Eine Festigkeitsklasse ist zum Teil eine Temperatur, und ein Lichtbogen geht darüber hinaus

Das Dokument ist ISO 898-1:2013, und maßgeblich ist Abschnitt 6, der gleich zu Beginn sagt, wofür Tabelle 2 da ist: Sie legt Grenzwerte für die chemische Zusammensetzung der Stähle und Mindestanlasstemperaturen für die verschiedenen Festigkeitsklassen von Schrauben und Stiftschrauben fest. Zusammensetzung und Temperatur in einer Tabelle, die dasselbe definieren.

Eine Einschränkung vor den Zahlen. Im Thread ging es um eine Güte der Zoll-Reihe, und uns liegt das ISO-Dokument vor, nicht das zöllige; deshalb erscheint auf dieser Seite keine Zahl aus der Zollnorm, und nichts hier rechnet ein Klassensystem in das andere um. Übertragbar ist das Argument, weil beide Systeme diese Verbindungselemente über Vergüten klassifizieren.

Was Tabelle 2 tatsächlich festlegt

Die Zeile 10.9 enthält dieselben drei Werkstoffwege, und ihr Feld für die Anlasstemperatur war auf unserem Exemplar vom Wasserzeichen verdeckt; es wird daher hier nicht zitiert. Das Argument braucht es nicht.

Lesen Sie die letzte Spalte von oben nach unten. Unter 8.8 gibt es nichts anzugeben, weil diese Klassen überhaupt nicht über Vergüten definiert sind. Ab 8.8 steht dort eine Zahl, und eine Zahl in einer Mindestwertspalte ist eine Untergrenze, die der Hersteller überschreiten musste. Darüber lohnt es sich nachzudenken: Die Klasse wurde zum Teil aufgrund einer Temperatur vergeben, auf die das Teil gebracht wurde und über die es danach, so die Unterstellung, nicht wieder hinauskam.

Die Fußnote, die sagt, was tatsächlich darin steckt

An den Klassen 8.8, 9.8, 10.9 und 12.9 hängt eine Fußnote, die das Gefüge statt der Chemie beschreibt. Der Werkstoff muss eine ausreichende Härtbarkeit haben, um im gehärteten Zustand vor dem Anlassen ein Gefüge mit etwa 90 Prozent Martensit im Kern der Gewindequerschnitte sicherzustellen.

Martensit entsteht beim Abschrecken und wird durch das Anlassen anschließend teilweise entspannt. Die Norm beschreibt einen Zustand, der bewusst herbeigeführt wurde und erhalten bleibt. Eine Schweißnaht richtet sich nicht nach dieser Beschreibung. Sie bringt ihren eigenen Temperaturzyklus auf ein kleines Volumen auf und überlässt dem umgebenden Metall die Abkühlgeschwindigkeit, und die Norm sagt nichts darüber, wie das Ergebnis aussehen soll, weil sie nie einen Stahl beschrieben hat, der sich nachträglich neu klassifizieren ließe.

Das führt zu der negativen Tatsache, die die praktische Frage entscheidet. ISO 898-1 enthält keinen Weg zurück. Kein Abschnitt erklärt, wie eine Festigkeitsklasse nach einem späteren Temperaturzyklus wiederhergestellt, erneut nachgewiesen oder neu erklärt wird. Die Festigkeitsklasse wird für ein Teil in einem Zustand vergeben, und die Norm beschreibt keine Möglichkeit, sie erneut zu vergeben.

Und an die Zahl, die ein Schweißer bräuchte, kommt man nicht heran

Ein sorgfältiges Schweißverfahren kann das nicht retten, weil die Klasse die Eingangsdaten nicht liefert. Sehen Sie sich noch einmal die Zeile 8.8 an: Sie erlaubt drei verschiedene Werkstoffwege, Kohlenstoffstahl mit Zusätzen wie Bor, unlegierten Kohlenstoffstahl oder legierten Stahl, und der Kohlenstoffbereich unterscheidet sich zwischen ihnen; über alle drei reicht er von 0,15 bis 0,55 Prozent. Zwei Verbindungselemente, beide korrekt mit 8.8 gekennzeichnet, können wesentlich verschiedene Stähle sein.

Eine Klassenzahl verrät die Zusammensetzung also nicht in einem brauchbaren Band, und diese Seite bietet weder ein Schweißeignungskriterium noch eine Formel an, weil uns keine Schweißnorm vorliegt und die Eingangsgröße, von der ein Schweißfachingenieur ausginge, aus der Kennzeichnung nicht zu gewinnen ist. Was die Norm für Verbindungselemente über ihre eigenen Grenzen sagt, steht bereits auf unserer Seite darüber, was die Klassenzahl nie behauptet hat; dort erscheint die Schweißeignung in der Liste der Eigenschaften, die Abschnitt 1 ausdrücklich nicht festlegt.

Noch etwas, das der Thread angesprochen hat und das diese Seite nicht beantworten wird. Eine Antwort wies darauf hin, dass die Teile beschichtet waren, und schlug vor, die Beschichtung zuerst zu entfernen. Das ist in zwei Richtungen zugleich ein echtes Anliegen, für die Naht und für den Rauch, und uns liegt keine Unterlage zur Schweißsicherheit vor; die ehrliche Anweisung lautet daher, dass dies in Ihre eigene Schweißanweisung und Sicherheitsdokumentation gehört und nicht auf eine Seite über Verbindungselemente.

Das Teil, das zum Schweißen gedacht ist, gibt die umgekehrte Antwort

Es lohnt sich, beide Fälle nebeneinanderzustellen, weil derselbe Instinkt in einem von ihnen die falsche Antwort liefert. Versagt eine Schweißmutter, greifen viele zur selben Hypothese: Das Schweißen müsse die Wärmebehandlung ruiniert haben. Auf unserer Seite darüber, warum eine Schweißmutter keine Festigkeitsklasse hat, scheitert diese Hypothese daran, dass das Standardteil von vornherein keine Vergütung hat, die es verlieren könnte.

Derselbe Verdacht, die entgegengesetzte Schlussfolgerung, und entscheidend ist, ob sich das Teil je in dem Zustand befand, den das Argument voraussetzt.

Was mit dem eigentlichen Problem zu tun ist

Der Fragesteller wollte ein dickeres Distanzstück und hatte keine Zeit, darauf zu warten. Das ist eine echte Randbedingung, und der Thread hat sie gut beantwortet: die passende Größe kaufen, ein Rohr ablängen oder ein Stück Rundmaterial drehen und bohren. Alle drei ergeben ein Teil, das offen keine Klasse hat, statt eines Teils mit einer Kennzeichnung, die es nicht mehr deckt, und ein Kommentator sagte genau das, als er das Rundmaterial vorschlug.

Die allgemeine Regel darunter ist es wert, behalten zu werden. Muss ein Teil geschweißt werden, spezifizieren Sie es als Schweißteil und nicht als Verbindungselement mit Klasse, denn die Klasse ist eine Aussage über einen Zustand, und Schweißen ist ein Eingriff in diesen Zustand. Die Kennzeichnung auf dem Kopf ist danach immer noch da, und das ist das Unangenehme daran. Wofür eine Kopfkennzeichnung ein Beleg ist, ist eine eigene Frage; kurz gesagt belegt sie das Teil im Herstellungszustand.

Und die Zahlen, aus denen eine Klasse besteht, haben ihr eigenes Verfahren. Die Zugfestigkeit ist Kraft geteilt durch den Anfangsquerschnitt des Stabs, und die Streckgrenze ist meist eine Linie bei zwei Tausendsteln bleibender Dehnung.

Dieser Beitrag behandelt Schritt 1: Grundwerkstoff. Die vollständige Reihenfolge lautet Grundwerkstoff, Gewinde, Kopf, Antrieb, Oberfläche und Dokumentation. Warum eine andere Reihenfolge Nacharbeit verursacht, erläutert der englische Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Kann ich eine Schraube der Klasse 8.8 oder höher schweißen?

Die Norm verbietet es nicht und hilft Ihnen auch nicht. ISO 898-1 definiert die Klassen ab 8.8 über Vergüten, und Tabelle 2 nennt eine Mindestanlasstemperatur, 425 °C für 8.8 und 9.8. Ein Schweißlichtbogen ist ein thermisches Ereignis weit darüber, und die Norm enthält keinen Abschnitt, der beschreibt, wie eine Festigkeitsklasse nach einem späteren Temperaturzyklus wiederhergestellt oder erneut nachgewiesen wird. Die Klasse auf dem Teil ist also eine Aussage über einen Zustand, auf den das Schweißen einwirkt, und nichts im Dokument erlaubt es, sie danach erneut zu erklären.

Welche Temperatur legt eine Festigkeitsklasse tatsächlich fest?

Eine Mindestanlasstemperatur, und zwar für die vergüteten Klassen. ISO 898-1, Tabelle 2, nennt 425 °C für die Klassen 8.8 und 9.8, für 12.9 auf dem Weg über legierten Stahl 425 °C und auf dem Weg über Kohlenstoffstahl mit Zusätzen 380 °C. Bei den Klassen 4.6 und 4.8 ist das Feld als nicht festgelegt markiert, weil diese Klassen nicht über Vergüten definiert sind. Das Feld für 10.9 war auf unserem Exemplar verdeckt und wird hier nicht zitiert.

Ist die Festigkeitsklasse eine Werkstoffspezifikation?

Nicht so, wie man erwartet. Für Klasse 8.8 erlaubt die Norm drei verschiedene Werkstoffwege: Kohlenstoffstahl mit Zusätzen wie Bor, unlegierten Kohlenstoffstahl und legierten Stahl, mit Kohlenstoff zwischen 0,15 und 0,55 Prozent über alle drei. Zwei Verbindungselemente, beide korrekt mit 8.8 gekennzeichnet, können wesentlich verschiedene Stähle sein; deshalb taugt eine Klassenzahl nicht als Ausgangspunkt für eine Schweißbewertung.

Sagt die Norm etwas zur Schweißeignung?

Sie sagt, dass sie sie nicht festlegt. Abschnitt 1 von ISO 898-1 führt die Schweißeignung unter den Eigenschaften auf, die die Norm nicht abdeckt, neben Korrosionsbeständigkeit, Scherfestigkeit, Verhalten bei Drehmoment und Klemmkraft sowie Ermüdungsfestigkeit. Unsere Seite darüber, was die Klassenzahl nie behauptet hat, geht diese Liste durch. Was Tabelle 2 liefert, ist der Wärmebehandlungszustand, und erst er macht die Frage nach dem Schweißen überhaupt beantwortbar.

Warum ist das Schweißen einer Schweißmutter etwas anderes?

Weil eine Standard-Schweißmutter in der Regel von vornherein nicht vergütet ist; es gibt also keine Wärmebehandlung, die das Schweißen hätte zerstören können. Die vergütete Ausführung muss eigens verlangt werden. Das ist das Spiegelbild einer klassifizierten Schraube, bei der das Vergüten genau das ist, was die Klassenzahl beschreibt, und darum liefert derselbe Verdacht bei beiden Teilen entgegengesetzte Antworten.

Was verwende ich stattdessen, wenn ich ein dickeres klassifiziertes Distanzstück brauche?

Die passende Größe kaufen, ein Rohrstück ablängen oder Rundmaterial drehen und bohren. Alle drei ergeben ein Teil, das offen keine Klasse hat, statt eines Teils mit einer Kennzeichnung, die es nicht mehr beschreibt. Liegt das Distanzstück in einem Kraftfluss, der die Klasse gebraucht hat, ist der ehrliche Schritt, die Konstruktion zu ändern statt des Teils, denn die Kennzeichnung bleibt nach dem Schweißen lesbar, obwohl sich der Zustand, den sie beschreibt, verändert hat.

Quellen

• ISO 898-1:2013 — Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel, part 1. Abschnitt 6 und Tabelle 2: Stähle, Kohlenstoffgrenzen, Mindestanlasstemperaturen und die Martensit-Fußnote
• r/fabrication — der Thread, in dem alles begann und in dem die richtige Antwort ohne Zahl gegeben wurde

Abschnitt 6 und Tabelle 2 von ISO 898-1:2013 wurden aus der öffentlich zugänglichen Vorschau gelesen; die zitierten Grenzwerte, Temperaturen und der Wortlaut der Fußnote stammen aus diesem Text. Das Feld für die Anlasstemperatur der Klasse 10.9 war auf unserem Exemplar vom Wasserzeichen der Vorschau verdeckt und wird bewusst nicht zitiert. Der Thread betraf eine Güte der Zoll-Reihe, und uns liegt nur das ISO-Dokument vor; deshalb erscheint hier keine Zahl aus der Zollnorm, und es wird keine Umrechnung zwischen den beiden Klassensystemen angeboten. Das Argument trägt die gemeinsame Tatsache, dass beide diese Verbindungselemente über Vergüten klassifizieren. Es werden kein Kohlenstoffäquivalent, kein Schweißeignungskriterium und kein Schweißverfahren angegeben, weil uns keine Schweißnorm vorliegt und, wie die Seite argumentiert, die Zusammensetzung als Ausgangsgröße einer solchen Bewertung aus einer Klassenkennzeichnung nicht zu gewinnen ist. Aus demselben Grund gibt es keine Hinweise zu Schweißrauch oder zum Entfernen von Beschichtungen; der Hinweis des Kommentators auf die Beschichtung wird wiedergegeben, nicht beantwortet. Die Aussage, dass die Norm keinen Weg enthält, eine Klasse nach einem späteren Temperaturzyklus wiederherzustellen, ist ein negativer Befund aus der Lektüre des Dokuments und als gesuchte und nicht gefundene Stelle zu lesen, nicht als ein Verbot, das die Norm abdruckt.