Befestigungselemente (Fastener) sind lös- oder bedingt lösbare Verbindungselemente, die Bauteile durch mechanische Kraftübertragung fügen. Sie umfassen u. a. Schrauben, Muttern, Bolzen, Nieten, Sprengringe und Spezialformen wie Flow-Drill-Schrauben oder thermoplastische Nieten.

Werkstoffwissenschaftlich sind die zentralen Anforderungen an Befestiger: tragfähige Lastübertragung (Zug, Scherung, Biegung), Dauerfestigkeit unter zyklischer Belastung, Korrosionsbeständigkeit und thermische Stabilität. Hochfeste Stahlschrauben und -bolzen (z. B. 10.9, 12.9) werden durch definierte Legierung, Wärmebehandlung und Oberflächenzustände auf hohe Streckgrenze, Zähigkeit und kontrollierte Wasserstoffempfindlichkeit eingestellt. Für Hochtemperaturanwendungen kommen Nickelbasislegierungen wie IN718 zum Einsatz, für korrosive Medien Edelstahl- und Duplexstähle.

Geometrie und Oberflächen von Gewinde- und Bolzenverbindungen (z. B. Gewindebolzen, Innensechskantschrauben) bestimmen die Spannungsverteilung sowie Reibbedingungen beim Anziehen. Das Drehmoment-Vorspannkraft-Verhältnis ist stark von Reibbeiwerten in Gewinde und Auflagefläche abhängig, die durch Beschichtungen (Zn, ZnNi, MoS₂, organische Schichten) gezielt eingestellt werden. Sprengringe und andere Sicherungselemente begrenzen ein ungewolltes Lösen bei Schwingbeanspruchung.

Bei polymeren oder Mischbauweisen werden alternative Konzepte wie thermoplastische Nieten, Flow-Drill-Schrauben oder form- und kraftschlüssige Einlegeteile eingesetzt, um lokale Schädigung und Kerbwirkung zu minimieren. Die werkstoffgerechte Auslegung von Befestigungselementen erfordert ein integrales Verständnis von Werkstoffverhalten, Fertigungsprozess (z. B. Kaltumformung, Wärmebehandlung), Oberflächentechnik und betrieblicher Beanspruchung.