Federstahl und seine Güten
Die mechanischen Eigenschaften dieser Stähle sollten aufweisen:
- hohe Elastizitätsgrenze Rsp
- hohe Zugfestigkeit Rm
- hohes Verhältnis von Streckgrenze Rsp zu Streckgrenze Rp
- hohe Ermüdungsfestigkeit
- gute Duktilität.
Diese Stähle enthalten in der Regel 0,4÷0,7% Kohlenstoff, der die Elastizitätsgrenze und die Festigkeit beeinflusst. Darüber hinaus werden etwa 2,5 % Silizium in den Stahl eingebracht, was die Elastizitätsgrenze, die Streckgrenze und die Zähigkeit erhöht. Aufgrund ihrer geringen Härtbarkeit werden Silizium-Federstähle jedoch für Federn mit kleinem Querschnitt verwendet. Um die Härtbarkeit zu verbessern, wird der Mangan- und Chromgehalt des Stahls erhöht.
Außerdem werden karbidbildende Elemente wie Molybdän und Vanadium eingebracht, die die Entkohlungsanfälligkeit des Stahls verringern und für ein feinkörniges Gefüge sorgen, das zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften beiträgt. Silizium-Chrom-Molybdän- und Silizium-Chrom-Vanadium-Federstähle werden insbesondere für Federn mit großem Querschnitt verwendet, die hohen Belastungen ausgesetzt sind.
Die legierten Federstähle werden geliefert als:
- warmgewalzte Produkte (nach PN-EN 10089:2005)
- drähte (nach PN-EN 10270-2:2011)
schmale Bänder mit einer Dicke von 0,3 ÷ 6 mm (nach PN-EN 10132-4:2004).
Die Wärmebehandlung besteht aus Erhitzen auf 800÷870℃ und Abschrecken in Wasser oder Öl und mittlerem Anlassen bei 380÷520℃. Der Prozess wird in einer Schutzatmosphäre oder einem Salzbad durchgeführt, um die Federn vor Entkohlung zu schützen und so die Dauerfestigkeit zu erhöhen.
In Drahtform hergestellte Federstähle zeichnen sich durch höchste Festigkeitseigenschaften aus; durch Ölvergütung und Anlassen kann ihre Zugfestigkeit Rm = 2100 MPa erreichen.
| Stahlbezeichnung | Streckgrenze, Rp [MPa] |
Zugfestigkeit, Rm [MPa] |
Anwendung |
|---|---|---|---|
| 45S | ⋝980 | ⋝1180 | federn für leichte Beanspruchung, Federn für Landmaschinen |
| 50HF/51CRV4 50HS |
⋝1080 ⋝1190 |
⋝1280 ⋝1320 | federn und Schwerlastfedern für Kraftfahrzeuge, Stoßdämpferfedern, Drosselfedern, Druckfedern |
| 55S2 60S2 | ⋝1180 | ⋝1320 | federn für mittelschwere Fahrzeuge, Tellerfedern, Flachfedern, Schraubenfedern, Ventilfedern, Rückschlagfedern |
| C55E C55R |
⋝550 | ⋝980 | federn für leichte Nutzfahrzeuge |
| 65G | ⋝780 | ⋝980 | leicht belastete Federn |
| 65S2WA | ⋝1670 | ⋝1860 | belastete Federn mit größeren Abmessungen und Torsionswellen |
| X29CrS13 X30Cr13 | ⋝650 | ⋝850 | flach- und Schraubenfedern aus Stäben und Profilen |
| 54SiCr7 60SiCr7 | 1130 | 1320 | hochbelastbare Federn und Federteile, Ventilfedern, Schenkelfedern, Tellerfedern |
| 55Cr3 50CrV4 51CrMoV3 | 1180 | 1370 | hochbelastete Federn und Federteile, Ventilfedern, Schenkelfedern, Tellerfedern |
Unter den warmgewalzten Rundstahlsorten finden SieFederstahl 50CRV4, 51CRV4 und 50HS.
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