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Festigkeitsklasse auf der Zeichnung
Werkstoffe, Festigkeitsklassen und Güten von Verbindungselementen
Die Festigkeitsklasse auf einer Zeichnung legt den Stahl, die Wärmebehandlung, die zulässigen Beschichtungen und die Prüfungen fest, die das Los bestehen muss. Diese Tabellen nennen die Mindestwerte der Normen, damit eine Zeichnung vor der Angebotsanfrage geprüft werden kann.
Die Werte sind Mindestwerte der genannten Norm für den angegebenen Größenbereich. Konstruieren Sie stets nach der Norm und Ausgabe, die Ihr Kunde verlangt.
Kohlenstoff- und legierter Stahl, ISO 898-1
Die erste Zahl mal 100 ist die Nenn-Zugfestigkeit in MPa. Die zweite Zahl mal 10 ist das Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit in Prozent. 8.8 bedeutet also 800 MPa Nennwert mit einer Streckgrenze bei 80 Prozent davon. Die Tabelle zeigt die Mindestwerte, die bei den meisten Klassen über dem Nennwert liegen.
Tabelle seitlich wischen, um alle Spalten zu sehen.
| Klasse | Min. Zugfestigkeit Rm | Min. Streck- oder 0.2%-Dehngrenze | Prüfspannung Sp | Härte | Wie sie erreicht wird |
|---|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 MPa | 240 MPa | 225 MPa | 120 bis 220 HV | Kohlenstoffarmer Stahl, keine Wärmebehandlung |
| 4.8 | 420 MPa | 340 MPa | 310 MPa | 130 bis 220 HV | Kohlenstoffarmer Stahl, Festigkeit durch Kaltstauchen |
| 5.8 | 520 MPa | 420 MPa | 380 MPa | 160 bis 220 HV | Niedrig- oder mittelgekohlter Stahl, kaltverfestigt |
| 8.8 (d bis 16 mm) | 800 MPa | 640 MPa | 580 MPa | 250 bis 320 HV | Mittelgekohlter oder borlegierter Stahl, vergütet |
| 8.8 (d über 16 mm) | 830 MPa | 660 MPa | 600 MPa | 255 bis 335 HV | Wie oben |
| 10.9 | 1,040 MPa | 940 MPa | 830 MPa | 320 bis 380 HV | Bor- oder legierter Stahl, vergütet |
| 12.9 | 1,220 MPa | 1,100 MPa | 970 MPa | 385 bis 435 HV | Legierter Stahl, vergütet unter enger Kontrolle |
Sechskant- und Innensechsrund-Schrauben ab M5 tragen die Klasse auf dem Kopf. Überblick zur Norm: ISO 898 (Wikipedia). Was jede Klasse für die Verbindungsauslegung bedeutet: 8.8, 10.9, 12.9, A2 und A4 erklärt.
Welcher Draht in welche Klasse geht
Die Zeichnung nennt die Klasse. Das Werk wählt den Draht, der sie bei Ihrem Durchmesser erreicht. Das sind typische Wahlen, keine Vorgaben, und das Werkstoffzeugnis zeigt, was tatsächlich verwendet wurde.
Kaltstauchdraht: 10B21, SCM435 und SWCH behandelt die Abwägungen.
- Klasse 4.8 und 5.8Kohlenstoffarmer Kaltstauchdraht wie 1018 oder SWCH18A. Keine Wärmebehandlung, daher bestimmen Drahtgüte und Stauchgrad die Festigkeit.
- Klasse 8.8Mittelgekohlter oder borlegierter Stahl wie 1035 oder 10B21, vergütet. Bor liefert Härtbarkeit bei guter Stauchbarkeit.
- Klasse 10.9Bor- oder Chromlegierter Stahl wie 10B33 oder SCM435. Größere Durchmesser brauchen mehr Legierung, um durch den Querschnitt zu härten.
- Klasse 12.9Chrom-Molybdän-Stahl wie SCM435 oder 4140. Enge Ofenkontrolle, weil die Grenzen für Härte und Entkohlung eng sind.
Edelstahl, ISO 3506
Der Buchstabe und die Ziffer nennen die Stahlgruppe, die Zahl nach dem Bindestrich die Festigkeitsklasse. A2 ist die Familie 304, A4 die Familie 316 mit Molybdän für Chloridbeständigkeit. Die Festigkeit kommt aus der Kaltverfestigung, daher sind die Klassen 70 und 80 typischerweise auf mittlere Durchmesser begrenzt, und große oder gedrehte Teile fallen auf Klasse 50 zurück.
| Güte und Klasse | Stahlfamilie | Min. Zugfestigkeit Rm | Min. 0.2%-Dehngrenze | Wo es passt |
|---|---|---|---|---|
| A2-50 | Typ 304, weich | 500 MPa | 210 MPa | Gedrehte oder warm umgeformte Teile, größere Durchmesser |
| A2-70 | Typ 304, kaltverfestigt | 700 MPa | 450 MPa | Allgemeine korrosionsbeständige Schrauben und Bolzen |
| A4-70 | Typ 316, kaltverfestigt | 700 MPa | 450 MPa | Chloride, Meeresluft, Lebensmittel- und Chemieanlagen |
| A4-80 | Typ 316, stärker kaltverfestigt | 800 MPa | 600 MPa | Höhere Klemmkraft in denselben Umgebungen |
Austenitische Edelstahlgewinde fressen unter Last. Geben Sie bei hohem Montagedrehmoment einen Schmierstoff, eine Beschichtung oder gemischte Güten bei Schraube und Mutter vor. Martensitische und ausscheidungshärtende Güten behandelt 17-4 PH, 410 und 416 Verbindungselemente.
Zollreihe und Druckgeräte-Schrauben
Nordamerikanische Zeichnungen und Druckgeräte verwenden eigene Gütesysteme. Sie sind kein Eins-zu-eins-Ersatz für metrische Klassen, bieten Sie also nach der Norm auf der Zeichnung an.
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| Norm und Güte | Werkstoff | Min. Zugfestigkeit | Min. Prüfspannung oder Streckgrenze | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|---|
| SAE J429 Grade 2 | Niedrig- oder mittelgekohlter Stahl | 74 ksi (1/4 bis 3/4 in) | Prüfspannung 55 ksi | Zollschrauben für leichte Beanspruchung |
| SAE J429 Grade 5 | Mittelgekohlter Stahl, vergütet | 120 ksi (1/4 bis 1 in) | Prüfspannung 85 ksi | Zoll-Entsprechung zu Klasse 8.8 |
| SAE J429 Grade 8 | Mittelgekohlter legierter Stahl, vergütet | 150 ksi | Prüfspannung 120 ksi | Zoll-Entsprechung zu Klasse 10.9 |
| ASTM A193 B7 | Cr-Mo-legierter Stahl, vergütet | 125 ksi (bis 2.5 in) | Streckgrenze 105 ksi | Stiftschrauben für Flansche und Druckgeräte |
| ASTM A193 B8 / B8M class 1 | Edelstahl 304 / 316, lösungsgeglüht | 75 ksi | Streckgrenze 30 ksi | Korrosive oder kryogene Verschraubung bei geringer Last |
| ASTM A320 L7 | Cr-Mo-legierter Stahl, kerbschlagzäh geprüft | 125 ksi (bis 2.5 in) | Streckgrenze 105 ksi | Flanschverschraubung bei tiefen Temperaturen |
| ASTM F1554 Gr 36 / 55 / 105 | Kohlenstoff- oder legierter Stahl | 58 / 75 / 125 ksi | Streckgrenze 36 / 55 / 105 ksi | In Beton einbetonierte Ankerschrauben |
Mehr zu Stiftschrauben A193 B7, B16 und A320 L7 und SAE Grade 5 gegen Grade 8.
Nichteisenmetalle und Sonderlegierungen
Messing, Bronze, Aluminium, Titan und Nickellegierungen werden wegen Leitfähigkeit, Gewicht, Korrosionsverhalten oder Temperatur gewählt, nicht wegen Festigkeit pro Kosten. ISO 8839 regelt die mechanischen Eigenschaften von Schrauben und Muttern aus Nichteisenmetallen. Die meisten dieser Teile werden gedreht, weil die Stückzahlen geringer sind und mehrere Legierungen sich nicht gut kaltstauchen lassen.
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| Werkstoff | Typische Bezeichnungen | Fertigungsweg | Geeignet für | Worauf zu achten ist |
|---|---|---|---|---|
| Automatenmessing | CuZn39Pb3, CW614N, C36000 | Gedreht, oder bei bleiarmen Güten gestaucht | Elektrische Anschlüsse, dekorative Schrauben und Schrauben für geringe Last | Geringe Festigkeit. Bleigehalt ist in manchen Märkten begrenzt |
| Siliziumbronze | C65100, C65500 | Gestaucht oder gedreht | Schiffs- und Holzverbindungen, elektrische Beschläge | Kosten pro Kilo, begrenzte Halbzeuggrößen |
| Aluminium | 2024-T4, 6061-T6, 7075-T73 | Gestaucht (Niete, Schrauben) oder gedreht | Gewichtskritische Baugruppen, Aluminiumkonstruktionen | Fressen und geringe Klemmkraft. Eloxieren verändert die Gewindepassung |
| Titan | Grade 2 (UNS R50400), Grade 5 Ti-6Al-4V (UNS R56400) | Gedreht, teils warm gestaucht | Luftfahrtnahe, Motorsport-, Medizin- und Seewasserteile | Fressen. Braucht Anti-Seize oder eine Beschichtung auf den Gewinden |
| Nickellegierungen | Inconel 718 und 625, Monel 400 und K-500 | Gedreht oder warm gestaucht | Hitze, Seewasser und chemische Belastung | Teures Halbzeug, langsame Zerspanung, lange Lieferzeiten bei Stangenmaterial |
Spezielle Ratgeber: Titanschrauben Grade 5, Inconel- und Monel-Verbindungselemente und Siliziumbronze- und Messingschrauben.
Die Mutter zur Schraube passend wählen
Eine Mutter, die schwächer ist als ihre Schraube, streift ab, bevor die Schraube fließt. Geben Sie die Mutterklasse zusammen mit der Schraube vor und bestellen Sie beide wenn möglich beim selben Hersteller, damit Beschichtungen und Gewindespiel zusammenpassen.
- Schraube Klasse 8.8Mutter Klasse 8 nach ISO 898-2
- Schraube Klasse 10.9Mutter Klasse 10 nach ISO 898-2
- Schraube Klasse 12.9Mutter Klasse 12 nach ISO 898-2
- A2-70 oder A4-70Mutter nach ISO 3506-2 aus derselben Stahlgruppe und Klasse
- Stiftschraube ASTM A193 B7Sechskantmutter ASTM A194 Grade 2H, schwere Ausführung
Die Festigkeitsklasse in der Anfrage angeben
Nennen Sie die Norm, die Klasse oder Güte und den Größenbereich, für den sie gilt: "ISO 898-1 Klasse 10.9" oder "ASTM A193 B7", nicht "hochfest". Fügen Sie die Prüfungen und Dokumente hinzu, die Sie brauchen, und jede Forderung zur Wasserstoffversprödung, wenn das Teil galvanisch beschichtet wird.
Die Festigkeitsklasse steuert auch den Fertigungsweg. Klasse 12.9 und Titan verengen den Kreis der Werke, und ein Edelstahlteil der Klasse 80 über mittleren Durchmessern kann Zerspanung erfordern. Wie jeder Schritt gefertigt wird, steht auf der Verfahrensseite. Prüfungen behandelt Prüflast, Keilzugversuch und Härte.
Fragen zu Werkstoffen
Ist SAE Grade 8 dasselbe wie Klasse 10.9?
Sie sind ähnlich, aber nicht gleich. Grade 8 hat eine Mindest-Zugfestigkeit von 150 ksi (etwa 1,034 MPa), Klasse 10.9 eine von 1,040 MPa, und Prüflasten, Härtebereiche und Gewindereihen unterscheiden sich. Geben Sie die Norm vor, nach der Ihre Verbindung berechnet wurde.
Warum wird Edelstahl A4-80 nicht wie Stahl 12.9 gehärtet?
Austenitische Edelstähle lassen sich durch Vergüten nicht härten. Die Klassen 70 und 80 erreichen ihre Festigkeit durch Kaltverfestigung des Drahts, weshalb die höheren Klassen nur bis zu mittleren Durchmessern erhältlich sind.
Kann ich eine höhere Klasse verlangen, als die Verbindung braucht?
Sie können, aber es ist nicht kostenlos. Klasse 12.9 kostet mehr, braucht engere Wärmebehandlung und ist empfindlicher gegen Wasserstoffversprödung durch galvanisches Beschichten. Eine überzogene Festigkeitsklasse kann eine Verbindung weniger zuverlässig machen, nicht mehr.
Welche Dokumente belegen die Festigkeitsklasse?
Ein Werkstoffzeugnis für Draht oder Stange (oft EN 10204 Typ 3.1) sowie mechanische Prüfergebnisse an den fertigen Teilen: Zug- oder Keilzugversuch, Prüflast und Härte nach ISO 898-1 oder der Zollnorm. Fordern Sie sie in der Anfrage an.