Welche Festigkeit ist die richtige für meine Anwendung?
Die Wahl der richtigen Schraubenfestigkeit ist ein entscheidender Faktor für die Sicherheit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit einer Anwendung. Ob Maschinenbau, Stahlbau oder allgemeine Montagearbeiten – eine falsch gewählte Schraubenfestigkeit kann im schlimmsten Fall zu Schäden oder Ausfällen führen. Doch was bedeuten Festigkeitsklassen eigentlich und wie findet man die passende für die eigene Anwendung?
Was bedeutet die Festigkeit bei Schrauben?
Die Festigkeitsklasse einer Schraube aus Normalstahl, zum Beispiel 8.8, fasst zwei wesentliche mechanische Eigenschaften des verwendeten Werkstoffs in einer kompakten Kennzeichnung zusammen.
Die erste Zahl gibt Auskunft über die Zugfestigkeit des Materials. Multipliziert man diesen Wert mit 100, erhält man die maximale Zugspannung in N/mm². Bei einer Festigkeitsklasse 8.8 bedeutet die „8“, dass die Schraube eine Zugfestigkeit von 800 N/mm² aufweist.
Die zweite Zahl der Festigkeitsklasse beschreibt das Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit. Bei „8“ bedeutet das 80 %. Für eine 8.8-Schraube gilt: Die Zugfestigkeit beträgt 8 × 100 = 800 N/mm². Die Streckgrenze ergibt sich daraus als 80 % von 800 N/mm², also 8 × 8 × 10 = 640 N/mm².
Die Zugfestigkeit kennzeichnet die höchste Belastung, die ein Werkstoff aufnehmen kann, bevor er versagt. Die Streckgrenze hingegen markiert den Belastungsbereich, bis zu dem sich die Schraube nach Entlastung vollständig elastisch verhält und keine dauerhafte Verformung zurückbleibt.
Die Definition und Einteilung dieser Festigkeitsklassen ist in der Norm DIN EN ISO 898-1 verbindlich festgelegt.
Gängige Festigkeitsklassen im Vergleich
Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Schrauben-Festigkeitsklassen im direkten Vergleich und hilft dabei, die geeignete Schraube für unterschiedliche Belastungen und Anwendungen schnell einzuordnen.
| Festigkeitsklasse | Zugfestigkeit (N/mm²) | Streckgrenze (N/mm²) | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| 4.8 | 400 | 320 | Leichte Verbindungen |
| 8.8 | 800 | 640 | Maschinen- & Stahlbau |
| 10.9 | 1000 | 900 | Hochbelastete Konstruktionen |
| 12.9 | 1200 | 1080 | Hochbelastete sicherheitskritische Verbindungen |
Unsere Sonderfestigkeit AM100
Die Festigkeitsklasse AM100 ist unsere werkseigene Festigkeitsklasse, die speziell für sicherheitsrelevante Anwendungen entwickelt wurde, bei denen neben hoher Zug- und Streckgrenze auch eine erhöhte Verschleiß- und Setzbeständigkeit erforderlich ist.
Die harte Randschicht ist insbesondere bei Sicherheitschrauben mit Unterkopfverzahnung von Vorteil, da sie das sichere Eindrücken der Verzahnung in die Auflagefläche unterstützt und gleichzeitig den Verschleiß minimiert. Der zähe Kern sorgt dabei für die notwendige Duktilität und reduziert das Risiko eines spröden Versagens.
Festigkeitsklasse bei Muttern
Bei Muttern wird zur Kennzeichnung der Festigkeit nur eine Ziffer verwendet. Diese Zahl gibt an, bis zu welcher Festigkeitsklasse einer Schraube die jeweilige Mutter eingesetzt werden darf.
So kann beispielsweise eine Mutter der Festigkeitsklasse 10 mit Schrauben der Klassen 8.8 oder 10.9 kombiniert werden, nicht jedoch mit 12.9. Wird eine Mutter mit zu geringer Festigkeitsklasse verwendet, besteht die Gefahr, dass das Gewinde abgeschert wird.
Die Definition und Einteilung dieser Festigkeitsklassen ist in der Norm DIN EN ISO 898-2 verbindlich festgelegt.
Hauseigene Wärmebehandlung
Um die gewünschte Festigkeit zu erreichen, werden die Schrauben in unserer
hauseigenen Wärmebehandlung gezielt gehärtet. Dafür setzen wir zwei moderne Durchlauf-Bandanlagen ein. Über eine automatische Beschickung gelangen die Teile nach einer Vorwäsche zunächst in den Härteofen. Dort werden sie unter Schutzgas kontrolliert erwärmt, bis das erforderliche Materialgefüge erreicht ist. Nach dem Abschrecken und einer anschließenden Reinigung durchlaufen die Schrauben den Anlassofen. In diesem letzten Schritt werden die Bauteile exakt auf die gewünschten mechanischen Eigenschaften eingestellt.
Häufig gestellte Fragen
Warum ist eine höhere Festigkeitsklasse nicht immer besser?
Eine höhere Festigkeitsklasse bedeutet zwar größere Belastbarkeit, geht jedoch mit geringerer Zähigkeit einher. Ab der Festigkeitsklasse 10.9 steigt zudem das Risiko der Wasserstoffversprödung deutlich. Deshalb ist die richtige Auswahl der Festigkeitsklasse entscheidend. Bei Fragen dazu steht Ihnen unser technischer Vertrieb als kompetenter Ansprechpartner zur Verfügung.
Wie hoch ist die Gefahr der Wasserstoffversprödung in Bezug auf die Festigkeit?
Die Wasserstoffversprödung beschreibt ein Schadensphänomen, bei dem Wasserstoff in den Stahl eindringt und die Zähigkeit stark reduziert. Betroffen sind vor allem hochfeste Schrauben ab Festigkeitsklasse 10.9. Dadurch kann es zu plötzlichen, spröden Brüchen kommen, selbst bei normalen Belastungen, da der Werkstoff seine plastische Verformbarkeit verliert. Die Auswahl der richtigen Festigkeitsklasse ist deshalb sehr wichtig, da hochfeste Stähle besonders anfällig für Wasserstoffversprödung und damit für spröde Brüche sind. Um das Risiko der Wasserstoffversprödung zu verringern, werden bei Menschel spezielle Wärmebehandlungsverfahren angewendet, indem innere Spannungen abgebaut und Gefügestrukturen optimiert werden.