Die Mutter hat nur eine Zahl, und sie ist nicht die Festigkeit der Mutter

Was jede Zahl tatsächlich aussagt

Bei einer Schraube bildet ISO 898-1 die Bezeichnung aus zwei Werkstoffeigenschaften. Die linke Zahl mal 100 ist die Nennzugfestigkeit in MPa; die rechte Zahl geteilt durch 10 ist das Nennverhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit. 8.8 bedeutet also 800 MPa Nennzugfestigkeit bei einem Nennstreckgrenzenverhältnis von 0,8, was eine Nennstreckgrenze von 640 MPa ergibt.

Deshalb sehen die Zahlen so aus, als passten sie zusammen. Sie passen zusammen, weil die eine über die andere definiert wurde.

Klassen mit voller Belastbarkeit sind 5, 6, 8, 10 und 12. Eine Klasse 4 gibt es in der aktuellen Ausgabe nicht. Flache Muttern haben eigene Klassen, 04 und 05, und die führende Null bedeutet dasselbe wie bei einer Flachkopfschraube — siehe gekennzeichnet mit 08.8.

Muttern aus nichtrostendem Stahl folgen wieder einem anderen System nach ISO 3506-2:2020, gekennzeichnet etwa mit A2-70. Diese Bezeichnungen übernehmen die Bedeutung von Klasse 8 / Klasse 10 nicht.

Die Norm sagt, welches Teil versagen soll

ISO 898-2:2022, Anhang B.1 nennt drei Lasten, die darum konkurrieren, die niedrigste zu sein:

1. die Last, bei der das Innengewinde der Mutter abstreift;
2. die Höchstzugkraft der Schraube;
3. die Last, bei der das Außengewinde der Schraube abstreift.

Die Verbindung versagt bei der niedrigsten. Und die Norm nennt die Absicht klar: Der Bruch der Schraube nach Dehnung im freien Gewindeteil ist die erwartete Versagensart, wenn eine Verbindung aus Schraube und Mutter überlastet wird. ISO 16224:2026 — die den zurückgezogenen ISO/TR 16224:2012 ersetzt hat — behält denselben Grundsatz in Abschnitt 5.1 bei.

Warum eine gebrochene Schraube vorziehen? ISO 16224 Abschnitt 5.1 formuliert es vorsichtig: Ein Bruch nach Dehnung zeigt, dass die Verbindung ihre volle Tragfähigkeit erreicht hat, während ein beim Anziehen örtlich aufgetretenes Abstreifen des Gewindes schwer zu erkennen sein kann und die Verbindung mit verringerter Klemmkraft oder verringerter Tragfähigkeit im Betrieb zurücklassen kann. Die ältere ISO 898-2:2012, Anhang A.1, sagte es direkter — der Bruch des belasteten Gewindeteils beim Überziehen zeigt deutlich, dass das Anziehen fehlgeschlagen ist.

Das entsprechende Argument für ein Gewinde, das direkt in den Grundwerkstoff statt in eine Mutter geschnitten ist, steht unter Das Konstruktionsziel: das schwächste Glied an die Schraube legen.

Der Mechanismus ist nicht der, den wir angenommen hatten

Die naheliegende Vermutung lautet, die Norm setze die Prüfkraft der Mutter einfach höher als die Höchstzugkraft der Schraube, sodass immer die Schraube zuerst nachgibt. Das wollten wir schreiben. Es stimmt nicht.

Dass es trotzdem funktioniert, liegt daran, dass die Prüfkraft nicht die Abstreiflast ist. Sie ist eine zerstörungsfreie Annahmeschwelle: Die Mutter wird auf einen gehärteten Prüfdorn gesetzt — 45 bis 50 HRC, Gewinde 5h6g —, axial belastet, 15 Sekunden gehalten und muss sich danach von Hand abschrauben lassen, wobei höchstens eine halbe Umdrehung mit dem Schlüssel zum Lösen erlaubt ist. Keine nennenswerte plastische Verformung, kein Abstreifen, keine Risse, kein Bruch. Die Last, bei der das Gewinde tatsächlich abstreifen würde, liegt normalerweise über dieser Schwelle.

Was die Versagensart tatsächlich bestimmt, ist die Kombination, auf die die Norm auslegt: Mutterhöhe, wirksamer Eingriff, Härte, Steigung, Durchmesser und Toleranzen — bewertet über das Alexander-Modell in Anhang B. Mit der Prüfkraft prüft man eine gelieferte Mutter; das Ergebnis wird nicht über sie ausgelegt.

Eine Fußnote, die die Norm selbst setzt

Teilt man diese Prüfkräfte durch den Nenn-Spannungsquerschnitt, erhält man rund 856 bis 871 MPa für Klasse 8, etwa 1 040 für Klasse 10 und 1 149 bis 1 161 für Klasse 12. Anhang C derselben Norm nennt jedoch andere Werte für Berechnungen: 860 / 1 040 / 1 150 MPa für M5 bis M7 und 885 / 1 040 / 1 180 MPa für M8 bis M10.

Die Höhe und der dritte Typ

ISO 898-2 ordnet Muttern nach ihrer Höhe im Verhältnis zum Gewindedurchmesser D:

• Typ 0, flache Muttern: 0,45D ≤ m_min < 0,80D
• Typ 1, normale Muttern: 0,80D ≤ m_min < 0,89D
• Typ 2, hohe Muttern: m_min ≥ 0,89D

Eine Mutter vom Typ 2 erhält bei gleicher Klasse keine höhere Prüfkraft — die Prüfkraft stammt aus derselben Tabelle 5. Die zusätzliche Höhe bringt wirksamen Eingriff und Gewindescherfläche, wodurch manche Kombinationen hoher Klassen und großer Abmessungen das Abstreifen auch bei geringerer Härte oder anderer Wärmebehandlung vermeiden. Die Folge zeigt sich im Geltungsbereich: Im Regelgewinde ist Klasse 12 beim Typ 1 nur bis M16 aufgeführt, beim Typ 2 dagegen bis M39.

Flache Muttern, ISO 4035:2023 Typ 0, tragen die Klassen 04 und 05 — verminderte Belastbarkeit, gekennzeichnet durch die führende Null. Eine flache Mutter ist keine Sicherungsmutter und keine billigere normale Mutter.

Ersatz, und die Ausnahme

ISO 898-2 Abschnitt 6 erlaubt, eine Mutter höherer Klasse anstelle einer niedrigeren zu verwenden. Das ist die sichere Richtung, und sie steht in der Norm, statt nur Werkstattbrauch zu sein.

Die umgekehrte Richtung — eine Mutter niedrigerer Klasse auf einer Schraube höherer Klasse — ist nach Tabelle 2 keine festgelegte Kombination. Die Norm sagt nicht, dass sie abstreifen wird; sie sagt, dass Sie die Paarung verlassen haben, auf der die Konstruktionsannahme beruht, und das erhöht das Risiko, dass ein Gewinde statt der Schraube zur niedrigsten der drei Lasten wird.

Und beide um eine Klasse anzuheben, skaliert die Verbindung nicht mit. Es erhöht Prüfspannung, Streckgrenze und Zugtragfähigkeit der Schraube, was eine höhere Vorspannkraft erlauben kann — ob die Verbindung aber fester wird, hängt vom Gewinde im Grundwerkstoff, von der Flächenpressung, vom Gleiten, von der Ermüdung, von der Geometrie und davon ab, wie gut das Anziehen beherrscht wird. Der Anwendungsbereich von ISO 898-1 selbst schließt Scherung, Drehmoment-Klemmkraft-Verhalten und Ermüdung aus. Was das Anziehverfahren beiträgt, steht unter Wie schlecht Ihr Anziehverfahren die Vorspannkraft beherrscht.

Noch eine Grenze, die man kennen sollte, bevor diese Seite als allgemeine Regel für Muttern dient. All das setzt voraus, dass die Mutter unter ISO 898-2 fällt, und eine zum Schweißen bestimmte Mutter tut das nicht: Der Anwendungsbereich schließt die Schweißeignung aus, und die Norm für Schweißmuttern gibt eine Prüfkraft statt einer Klasse an. Eine Schweißmutter hat keine Festigkeitsklasse erläutert, was an ihre Stelle tritt. Die Ausgabe 2022 hat außerdem die Klasse 9 vollständig gestrichen und Klasse 10 als Ersatz benannt.

Was auf die Zeichnung gehört

1. Die Mutternklasse, nicht nur „passende Mutter“. Klasse 8, 10 oder 12 legt die Paarung fest.
2. Der Typ, wenn er wichtig ist. Typ 1 und Typ 2 sind verschiedene Teile mit verschiedenen Höhen, und bei Klasse 12 im Regelgewinde unterscheidet sich der Größenbereich.
3. Ob eine Mutter mit Klemmteil gefordert ist — mit dem Hinweis, dass für sie kein Ersatz nach oben zulässig ist.
4. Bei nichtrostendem Stahl die Bezeichnung nach ISO 3506-2 — keine Klassenzahl für Kohlenstoffstahl.
5. Wenn jemand mit Prüfspannung statt mit Prüfkraft rechnet: welchen der beiden Zahlensätze der Norm er verwendet hat.

Wo das anschließt

Dieselbe Konstruktionsabsicht für ein Gewindeloch statt einer Mutter steht unter Gewindeeingriff, und wie Abstreifen tatsächlich aussieht, wenn es passiert, unter Drei Versagensarten, ein Wort. Was die beiden Zahlen auf einer Schraube bedeuten, steht unter Die Zahlen der Festigkeitsklasse. Warum in einer Doppelmutter-Verbindung gerade die flache Mutter die Betriebslast nicht trägt — und warum ISO die Anziehreihenfolge einmal festlegte und es heute nicht mehr tut —, steht unter Welche Mutter zuerst.

Quellen

• ISO 898-2:2022, vierte Ausgabe — Abschnitt 1 (Anwendungsbereich, M5–M39 Regelgewinde, Typen 0/1/2, s ≥ 1,45D), 5.1 (Typen nach Höhe), 5.2.1 (Bedeutung der Klassenzahl), Abschnitt 6 und Tabelle 2 (Paarung und Ersatz, Ausschluss der Muttern mit Klemmteil), 8.2 und Tabelle 5 (Prüfkräfte), 10.1.3–10.1.6 (Prüfkraftversuch), Tabelle 3 (Typen und Größenbereich), Anhang B.1 (drei konkurrierende Lasten, erwartete Versagensart), Anhang C und Tabelle C.1 (Berechnungsspannungen und die genannte Unstimmigkeit)
• ISO 898-1:2013, fünfte Ausgabe — Abschnitt 5 und Tabelle 1 (Bezeichnung), Tabelle 3 (Zugfestigkeiten), Tabelle 4 (Spannungsquerschnitte und F_m,min); Abschnitt 1 schließt Scherung, Drehmoment-Klemmkraft-Verhalten und Ermüdung aus
• ISO 16224:2026 Abschnitt 5.1 — ersetzte den zurückgezogenen ISO/TR 16224:2012; ISO 898-2:2012 Anhang A.1 für die frühere Formulierung
• ISO 4032:2023 (Sechskantmuttern, normal, Typ 1); ISO 4033:2023 (Sechskantmuttern, hoch, Typ 2); ISO 4035:2023 (Sechskantmuttern, flach, Typ 0)
• ISO 3506-2:2020 (Muttern aus nichtrostendem Stahl); ISO 2320:2015 (Muttern mit Klemmteil, funktionelle Eigenschaften)
• ISO 898-3:2018 + Amd 1:2020 (Scheiben); ISO 898-5:2012 (Gewindestifte); ISO 898-7:1992 (Torsionsversuch). ISO 898-6:1994 wurde zurückgezogen und 2012 in ISO 898-2 übernommen.

Über die Annahme einer bestimmten Verbindung entscheiden Ihre Zeichnung und Ihre eigene Berechnung.

Dieser Beitrag behandelt Schritt 2: Gewinde. 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

Warum hat eine Schraube zwei Zahlen und eine Mutter nur eine?

Bei einer Schraube beschreiben die beiden Zahlen den Werkstoff: Die linke mal 100 ist die Nennzugfestigkeit in Megapascal, die rechte geteilt durch 10 ist das Nennverhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit. Die einzelne Zahl der Mutter ist überhaupt nicht ihre eigene Festigkeit. ISO 898-2 definiert sie als linke Ziffer der höchsten Schraubenklasse, mit der die Mutter gepaart werden darf; eine Mutter der Klasse 8 passt also zu Schrauben bis 8.8 und eine Mutter der Klasse 10 zu Schrauben bis 10.9.

Welches Teil soll zuerst versagen, die Schraube oder das Gewinde?

Die Schraube. Anhang B der ISO 898-2:2022 nennt drei konkurrierende Lasten — Abstreifen des Muttergewindes, Zugbruch der Schraube und Abstreifen des Schraubengewindes — und hält fest, dass der Bruch der Schraube nach Dehnung im freien Gewindeteil die erwartete Versagensart ist, wenn die Verbindung überlastet wird. ISO 16224:2026 behält denselben Grundsatz bei. Der Anhang ist allerdings informativ und beschreibt richtig gepaarte, normkonforme Verbindungen, keine Garantie für jede reale Verbindung.

Ist die Prüfkraft der Mutter höher als die Zugfestigkeit der Schraube?

Nicht immer, und genau hier bricht die verbreitete Erklärung zusammen. Für Klasse 8 mit Schrauben 8.8 liegt das Verhältnis bei etwa 1,07 bis 1,09, für Klasse 10 mit 10.9 bei M6, M8 und M10 genau bei 1,000, und für Klasse 12 mit 12.9 bei etwa 0,94 bis 0,95 — die Prüfkraft der Mutter ist also niedriger. Die Prüfkraft ist eine zerstörungsfreie Annahmeschwelle und nicht die Abstreiflast; die Versagensart wird über Höhe, Eingriff, Härte, Steigung, Durchmesser und Toleranzen gesteuert.

Was geschieht beim Prüfkraftversuch tatsächlich?

Die Mutter wird auf einen gehärteten Prüfdorn mit 45 bis 50 HRC und Gewinde 5h6g geschraubt, axial mit dem Wert aus Tabelle 5 der ISO 898-2 belastet und 15 Sekunden gehalten. Nach dem Entlasten muss sie sich von Hand abschrauben lassen, wobei höchstens eine halbe Umdrehung mit dem Schlüssel zum Lösen erlaubt ist, und sie darf keine nennenswerte plastische Verformung, kein Abstreifen, keine Risse und keinen Bruch zeigen. Geprüft wird, dass die Mutter bei dieser Last gebrauchsfähig bleibt, nicht die Last, bei der sie schließlich abstreifen würde.

Darf eine Mutter höherer Klasse anstelle einer niedrigeren verwendet werden?

Bei gewöhnlichen Muttern ja. Abschnitt 6 der ISO 898-2 erlaubt den Ersatz nach oben. Die Ausnahme sind Muttern mit Klemmteil, die derselbe Abschnitt ausdrücklich ausschließt: Sie müssen die entsprechende Klasse haben. Ihre mechanischen Eigenschaften und ihre Klassenkennzeichnung stammen weiterhin aus ISO 898-2, während ISO 2320 die funktionellen Anforderungen an das Klemmmoment abdeckt; anders ist also nicht das Kennzeichnungssystem, sondern nur die Ersatzregel.

Was ist der Unterschied zwischen einer Mutter vom Typ 1 und vom Typ 2?

Die Höhe. ISO 898-2 definiert Typ 1 mit einer Mindesthöhe zwischen dem 0,80- und dem 0,89-Fachen des Gewindedurchmessers und Typ 2 mit mindestens dem 0,89-Fachen. Für M6, M8 und M10 betragen die Mindesthöhen nach ISO 4032 Typ 1 4,90, 6,44 und 8,04 Millimeter gegenüber 5,40, 7,14 und 8,94 nach ISO 4033 Typ 2. Die Prüfkraft einer gegebenen Klasse ist für beide gleich; die zusätzliche Höhe bringt Eingriff und Gewindescherfläche, weshalb Klasse 12 im Regelgewinde beim Typ 1 nur bis M16, beim Typ 2 aber bis M39 aufgeführt ist.

Sind flache Muttern einfach billigere normale Muttern?

Nein. Flache Muttern sind Typ 0 nach ISO 898-2, werden von ISO 4035:2023 erfasst und tragen die Klassen 04 und 05. Die führende Null zeigt eine verminderte Belastbarkeit an, nach derselben Konvention wie bei Flachkopfschrauben. Sie sind auch keine Sicherungsmuttern und kein Ersatz für eine normale Mutter derselben Nenngröße.