Wärmebehandlung von Schrauben: 8.8, 10.9 und 12.9 erklärt

📅 2026-10-13📖 ~14 Min.📚 Quelle: ISO 898-1, GB/T 3098.1, VDI 2230

#Festigkeitsklasse#Vergüten#Aufkohlen#Nitrieren

⚡ Das Wichtigste

Eine Festigkeitsklasse ist das Ergebnis einer Wärmebehandlung, keine Legierungssorte. 8.8, 10.9 und 12.9 beschreiben die Kombination mechanischer Kennwerte (Zugfestigkeit und Streckgrenzenverhältnis), die nach der Wärmebehandlung erreicht wird.
Vergüten ist der Standardweg. Die Klassen 8.8, 10.9 und 12.9 werden gehärtet und hoch angelassen zu Anlasssorbit, was Festigkeit und Zähigkeit ausgleicht.
Aufkohlen dient der Verschleißbeständigkeit der Randschicht. Kohlenstoffarmer Stahl, an der Oberfläche auf HRC 58–62 aufgekohlt und mit zähem Kern, wird für Blechschrauben und Holzschrauben eingesetzt.
Nitrieren dient der Ermüdungsfestigkeit. Eine harte Verbindungsschicht erhöht die Dauerfestigkeit um 30–50 % und wird bei Teilen unter hochfrequenter Schwingung eingesetzt.
Ab Klasse 12.9 muss die Wasserstoffversprödung beherrscht werden. Je höher die Festigkeit, desto größer die Empfindlichkeit (siehe Beitrag zu Wasserstoff).
Die Reihenfolge ist nicht veränderbar. Erst das Gewinde walzen, dann härten, dann beschichten. Umgekehrt reißt das Gewinde oder lässt sich gar nicht mehr formen.
Die Anlasstemperatur bestimmt die Zähigkeit. Klasse 10.9 wird bei etwa 425 °C angelassen, Klasse 12.9 bei 425–450 °C. Heißer bedeutet zäher, aber etwas weniger fest.

Inhalt

1. Was 8.8, 10.9 und 12.9 tatsächlich bedeuten
2. Vergüten: der Standardweg
3. Aufkohlen: für Blechschrauben
4. Nitrieren: Ermüdungsfestigkeit
5. Ablauf der Prozesskette
6. Fehler und Prozesskontrolle

1. Was 8.8, 10.9 und 12.9 tatsächlich bedeuten

ISO 898-1 definiert die Kennzeichnung:

Erste Ziffer = Zugfestigkeit ÷ 100 MPa, 8.8 bedeutet also 800 MPa.
Zweite Ziffer = Streckgrenzenverhältnis × 10, 8.8 bedeutet also 0,8.
Die Streckgrenze für 8.8 liegt damit bei 800 × 0,8 = 640 MPa.

Klasse	Zugfestigkeit (MPa)	Streckgrenze (MPa)	Härte (HV)	Typischer Werkstoff
4.8	400	320	110–160	Kohlenstoffarmer Stahl
8.8	800	640	250–320	Vergüteter Mittelkohlenstoffstahl
10.9	1.040	940	320–380	Vergüteter legierter Stahl
12.9	1.220	1.100	380–420	Vergüteter legierter Stahl

2. Vergüten: der Standardweg

Vergüten bedeutet Austenitisieren bei 850–900 °C, Abschrecken in Öl und anschließendes Hochanlassen bei 425–550 °C:

Gefüge: Anlasssorbit.
Ergebnis: ausgewogene Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit.
Jede Schraube der Klassen 8.8, 10.9 und 12.9 entsteht auf diesem Weg.

3. Aufkohlen: für Blechschrauben

Kohlenstoffarmer Stahl wie 1018 oder 1022 wird bei etwa 900 °C zwei bis vier Stunden aufgekohlt, bis die Randschicht 0,8–1,0 % Kohlenstoff enthält:

Nach dem Abschrecken erreicht die Randschicht HRC 58–62 und damit Verschleißbeständigkeit.
Der Kern bleibt bei HRC 20–30 und liefert die Zähigkeit.
Einsatz bei Blechschrauben und Holzschrauben, bei denen die Spitze schneiden muss und der Kopf nicht abbrechen darf.

4. Nitrieren: Ermüdungsfestigkeit

Gasnitrieren bei 500–550 °C:

Bildet eine Verbindungsschicht aus ε-Fe₂₋₃N mit 10–20 μm Dicke.
Härte HV 900–1.200.
Dauerfestigkeit um 30–50 % erhöht.
Der Verzug ist minimal, daher erfolgt das Nitrieren nach der Fertigbearbeitung.

5. Ablauf der Prozesskette

Kaltmassivumformung.
Gewindewalzen.
Vergüten.
Oberflächenbehandlung.
Auslagerung zur Wasserstoffentfernung.

⚠️ Die Reihenfolge ist nicht umkehrbar: erst walzen, dann härten – sonst liegt das Gewinde durch den Härteverzug außerhalb der Toleranz; erst härten, dann walzen – dann ist der Werkstoff zu hart zum Umformen.

6. Fehler und Prozesskontrolle

Härterisse: zu schnelle Abkühlung oder Einschlüsse im Stahl.
Entkohlung: Lufteintritt in den Ofen senkt die Randfestigkeit.
Unteranlassen: geringe Zähigkeit und Gefahr des Spätbruchs.
Wasserstoffversprödung: keine Auslagerung nach dem Galvanisieren (siehe Beitrag zu Wasserstoff).

Häufige Fragen

F. Wie wird eine Schraube der Klasse 8.8 wärmebehandelt? Härten und Hochanlassen auf 800 MPa Zugfestigkeit, 22–32 HRC.

F. Aufkohlen oder Nitrieren? Aufkohlen liefert eine harte Randschicht mit zähem Kern für Verschleißteile; Nitrieren verzieht sehr wenig und eignet sich für Präzisionsteile.

F. Warum ist die Temperaturführung bei 12.9 kritisch? Hochfester Stahl hat eine begrenzte Anlassstabilität; die Auslagerung nach dem Galvanisieren muss unter 220 °C bleiben, sonst sinkt die Festigkeit.

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