Edelstahl-Verbindungselemente A2-70, A4-80: Die Auswahl in einem Durchgang
Zusammenfassung
Die „A2-70" und „A4-80" auf dem Edelstahlschraubenkopf folgen einem anderen Schema als die „8.8" bei Stahlschrauben. Nach ISO 3506 und GB/T 3098.6 ist die Kennung zweistufig aufgebaut: Buchstabe plus Zahl steht für die Edelstahl-Gruppe, die Zahl nach dem Querstrich ist der 1/10 der Nenn-Zugfestigkeit. A2 entspricht grob 304, A4 grob 316 mit Molybdän. Der Artikel erläutert die Gruppenunterschiede, die Bedeutung der Festigkeitsstufen, den Korrosionsvergleich und das in der Praxis lästige Fressproblem.
Inhaltsverzeichnis
Die Kennung lesen: Gruppe plus Festigkeitsklasse
Nach GB/T 3098.6 (entspricht ISO 3506-1), Abschnitt 5 „Kennzeichnung von Edelstahl-Gruppen und Festigkeitsklassen" besteht die Kennung von nichtrostenden Verbindungselementen aus zwei Teilen: Der erste Teil ist die Edelstahl-Gruppe (Buchstabe plus Ziffer), der zweite Teil ist die Festigkeitsklasse (Zahl nach dem Querstrich). In „A2-70" steht „A2" für die austenitische Gruppe 2, „70" für den 1/10 der Nenn-Zugfestigkeit – Rm,Nenn = 70×10 = 700 MPa.
| Gruppen-Kennung | Gefüge | Ungefähre Entsprechung | Typische Eigenschaften |
|---|---|---|---|
| A1, A2, A3, A4, A5 | Austenitisch | A2 ≈ 304 (18-10), A4 ≈ 316 (mit Mo) | unmagnetisch, korrosionsbeständig, Kaltverfestigung, größter Mengenanteil |
| C1, C3, C4 | Martensitisch | C1 ≈ 410, C3 ≈ 420 | härtbar, hoch fest, mäßige Korrosionsbeständigkeit |
| F1 | Ferritisch | ≈ 430 | magnetisch, mittlere Korrosionsbeständigkeit, nicht härtbar |
Die A-Reihe (austenitisch) deckt über 90 % aller „Edelstahlschrauben" in der Praxis ab. Nach dem Querstrich sind die Klassen 50, 70 und 80 üblich: A2-50 = Rm ≥ 500 MPa, A2-70 = Rm ≥ 700 MPa, A2-80 = Rm ≥ 800 MPa. Je größer die Zahl, desto stärker ist der Werkstoff kaltverfestigt, desto höher die Festigkeit und desto geringer die Restdehnung.
Austenitische Gruppen und Korrosionsbeständigkeit (A2/A4/A5)
Innerhalb der A-Reihe bestimmt die Legierungs-Zusammensetzung die Korrosionsbeständigkeit. Die wichtigsten Elemente sind Chrom (Cr), Nickel (Ni) und Molybdän (Mo). A2 entspricht dem klassischen 18-10 Chrom-Nickel-Stahl (in etwa 304) und ist universell einsetzbar. A4 baut auf A2 auf und enthält etwa 2 % Molybdän, wodurch die Lochfraß- und Chlorid-Beständigkeit deutlich steigt (in etwa 316).
| Gruppe | Legierungs-Merkmal | Korrosionsposition | Typisches Medium |
|---|---|---|---|
| A1 | automationsfreundlicher Austenit (erhöhter Schwefel) | allgemeine Beständigkeit | Normteile, Blechschrauben, wenig anspruchsvolle Montage |
| A2 | 18Cr-10Ni (≈ 304) | Atmosphäre, Süßwasser, Lebensmittel, normale Chemie | Innenausrüstung, Hausgeräte, Bau, übliche Umgebung |
| A3 | Titan-/Niob-stabilisierter Austenit (≈ 321) | bessere interkristalline Korrosionsbeständigkeit | geschweißte Bauteile, höher temperierter Einsatz |
| A4 | molybdänhaltiger Austenit (≈ 316) | Lochfraß- und Chlorid-Beständigkeit | Küste, Meerwasser, Chemie, Medizintechnik, feuchte Umgebung |
| A5 | molybdänhaltiger stabilisierter Austenit (≈ 316Ti) | Lochfraß + interkristalline Beständigkeit | geschweißte Konstruktionen, höhere Korrosionsanforderungen |
A2-70 und A4-80 im Kennwert-Vergleich
Die folgende Tabelle zeigt die typischen mechanischen Werte für austenitische Schrauben, Schrauben und Bolzen nach ISO 3506-1 / GB/T 3098.6. Der wichtigste Unterschied zum Stahl: Austenitischer Edelstahl kann nicht durch Härten verfestigt werden. Seine Festigkeit kommt durch Kaltziehen und Kaltfließpressen (Kaltverfestigung). Die Zahlen 50, 70 und 80 beschreiben also unterschiedliche Kaltverformungsgrade.
| Klasse | Zugfestigkeit Rm,min | Dehnungsgrenze Rp0.2,min | Zustand |
|---|---|---|---|
| A2-50 / A4-50 | 500 MPa | 210 MPa | weich / leicht kaltverformt, hohe Zähigkeit |
| A2-70 / A4-70 | 700 MPa | 450 MPa | kaltverfestigt, am weitesten verbreitete Lagerklasse |
| A2-80 / A4-80 | 800 MPa | 600 MPa | stärker kaltverfestigt, höhere Festigkeit, etwas weniger Dehnung |
| C1-110 (martensitisch) | 1100 MPa | — | vergütet, erreicht in etwa das Niveau von Stahl 8.8 |
Bitte beachten: Auch wenn A4-80 eine Zugfestigkeit von 800 MPa erreicht, liegt die Streckgrenze unter der von Stahl und der E-Modul nur bei etwa 193 GPa (Stahl etwa 206 GPa). Deshalb dürfen die Drehmomentwerte von Stahl nicht 1:1 übernommen werden. Zugleich ist der Austenit nicht hart, bei wiederholtem Anziehen kann das Gewinde leicht anhaften und beschädigt werden. In der Praxis heißt das: Edelstahl-Schrauben in Serie sind nur dann vorhersagbar, wenn der K-Wert im Vorfeld gemessen, die Montage gedrosselt und die Paarung der Werkstoffe durchdacht wird – sonst wird aus einer „rostfreien" Verbindung schnell eine teure Fressverbindung, die auf der Baustelle ausgebohrt werden muss.
Warum Edelstahlschrauben fressen – und wie man es verhindert
Fressen (Galling, auch Kaltverschweißen oder Fressen) ist das Nummer-eins-Problem der Edelstahl-Montage: Wenn zwei Edelstahl-Gewinde unter hohem Druck relativ zueinander gleiten, haften die Kontaktflächen metallisch an, Material wird herausgerissen, am Ende „fressen" Schraube und Mutter fest und reißen womöglich ab. Der Grund: Austenitischer Edelstahl ist weich und neigt zur Selbst-Verschweißung, Reibungswärme lässt die Oberfläche lokal verschweißen.
- Schmierung ist die erste Maßnahme: Gewinde und Auflagefläche mit Molybdändisulfid (MoS2), Nickel-Anthaftpaste oder spezieller Edelstahl-Gewindepaste bestreichen – das senkt die Reibung und verhindert das Anhaften.
- Drehzahl und Drehmoment steuern: langsame Werkzeuge, um Erwärmung durch zu schnelles Eindrehen zu vermeiden. Das Drehmoment am gemessenen K-Wert ausrichten, nicht „aus dem Bauch" überziehen.
- Gleiche Werkstoffe vermeiden: A2-Schraube mit A2-Mutter frisst unter hoher Last am ehesten. Hier ist die Kombination verschiedener Gruppen oder eine zusätzliche Schmierung sinnvoll.
- Gewindequalität und Sauberkeit: 6g-Gewinde ohne Grate und ohne Späne, ebene Auflageflächen, um lokale Hochdruck-Punkte zu entschärfen.
Auswahl-Empfehlungen: Wann A4 unumgänglich ist
Gruppen- und Festigkeits-Klasse in einer Entscheidungs-Tabelle:
- Innenräume, Atmosphäre, Süßwasser, Lebensmittel: A2-70 reicht, universell, Lagertiefe groß, günstig.
- Küste, Salznebel, Meerwasser, feuchte Chemie, Medizintechnik: direkt A4-70 oder A4-80 wählen. Molybdän schützt vor Chlorid-Lochfraß.
- Schweißen oder höherer Temperatureinsatz: zu den stabilisierten Gruppen A3/A5 greifen, interkristalline Korrosion reduzieren.
- Höhere Festigkeit bei mäßigen Korrosionsanforderungen: die martensitische C-Reihe (härtbar) prüfen, statt nur die Kaltverfestigung der Austeniten weiter zu steigern.
- Hoher Druck, neigungsfähig zum Fressen: Gewindeschmierung und langsame Montage Pflicht, ggf. verschiedene Gruppen paaren. In sicherheitsrelevanten Fällen ist die Dokumentation des gewählten Schmierstoffs und des gemessenen K-Werts ausdrücklich sinnvoll, damit die Montage später wirklich vollständig reproduzierbar bleibt.
Fazit: A2 und A4 im Merksatz
Nichtrostende Verbindungselemente werden nach GB/T 3098.6 (ISO 3506-1) als „Gruppe + Klasse" gekennzeichnet: A2 ≈ 304, A4 ≈ 316 (mit Mo), die Zahl nach dem Querstrich ist der 1/10 der Nenn-Zugfestigkeit – A2-70 bedeutet Rm ≥ 700 MPa, Rp0.2 ≥ 450 MPa. In Innenräumen reicht A2-70, an der Küste und in chloridhaltiger Umgebung muss es A4-70 oder A4-80 sein. Bei der Montage unbedingt schmieren, Drehzahl drosseln und Fressen vermeiden. YF Zhichengjia ist seit 2005 in Shenzhen ansässig und liefert Edelstahlschrauben der Klassen A2-70, A4-70 und A4-80 – mit Auswahl-Unterstützung und Musterfertigung. Weitere Verbindungstechnik-Dokumente hält die Technische Dokumentationsbibliothek bereit. Für eine Werkstoff-Abschätzung im konkreten Einsatz wenden Sie sich direkt an die Technik-Ingenieure.
