Zuletzt aktualisiert: 10. Juni 2021

Federstahl wird heutzutage vielseitig eingesetzt und findet in vielen Bereichen Anwendung. Doch was genau ist Federstahl? Wie stellt man diesen her und was für Eigenschaften besitzt Federstahl?

Federstahl verfügt im Vergleich zu herkömmlichem Stahl über eine höhere Festigkeit. Er lässt sich je nach Elastizitätsgrenze verformen und ohne Rückstände in den Anfangszustand zurückversetzen. Daher wird er auch vielseitig eingesetzt. Die genauen Eigenschaften und wofür Federstahl benötigt wird, erläutern wir Dir in diesem Beitrag.




Das Wichtigste in Kürze

  • Federstahl unterscheidet sich grundlegend von anderen Stahlarten. Es ist möglich Federstahl je nach Verarbeitung bis zur Elastizitätsgrenze zu verformen. Bringt man den Federstahl danach wieder in seine ursprüngliche Form zurück, bleiben keine Rückstände.
  • Im Vergleich zu anderen Stahlarten verfügt Federstahl aufgrund der Elastizität über eine höhere Festigkeit. Aufgrund der Tatsache, dass Federstahl biegsam ist, hält er Widerständen besser stand. Je nach Legierung verfügt Federstahl über unterschiedliche Eigenschaften.
  • Wichtig ist zu bedenken, dass die Festigkeit von Stahl in unterschiedliche Teilbereiche unterteilt wird. Im Bezug auf Federstahl spricht man von einem erhöhten Streckgrenzverhältnis. Das heißt der Federstahl verfügt über eine höhere Streckgrenze und eine erhöhte Zugfestigkeit.

Hintergründe: Was ist Federstahl?

Federstahl ist eine Art von Stahl die eine besonders hohe Festigkeit und Resistenz besitzt (1). Es gibt unterschiedliche Federstahlarten. Es existieren sowohl magnetische, als auch unmagnetische Federstahlarten. Für Federstahl gibt es viele unterschiedliche Anwendungsbereiche(2).

Zum einen wird Federstahl für die Federn in Autos genutzt. Denn dieser verfügt über eine erhöhte Streckfestigkeit und Zugfestigkeit. So zerbersten die Federn bei erhöhten Einwirkungen nicht so schnell, wie es beispielsweise reine Stahlarten tun würden.

In Bezug auf Federstahl unterscheidet man zwischen unterschiedlichen Elastizitätsgrenzen. Diese finden alle unterschiedliche Anwendungsbereiche. So kann Federstahl vielseitig eingesetzt werden. Sie finden in der Automobilindustrie, der Raumfahrtindustrie, Müllverbrennungsanlagen, unterschiedlichen Möbelstücken und vielen weiteren Bereichen Anwendung.

Aus welchen Elementen setzt sich Federstahl zusammen?

Die einzigartige Fähigkeit zur Elastizität erhält der Federstahl durch die Verwendung von unterschiedlichen Legierungen. Beispielsweise Silizium(3) ist ein wichtiges Legierungselement, dass dem Federstahl seine einzigartigen Eigenschaften verleiht.

Aber auch Legierungselemente wie Mangan, Chrom, Vanadium und Molybdän werden zur Herstellung von Federstahl verwendet (4, 5, 6, 7). Je nach Menge der einzelnen Elemente wird die Eigenschaft des Federstahls angepasst.

Was für Eigenschaften hat Federstahl?

Federstahl verfügt je nach verwendeten Legierungselementen über unterschiedliche Eigenschaften(8). In der Regel ist Federstahl „fester“ als andere Arten von Stahl. Das liegt vor allem daran, dass der Federstahl durch die erhöhte Elastizität plötzlichen und extremen Einwirkungen besser standhalten kann, als es ein fester Stahl könnte.

Der Federstahl muss also im Endstadium über ein erhöhtes elastisches und ein ausreichend plastisches Formänderungsvermögen verfügen. Eine erhöhte Elastizitätsgrenze schützt den Federstahl vor Brüchen. Zudem sollte der Federstahl geringe Randendkohlungen aufweisen und frei von Rissen an der Oberfläche sein. Die Zugfestigkeit des Federstahls lässt sich mithilfe einer Wärmebehandlung im Endstadium verbessern.

Welche verschiedenen Arten von Federstahl gibt es?

So wie es unterschiedliche Anwendungsbereiche für Federstahl gibt, gibt es auch unterschiedliche Federstahlarten. Es gibt zum Teil magnetische Federstahlarten und auch Federstahlarten, die gegen Rostschäden geschützt sind. Wir haben Dir hier einmal die unterschiedlichen Federstahlarten aufgelistet.

  • Korrosionsbeständige Federstähle: Diese Federstahlarten sind besonders resistent gegen Einwirkungen der Umwelt. Sie werden in ihrer Funktion also nicht beeinträchtigt und sind besonders resistent konzipiert. Diese Varianten gibt es sowohl magnetisch, als auch unmagnetisch.
  • Dauerfeste Federstähle: Diese Art Federstahl ist besonders gut geeignet für die Herstellung von Federungen. Sie halten einer hohen statischen und einer mittleren dynamischen Beanspruchung stand.
  • Hitzebeständige Federstähle: Diese Art von Federstahl ist gegen hohe Temperaturen besonders resistent. Zudem sind sie meist noch Korrosionsbeständig und verfügen darüber hinaus über Kälteunempfindlichkeit, wenn die richtigen Legierungen angewandt worden sind.
  • Seewasserfeste Federstähle: Dieser Federstahl wird für den Schiffbau eingesetzt. Er besitzt Kälte unempfindliche, Wärmfeste und Korrosionsbeständige Eigenschaften.
  • Unmagnetische Federstähle: Die Art von Federstahl besitzt keine magnetischen Eigenschaften. Zudem sind sie Korrosionsbeständig und Wärme resistent.
  • Federstähle für Luftfahrttechniken: Diese Federstähle sind gegen besonders hohe und niedrige Temperaturen resistent. Außerdem verfügen sie über eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit.
  • Elektrisch leitender Federstahl: Diese Art von Federstählen leitet Elektrizität besonders gut weiter. Zudem verfügen sie über unmagnetisch und korrosionsbeständige Eigenschaften.

Der Federstahl muss mit unterschiedlichen Legierungen bearbeitet werden, damit er über die vielseitigen Eigenschaften verfügt. Auch die Verarbeitung mithilfe von Hitze spielt dabei eine wichtige Rolle. All dies verschafft dem Federstahl dann seine einzigartigen Eigenschaften.

Welche Aufgaben erfüllt Federstahl?

Im Grunde kann Federstahl vielseitig eingesetzt werden(9). Hierbei kommt es ganz darauf an, mit welcher Legierung der Federstahl bearbeitet wurde. Je nach Bearbeitung findet der Federstahl eine andere Anwendung.

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Federstahl kann vielseitig eingesetzt werden. Je nach Verarbeitung kann er unterschiedliche Aufgabenfelder erfüllen. (Bildquelle: Pixabay / Piro4D)

Zum Beispiel werden Korrosionsbeständige Federstahlarten besonders oft für Straßenbahnschienen verwendet. Diese Art von Federstahl reagiert extrem resistent auf die Einflüsse der Umwelt und eignet sich daher besonders gut hierfür.

Federstahlarten, die besonders hohe und äußerst niedrige Temperaturen aushalten werden oftmals in der Luftfahrttechnik eingesetzt. Hierunter zählen beispielsweise auch Schrauben. Die extremen Wetterbedingungen wirken sich nicht besonders gravierend auf den Federstahl aus.

Solche Federstahlarten, die besonders resistent gegen Krafteinwirkungen sind und zudem über elastische Eigenschaften verfügen werden oftmals in der Automobilindustrie für die Federung verwendet. So wird sichergestellt, dass die Federungen auch bei extremen Einwirkungen nicht bersten.

Kann man Federstahl schweißen?

Ob und inwieweit sich Federstahl schweißen lässt hängt von der Legierung ab. Es empfiehlt sich also die Werkstoffzusammensetzung genauestens nachzuschlagen. Zum Schweißen sollte in der Regel auf rostresistenten Federstahl gesetzt werden(10).

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Wenn man den Federstahl weiter verarbeiten möchte, sollte man auf den Kohlenstoffgehaltwert achten, um sicherzugehen, dass sich der Stahl zur weiteren Verarbeitung auch eignet. (Bildquelle: Pixabay / emirkrasnic)

Von Federstahlarten mit einem hohen Kohlenstoffgehalt sollte jedoch abgesehen werden. Federstahlarten mit einem erhöhten Kohlenstoffgehalt lassen sich nur schlecht schweißen. Wenn der Federstahl einen Kohlenstoffgehalt von über 0,22 % aufweist, lässt sich der Stahl nur schwer und auch nur mit Vorarbeit schweißen.

Bei Federstahlarten mit besonderen Legierungen kann dieser Wert sich unterscheiden. Die unterschiedlichen Legierungen wirken sich auf die Art des Federstahls aus. Daher sollte vor dem Schweißen stets auf die verwendeten Legierungen im Federstahl geachtet werden. So stellt man sicher, dass es keine Probleme gibt. Zudem sollte beim Schweißen stets ein Helm getragen werden.

Warum federt Federstahl?

Die federnde und biegsame Eigenschaft von Federstahl wird mithilfe von unterschiedlichen Legierungen generiert. Die wichtigste Legierung, die dem Federstahl seine elastische Eigenschaft verleiht, ist das Silicium.
Das wichtigste Element, dass dem Federstahl seine Elastizität vermacht ist das Silizium.

Bei Silicium handelt es sich um ein sogenanntes Halbmetall. Es weißt sowohl Eigenschaften von Metallen, als auch nicht-Metallen auf.

Zudem handelt es sich bei Silicium um einen Elementhalbleiter. Das heißt je Verarbeitung besitzt dieses Element eine leitende oder eben nicht leitende Eigenschaft.

Auch wenn Federstahl grundsätzlich eine biegsame Eigenschaft hat, sollte man auf unterschiedliche Dinge achten. Der Federstahl sollte zum Verbiegen nicht erhitzt werden. Hierbei läuft man Gefahr, die Eigenschaften des Federstahls zu verändern. Das richtige Werkzeug und ein gewisses Maß an Geduld ist zudem erforderlich, um den Federstahl zu verbiegen.

Wie bearbeitet man Federstahl?

Das kommt ganz darauf an, welchen Verwendungszweck man für den Federstahl hat. Das Biegen des Federstahls wird beispielsweise nur im kalten Zustand empfohlen. Doch hierfür sind die richtigen Werkzeuge vonnöten.
Für die richtige Verarbeitung von Federstahl ist das nötige Werkzeug und ausreichend Geduld vonnöten.

Es muss die richtige Zange ausgewählt werden. Zudem ist es empfehlenswert einen Schraubstock zu verwenden.

Beim Einspannen des Federstahls in den Schraubstock sollte darauf geachtet werden, dass der Federstahl nicht geknickt oder flach gedrückt wird. So läuft man Gefahr, dass der Stahl bricht.

Außerdem ist eine Menge Geduld nötig um Federstahl zu biegen. Wenn man den Federstahl zu grob oder schnell biegt, kann es sein, dass er an der Knickstelle bricht. Durch die erhöhte Elastizität des Federstahls erweist sich auch das Bohren als schwieriges Unterfangen. Hierfür sind spezielle Metallbohrer nötig. Ein normaler Bohrer würde nicht ausreichen, um die Legierungen zu durchdringen.

Wo kann man Federstahl kaufen?

Hierbei kommt es ganz darauf an, welche Art Federstahl Du für welchen Zweck kaufen möchtest. Grundsätzlich kann man Federstahl in jedem Bauunternehmen kaufen. Erhältlich ist er in grober Form, sowie in Form eines Stahldrahtes.

Zudem ist der Federstahl in unterschiedlich dicken Varianten verfügbar. Bei dem Kauf solltest Du also schon vorher wissen, wozu Du den Federstahl gebrauchen möchtest. Außerdem solltest Du darauf achten, welche Legierungselemente bei der Herstellung verwendet worden sind. So stellst Du sicher, den richtigen Federstahl für Deinen Gebrauch auszuwählen.

Was ist der Unterschied von Edelstahl und Federstahl ?

Beide Stahlarten unterscheiden sich in ihrem Reinheitsgehalt. Edelstahl weist einen Schwefel- und Phosphorgehalt von weniger als 0,025 % auf. Somit gilt es als besonders rein.

Federstahlarten werden als Qualitätsstahl bezeichnet. Der Anteil von Schwefel und Phosphor liegt deutlich über 0,025 %, womit Federstahl nicht mehr zu den reinen Stahlsorten gehört. Allerdings sollte hierbei auch bedacht werden, dass die unterschiedlichen Federstahlarten mit verschiedenen Legierungsarten bearbeitet worden sind und deshalb auch verschiedene Anteile von Schwefel und Phosphor aufweisen.

Welche Legierungselemente sind in Federstahl enthalten ?

Je nach Gebrauch werden zur Herstellung von Federstahl unterschiedliche Legierungsarten eingesetzt. Diese verleihen dem Stahl eine einzigartige Eigenschaft, womit sich dieser vielseitig einsetzen lässt. Die wichtigsten Legierungselemente zur Herstellung von Federstahl haben wir für Dich einmal aufgelistet:

  • Silizium: Dieses Element verleiht dem Federstahl die elastische Eigenschaft. So ist der Federstahl Widerstandsfähiger gegen plötzliche Krafteinwirkungen und bricht nicht sofort.
  • Mangan: Das Legierungselement Mangan wird verwendet, um die Schmiedbarkeit des Stahls zu verbessern. Zudem steigert ein Anteil von Mangan im Federstahl die Schweißbarkeit, die Festigkeit und den Verschleiß Widerstand.
  • Chrom: Hierbei handelt es sich um ein weiteres Element, das zur Herstellung von Stahl verwendet wird. Chrom sorgt zum einen dafür, dass der Stahl bei der Verarbeitung schneller abkühlt. Außerdem wird die Verschleißfestigkeit, Warmfestigkeit und Zunderbeständigkeit gesteigert.
  • Vanadium: Das Element Vanadium wird ähnlich wie Silizium dazu verwendet, die Elastizitätsgrenze des Stahls zu verbessern. Zudem werden mit diesem Element die Zugfestigkeit und Streckgrenze erhöht.
  • Molybdän: Bei Molybdän handelt es sich um ein Übergangsstahl. Dieser ist leichter zu verformen, als das Endprodukt und wird daher oftmals während der Produktion verwendet.

Bei diesen Elementen handelt es sich um die wichtigsten Bestandteile des Federstahls. Je nach Gebrauch werden die unterschiedlichen Elemente in verschiedeneren Mengen bei der Verarbeitung des Federstahls genutzt.

Fazit

Federstahl besitzt einzigartige Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichem Stahl. Die Elastizitätsgrenze und die Festigkeit werden mittels unterschiedlicher Legierungselemente verbessert. So kann Federstahl vielseitig eingesetzt werden.

Wichtig ist bei der Herstellung unterschiedliche Legierungselemente zu verwenden. Je nach Nutzung sollte genaustens darauf geachtet werden, welche Legierungselemente verwendet worden sind.

Der Vorteil von Federstahl liegt darin, dass er im Vergleich zu herkömmlichem Stahl elastischer ist. So kann er in Formen gebogen werden, die für den Anwender praktisch sind und danach ohne Rückstände in seine Ursprungsform zurückversetzt werden.

Bildquelle: Free-Photos / Pixabay

Einzelnachweise (10)

1. chemie.de: Federstahl
Quelle

2. produktion.de: Welcher Federstahldraht für welche Anwendung?
Quelle

3. chemie.de: Silicium
Quelle

4. chemie.de: Mangan
Quelle

5. chemie.de: Chrom
Quelle

6. chemie.de: Vanadium
Quelle

7. chemie.de: Molybdän
Quelle

8. ke-next.de: Wichtige Federstahldrähte und ihre Eigenschaften
Quelle

9. info.schaaf-federn.de: Federstahl & Federbandstahl
Quelle

10. info.formfedern.com: Wärmebehandlung Federbandstahl und Federstahlblech
Quelle

Warum kannst du mir vertrauen?

Federstahl
chemie.de: Federstahl
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Welcher Federstahldraht für welche Anwendung?
produktion.de: Welcher Federstahldraht für welche Anwendung?
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Silicium
chemie.de: Silicium
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Mangan
chemie.de: Mangan
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Chrom
chemie.de: Chrom
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Vanadium
chemie.de: Vanadium
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Molybdän
chemie.de: Molybdän
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Wichtige Federstahldrähte und ihre Eigenschaften
ke-next.de: Wichtige Federstahldrähte und ihre Eigenschaften
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Federstahl & Federbandstahl
info.schaaf-federn.de: Federstahl & Federbandstahl
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Wärmebehandlung Federbandstahl und Federstahlblech
info.formfedern.com: Wärmebehandlung Federbandstahl und Federstahlblech
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