So liest man die Festigkeitsklasse

Nach GB/T 3098.1-2010 „Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen – Schrauben, Schrauben und Bolzen" Kapitel 5 „Kennzeichnung der Festigkeitsklassen" besteht die Kennzahl aus zwei durch einen Punkt getrennten Zahlen. Die Zahl links vom Punkt bedeutet ein Hundertstel der Nenn-Zugfestigkeit R_m in MPa. Die Zahl rechts vom Punkt bedeutet das Zehnfache des Verhältnisses aus Streckgrenze zu Zugfestigkeit, also des Streck-Verhältnisses.

Am Beispiel der Klasse 8.8: Die linke „8" steht für die Nenn-Zugfestigkeit R_m = 8×100 = 800 MPa. Die rechte „8" bedeutet ein Streck-Verhältnis von 0,8, also ergibt sich die Nenn-Streckgrenze R_p0.2 = 800×0,8 = 640 MPa. Entsprechend steht 10.9 für R_m = 1000 MPa bei 0,9 Streck-Verhältnis und R_p0.2 = 900 MPa; 12.9 steht für R_m = 1200 MPa, 0,9 und R_p0.2 = 1080 MPa. Genau deshalb ist eine Schraube umso „härter" und zugleich umso „spröder", je höher die Klasse ist.

Kennwerte 8.8 / 10.9 / 12.9 im Vergleich

Die folgende Tabelle ist direkt der Tabelle 3 aus GB/T 3098.1-2010 entnommen und deckt die gängigen Klassen aus Stahl und legiertem Stahl ab:

Zu beachten ist: Bei der Klasse 8.8 beträgt der Mindestwert von R_m 800 MPa für d ≤ 16 mm, hingegen 830 MPa für d > 16 mm. Die Klasse 12.9 trägt den ausdrücklichen Hinweis, dass ihr Einsatz mit Bedacht zu erfolgen hat, weil sie empfindlicher gegenüber Wasserstoffversprödung und Spannungsrisskorrosion ist und bei Herstellung und Montage zusätzliche Anforderungen gelten.

Typische Einsatzfälle je Klasse

• Klassen 4.6 bis 6.8: niedrige Last, leichte Montage, Abdeckbleche, Typenschilder, nicht sicherheitsrelevante Verbindungen. Günstig in der Herstellung und zäh, aber mit begrenzter Klemmkraft.
• Klasse 8.8: der industrielle Standard. Etwa 70 Prozent aller Schraubverbindungen im Maschinenbau, im Stahlbau, am Fahrzeugfahrwerk und in der allgemeinen Montage nutzen 8.8, weil sie die beste Balance aus Festigkeit und Kosten bietet.
• Klasse 10.9: hochfester Einsatz. Wenn der Bauraum begrenzt, die Last aber hoch ist oder die Schwingungen eine höhere Vorspannung verlangen, kommt 10.9 zum Zug: Kräne, Windkraft, Schwermaschinen, Fahrzeug-Antriebsstränge.
• Klasse 12.9: höchste Vorspannungsfälle. Werkzeugeinspannungen, Formen, Hydrauliksysteme, hochbelastete Knoten. Hier müssen Wasserstoffversprödung und Montageverfahren streng beherrscht werden.

Das Auswahlprinzip ist einfach: Beginnen Sie bei 8.8, es sei denn, die Konstruktion verlangt ausdrücklich eine höhere Klasse. Der Aufstieg auf 10.9 oder 12.9 ist nicht „sicherer", sondern bedeutet spröderes Verhalten sowie höhere Empfindlichkeit gegenüber Oberflächenbeschichtung (Wasserstoff) und Reibbeiwert.

Edelstahl A2-70 / A4-70 richtig wählen

Edelstahlschrauben werden anders gekennzeichnet: Der erste Teil ist die Edelstahl-Gruppe (A = austenitisch, C = martensitisch, F = ferritisch), der zweite Teil ist ein Zehntel der Zugfestigkeit. Nach GB/T 3098.6 (modifiziert nach ISO 3506-1):

Muttern und Scheiben müssen mitspielen

Die Schraubenklasse legt die Obergrenze der Verbindung fest, doch eine unpassende Mutter oder Scheibe lässt die gesamte Verbindung „schrumpfen". Nach GB/T 3098.2 (Muttern) und den zugehörigen Abstimmregeln:

Die Untergrenze der Festigkeit einer Verbindung bestimmt das schwächste Bauteil. Eine 12.9-Schraube mit einer Klasse-8-Mutter bricht zuerst an der Mutter – so stark die Schraube auch sein mag, sie hilft nichts.

Entscheidung und typische Irrtümer

• Standard 8.8: Stahlbau, allgemeine Montage, nicht kritische Fahrzeugstellen ohne besondere Anforderung – 8.8 ist die wirtschaftlich beste Lösung.
• Signale für 10.9: enger Bauraum, Rechnung zeigt unzureichende Klemmkraft bei 8.8, Schwingung erfordert höhere Vorspannung.
• Grenze bei 12.9: nur für sicherheitsrelevante Knoten, Werkzeugeinspannungen, Formen; der Lieferant muss eine Wasserstoff-Brennung nach dem Beschichten sicherstellen, und Feuerverzinkung ist zu vermeiden.
• Edelstahl-Auslöser: feuchte Innenräume, Lebensmittel, Küste (dann A4/316), Chemie. Nur wegen „rostfreier Optik" 304 zu wählen kostet das 3- bis 5-fache einer verzinkten 8.8.
• Häufige Fehler: hohe Schraubenklasse mit niedriger Mutter; 12.9 direkt galvanisch verzinkt ohne Wasserstoff-Brennung (versprödungsbruch); Edelstahl statt hochfestem Stahl zur „Festigkeitssteigerung" einzusetzen – das ist der völlig falsche Weg.

Ein praktischer Prüfschritt in der Eingangskontrolle rundet die Werkstoffwahl ab: Messen Sie stichprobenartig die Härte und gleichen Sie sie mit der Kopfprägung ab. Bei Edelstahl hilft ein einfacher Magnettest grob zwischen austenitischen und ferritischen Sorten zu unterscheiden, ersetzt aber keine genaue Werkstoffuntersuchung. Wer unsicher ist, ob 8.8 oder 10.9 ausreicht, dimensioniert lieber nach der nachweisbaren Streckgrenze und nicht nach dem gefühlten Sicherheitszuschlag. Eine überdimensionierte hochfeste Schraube ist nicht automatisch sicherer, sondern bringt unter Umständen ein höheres Wasserstoff-Risiko und eine geringere Zähigkeit mit sich. Diese Balance zwischen Festigkeit und Robustheit ist es, die eine gute Auslegung ausmacht.