Festigkeitsklassen von Schrauben 8.8, 10.9 und 12.9: Stähle und Wärmebehandlung

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Nach ISO 898-1 bedeutet die Festigkeitsklasse X.Y:

• Nominale Zugfestigkeit ≈ X × 100 MPa
• Streckgrenzenverhältnis ≈ Y/10 — so streckt 10.9 bei etwa 90% seiner Zugfestigkeit

Klasse	Zugfestigkeit (nominal)	Streckgrenze (nominal)	Typischer Härtebereich
8.8	800 MPa	640 MPa	etwa 23–34 HRC
10.9	1000 MPa	900 MPa	etwa 32–39 HRC
12.9	1200 MPa	1080 MPa	etwa 39–44 HRC

Typische Stähle

• 8.8: mittelgekohlte Stähle (Klasse C35/1045) oder Borstähle für kleinere Durchmesser, vergütet. Die bewährte Klasse für Stahlbau und Maschinenbau.
• 10.9: legierte Stähle wie 42CrMo4 / SCM440 oder borlegierte Güten (Klasse 10B38) — erforderlich, weil höhere Festigkeit bei größeren Durchmessern Durchhärtbarkeit über den Querschnitt verlangt.
• 12.9: legierte Stähle der Klasse SCM435 / 4140, streng kontrolliert; die Festigkeitsobergrenze für handelsübliche Standardschrauben.

Logik des Vergütens

Alle drei Klassen werden auf dieselbe Weise hergestellt — Abschrecken zu Martensit, dann Anlassen zurück in das Zielfenster —, und die Anlasstemperatur bewirkt die Abstufung. ISO 898-1 legt Mindestanlasstemperaturen fest (in der Größenordnung von 425 °C für Klassen bis 10.9 und etwas niedriger für 12.9), um Zähigkeit und Verhalten bei der Spannungsrelaxation zu gewährleisten, weil eine unzureichend angelassene Schraube ihren Härtewert erreichen kann und dennoch spröde bleibt.

Aus der Physik folgen zwei Warnungen. Erstens ist die Festigkeit querschnittsabhängig: Eine 12.9-Schraube mit großem Durchmesser ist ehrlich schwerer herzustellen als eine kleine, da sich auch der Kern noch umwandeln muss. Zweitens ist 12.9 (und galvanisch beschichtetes 10.9) empfindlich gegenüber Wasserstoffversprödung — Beschichten und saures Beizen erfordern Kontrollen beim Ausbacken, weshalb kritische 12.9-Verbindungen oft unbeschichtet bleiben oder mechanisch beschichtet werden.

Was die Klasse nicht aussagt

Die Festigkeitsklasse bescheinigt das Zugverhalten der Schraube, sonst nichts. Sie bescheinigt nicht die Klemmkraft, die eine Verbindung erreichen wird: Die eingebrachte Vorspannung hängt vom Anziehverfahren und von der Reibung (Gewinde und unter dem Kopf) ab, weshalb Drehmomenttabellen immer eine Reibungsbedingung benennen und weshalb dieselbe 10.9-Schraube trocken, geölt oder beschichtet sehr unterschiedliche Vorspannungen liefern kann. Die Klasse steht auch nicht allein — Muttern werden passend klassifiziert (eine Mutter der Klasse 10 für eine 10.9-Schraube und so weiter), und die Verwendung einer Mutter niedrigerer Klasse stuft die Baugruppe unbemerkt herab.

ISO 898-1 begrenzt außerdem die Entkohlung an der Gewindeoberfläche und legt die Härte für große Durchmesser anders fest (oberhalb von etwa M39 überlässt die Norm dies der Vereinbarung), so dass sehr große hochfeste Verbindungselemente häufig nach Projekt- oder Werksnormen statt nach der Katalogklasse spezifiziert werden. Schließlich werden bei ermüdungskritischen Verbindungen Gewinde oft nach der Wärmebehandlung gerollt — die Druckeigenspannung aus dem Rollen erhöht die Dauerfestigkeit deutlich, und dieser Fertigungshinweis steht auf seriösen Schraubenspezifikationen direkt neben der Festigkeitsklasse.