Festigkeitsklassen von Schrauben
Auf dem Kopf einer Stahlschraube steht meist eine zweiteilige Zahl wie 8.8, 10.9 oder 12.9. Sie ist keine Typenbezeichnung, sondern eine Festigkeitsklasse nach ISO 898-1. Aus den beiden Ziffern lassen sich die Zugfestigkeit des Werkstoffs und die Streckgrenze unmittelbar berechnen, also zwei Kennwerte, die entscheiden, wie hoch eine Verbindung belastet und angezogen werden darf.
Die erste Zahl: Zugfestigkeit
Die erste Ziffer benennt die Nennzugfestigkeit des Schraubenwerkstoffs in Megapascal, geteilt durch einhundert. Eine Schraube der Klasse 8.8 besitzt demnach eine Mindestzugfestigkeit von 800 Megapascal, eine der Klasse 10.9 von 1000 und eine der Klasse 12.9 von 1200 Megapascal. Die Zugfestigkeit beschreibt die Spannung, bei der die Schraube unter reiner Zugbelastung endgültig bricht. Bezogen wird sie auf den Spannungsquerschnitt des Gewindes, nicht auf den Außendurchmesser, weil der tragende Querschnitt im Bereich des Gewindes kleiner ist als der glatte Schaft.
Weil es sich um Mindestwerte handelt, liegt die tatsächliche Festigkeit einer normgerechten Schraube in aller Regel etwas darüber. Für einzelne Klassen und für große Gewindedurchmesser enthält die Norm geringfügig abweichende Festlegungen; die Grundsystematik der Bezeichnung bleibt davon unberührt.
Die zweite Zahl: Streckgrenze
Die zweite Ziffer gibt das Zehnfache des Verhältnisses von Streckgrenze zu Zugfestigkeit an. Bei 8.8 beträgt dieses Verhältnis 0,8, bei 10.9 und bei 12.9 jeweils 0,9. Die Streckgrenze markiert den Punkt, an dem der Werkstoff aus dem elastischen in den bleibend verformten Bereich übergeht. Oberhalb dieser Grenze federt die Schraube nicht mehr vollständig zurück, und die aufgebrachte Vorspannkraft geht teilweise verloren. Bei hochfesten Schrauben zeigt der Stahl keine ausgeprägte Streckgrenze; verwendet wird dann die Dehngrenze bei 0,2 Prozent bleibender Dehnung.
Rechenweg für die Klasse 10.9
Beide Ziffern lassen sich zu einer einfachen Rechnung verbinden: Die erste Ziffer mal einhundert ergibt die Zugfestigkeit in Megapascal, das Produkt beider Ziffern mal zehn die Streckgrenze. Für 10.9 sind das 1000 Megapascal Zugfestigkeit und 900 Megapascal Streckgrenze, für 12.9 entsprechend 1200 und 1080 Megapascal. Die verbreitete Klasse 8.8 kommt auf 800 und 640 Megapascal.
Kennzeichnung und Auswahl in der Praxis
Die Kennzeichnung steht bei Sechskantschrauben erhaben oder vertieft auf dem Kopf, bei Zylinderschrauben mit Innensechskant meist auf der Kopfstirnfläche. Neben der Festigkeitsklasse findet sich dort üblicherweise ein Herstellerzeichen. Muttern tragen eine eigene Kennzeichnung; sie muss zur Klasse der Schraube passen, damit im Überlastfall nicht das Muttergewinde vor dem Schraubenschaft versagt.
Aus den Kennwerten leiten sich die zulässige Vorspannkraft und das Anziehdrehmoment ab, das gewöhnlich so gewählt wird, dass die Schraube einen definierten Anteil ihrer Streckgrenze ausnutzt. Höhere Klassen erlauben kleinere Durchmesser bei gleicher Tragfähigkeit, reagieren dafür empfindlicher auf Kerben, Korrosion und wasserstoffinduzierte Sprödbrüche. Nichtrostende Schrauben aus austenitischem Stahl folgen einem anderen Bezeichnungsschema, etwa A2-70, und sind mit den Klassen aus vergütetem Stahl nicht unmittelbar vergleichbar.