Federstahlstange kaufen – Federstahl Rundstab Ø6–18 mm patentiert gezogen

Werkstoff Federstahl – Zusammensetzung, Eigenschaften und Güten

Federstahl ist kein normierter Einzelwerkstoff, sondern eine Gruppe von Kohßen­lenstoffstählen und legierten Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt (0,5–1,0 %), die nach bestimmten Wärmebehandlungen oder Kaltumformungsprozessen hervorragende Federungseigenschaften entwickeln.

Was macht Federstahl aus – die physikalischen Grundlagen

• Elastizitätsgrenze: Federstahl muss weit in den elastischen Bereich belastbar sein; Verformung unter Last, Zurückfedern nach Entlastung

• Hohe Streckgrenze: damit kein plastisches Verformen eintritt; Federstahl-Streckgrenzen liegen bei 1000–1600 MPa

• Ermüdungsbeständigkeit: Federn werden zyklisch belastet; Federstahl widersteht Wechsellasten über Millionen von Zyklen

• Spez. Federarbeit: Energie­speicherkapazität pro Volumeneinheit; höher als bei normalen Stählen

• Oberflächenempfindlichkeit: Federstahl reagiert empfindlich auf Kerben, Kratzer und Rost; Oberfläche ist kritischer als bei S235

Federstahl-Güten und ihre Normen

• C72D / C75D / C80D: unlegierte Federstähle nach EN 10270-1; 0,72–0,80 % C; Standard für Draht und Rundstäbe

• C60 / C67 / C75: gemäß DIN 17221 (Federstahl-Stabe); etwas niedriger legiert; für Platten- und Stabfedern

• 51CrV4 (1.8159): chromvanadiumlegierter Federstahl; hohe Ermüdungsbeständigkeit; Ventilfedern, Fahrzeugfedern

• 52CrMoV4 (1.7701): hochlegiert; höchste Temperaturbeständigkeit; Ventilfedern in Hochleistungsmotoren

• Evek Federstahl Stäbe : C72–C80-äquivalenter Federstahl im SH-Zustand nach EN 10270-1

Patentiert gezogen SH – was bedeutet dieser Zustand?

„Patentiert gezogen“ ist das wichtigste Merkmal des Federstahl Stäbe . Dieser Begriff beschreibt einen spezifischen Wärmebehandlungs- und Ziehprozess, der dem Draht seine Federeigenschaften verleiht.

Patentieren – der Wärmebehandlungsschritt:

• 1. Austenitisieren: Stahl auf 900–950°C erwärmen; Kohlenstoff löst sich im Austenit

• 2. Isotherme Umwandlung: rasches Abkühlen in Bleibad oder Salzbad bei 400–550°C; Bainit oder feiner Perlit entsteht

• 3. Ergebnis: sehr feines, gleichmäßiges perlitisches Gefüge; optimale Ausgangsbasis für das Ziehen

Ziehen – der Kaltumformungsschritt:

• 4. Kaltziehen: Draht wird durch eine Ziehdüse gezogen; Querschnitt wird reduziert

• 5. Kaltverfestigung: Kaltziehen erhöht Festigkeit und Streckgrenze erheblich durch Versetzungsverdichtung

• 6. Endergebnis: sehr hohe Zugfestigkeit (1600–2200 MPa bei Dünndraht; 1200–1500 MPa bei Ø6–18 mm) bei ausreichender Duktilität

Bedeutung des SH-Zustands:

• SH = Special Hard (Spezialhärte); höchster Festigkeitszustand für patentiert gezogene Stäbe

• SH-Zustand erfordert keine weitere Wärmebehandlung; direkt als Federrohling einsetzbar

• Gegenteil zu weich-geglühtem Stahl: Weichlügeln würde alle Festigkeit zunichte machen

• Norm: EN 10270-1 definiert SH als obere Festigkeitsstufe für patentiert gezogenen Stahldraht

Mechanische Kennwerte Federstahl Rundstab SH (Ø6–18 mm)

• Zugfestigkeit Rm: ca. 1200–1500 MPa (abhängig von Durchmesser; dünnere Stäbe fester)

• Streckgrenze Rp0,2: ca. 1100–1350 MPa; Verhältnis Rp/Rm ≥ 0,88

• Bruchdehnung: 5–10 % – deutlich geringer als S235 (26 %); Federstahl ist weniger duktil

• Härte: ca. 38–46 HRC; deutlich härter als S235 (ca. 15 HRC)

• Vergleich S235: S235 Rm = 360–510 MPa vs. Federstahl SH Rm = 1200–1500 MPa; 3–4× fester

• Ermüdungsgrenze: ca. 500–700 MPa bei R=0 (Zugschwellbelastung); deutlich höher als S235

Anwendungsgebiete – wo Federstahl-Rundstäbe eingesetzt werden

Federstahl-Rundstäbe sind hochspezialisierte Halbzeuge für Anwendungen, bei denen normaler Baustahl S235 schlicht zu weich ist. Sie sind keine Universalwerkstoffe für Konstruktionen, sondern gezielt eingesetzte Materialien für Federelemente, Werkzeuge und hochbelastete Präzisionsteile.

Federn und Federmechanismen – die Kerndomäne

Die offensichtlichste Anwendung ist die Herstellung von Federn. Während Drahtfedern typischerweise aus Federstahldraht auf Federwindemaschinen hergestellt werden, werden aus Federstahl-Rundstäben dickere Stab- und Blattfedern gebogen oder gefräst.

• Stabfedern: Federstahl-Rundstab auf bestimmte Länge eingespannt und tordiert; Torsionsstabfeder für Fahrzeugachsen

• Biegefedern (einfach): Federstab in U-Form oder S-Form gebogen; elastische Rückstellkraft

• Klinken und Sperr-Federn: flach gefräster Federstahl-Rundstab als Rückhaltefeder in Ratschenmechanismen

• Druckstücke in Kugel-Druckstuecken: Federstahl-Bolzen gedrückt; rastet Bewegungen ein

• Ventilfedern-Rohlinge: dickere Ventilfedern aus Federstahl-Stab gewickelt (bei Øüber 4 mm)

• Tellerfedern-Kern: Federstahl-Rundstab als Innenkern für zusammengesetzte Tellerfeder-Systeme

Werkzeugbau und Formenbau

Im Werkzeug- und Formenbau werden Federstahl-Rundstäbe als Auswerferstifte, Rückdrückstifte und Federstifte in Stanzwerkzeugen eingesetzt. Die hohe Härte und Ermüdungsfestigkeit machen Federstahl langlebiger als normaler Werkzeugstahl S235 für diese Anwendungen.

• Auswerfer-Stifte (Ejector Pins): drücken Formteil aus der Spritzgussform; Ø6–12 mm Federstahl

• Rückdrückstifte: federn die Auswerferplatte zurück; Federstahl hält viele Millionen Zyklen

• Federstifte in Stanzwerkzeugen: halten Blechstreifen; Federstahl widersteht Dauerbetrieb

• Indexier-Bolzen: schnappen in Raststellungen ein; Rückstellkraft durch Eigenelastizität

• Spannstücke in Greifern: Federstahl-Stifte als elastische Klemmelemente in Roboter-Greifern

Präzisionsmaschinen und Mechatronik

• Arretierungsbolzen: Federstahl-Stift gehalten durch Kugel oder Kerbe; rastende Verbindungen

• Schaltnocken: gefederter Nocken aus Federstahl-Rohling; längere Standzeit als S235

• Druckbolzen in Hydraulik: Federstahl-Bolzen gegenüber S235 klebefester Verschleiß

• Präzisions-Achsen: Federstahl-Stab hochpräzise geschliffen; für lineare Führungen

• Klemmstifte (Spiralspannstifte): gerollte Federstahl-Hülsen halten Passungen durch Eigenspannung

Fahrzeugbau und Landmaschinen

• Torsionsstabfedern: Federstahl-Rundstab tordiert; Fahrwerksfedern, Torsionsstab-Lenkungen

• Kupplung-Federn: Federstahl-Bolzen als Anschlag- und Rückstellelemente in Reibkupplungen

• Landmaschinen-Zinken: Federstahl-Stab zu Zinken gebogen; Rückfederung über Steine ohne Bruch

• Bodenbearbeitungsgeräte: Federstahl-Arme widerstehen Schlagbelastungen durch Steine; S235 würde verbiegen

• Motorrad-Ventilfedern: aus dickeren Federstahl-Drähten gewickelt; Hochleistungsbereich

Handwerk, Basteln und Sondermaschinenbau

• Handwerkzeuge: Federstahl-Stifte in Zangen, Meisseln; langlebiger durch höhere Härte

• Modellbau: Federstahl-Stab als Rückstellfeder in RC-Modellen; kein Plastifizieren unter Last

• Archery – Pfeile und Bogen: Federstahl-Rundstäbe für Pfeilspitzen und Boogelemente

• Messer-Klingenstahl: bei niedrigerem C-Gehalt (C72–C80) als Klingenmaterial verwendbar

• Spielzeugtechnik und Prototypen: Federstahl-Stifte für Rückstellmechanismen in Prototypen

Durchmesserspektrum Ø6–18 mm – Anwendungen und Kennwerte

Das Federstahl Stäbe  deckt Durchmesser von 6 bis 18 mm ab. Die Festigkeit des Federstahls sinkt mit zunehmendem Durchmesser – ein physikalisches Gesetz durch den geringeren Kaltziehgrad.

Dünne Stäbe Ø6–10 mm – höchste Festigkeit

• Ø6 mm: höchste Festigkeit; Rm ca. 1400–1500 MPa; Auswerfer-Stifte, Federstifte, Arretierungsbolzen

• Ö8 mm: Standarddurchmesser; Federstab-Biegeteile, Werkzeug-Stifte; Gewicht ca. 0,395 kg/m

• Ö10 mm: vielseitiger mittlerer Durchmesser; Torsions-Federstäbe, Druckbolzen; Gewicht ca. 0,617 kg/m

Mittlere Stäbe Ö12–14 mm

• Ö12 mm: Standarddurchmesser für größere Federstab-Mechanismen; Rm ca. 1300 MPa; Gewicht ca. 0,888 kg/m

• Ö14 mm: Torsionsstabfedern leichter Fahrzeuge; Federstab-Zinken für Landmaschinen

• Rm-Tendenz: mit steigendem Durchmesser sinkt Rm wegen geringerem Kaltziehgrad; 14 mm Rm ca. 1250 MPa

Starke Stäbe Ö16–18 mm – schwere Anwendungen

• Ö16 mm: Schwerere Torsionsstabfedern, Ventilfedern großer Motoren; Gewicht ca. 1,578 kg/m

• Ö18 mm: maximale Dicke im Sortiment; Schwerlast-Federelemente; Gewicht ca. 1,998 kg/m

• Rm bei Ö18 mm: ca. 1200 MPa; noch immer 3× höher als S235

Gewichtsberechnung Federstahl-Rundstab

Formel: Gewicht [kg/m] ≈ d² [mm²] × 0,00617 (identisch mit S235 – Dichte ≈7,85 g/cm³)

• Ö8 mm: 64 × 0,00617 = 0,395 kg/m

• Ö12 mm: 144 × 0,00617 = 0,888 kg/m

• Ö18 mm: 324 × 0,00617 = 1,999 kg/m

Verarbeitung von Federstahl-Rundstäben – was anders ist als bei S235

Federstahl ist erheblich schwieriger zu verarbeiten als normaler Baustahl S235. Die hohe Festigkeit und Härte erfordern angepasste Werkzeuge, niedrigere Schnittgeschwindigkeiten und besondere Sorgfalt beim Biegen. Fehler können die Federeigenschaften dauerhaft schädigen.

Ablängen – Sägen und Trennen

• Metallbandsäge: empfohlen; langsamerer Vorschub als bei S235; HSS-Blatt mit Bi-Metall-Zähnen

• Trennscheibe: möglich; Gefahr der Wärmeübertragung; kühlen; nie bis zum Verglühen erhitzen

• Kreissäge mit HM-Blatt: möglich; langsame Schnittgeschwindigkeit

• Bolzenschneider: kein; Federstahl ist zu hart; Schneide bricht

• Wichtig: Schnittstelle darf nicht über 200°C erhitzen; Anlassfarben wären Zeichen für Festigkeitsverlust

Biegen – nur kalt und mit großem Radius

Das Biegen von Federstahl-Rundstäben ist möglich, erfordert aber deutlich größere Biegeradien als S235 und sollte nur kalt erfolgen, wenn die Federeigenschaften erhalten bleiben sollen.

• Mindestbiegeradius: r ≥ 6×d (Stabdurchmesser); bei Ö12 mm also min. 72 mm Biegeradius

• Engere Radien: erfordern Glühen (weichglühen bei 750–800°C); dann biegen; dann erneut patentieren/anlassen

• Warmbiegen: bei über 900°C möglich; aber Federeigenschaften werden durch unkontrollierten Abkühlvorgang verändert

• Rückfederung: enorm; Federstahl springt stark zurück; stark überbiegen oder hydraulisch formen

• Bruchrisiko: bei zu engem Radius bricht Federstahl schlagartig; Splitterschutz tragen

Zerspanen – Drehen, Bohren, Fräsen

• Schnittgeschwindigkeit: 30–60 m/min mit HM-Werkzeug; 3× langsamer als S235

• Werkzeugwahl: HM-Wendeschneidplatten mit verschleißfesten Sorten (K10, P10); keine HSS-Werkzeuge

• Kühlmittel: unbedingt; verhindert Wärmeübertrag; Emulsion oder synthetisches Schneidfluid

• Bohren: Hartmetall-Bohrer oder kobaltlegierter HSS-Bohrer (HSS-Co); langsame Drehzahl

• Gewindeschneiden: Gewindedrück- oder -roll-verfahren bevorzugen; Gewindeschneidbohrer verschleißt schnell

• Oberfläche: Federstahl nimmt gute Oberflächenqualität Ra 0,4–0,8 μm; wichtig für Ermüdungsverhalten

Schweissen – kritisch und meistens zu vermeiden

Federstahl sollte grundsätzlich nicht geschweißt werden, wenn die Federeigenschaften erhalten bleiben sollen. Die Wärmeeinbringung beim Schweissen löscht die Kaltverfestigung und das feine Patentier-Gefüge aus.

• Wärmeeinflusszone: vollständiger Festigkeitsverlust auf S235-Niveau (360–510 MPa) in ca. 20 mm um die Naht

• Wenn Schweissen unvermeidbar: WIG mit niedrigster Wärmeeinbringung; sofort Spannungsarmöfen bei 150–200°C

• Nachwärmebehandlung: nach dem Schweissen erneutes Austenitisieren und Patentieren möglich; aufwendig

• Alternative: mechanisch verbinden; Klemmen, Schrauben, Pressen statt Schweissen

Wärmebehandlung – anlassen ohne zu weichglühen

• Anlassen (150–250°C): reduziert innere Spannungen nach dem Kaltziehenform; leichter Festigkeitsverlust; akzeptabel

• Anlassen (300–400°C): deutlicher Festigkeitsverlust; nur wenn sehr viel Duktilität gebraucht wird

• Weichglühen (über 700°C): zerstört alle Federeigenschaften; danach erneutes Patentieren nötig

• Oberflaechenhärten: induktives Oberflaechenhärten möglich; erhöht Ermüdungsbeständigkeit zusätzlich

• Schussstrahlen (Shot Peening): erzeugt Druckeigenspannungen an der Oberfläche; erhöht Ermüdungsgrenze um 20–40 %

Korrosionsschutz bei Federstahl – besondere Anforderungen

Federstahl ist korrosionsempfindlicher als normaler Baustahl. Nicht wegen der Legierung, sondern wegen der Oberflächenempfindlichkeit: Korrosionsnarben (Pits) wirken als Kerbstellen und können die Ermüdungsfestigkeit um 30–50 % reduzieren. Korrosionsschutz ist daher bei Federstählen keine rein optische Maßnahme, sondern eine Sicherheitsfrage.

• Phosphatieren: dünne Zinkphosphat-Schicht; Korrosionsschutz und Haftgrundlage für Öl oder Lack

• Ölkonservierung: für Lagerung und Transport; Oberfläche benetzt; keine dauerhafte Schutzwirkung

• Lackieren: möglich; keine Wärme beim Auftrag (≤ 120°C Einbrennlack akzeptabel)

• Vernickeln / Verchromen: galvanisch; sehr guter Schutz; kein Wasserstoffversprdungs­risiko bei richtiger Prozessführung

• Rostentfernung vor Verarbeitung: Zunderschicht mit Schleifpapier (K120–K180) entfernen; saubere Oberfläche für beste Ermüdungseigenschaften

Federstahl vs. Werkzeugstahl vs. Vergütungsstahl – was ist der Unterschied?

Wer Federstahl-Rundstäbe braucht, stellt sich häufig die Frage, ob Federstahl, Werkzeugstahl oder Vergütungsstahl für die eigene Anwendung der richtige ist.

Federstahl (C72–C80, patentiert gezogen):

• Optimiert für: Elastizität, Ermüdungsbeständigkeit, Rückstellvermögen

• Einsatz: Federn, elastische Elemente, Rückstell-Stifte

• Nicht optimal für: Schneidkanten, sehr hohe Druckbeanspruchung, Zerspanungsanwendungen

Werkzeugstahl (C80W, 1.1525 oder 90CrSi5, 1.2108):

• Optimiert für: Härtbarkeit auf 60+ HRC, Schneidkantensbestandigkeit, Druckfestigkeit

• Einsatz: Schnittwerkzeuge, Stempel, Matrizen, Schneidringe

• Nicht optimal für: zyklische Federbelastung; Werkzeugstähle haben geringere Ermüdungsbeständigkeit

Vergütungsstahl (C45, 42CrMo4):

• Optimiert für: Zugfestigkeit nach Vergüten (800–1100 MPa), Zähigkeit, Kombination aus Festigkeit und Bearbeitbarkeit

• Einsatz: Wellen, Achsen, Bolzen unter hoher statischer Last

• Nicht optimal für: Federanwendungen; zu geringe Ermüdungsgrenze

Federstahlstange kaufen bei Evek – Preis und Bestellung

Die Federstahl Stäbe  sind bei Evek als Maßzuschnitt in Durchmessern von 6 bis 18 mm lieferbar.

Preisfaktoren:

• Stahlpreis: Basis; Federstahl teurer als S235 durch höhere Anforderungen an Reinheit und Wärmebehandlung

• Patentier-Aufschlag: das Patentieren und Kaltziehen sind aufwendige Prozesse; Aufschlag ca. 40–70 % gegenüber S235

• Durchmessereffekt: dünnere Stäbe (Ö6 mm) tendenziell teurer pro kg als dickere (Ö18 mm)

Bestellung Schritt für Schritt:

1. Federstahl Stäbe  im Evek-Shop aufrufen

2. Durchmesser wählen: 6 / 7 / 8 / 9 / 10 / 11 / 12 / 13 / 14 / 15 / 16 / 18 mm

3. Länge in mm eingeben (0,1–1 m)

4. Stückzahl festlegen und tagesaktuellen Preis prüfen

5. Bestellen – Lieferung ab Evek-Lager

Optionen auf Anfrage:

• Andere Federstahl-Güten: 51CrV4 (1.8159), 52CrMoV4 (1.7701) für Hochtemperaturfedern

• Größere Durchmesser über 18 mm

• Längere Stäbe: 3 m und 6 m

• Federstahldraht in Dünndurchmessern für Schraubenfedern (ID 2086 und ähnliche)

Fazit: Federstahlstange bei Evek – Hochleistungsmaterial für Federelemente

Der Federstahl Stäbe  ist kein gewöhnliches Stangenmaterial. Mit einer Zugfestigkeit von 1200–1500 MPa, einer Streckgrenze von über 1100 MPa und hervorragender Ermüdungsbeständigkeit ist er das Material der Wahl für alle Federelemente, Auswerfer-Stifte, Torsionsstabfedern und Präzisionswerkzeuge, die über viele Millionen Lastzyklen standhalten müssen.

Bei Evek ist Federstahl-Rundstab SH in Durchmessern von 6 bis 18 mm als Maßzuschnitt lieferbar – tagesaktuell bepreist, ab Lager schnell geliefert. Für legierte Federstahl-Güten (51CrV4, 52CrMoV4), größere Durchmesser oder längere Stäbe steht das Evek-Metallexperten-Team zur Verfügung.