Was die Zahlen auf dem Kopf bedeuten

Nimmt man eine Sechskantschraube in die Hand, ist auf dem Kopf oft eine Kennung wie 8.8 oder 10.9 geprägt, daneben ein kleines Symbol (Hersteller-Zeichen). Nach GB/T 3098.1-2010 „Mechanische Eigenschaften – Schrauben, Schrauben und Bolzen" Kapitel 5 „Kennzeichnung der Festigkeitsklassen" besteht die Kennzahl aus zwei durch einen Punkt getrennten Zahlen –

• Zahl links vom Punkt: ein Hundertstel der Nenn-Zugfestigkeit R_m,Nenn in MPa. Beispiel „8.8": links 8, also Nenn-Zugfestigkeit 8×100 = 800 MPa.
• Zahl rechts vom Punkt: das Zehnfache des Verhältnisses aus unterer Streckgrenze R_eL (bzw. 0,2%-Dehngrenze R_p0.2) zur Nenn-Zugfestigkeit R_m,Nenn. Beispiel 8.8: rechts 8, Streck-Verhältnis 0,8, Nenn-Streckgrenze = 800×0,8 = 640 MPa.

Das Norm-Beispiel lautet wortgleich: „Eine Verbindung mit Nenn-Zugfestigkeit R_m,Nenn = 800 MPa und Streck-Verhältnis 0,8 ist als Festigkeitsklasse mit 8.8 zu kennzeichnen". Wer diese eine Stelle verstanden hat, liest den Schraubenkopf schon zur Hälfte.

Mechanik von 4.6 bis 12.9

Die Tabelle 3 „mechanische und physikalische Eigenschaften" von GB/T 3098.1 listet die gängigsten Klassen – für Einkauf und Konstruktion direkt ablesbar:

Einige Fallstricke: Die 8.8er erreicht bei d ≤ 16 mm R_m = 800 MPa, bei d > 16 mm die Stufe 830 MPa; die 12.9er hat als untere Anlass-Temperatur nur 380°C und ist damit empfindlicher gegenüber Oberflächen und Wasserstoff. Über die Härte lässt sich die Klasse zurückschließen – misst man Vickers 380–435 HV, liegt es praktisch immer auf 12.9.

Praxis-Beispiel für die Umrechnung: Eine 10.9er Schraube hat links 10, also Nenn-Zugfestigkeit 10×100 = 1000 MPa; die rechte Zahl 9 steht für das Verhältnis 0,9, also eine Nenn-Streckgrenze von 1000×0,9 = 900 MPa. Eine 12.9er erreicht entsprechend 1200 MPa Zugfestigkeit und 1080 MPa Streckgrenze – das sind Werte, die an die Grenzen des üblichen Baustahls gehen. Je höher die Klasse, desto empfindlicher reagiert die Schraube auf Kerben, ungleichmäßige Wärmebehandlung und Wasserstoff-Versprödung; eine 12.9er darf deshalb nicht ohne weiteres durch eine 8.8er ersetzt werden. Umgekehrt ist es gefährlich, eine billig eingekaufte Schraube ohne Prägung in eine hochbelastete Stelle einzubauen – die optisch gleiche Sechskantschraube kann in Wahrheit eine unlegierte 4.6er mit nur 400 MPa sein.

Hersteller-Zeichen, Linksgewinde, Edelstahl

GB/T 3098.1 schreibt vor, dass Verbindungselemente mit dem Hersteller-Erkennungszeichen (Werkscode/Marke) versehen sein müssen, das zusammen mit der Festigkeitsklasse auf dem Kopf aufgebracht wird. In der Praxis sind vier Dinge zu erkennen:

• Festigkeitsklasse: 8.8, 10.9, 12.9 usw., in die obige Tabelle einordnen.
• Hersteller-Marke: ein Bild- oder Buchstabenzeichen zur Verantwortungs-Rückverfolgung – bei einem Qualitätsfall direkt bis zur Fertigungslinie zurückverfolgbar.
• Linksgewinde-Kennzeichnung: Linksgewindeschrauben erhalten auf Kopf oder Schaft einen Pfeil nach links, um den Einbau in Falschlage zu vermeiden.
• Edelstahl-Kennzeichnung: Edelstahl-Verbindungselemente werden nach GB/T 3098.6 als A2-70, A4-80 usw. gekennzeichnet, A2/A4 die Gruppe, 70/80 die Zugfestigkeit 700/800 MPa.

Bei Muttern gilt das gleiche Leseprinzip, nur schreiben die Normen die Zahlen auf dem Mutterumfang anstatt auf dem Kopf. Sechskantmuttern der Klassen 8, 10 und 12 werden entsprechend geprägt; kleine Muttern ab M5 können auf der Stirnfläche markiert werden, wenn der Umfang zu schmal ist.

Warum die Kennzeichnung Pflicht ist

Die Kopf-Kennzeichnung ist keine Dekoration, sondern der rechtliche Träger der Qualitäts-Verantwortung. GB/T 3098.1 Abschnitt 10.3 verlangt, dass für Sechskantschrauben ab Klasse 8.8 die Festigkeitsklasse und die Hersteller-Marke auf der Kopfoberseite ausgeprägt werden. Das bedeutet:

• Rückverfolgbar: Eine gebrochene Schraube lässt sich über das Hersteller-Zeichen dem Werk zuordnen, über die Klassen-Zahl die Soll-Festigkeit prüfen.
• Schutz vor Mogelware: Ungekennzeichnete oder unleserliche Schrauben sind oft als 8.8 verkaufte 4.6; eine echte 8.8 trägt klar lesbar 8.8 und das Hersteller-Zeichen.
• Auch abgeminderte Produkte müssen neu gekennzeichnet werden: Abschnitt 10.4 schreibt vor, dass bei tatsächlicher unter der Nennklasse liegender Tragfähigkeit die Klasse abgemindert (z. B. 08.8) zu kennzeichnen ist.

Drei Irrtümer bei der Praxis-Prüfung

• Irrtum 1: Nach dem Verzinken sind die Zahlen schwach, also als 8.8 weiterverwenden. Die Schicht verwischt die Prägung; besser an unbeschichteter Stelle die Härte nachmessen oder ein Werkszeugnis verlangen.
• Irrtum 2: Nur auf Festigkeit achten, Wasserstoff vergessen. Hochfeste 10.9/12.9er haben nach der Galvanik ein Wasserstoff-Risiko, müssen nach GB/T 3098.17 entwässert und vorgespann-geprüft werden.
• Irrtum 3: Mutter ohne Kennzeichnung beliebig kombinieren. Auch Muttern haben Klassen (04, 05, 8, 10, 12); eine 8.8-Schraube gehört zur 8er-Mutter, eine 10.9 zwingend zur 10er, bei zu niedriger rutscht die Mutter zuerst aus.

Für den Einkauf bedeutet diese Lesefertigkeit eine echte Kontrollmöglichkeit: Bei eingehenden Chargen lässt sich mit einem Härteprüfgerät stichprobenartig die Vickers-Härte gegen die Kopfprägung prüfen. Weicht die Härte deutlich nach unten ab, stimmt entweder die Klasse nicht oder die Wärmebehandlung war unvollständig. Solche Stichproben sind mit wenigen Handgriffen erledigt und verhindern, dass eine als 10.9 eingekaufte, in Wahrheit aber minderwertige Charge erst in der Montagelinie auffällt. Auch die Hersteller-Marke lässt sich nutzen: Bei einem Schadensfall ermöglicht sie die Rückverfolgung bis zum Werk und zur Charge, was bei der Abklärung von Gewährleistung enorm hilft und lange Rätselstunden vermeidet.

Ein letzter Hinweis für den Umgang mit gebrauchten Schrauben: Auch ein einwandfrei geprägtes Teil verliert durch mehrfaches Anziehen an Vorspannungsvermögen. Deshalb werden hochfeste Schrauben in sicherheitsrelevanten Verbindungen nach dem vorgeschriebenen Intervall gewechselt, statt ewig wiederverwendet. Die Kopfprägung sagt also etwas über den Zustand bei Auslieferung, nicht über die bereits geleisteten Lastspiele. Wer das mit der Dokumentation in der Instandhaltung kombiniert, hat einen guten Überblick, welche Verbindung wann fällig ist. Diese Sorgfalt im Kleingedruckten unterscheidet einen professionellen Betrieb von einem, der Schrauben als beliebig austauschbares Normteil behandelt.