Federstahl (XC65 – XC75 – XC80 – XC90 und XC100)

Federstähle sind harte Stähle.  Ihre Härte hängt von ihrem Kohlenstoffgehalt (über 0,45 %) und der Tatsache ab, dass sie einem Wärmebehandlungsprozess, dem Abschrecken, unterzogen wurden.  Die Härte ist für den Federeffekt verantwortlich, d. h. für die Fähigkeit des Materials, nach einer Krafteinwirkung in seinen ursprünglichen Zustand zurückzukehren.

Beim Härten wird ein Material auf die Temperatur der Phasenumwandlung erhitzt und dann die gesamte Masse so schnell abgekühlt, dass alle chemischen Elemente, die bei der hohen Temperatur in den kristallinen Festkörper diffundiert sind, eingeschlossen werden.  Die eingeschlossenen chemischen Elemente tragen zur Verbesserung bestimmter mechanischer Eigenschaften des gehärteten Teils bei.  Das Härten von Stahl (mit Ausnahme von Sonderlegierungen) erfolgt im Allgemeinen zwischen 800° und 950°.  Um eine Versprödung des Materials nach dem Härten zu vermeiden, wird das Anlassen häufig bei mindestens 200° durchgeführt.

Viele Variablen beeinflussen die Qualität und die mechanischen Eigenschaften von gehärtetem Stahl:

Aushärtungstemperatur
Aushärtungszeit
Die Abkühlungsrate
Chemische Zusammensetzung des Stahls (z. B. Kohlenstoffgehalt und Gehalt an anderen Elementen)
Arten der Abschreckung: Luftabschreckung (die zur Bildung von Zunder führt), Flüssigkeitsabschreckung oder Vakuumofen.

Die wichtigsten gehärteten Stahlsorten sind XC65 – XC75 – XC80 – XC90 und XC100, die sich in ihrer Härte unterscheiden. Der Standard ist XC75, ein Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,75 %.

Flache Federstähle sind in zwei Formen erhältlich: entweder abgeschreckt als Vergütungsstahl.  In der angelassenen Form muss der Stahl nach der Umformung noch gehärtet (und ggf. angelassen) werden, bevor er die gleiche Härte wie der gehärtete Stahl erreicht.  Die gebräuchlichsten Härtegrade sind 42-48 HRC oder 48-52HRC.

Gehärteter oder Vergütungsstahl ist in der Regel in flacher Form bis zu einer Dicke von 3 mm erhältlich.  Darüber hinaus sind Güten wie 51CrV4 oder 55Si7 leichter erhältlich.

Bei der Umformung oder dem Biegen eines Federstahlteils (z. B. Federblatt, Federklammer) hängt die Entscheidung, ob der Stahl direkt in seiner gehärteten Form oder in zu vergütendem Form bearbeitet wird, von der Art der auszuführenden Biegungen ab.  Es ist zu beachten, dass gehärteter Stahl spröde ist und sich nicht über einen bestimmten Winkel hinaus biegen lässt, der von der Dicke des Teils abhängt und etwa 15 bis 25° beträgt.  Jenseits dieser Grenzen wird Vergütungsstahl verwendet.  Es ist jedoch zu beachten, dass der Härteprozess zu unterschiedlichen Verformungsgraden des Werkstücks führen kann und dass es schwierig sein wird, die Ebenheit eines Werkstücks oder die Einhaltung strenger Toleranzen für Biegewinkel zu garantieren.  Aus diesem Grund ist es in manchen Fällen vorzuziehen, federnden Edelstahl zu verwenden, der nicht gehärtet werden muss, um seine Federhärte zu erreichen, und der besser verformbar ist.

Wenn von Stahldraht für die Herstellung von Federn die Rede ist, werden häufig die Begriffe hartgezogener Stahl, Kohlenstoffstahl oder Klavierdraht verwendet.

Dabei gibt es mehrere Nuancen:

Es handelt sich um ein hartes Material, das nicht gehärtet werden muss (außer bei bestimmten Speziallegierungen), aber nach dem Wickeln oder Formen der Feder bei 310° für eine von der Masse der Feder abhängige Zeit angelassen werden muss.