A2-70 oder A4-80: Was die Kopfkennzeichnung sagt

A2-70 oder A4-80 ist keine Stufe auf derselben Festigkeitsleiter. Es sind zwei voneinander unabhängige Angaben, die als ein einziger Code auf den Kopf kommen: Der erste Block benennt den Stahl, der zweite Block nennt eine Zugfestigkeit. Wer A2 gegen A4 tauscht, ändert das Korrosionsverhalten. Wer 70 gegen 80 tauscht, ändert die mechanischen Mindestwerte. Liest man das Paar als ein einziges Qualitätsniveau, geht früher oder später die falsche Schraube raus, und der Streit danach dreht sich immer darum, was die Kopfkennzeichnung aussagt. Hier steht, was ISO 3506-1:2020 tatsächlich fordert, Tabelle für Tabelle, dazu die Präfixe und Suffixe der Kennzeichnung, die es fast nie auf ein Exportdatenblatt schaffen.

A2-70 oder A4-80: die vollständige Tabelle der Festigkeitsklassen nach ISO 3506-1

In ISO 3506-1:2020 besteht die Bezeichnung eines nichtrostenden Verbindungselements aus zwei Blöcken, getrennt durch einen Bindestrich. Der erste Block ist die Werkstoffgruppe — ein Buchstabe für die Gruppe (A austenitisch, C martensitisch, F ferritisch, D duplex) und eine Ziffer für den Zusammensetzungsbereich. Der zweite Block ist die Festigkeitsklasse, eine Zahl in Höhe eines Zehntels der Mindestzugfestigkeit in Megapascal. A2-70 bezeichnet also ein austenitisches, kaltverfestigtes Verbindungselement mit einer Mindestzugfestigkeit von 700 MPa.

Das sind die mechanischen Mindestwerte für Schrauben, Bolzen und Stiftschrauben der austenitischen und der Duplex-Gruppe.

Zwei Punkte springen aus dieser Tabelle sofort heraus. Die Festigkeitsklasse 50 gibt es nur für die austenitischen Werkstoffgruppen A1 bis A5. Und die Bruchdehnung ist in Millimetern als Vielfaches von d angegeben, dem Gewindenenndurchmesser, nicht in Prozent — das wird weiter unten wichtig.

Die Lesart, die den meisten Streit erspart: A2-70 und A4-70 sind mechanisch identisch. Jede Zahl, die sich zwischen A2 und A4 unterscheidet, stammt aus der Analyse, nicht aus der Festigkeitsprüfung. Der mechanische Unterschied zwischen A2-70 und A4-80 steckt vollständig im zweiten Block, der Korrosionsunterschied vollständig im ersten.

Der erste Block ist ein Zusammensetzungsbereich, kein Werkstoffname

Die Kurzformel „A2 ist 304, A4 ist 316" ist Handelsgewohnheit, nicht Norminhalt. ISO 3506-1:2020 definiert jede Werkstoffgruppe als Fenster von Grenzwerten der Schmelzanalyse, und diese Fenster sind breiter als die Legierungen, die man üblicherweise dafür einsetzt.

Drei Details in dieser Tabelle sollten Sie zweimal lesen.

A2 darf Molybdän enthalten. Die Norm stellt es dem Hersteller frei, ob Molybdän vorhanden ist; wer es für seine Anwendung begrenzt haben will, muss das bei der Bestellung angeben. Ein Einkäufer, der A2 mit „kein Mo" gleichsetzt und es nie schriftlich fixiert, hat keinen Anspruch.

A4 ist ein Nickelfenster von fünf Punkten. Nickel von 10,0 % bis 15,0 % und Molybdän von 2,00 % bis 3,00 % deckt 316 und 316L ab und einiges, was weder das eine noch das andere ist. Braucht die Anwendung eine bestimmte Legierung, gehört die Legierung in die Bestellung; der Gruppenbuchstabe allein bringt Sie nicht dorthin.

Niedriger Kohlenstoff bekommt einen eigenen Buchstaben. Bei austenitischen Stählen mit einem Kohlenstoffgehalt von höchstens 0,030 % darf das Verbindungselement den Buchstaben L hinter der Werkstoffgruppe und vor dem Bindestrich führen — A4L-80. Das ist ein Zusatz zur Bezeichnung, keine andere Festigkeitsklasse.

Festigkeitsklasse 80 ist nicht Festigkeitsklasse 8.8

Das ist die Substitution, die in echten Angeboten auftaucht, weil 80 und 8.8 beide auf 800 MPa zurückgehen. Bei der Zahl, die eine vorgespannte Verbindung tatsächlich bestimmt, sind sie nicht gleichwertig.

A4-80 liegt bei M16 und darunter rund 6 % unter der Klasse 8.8 bei der Dehngrenze, und oberhalb von M16 wird der Abstand größer. Die Anforderungen an die Bruchdehnung stehen nicht einmal in derselben Einheit, taugen also nicht als austauschbare Abnahmekriterien. Verlangt eine Zeichnung 8.8 und bietet jemand A4-80 an, weil „80 die Edelstahlversion von 8.8" sei, dann ist das eine Spezifikationsänderung und braucht die Unterschrift des Konstrukteurs, keine Vertriebsentscheidung.

Wo sich A2-70 und A4-80 im Einsatz wirklich unterscheiden

Die mechanischen Tabellen sagen nichts über die Umgebung. Das ist Absicht: ISO 3506-1 legt fest, was ein Verbindungselement im Zugversuch aushalten muss, während die Werkstoffauswahl für eine bestimmte Umgebung in ISO 3506-6 behandelt wird, einem eigenen Teil derselben Reihe.

• Molybdän ist der ganze Unterschied. A4 führt 2,00 – 3,00 % Mo, und genau das erkauft die Beständigkeit gegen Loch- und Spaltkorrosion in chloridhaltiger Umgebung — Küstenmontagen, Auftausalz, Schwimmhallen, Nassbereiche. A2 muss davon nichts enthalten.
• Gleiches zu Gleichem paaren. Aus Korrosionssicht schreibt die Norm vor, Schrauben, Bolzen und Stiftschrauben mit Muttern und Scheiben derselben Werkstoffgruppe zu kombinieren. Andere Kombinationen sind zulässig, aber das Bauteil mit der geringsten Korrosionsbeständigkeit bestimmt die gesamte Verbindung.
• Achten Sie auf die verzinkte Schnittstelle. Wo nichtrostende Verbindungselemente auf nicht nichtrostende Teile wie verzinkten Stahl treffen, empfiehlt die Norm, Isolierelemente gegen Kontaktkorrosion vorzusehen. Eine A4-Schraube durch eine verzinkte Konsole ist ein bimetallisches Element, kein Upgrade.
• Fressen ist ein echter Ausfallmechanismus. Gegen Fressen beim Anziehen wird Schmierung empfohlen; das Risiko steigt mit Gewindebeschädigung, hoher Vorspannkraft und hoher Anziehgeschwindigkeit. Lieferanten, die trockenen Edelstahl verschicken und den Kunden das auf der Baustelle entdecken lassen, zahlen es in Ersatzlieferungen zurück.

Wenn Sie diese Artikel zusätzlich auf einem Marktplatz listen und nicht nur gegen Bestellung liefern, rechnen Sie den Fehler durch, bevor er passiert: Eine Lieferung in der falschen Werkstoffgruppe kostet den Ersatz plus Fracht in beide Richtungen, und ein Rechner für Retourenkosten macht daraus eine Zahl, die Sie einem Vertriebsleiter vorlegen können.

Die Präfixe und Suffixe, die es kaum auf ein Exportdatenblatt schaffen

Fünf Kennzeichnungselemente tragen echte Information, und vier davon fehlen im durchschnittlichen Angebot.

Die vierte Zeile verursacht mehr zurückgewiesene Sendungen als jeder Streit über die Analyse. Eine Senkschraube mit dem Stempel A2 und 070 ist keine falsch gestempelte A2-70. Die Null ist der Hinweis der Norm, dass die Kopfgeometrie und nicht der Stahl begrenzt, was das Verbindungselement tragen kann — und sobald eine Produktnorm verringerte Belastbarkeit festlegt, gilt das Symbol mit der führenden Null für jede Größe dieser Norm, auch für Größen, die einzeln als voll belastbar durchgehen würden.

Was auf den Kopf gehört und wer es dort anbringen darf

Die Kennzeichnung nach ISO 3506-1:2020 besteht aus der Werkstoffgruppe, dem optionalen Buchstaben L, dem Bindestrich, dem Symbol der Festigkeitsklasse und dem Herstellerkennzeichen. Sie muss während der Fertigung aufgebracht werden, vertieft oder erhaben, und die Höhe einer erhabenen Kennzeichnung auf der Kopfoberseite zählt nicht zur Kopfhöhe.

• Welche Verbindungselemente gekennzeichnet werden müssen: Sechskantschrauben sowie Schrauben mit Innensechskant oder Innensechsrund ab einem Gewindenenndurchmesser von 5 mm — für alle Werkstoffgruppen und alle Festigkeitsklassen.
• Wo: vorzugsweise vertieft oder erhaben auf der Kopfoberseite oder vertieft an der Seite. Bei Flanschschrauben auf dem Flansch, wenn das Verfahren die Kopfoberseite nicht zulässt.
• Wer als Hersteller gilt: Ein Händler, der Verbindungselemente mit seinem eigenen Herstellerkennzeichen versieht, gilt nach diesem Dokument als Hersteller. Das ist eine Haftungsübernahme, keine Markenpflege.
• Wann überhaupt gekennzeichnet werden darf: nur wenn sowohl die Grenzwerte der chemischen Zusammensetzung als auch die mechanischen Anforderungen erfüllt sind. Eine Schraube allein auf Basis eines Werkszeugnisses für den Draht mit A4-80 zu kennzeichnen, ohne Prüfung am fertigen Verbindungselement, liegt außerhalb der Norm.

Dieselbe Disziplin gilt für die Papiere rund um die Kopfkennzeichnung. Gewindeangaben werden genauso oft verwechselt wie Werkstoffgruppen, weshalb ein Datenblatt, das die Festigkeitsklasse nennt, das Gewinde aber offenlässt, weiter Rückfragen erzeugt — die Trennung zwischen metrischen und zölligen Gewinden ist die andere Hälfte desselben Gesprächs, und Härteangaben neben einer Festigkeitsklasse brauchen die genannte Skala, denn Rockwell, Brinell und Vickers lassen sich ohne Umwertungstabelle und eine Annahme nicht ineinander umrechnen.

Drehmoment ist nicht Teil der Festigkeitsklasse

ISO 3506-1:2020 veröffentlicht zwar Mindestbruchdrehmomente, aber nur für austenitische Werkstoffgruppen, nur für die Festigkeitsklassen 50, 70 und 80 und nur für Regelgewinde.

Für die austenitische Klasse 100 gibt es keine veröffentlichten Werte, für Feingewinde keine und für martensitische, ferritische oder Duplex-Werkstoffgruppen ebenfalls keine — dort muss das Mindestbruchdrehmoment bei der Bestellung zwischen Hersteller und Besteller vereinbart werden.

Zwei Warnungen gehören über diese Tabelle. Das Bruchdrehmoment ist das Drehmoment, bei dem das Verbindungselement versagt, kein Anziehdrehmoment. Und die Norm hält ausdrücklich fest, dass Anforderungen an Oberflächenfehler und an das Verhältnis von Drehmoment zu Vorspannkraft in den Internationalen Normen für nichtrostende Verbindungselemente nicht festgelegt sind. Genau diese Lücke ist der Grund für das Suffix Lu: Wer ein vorhersagbares Verhältnis zwischen Drehmomentschlüssel und Vorspannkraft braucht, muss es in die Oberfläche einkonstruieren und bei der Bestellung vereinbaren.

Die Bezeichnungszeile, die den Streit beendet

Alles bisher Gesagte fällt in eine einzige bestellbare Zeile zusammen. Füllen Sie jedes Feld aus, und die Mehrdeutigkeit hat keinen Platz mehr.

Ausgeschrieben: Sechskantschraube ISO 4014, M10 × 60, A4-80, passiviert nach ISO 16048, Muttern und Scheiben Werkstoffgruppe A4, Kopf gekennzeichnet mit Werkstoffgruppe, Symbol der Festigkeitsklasse und Herstellerkennzeichen.

Was ein Spezifikationsbild für Verbindungselemente leisten muss

Käufer im Ausland öffnen kein PDF, um eine Frage zu klären, die aus ihrer Sicht ein Foto beantworten sollte. Bei Verbindungselementen heißt das: Das Bild muss vier Aufgaben gleichzeitig erledigen.

Für Konstrukteure erledigt das eine Zeichnung. Für alle anderen — Einkauf, Lager, den Monteur des Kunden — erledigt es ein Foto mit fest darauf verankerten Maßen. Beim Erstellen solcher Bilder zählt der Unterschied zwischen gemessenen und erzeugten Zahlen: Software, die eine Maßlinie an die tatsächliche Kante des Teils setzt und in der Größe exportiert, die Marktplatz oder Katalog erwarten, liefert eine Zahl, die Sie verteidigen können, während ein Bildgenerator bereitwillig „M10" auf das Foto einer M12-Schraube schreibt, weil er eine Bildunterschrift komponiert und kein Objekt vermisst. Für ein komplettes Sortiment ist derselbe Satz Beschriftungen das, was aus einem Ordner voller Fotos ein industrielles Spezifikationsdiagramm macht, aus dem Käufer direkt anfragen können.

Kennzeichnungsprüfung vor dem Versand

• Kopfkennzeichnung vorhanden auf jeder Sechskant- und Innensechskantschraube ab 5 mm
• Kennzeichnung nennt Werkstoffgruppe, dann Symbol der Festigkeitsklasse, dazu das Herstellerkennzeichen
• Teile mit verringerter Belastbarkeit tragen das Symbol mit führender Null oder gar keine Klasse, wenn die Gewindelänge unter 3d liegt
• Das L in A4L-80 wird nur verwendet, wenn der Kohlenstoff bestätigt bei höchstens 0,030 % liegt
• Lu und P stehen auf dem Etikett, wann immer Schmierung oder Passivierung bestellt war
• Muttern und Scheiben in der Packliste passen zur Werkstoffgruppe der Schraube
• Prüfzeugnis deckt das fertige Verbindungselement ab, nicht nur den Walzdraht
• Fotos der Kopfkennzeichnung liegen für die Sendung vor, der Losnummer zugeordnet

FAQ

Ist A4-80 fester als A2-70?

Ja, aber nur bei den mechanischen Zahlen, und der Abstand ist kleiner, als die Codes vermuten lassen. A4-80 hat eine Mindestzugfestigkeit von 800 MPa gegenüber 700 MPa bei A2-70 und eine Mindest-0,2-%-Dehngrenze von 600 MPa gegenüber 450 MPa. Der Teil A4 des Codes sagt über die Festigkeit überhaupt nichts aus — A2-70 und A4-70 haben identische mechanische Mindestwerte.

Was bedeutet die 0 auf einem Edelstahlkopf mit der Kennzeichnung A2 070?

Sie kennzeichnet verringerte Belastbarkeit. Nach ISO 3506-1:2020 wird ein Verbindungselement, dessen Kopf- oder Schaftgeometrie ihm weniger Tragfähigkeit gibt als sein Gewinde — Senkschrauben, Linsensenkschrauben und Schrauben mit niedrigem Kopf sind die üblichen Fälle —, mit dem Symbol der Festigkeitsklasse mit vorangestellter Null gekennzeichnet. Das ist eine korrekte Kennzeichnung, kein Mangel, und wenn die Gewindelänge unter dem Dreifachen des Nenndurchmessers liegt, lässt sich das Verbindungselement gar nicht im Zugversuch prüfen, sodass die Festigkeitsklasse nicht angegeben werden darf.

Ist A2 dasselbe wie 304 und A4 dasselbe wie 316?

Nicht genau. ISO 3506-1:2020 definiert A2 und A4 als Bereiche der chemischen Zusammensetzung, und beide Bereiche sind breiter als die Legierung, die man dazu nennt. A2 erlaubt Chrom von 15,0 % bis 20,0 % und Nickel von 8,0 % bis 19,0 %, Molybdän bleibt dem Ermessen des Herstellers überlassen. A4 erlaubt Nickel von 10,0 % bis 15,0 % und Molybdän von 2,00 % bis 3,00 %. Wird eine bestimmte Legierung gebraucht, gehört sie namentlich in die Bestellung.

Darf ich A4-80 einsetzen, wo die Zeichnung 8.8 fordert?

Nicht ohne Freigabe. Beide führen eine Mindestzugfestigkeit von 800 MPa, aber ISO 898-1 fordert für die Klasse 8.8 bis M16 eine Mindeststreckgrenze von 640 MPa, während A4-80 600 MPa fordert; über M16 steigt die Klasse 8.8 auf 830 MPa Zugfestigkeit und 660 MPa Streckgrenze, A4-80 bewegt sich nicht. Beide verhalten sich außerdem unter Drehmoment unterschiedlich, denn für nichtrostenden Stahl gibt es keine genormte Anforderung an das Verhältnis von Drehmoment zu Vorspannkraft.

Wie zeige ich die Werkstoffgruppe so, dass ein Käufer im Ausland sie prüfen kann?

Fotografieren Sie die Kopfkennzeichnung groß genug, dass Werkstoffgruppe, Klassensymbol und Herstellerkennzeichen lesbar sind, und setzen Sie die Maßangaben auf dasselbe Bild statt in einen separaten Anhang — Schlüsselweite, Gewinde und Steigung, Nennlänge, Gewindelänge. Werkzeuge, die am realen Objekt messen und die Beschriftung an der tatsächlichen Kante verankern, halten diese Zahlen belastbar, wenn ein Kunde Ihr Bild mit dem Teil in seiner Hand vergleicht — genau der Moment, in dem ein Spezifikationsstreit entweder beendet oder begonnen wird. Ein gekennzeichnetes Bild pro Losnummer, und Wareneingangsstreitigkeiten enden meist mit einer einzigen E-Mail.

Quellen und Verweise

• ISO 3506-1:2020 — Verbindungselemente, mechanische Eigenschaften von korrosionsbeständigen nichtrostenden Verbindungselementen, Teil 1: Schrauben, Bolzen und Stiftschrauben mit festgelegten Werkstoffgruppen und Festigkeitsklassen
• EN ISO 3506-1:2020 — europäische Übernahme, Katalogeintrag der Norm
• ISO 3506-6:2020 — allgemeine Regeln für die Auswahl nichtrostender Stähle und Nickellegierungen für Verbindungselemente
• BSI — BS EN ISO 898-1, mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl
• BSI — BS EN ISO 3506-2, mechanische Eigenschaften von korrosionsbeständigen nichtrostenden Muttern