Welcher Federstahldraht ist für welche Anwendung geeignet?

Federstahldraht besitzt im Vergleich zu anderen Stählen eine höhere Festigkeit und kann bis zu einer bestimmten Spannung (Elastizitätsgrenze „Rp“) verformt werden. Mit dieser Eigenschaft kehrt der Federstahldraht nach Entlastung wieder in die Ausgangsstellung zurück, ohne dabei dauerhaft verformt zu werden. Federstahldraht EN 10270-3-1.4310 hat zum Beispiel eine Zugfestigkeit von 1250 bis 2200 N/mm², verglichen mit 360 N/mm² beim Baustahl S235JR. Hierbei ist der maßgebliche Unterschied das Streckgrenzenverhältnis, d.h. das Verhältnis von Elastizitätsgrenze zu Zugfestigkeit des Werkstoffs, welches bei Federstählen normalerweise bei >85 % liegt. Die Elastizität als Hauptmerkmal eines Federstahldrahts wird durch eine spezielle Legierung erreicht: Silizium (Si), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Vanadium (V), Molybdän (Mo) und Nickel (Ni) werden im Herstellungsprozess zugegeben.
Federstahldrähte verfügen über eine große Zugfestigkeit und weisen eine hohe Elastizitätsgrenze auf. Diese wird durch das Elastizitätsmodul (E-Modul) beschrieben. Um bei der Fertigung von kaltgeformten Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern und Drahtbiegeteilen Überlastungen oder Brüche zu vermeiden, müssen die Federstahldrähte ein sehr gutes plastisches Formveränderungsvermögen aufweisen, daher werden die meisten Federstahldrähte erst nach der Umformtechnik wärmebehandelt.

Druckfeder bestaendig gegen Rost - Gutekunst FedernNachfolgend werden die wichtigsten Eigenschaften der Federstahldrähte für die Herstellung von Druckfedern, Zugfeder, Schenkelfedern und Sicherungselementen bei Gutekunst Federn aufgeführt. Neben dem Standard-Federstahl EN 10270-1 SH und DH, dem dynamisch anspruchsvollen Ventilfederdraht VDSiCr (Oteva 70) und den korrosionsbeständigen Edelstahlsorten 1.4310, 1.4401 und 1.4568 werden hier auch die unmagnetische Federbronze CuSn6 und der Kupfer-Beryllium-Federstahls CuB2 beschrieben, außerdem die warmfesten Federstahlsorten Nimonic 90, Inconel X-750 und Hastelloy C4. Über den Preisindex (Basis 100) wird zudem das Preisverhältnis der vorgestellten Federwerkstoffe aufgezeigt.

Wichtige Federstahldrähte und ihre Eigenschaften:

Standard Federstahl

Federstahltyp

EN 10270-1-SH
Werkstoffnummer 1.1200
Beschreibung 1.1200 ist ein kohlenstoffbasierter Federstahl, der in korrosiven oder extremen Umgebungen nicht ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung eingesetzt werden kann. Der Federstahl EN 10270-1-SH wird häufig und gerne für statisch hochbeanspruchte Zug-, Druck- und Schenkelfedern mit geringen dynamischen Beanspruchungen ab einer Drahtstärke von 1,8 mm gewählt. Die Arbeitstemperatur sollte 80 °C nicht übersteigen. Die Dauerhaltbarkeit kann durch Kugelstrahlen gesteigert werden.
Anwendungsbereiche 1.1200 eignet sich für die gängigsten Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern und Drahtbiegeteilen mit und ohne Oberflächenbehandlung.
Gütenorm Din EN 10270-1
Festigkeit (RM) 1200 bis 2940 N/mm²
max. Einsatztemperatur 80 °C
Elastizitätsmodul 206 kN/mm²
G-Modul 81500 N/mm²
Dichte 7,85 kg/dm³
spez. elektr. Widerstand 0,2 Ωmm²/m
Preisindex (Basis 100) 100

Federstahltyp

EN 10270-1-DH
Werkstoffnummer 1.1200
Beschreibung 1.1200 ist ein ebenso kohlenstoffbasierter Federstahl, der in korrosiven oder extremen Umgebungen nicht ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung eingesetzt werden kann. Der Federstahl EN 10270-1DH wird ebenso für statisch hoch beanspruchte Zug-, Druck- und Schenkelfedern bis 1,8 mm Drahtstärke eingesetzt. Der Werkstoff 1.1211 eignet sich jedoch auch für mittlere dynamische Beanspruchungen. Die Arbeitstemperatur sollte 80 °C nicht übersteigen. Die Dauerhaltbarkeit kann durch Kugelstrahlen gesteigert werden.
Anwendungsbereiche 1.1200 eignet sich für die gängigsten Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern und Drahtbiegeteilen bis 1,8 mm Drahtstärke mit und ohne Oberflächenbehandlung.
Gütenorm Din EN 10270-1
Festigkeit (RM) 1200 bis 3520 N/mm²
max. Einsatztemperatur 80 °C
Elastizitätsmodul 206 kN/mm²
G-Modul 81500 N/mm²
Dichte 7,85 kg/dm³
spez. elektr. Widerstand 0,2 Ωmm²/m
Preisindex (Basis 100) 100

Spezielle Federstahldrähte
Bei besonderen Beanspruchungen und Eigenschaften, wie unmagnetisch und erhöhte Korrosionsbeständigkeit, Warmfestigkeit oder Kälteunempfindlichkeit, werden spezielle Federstahldrähte für die Herstellung der Druckfedern, Zugfedern, Schenkelfedern und Drahtbiegeteilen verwendet. Hierbei gilt es zu beachten, dass die Zugfestigkeit dieser speziellen Federstahldrähte oft nicht an die Werte der Standard-Federstahldrähte heranreicht und niedrigere Federkräfte erzielen.

Dynamisch hoch beanspruchter Ventilfederstahldraht

Federstahltyp

VDSiCR
Werkstoffname Oteva 70
Beschreibung Der VDSiCr / Oteva 70 ist ein gehärteter Chrom-Silizium-legierter Federstahl für kaltgeformte und hoch dynamisch beanspruchte Federn. Der ölschlussvergütete Ventilfederstahl erreicht mit einer durch Kugelstrahlen verfestigten Oberfläche die besten Dauerhubfestigkeitswerte. Die Betriebstemperatur sollte jedoch 120 °C nicht übersteigen.
Anwendungsbereiche Der VDSiCr wird für hoch dynamisch beanspruchte Federn wie z. B. für Ventilfedern und Kupplungsfedern eingesetzt.
Gütenorm DIN EN 10270-2
Festigkeit (RM) 1500 bis 2230 N/mm²
max. Einsatztemperatur bis 120 °C
Elastizitätsmodul 206 kN/mm²
G-Modul 81500 N/mm²
Dichte 7,85 kg/dm³
Preisindex (Basis 100) 270

Korrosionsbeständige Federstahlarten

Federstahltyp

X10CrNi18-8
Werkstoffnummer 1.4310
Beschreibung X10CrNi18-8 / 1.4310 ist ein austenitischer Chrom-Nickel-Federstahl für korrosionsbeständige Federn mit mittlerer und hoher spezifischer Beanspruchung.
Aufgrund seiner besonderen mechanischen Eigenschaften ist dieser Werkstoff 1.4310 der Klassiker unter den rostfreien Federstählen und wird häufig in der Fertigung von korrosionsbeständigen Metallfedern verwendet. Da bei diesem rostfreien Federstahl 1.4310 durch die Kaltverformung eine leichte Magnetisierbarkeit entsteht, ist dieser Werkstoff nicht für völlig unmagnetische Federn geeignet.
Anwendungsbereiche 1.4310 wird sehr häufig in der Automobilindustrie, Chemie und Petrochemie, Lebensmittelindustrie, Maschinenbau, Antriebstechnik und für Elektronische Ausrüstungen verwendet.
Gütenorm DIN EN 10270-3
Festigkeit (RM) 1100 bis 2500 N/mm²
max. Einsatztemperatur -200 bis 160 °C
Elastizitätsmodul 185 kN/mm²
G-Modul 70000 N/mm²
Dichte 7,9 kg/dm³
spez. elektr. Widerstand 0,73 Ωmm²/m
Preisindex (Basis 100) 250

Federstahltyp

X7CrNiAl17-7
Werkstoffnummer 1.4568
Beschreibung X7CrNiAl17-7 / 1.4568 ist ein rostfreier ausscheidungshärtbarer Chrom-Nickel-Aluminium-legierter Federstahl. Der Federstahl 1.4568 besitzt sehr gute Langzeiteigenschaften und eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bei einen minimalen Verzug nach der Wärmebehandlung. Im ausgehärteten Zustand verfügt der Federstahl 1.4568 hervorragende mechanische Eigenschaften bis 200 °C.
Anwendungsbereiche 1.4568 wird In der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie bei hochfesten korrosionsbeständigen Anwendungen eingesetzt.
Gütenorm DIN EN 10270-3
Festigkeit (RM) 1200 bis 2000 N/mm²
max. Einsatztemperatur -200 bis 200 °C
Elastizitätsmodul 195 kN/mm²
G-Modul 73000 N/mm²
Dichte 7,9 kg/dm³
spez. elektr. Widerstand 0,8 Ωmm²/m
Preisindex (Basis 100) 600

Federstahltyp

X5CrNiMo17-12-2
Werkstoffnummer 1.4401
Beschreibung X5CrNiMo17-12-2 / 1.4401 ist ein austenitischer Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl mit einer sehr guten Korrosionsbeständigkeit gegenüber nicht oxidierenden Säuren und chlorhaltigen Medien. Er eignet sich für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie sowie zum Teil in der Medizintechnik. Federstahl aus 1.4401 weist eine geringere Festigkeit auf als 1.4310 und 1.4568. Dafür ist die Korrosionsbeständigkeit jedoch deutlich höher und die Magnetisierbarkeit geringer.
Anwendungsbereiche 1.4401 wird gerne in der Lebensmittel-, Textil- und Chemieindustrie, zum Teil in der Medizintechnik sowie im Umfeld von Ölen und Seifen eingesetzt.
Gütenorm DIN EN 10270-3
Festigkeit (RM) 1100 bis 1400 N/mm²
max. Einsatztemperatur -200 bis 300 °C
Elastizitätsmodul 180 kN/mm²
G-Modul 68000 N/mm²
Dichte 7,95 kg/dm³
spez. elektr. Widerstand 0,75 Ωmm²/m
Preisindex (Basis 100) 400

Unmagnetische und korrosionsbeständige Federstahltypen
Die folgenden Kupferlegierungen CuSn6 und CuBe2 sind unmagnetisch und besitzen eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Federstahltyp

CuSn6
Werkstoffnummer 2.1020 (CM452K)
Beschreibung Die Federbronze CuSn6 ist mit ca. 6 % Zinnanteil die am häufigsten verwendete Kupferlegierung. Der Federstahl CuSn6 erhält seine Federeigenschaften durch die Kaltverformung. Die Festigkeitswerte und damit die Federkräfte sind wesentlich niedriger als bei den Standard-Federstahlsorten 10270-1-SH, -DH und 1.4310. Mit seiner sehr guten Korrosionsbeständigkeit und Lötbarkeit wird dieser Federstahl jedoch gerne für Steckverbinder, Kontaktstifte sowie bei Stanzbiegeteilen und Metallfedern eingesetzt, die eine gute elektrische Leitfähigkeit benötigen. Die Kupferlegierung CuSn6 kann im Gegensatz zu Messing auch in der Vakuumtechnik eingesetzt werden. Bei höherer mechanischer Belastung oder elektrischer Leitfähigkeit ist Kupfer-Beryllium besser geeignet.
Anwendungsbereiche CuSn6 wird häufig in der Elektro-, Papier-, Zellstoff-, Textil- und Chemieindustrie sowie im Schiff-, Maschinen- und Apparatebau eingesetzt.
Gütenorm DIN EN 12166
Festigkeit (RM) bis  900 N/mm²
max. Einsatztemperatur -200 bis 80 °C
Elastizitätsmodul 115 kN/mm²
G-Modul 42000 N/mm²
Dichte 8,73 kg/dm³
spez. elektr. Widerstand 0,11 Ωmm²/m
spez. elektr. Leitfähigkeit 9,0 m/Ωmm²
Preisindex (Basis 100) 410

Federstahltyp

CuBe2
Werkstoffnummer 2.1247 (CW101C)
Beschreibung CuBe2 ist ein niedriglegierter Kupfer-Beryllium-Federstahl mit einer höheren Festigkeit, guten Leitfähigkeit und guten mechanischen Eigenschaften. Der Federstahl aus Kupferberyllium CuBe2 hat eine gute Kälteunempfindlichkeit und eignet sich so für extrem tiefe Temperaturen bis in die Nähe des absoluten Nullpunktes.
Anwendungsbereiche CuBe2 wird gerne in der Elektro- und Ölindustrie, Meerestechnik, Aluminium-Druckguss und im Formenbau eingesetzt.
Gütenorm DIN EN 12166
Festigkeit (RM) bis 1150 N/mm²
max. Einsatztemperatur -200 bis 80°C
Elastizitätsmodul 120 kN/mm²
G-Modul 47000 N/mm²
Dichte 8,8 kg/dm³
spez. elektr. Widerstand 0,078 Ωmm²/m
spez. elektr. Leitfähigkeit 16,0 m/Ωmm²
Preisindex (Basis 100) 1800

Warmfeste Federstahlsorten mit sehr guter Korrosionsbeständigkeit
Die Nickel-Basis-Legierungen haben aufgrund ihrer Zusammensetzung eine sehr hohe Warmfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Federstahltyp

NiCr20Co18Ti
Werkstoffnummer 2.4632 (Nimonic 90)
Beschreibung Der Federwerkstoff NiCr20Co18Ti 2.4632 / Nimonic 90 ist eine Nickel-Chrom-Kobalt-Legierung. Nimonic 90 Federstahl hat eine sehr gute Zeitstand- und Warmfestigkeit sowie eine gute Beständigkeit gegenüber Korrosion und Oxidation bei hohen Temperaturen. Dazu eignet sich dieser Federstahl für dynamische Hochtemperaturanwendungen.
Anwendungsbereiche Nimonic 90 wird häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie, für Hochtemperaturfedern und bei thermischen Verfahren eingesetzt.
Gütenorm –
Festigkeit (RM) bis 1200 N/mm²
max. Einsatztemperatur -100 bis 500 °C
Elastizitätsmodul 230 kN/mm²
G-Modul 82500 N/mm²
spez. elektr. Widerstand 1,15 Ωmm²/m
Preisindex (Basis 100) 6000

Federstahltyp

NiCr15Fe7TiAl
Werkstoffnummer 2.4669 (Inconel X-750)
Beschreibung Der Federstahl NiCr15Fe7TiAl / 2.4669 / Inconel X-750 ist eine Nickel-Chrom-Eisen-Legierung mit Aluminium und Titanzusatz. Inconel X750 Federstahl hat eine hohe Zeitstand- und Warmfestigkeit bei hohen Temperaturen bis 600 °C. Er ist korrosions- und oxidationsbeständig aber nicht so fest wie Nimonic 90. Da diese Nickel-Chrom-Legierung praktisch kobaltfrei ist, wird sie oft in der Reaktortechnik verwendet.
Anwendungsbereiche Inconel X-750 wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie, Reaktortechnik, bei Hochtemperaturfedern, Komponenten in Gasturbinen und thermische Verfahren eingesetzt.
Gütenorm –
Festigkeit (RM) bis 1310 N/mm²
max. Einsatztemperatur -200 bis 550 °C
Elastizitätsmodul 214 kN/mm²
G-Modul 75000 N/mm²
spez. elektr. Widerstand 1,21 Ωmm²/m
Preisindex (Basis 100) 3000

Federstahltyp

NiMo16Cr15Fe6W4
Werkstoffnummer 2.4610 (Hastelloy C4)
Beschreibung Der Federstahl NiMo16Cr15Fe6W4 / 2.4610 / Hastelloy C4 Nickel-Chrom-Molybdän- Legierung und erhält durch die Kombination von Chrom mit hohem Molybdängehalt eine außergewöhnliche Beständigkeit gegen eine Vielzahl von chemischen Medien wie z. B verunreinigte, reduzierende Mineralsäuren, Chloride und organische sowie anorganische chlorid-verunreinigte Medien. Durch die besondere chemische Zusammensetzung von Hastelloy C4 hat die Legierung eine gute Gefügestabilität und eine hohe Beständigkeit gegenüber Sensibilisierung.
Anwendungsbereiche Hastelloy C4 wird gerne für Federkomponenten bei anorganischen Chemikalien, in der Düngemittelindustrie, in Müllverbrennungsanlagen, in Chlorierungsanlagen und bei der Essigsäureproduktion eingesetzt.
Gütenorm DIN 17744
Festigkeit (RM) bis 700 N/mm²
max. Einsatztemperatur -190 bis 450 °C
Elastizitätsmodul 211 kN/mm²
G-Modul 81200 N/mm²
spez. elektr. Widerstand 1,24 Ωmm²/m
Preisindex (Basis 100) 4100

Unterstützung bei der Wahl des richtigen Federstahldrahts

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