StahlWichtigste Fakten
- Die Zugfestigkeit ist die höchste Spannung, die ein Werkstoff beim Ziehen trägt, kurz bevor er bricht.
- Sie wird im Zugversuch ermittelt: Eine Probe wird bis zum Bruch gezogen, während Kraft und Dehnung aufgezeichnet werden.
- Bei Stahldraht wird sie meist in N/mm² angegeben, was zahlenmäßig dasselbe ist wie MPa.
- Kaltumformung, zu der auch das Ziehen von Draht durch Ziehsteine gehört, erhöht die Zugfestigkeit und senkt die Duktilität.
- Glühen macht diese Kaltumformung rückgängig und den Draht wieder weich.
Was bedeutet hochfest?
„Hochfest“ verweist auf die Zugbeanspruchung, eine Last, die ein Stück Werkstoff entlang seiner Länge zieht und zu dehnen versucht. In einem Draht unter Zug herrscht eine Spannung, die der ziehenden Kraft geteilt durch die Querschnittsfläche entspricht. Steigt die Kraft weit genug, dehnt sich der Draht zuerst bleibend und reißt dann.
Hochfester Draht wird gewählt, weil er eine große Spannung dieser Art tragen kann, bevor er nachgibt. Der Begriff ist relativ. Wir haben in unseren Quellen keine Norm gefunden, die eine einzelne Zahl festlegt, ab der Draht „hochfest“ heißt, und die Schwelle, die ein Käufer im Sinn hat, hängt von der Aufgabe ab. Deshalb ersetzt eine ernsthafte Anfrage den Ausdruck stets durch ein Festigkeitsband in N/mm², geprüft nach einer genannten Norm.
Zugfestigkeit und Streckgrenze
Zwei Angaben beschreiben, wie sich Draht unter Zug verhält, und sie werden leicht verwechselt.
| Merkmal | Zugfestigkeit | Streckgrenze |
|---|---|---|
| Was sie markiert | Die höchste Spannung, bevor die Probe bricht | Die Spannung, bei der bleibende Verformung beginnt |
| Unterhalb dieses Punkts | Die Probe hält noch zusammen | Die Probe federt bei Entlastung vollständig zurück |
| Bei einem duktilen Stahl | Die höhere der beiden Angaben | Die niedrigere der beiden Angaben |
| Wirkung der Kaltverfestigung | Steigt | Steigt |
| Einheit bei Draht | N/mm² oder MPa | N/mm² oder MPa |
Wer duktile Tragwerke auslegt, geht meist von der Streckgrenze aus, denn ein Bauteil, das nachgegeben hat, ist bereits aus der Form geraten. Die Zugfestigkeit ist die Angabe, die Käufer in der Regel auf einem Drahtangebot sehen. Beide steigen, wenn Stahl kalt umgeformt wird, wie die Tabelle zeigt.
Wie wird die Zugfestigkeit gemessen?
Gemessen wird im Zugversuch. Eine Drahtprobe wird an beiden Enden in einer Universalprüfmaschine eingespannt und mit festgelegter Geschwindigkeit gezogen, bis sie reißt. Die Maschine zeichnet die ganze Zeit Kraft und Verlängerung auf, vom ersten Zug bis zum Bruch. Teilt man die Kraft durch den ursprünglichen Querschnitt, wird aus der Aufzeichnung eine Spannungs-Dehnungs-Kurve, und ihr höchster Punkt ist die Zugfestigkeit.
Weil das Ergebnis eine Spannung ist, wird die Kraft durch die Fläche geteilt. Ein dicker Draht braucht eine weit größere Kraft zum Bruch als ein dünner, und doch können beide in N/mm² dieselbe Zugfestigkeit zeigen.
N/mm², MPa und psi
Spannung ist Kraft je Fläche. Im SI-System ist das der Pascal, ein Newton je Quadratmeter, und für Metalle ist das Megapascal das bevorzugte Vielfache. Ein Megapascal sind eine Million Newton je Quadratmeter. Ein Quadratmeter enthält eine Million Quadratmillimeter, also entspricht ein Megapascal auch einem Newton je Quadratmillimeter.
In der Praxis sind N/mm² und MPa dieselbe Zahl: 1000 N/mm² lesen sich als 1000 MPa. Unsere Produktseiten verwenden N/mm². US-Unterlagen nennen häufig psi, also Pound-force je Quadratinch, oder ksi, tausend psi. Rechnen Sie beim Vergleich von Angeboten zuerst alles in eine Einheit um, damit die Angaben direkt vergleichbar sind.
Wie wird Draht hochfest?
Zwei Stellschrauben bestimmen die Festigkeit von Stahldraht: wie stark er kalt umgeformt wurde und aus welchem Stahl er gezogen wurde.
Kaltziehen. Draht entsteht, indem Walzdraht durch einen Ziehstein mit kleinerer Öffnung gezogen wird, meist durch eine Reihe von Ziehsteinen, die den Querschnitt jeweils ein wenig verringern. Das geschieht unterhalb der Schwelle, ab der der Stahl rekristallisiert, in der Regel ohne Erwärmung des Drahts, und zählt daher als Kaltumformung. Jeder Zug verformt das Metall plastisch. Der Stahl wird härter, in Zugrichtung fester und erreicht eine höhere Streckgrenze. Das ist Kaltverfestigung. Der Nachteil ist die Duktilität: Der Draht lässt sich weniger leicht biegen als zuvor.
Stahlsorte. Nachschlagewerke zum Kohlenstoffstahl ordnen hochgekohlten Stahl den Federn und dem hochfesten Draht zu, und die meisten Federstähle sind mittel- oder hochgekohlte Sorten. Der Zielkonflikt ist derselbe wie bei der Kaltumformung. Mit der Festigkeit sinkt die Duktilität, die Sorte wird deshalb nach der Aufgabe gewählt und nicht einfach bis ans obere Ende der möglichen Festigkeit getrieben. Die Werkstoffseite behandelt unser Ratgeber zu hochgekohltem Stahldraht.
Große Querschnittsabnahmen können den Draht so hart machen, dass er sich nicht weiterziehen lässt; deshalb kann zwischen den Zügen ein Zwischenglühen eingeschoben werden. Ein Schlussglühen hebt die Verfestigung vollständig auf. Dieser Schritt ist es, der weichen Bindedraht von festem gezogenem Draht trennt (siehe Ratgeber zu hartgezogenem und geglühtem Draht); unser Erklärtext Was ist kaltgezogener Draht? führt Schritt für Schritt durch die Drahtziehanlage.
Wofür wird hochfester Draht verwendet?
Festigkeit unter Zug ist die Eigenschaft, für die Draht meist geschätzt wird, die Liste ist daher lang. Nachschlagewerke zum Drahtziehen nennen unter den Produkten aus gezogenem Draht Federn, Büroklammern, Speichen und zugbelastete Konstruktionsteile.
Federn sind der klarste Fall für diese Eigenschaft. Federstähle haben eine sehr hohe Streckgrenze, sodass sich ein Teil weit biegen oder verdrehen lässt und trotzdem in seine Form zurückkehrt. Für diese Anwendung lesen Sie unseren Begleittext Was ist Federstahldraht?, und auf unserer Seite zu Federstahldraht finden Sie das Sortiment, das wir beschaffen.
Unser kaltgezogener Draht wird in Durchmessern von 0,8 bis 6 mm mit einer Zugfestigkeit von 500 bis 1000 N/mm² nach EN 10218-2 angeboten. Er geht in Nägel, Klammern, Bolzen, Schrauben und andere Verbindungselemente und Kleinteile. Alle Drahtarten führt der Ratgeber zu den Arten von Stahldraht auf, und die Übersicht zu Stahldraht bündelt sie.
Wie legen Sie hochfesten Draht in einer Anfrage fest?
Eine brauchbare Anfrage lässt keinen Raum für zwei Angebote, die gleich aussehen, aber nach verschiedenen Verfahren geprüft werden. Geben Sie Folgendes an:
- Durchmesser in Millimetern. Verwendet Ihre Zeichnung Drahtstärken-Nummern, rechnen Sie sie mit der Drahtstärken-Tabelle um.
- Zugfestigkeitsband in N/mm², als Mindest- und Höchstmaß. Ein Band, nicht das Wort „hoch“, ist das, wogegen Hersteller prüfen können.
- Norm, damit Prüfverfahren und Toleranzen festliegen und beide Angebote nach denselben Regeln geprüft werden.
- Oberfläche, zum Beispiel blank oder beschichtet (siehe Ratgeber dazu, was blanker Draht ist).
- Menge, Ringformat und Zielort der Lieferung.
Für verzinkten Draht lesen Sie Zugfestigkeit von verzinktem Draht. Wenn Sie im Ausland kaufen, behandelt unsere Seite zu kaltgezogenem Draht aus der Türkei die Bestellung, und der Ratgeber zur Containerverladung von Drahtringen erklärt, wie Ringe verschifft werden. Reinwent ist ein Handels- und Beschaffungsunternehmen, kein Hersteller. Sie können ein Angebot anfordern, und wir holen für Sie Angebote bei Herstellern ein, oder uns unter contact@reinwent.com schreiben.
