräte: Federstahl wird bei der Herstellung medizinischer Instrumente wie chirurgischer Instrumente und kieferorthopädischer Geräte verwendet.
- Maschinen: Es wird zur Herstellung von Maschinen und Geräten verwendet, darunter Rasenmäher, Flugzeuge, Förderbänder und Pumpen.
- Handwerkzeuge: Aufgrund seiner hohen Festigkeit eignet sich Federstahl perfekt für die Herstellung robuster, langlebiger Werkzeuge wie Zangen, Schraubenschlüssel und Scheren.
- Klavier Saite: Federstahl, auch Musikdraht genannt, wird in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, darunter Federklemmen, Antennen und Fahrzeugschraubenfedern oder Blattfedern.
- Dietriche: Die Biegsamkeit und Widerstandsfähigkeit von Federstahl machen ihn zu einem beliebten Material für die Herstellung von Dietrichen.
- Fahrwerk: Federstahlrohre werden im Fahrwerk einiger kleiner Flugzeuge verwendet, da sie den Aufprall bei der Landung absorbieren können.
- Unterlegscheiben: Aufgrund ihrer Verformungsbeständigkeit bei geringen Dicken wird es häufig in Unterlegscheiben und Klemmklammern verwendet.
Häufig gestellte Fragen
Fazit
Heutzutage spielt Federstahl eine wichtige Rolle bei der Herstellung verschiedener Artikel und wird voraussichtlich seine Bedeutung in mehreren Industriebereichen behalten. Beispielsweise wird es häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen Komponenten erforderlich sind, die in der Lage sind, Kraft gleichmäßig aufzunehmen und wieder aufzubringen, wie beispielsweise die Federmembranen in Automobilen und die Aufrollfedern in Sicherheitsgurtsystemen. Die Elastizität von Federstahl spielt eine entscheidende Rolle bei der Funktion dieser dynamisch beanspruchten Teile und bestimmt, wie viel Kraft das Material aushalten kann, ohne bleibende Verformungen zu erleiden.
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