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 | Montag, 05.12.2016 15:30:22 Uhr  

4. Werkstoffe - Edelstähle

4.1 Allgemeines   (nach oben)

4.1.1 Übersicht von austenitischen Edelstählen

Der Begriff "Edelstahl Rostfrei" ist ein Oberbegriff für ca. 120 verschiedene Sorten von nicht-rostenden Stählen.
Über Jahrzehnte wurde eine Vielzahl von verschiedenen Legierungen entwickelt, welche für die verschiedene Anwendungen die jeweils besten Eigenschaften liefern. Diese Legierungen haben alle ein gemeinsames Merkmal: Sie benötigen durch das in der Legierung enthaltene Chrom keinen zusätzlichen Oberflächenschutz. Dieser Chromanteil bildet auf der Oberfläche eine farblose, transparente Oxydschicht, welche sich nach Beschädigung der Oberfläche mit Hilfe des in der Luft oder Wasser enthaltenen Sauerstoff selbsttätig schließt. Nichtrostende Stähle sind in der DIN 17440 und der DIN EN ISO 3506 zusammengefasst. Grundsätzlich werden Edelstahllegierungen nach ihrem kristallinen Gefüge in 4 verschiedene Hauptgruppen eingeteilt:

Nichtrostende Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (von höchstens 0,03 %) dürfen
zusätzlich mit dem Buchstabel "L" gekennzeichnet werden (Beispiel: A4L - 80).

Übersicht von austenitischen Edelstählen

Abbildung 5 - aust. Edelstähle


Martensitische Edelstähle
Sind Stähle mit 10,5 - 13,0% Chromanteil und einem Kohlenstoffgehalt von 0,2 - 1,0%
Es können weitere Elemente als Legierungsanteil zugefügt werden. Das Verhältnis zum Kohlenstoff muss eine Wärmebehandlung, das so genannte Vergüten, zulassen. Dadurch werden Festigkeitssteigerungen möglich.

Ferritische Edelstähle (sog. Chrom - Stähle)
Sind Stähle mit 12,0 - 18,0% Chromanteil und sehr geringem Kohlenstoffgehalt kleiner 0,2%.
Diese sind nicht härtbar.

Austenitische Edelstähle (sog. Chrom - Nickel / Chrom - Nickel - Molybdän Stähle)
Die austenitischen Chrom-Nickel Stähle bieten eine besonders günstige Kombination von Verarbeitbarkeit, mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit. Sie eignen sich daher für viele Anwendungsmöglichkeiten und sind die wichtigste Gruppe nichtrostender Stähle. Die wichtigste Eigenschaft dieser Stahlgruppe ist die hohe Korrosionsbeständigkeit, die mit zunehmendem Legierungsgehalt, besonders an Chrom und Molybdän, gesteigert wird. Wie bei den ferritischen Stählen, ist auch bei den austenitischen Stählen zum Erreichen guter technologischer Eigenschaften ein feinkörniges Gefüge notwendig.
Als abschließende Wärmebehandlung wird ein Lösungsglühen bei Temperaturen zwischen 1000° C und 1150° C mit anschließender Abkühlung in Wasser oder Luft durchgeführt, um die Ausbildung von Ausscheidungen zu vermeiden. Austenitische Stähle sind im Gegensatz zu martensitischen Stählen nicht härtbar. Das hohe Dehnungsvermögen der austenitischen Stähle garantiert eine gute Kaltumformbarkeit.



4.1.2 verschiedene Typen von Edelstählen
   (nach oben)

Typ

Werkstoff-Nr.

Beschreibung

Beständigkeit


gegen
Rost

gegen Säure

Festigkeit

Schweissbarkeit

A1

1.4300
1.4305

= klassicher Drehstahl
+ einfache Bearbeitung

mittel

gering

gering
Klasse 50

gering

A2

1.4301
1.4303
1.4306

= klassicher Edelstahl

hoch

gering

mittel
Klasse 70

gut

A3

1.4306
1.4550
1.4590


hoch

mittel

mittel
Klasse 70

gut

A4

1.4401
1.4404
1.4306

= Edelstahl für Hochsäureumgebungen

hoch

hoch

mittel
Klasse 70
Klasse 80 mögl.

gut

A5

1.4436
1.4571
1.4580

= Edelstahl mit besonderer Härte, nur gegen Anfrage.

hoch

hoch

hoch

gut

Tabelle 26: Typen von Edelstählen


4.2 Zusammensetzung von Edelstahl   (nach oben)

4.2.1 chemische Zusammensetzung von Edelstahl
   (nach oben)

Stahl-
gruppe
Material
Für Schrauben/Muttern übliche Werkstoffe
Cr**
Ni**
Mo**
C**max.
Si** max.
Mn** max.
P** max.
S** max.
Sonstige Zusätze
Anmerkungen
Werkstoff-Nr.
(AlSI-Nr.)
Werkstoff-Kurzname
n. EN 10088-3/DIN 17006, 17440
(Details siehe ISO 3506, Tab. 1)
A 1 1.4305 (303) X8CrNiS 18-9
16-19
5-10
0,7
0,12
1,0
6,5
0,20
0,15-0,35
Cu, - Schwefel darf durch Selen
ersetzt werden
A 2 1.4301 (304) 1.4303 (305) X5CrNi 18-10
15-20
8-19
*
0,10
1,0
2,0
0,05

* Mo zulässig
A 3 1.4541 (321) X6CrNiTi 18-10
17-19
9-12
*
0,08
0,045
0,03
* Mo zulässig - muss zur Stabilisierung Ti oder Nb oder Ta enthalten
A 4 1.4401 (316) X5CrNiMo 17-12-2
16-18,5
10-15
2,0 3,0
0,08
1,0
2,0
0,045
0,03
Muss zur Stabilisierung
Ti oder Nb oder Ta enthalten
A 5 1.4571
(316 Ti)
X6CrNiMoTi 17-12-2
10,5-14
A - 1.4439 X2CrNiMoN 17-13-5
16,5-18,5
12,5-14,5
4,0-
0,03
1,0
2,0
0,045
0,015

Austenitische / austenitisch-ferritische Stähle mit besonderer Beständigkeit gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion - z.B. in Hallenschwimmbädern

A - 1.4539 X1NiCrMoCu 25-20-5
19-21
24-26
5,0
0,02
0,7




0,030
0,010
A - 1.4529

X1NiCrMoCuN 25-20-7

6,0-7,0
0,5

1,0

A/F - 1.4462

X2CrNiMoN 22-5-3

21-23
4,5-6,5
2,5-3,5
0,03
1,0

2,0

0,035
0,015
C - 1.4034 (420)

X46Cr 13

12,5-14,5
0,43-
0,50
1,0

1,0

0,040
0 ,03

Werkstoffe für federnde Teile - z.B. nach DIN 127, 128, 471, 472, 2093, 6797, 6798, 6799, 7967, 7980

C -

1.4122

X39CrMo 17-1
15,5- 17,5
≤ 1,0
0,80- 1,30
0,33-
0,45
1,0
1,5
0,040
0,03
A - 1.4310 (301) X10CrNi 18-8
16-18
6-9,5
≤ 0,8
0,05-
0,15
2,0
2,0
0,045
0,015
(Achtung: reduzierte Federkräfte gegenüber Federstahl)
C - 1.4568 (301) X7GNiAl 17-7
16-1
6,5-7,8
0,09
0,7
1,0
0,04
0,015
Al 0,70-1,5

 

(Chemische Zusammensetzung in % nach ISO 3506 / EN 10088-3.)
**Chrom, Nickel, Molybdän, Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Phosphor, Schwefel (Details siehe Kapitel 4.2.2 chemische Elemente von Edelstahl)

Tabelle 28: chem. Zusammensetzung Edelstahl

Tabelle 29: Kurzform (Edelstahlklasse A1-A5 - handelsüblich)

Stahlgruppe

Stahlsorte

Chemische Zusammensetzung (Massenanteil in %)1)

C*

Si*

Mn*

P*

S*

Cr*

Mo*

Ni*

Cu*

Anmerkungen

Austenitisch

A1

0,12

1

6,5

0,2

0,15 bis 0,35

16
bis
19

0,7

5
bis
10
1,75
bis
2,25

2), 3) 4)

A2

0,1

1

2

0,05

0,03

15
bis
20

-5)

8
bis
19

4

6), 7), 8)

A3

0,08

1

2

0,045

0,03

17
bis
19

-5)

9
bis
12

1

6), 9)

A4

0,08

1

2

0,045

0,03

16
bis
18,5
2
bis
3
10
bis
15

1

10), 8)

A5

0,08

1

2

0,045

0,03

16
bis
18,5
2
bis
3
10,5
bis
15

1

9), 10)

Bitte beachten Sie folgende Anmerkungen:
(1) Maximalwerte, soweit nicht andere Angaben gemacht sind.
(2) Schwefel darf durch Selen ersetzt werden.
(3) Falls der Massenanteil an Nickel unter 8% liegt, muss der Massenanteil an Magan mindestens 5% betragen.
(4) Für den Massenanteil an Kupfer gibt es keine Mindestgrenze, sofern der Massenanteil an Nickel mehr als 8% beträgt.
(5) Molybdän ist nach Wahl des Herstellers zulässig. Falls dennoch für bestimmte Anwendungen eine Einschränkung des Molybdängehaltes notwendig ist, muss dies vom Kunden bei der Bestellung festgelegt werden.
(6) Molybdän ist nach Wahl des Herstellers ebenfalls zulässig.
(7) Falls der Massenanteil an Chrom unter 17% liegt, sollte der Massenanteil an Nickel mindestens 12% betragen.
(8) Bei austenitischen Stählen mit einem Massenanteil an Kohlenstoff von max. 0,03% darf Stickstoff bis max. 0,22% enthalten sein.
(9) Muss zur Stabilisierung Titan 5 x C bis max. 0,8% enthalten und entsprechend nach dieser Tabelle gekennzeichnet sein, oder muss zur Stabilisierung Niob und/oder Tantal 10 x C bis max. 1% enthalten und entsprechend nach dieser Tabelle gekennzeichnet sein.
(10) Der Kohlenstoffgehalt darf nach Wahl des Herstellers höher liegen, soweit dies bei größeren Durchmessern zum Erreichen der festgelegten mechanischen Eigenschaften erforderlich ist, jedoch bei austenitischen Stählen nicht über 0,12%.

* Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Phosphor, Schwefel, Chrom, Molybdän, Nickel, Kupfer (Details siehe Kapitel 4.2.2 chemische Elemente von Edelstahl)


4.2.2 chemische Elemente in Edelstählen   (nach oben)

Edelstähle können folgende Elemente beinhalten:

Name, Symbol,
Ordnungszahl

Beschreibung

Aluminium
Al (13)

Aluminium wirkt stark desoxidierend und denitrierend. Die Bildung von harten Al-Nitriden reduziert die Alterungsanfälligkeit von Stahl. Bei ferritischen Chromstählen führt die Beigabe von Aluminium neben verbesserter Zunderbeständigkeit zu einer verringerten Empfindlichkeit gegenüber interkristalliner Korrosion.
 

Chrom
Cr (24)

Chrom erhöht die Zugfestigkeit durch Bildung von Mischkristallstrukturen und reduziert die kritische Abkühlgeschwindigkeit. Dadurch steigen Zunderbeständigkeit und Einhärtetiefe. Bei ferritischen- (Klasse C) und austenitischen Stählen (Klasse A) ab einem Anteil von von 13% korrosionshemmend. Grund ist die die Bildung einer resistenten Chromoxid-Schicht auf der Oberfläche.
 

Cobalt
Co (27)

Cobalt verbessert die Anlassbeständigkeit und steigert die Warmfestigkeit von Stählen.

Kohlenstoff
C (6)

Kohlenstoff erhöht bei Stählen die Härte und Festigkeit. Ein zu hoher Kohlenstoffanteil bewirkt jedoch eine starte Reduktion der Kaltformbarkeit.
 

Mangan
Mn (25)

Mangan erhöht bei Stählen die Zähigkeit und Festigkeit. Durch die Bindung von Schwefel als Mangansulfid reduziert es bei hoher Konzentration die Verformungsfähigkeit senkrecht zur Walzrichtung.
 

Molybdän
Mo (42)

Eine Molybdänkonzentration von über 0,2 % erhöht die Durchhärtbarkeit von Stählen. Zudem wird Anlassversprödung reduziert. Molybdän wirkt bei hohen Temperaturen gefügestabilisierend und wird daher meist in Stählen für hohe Betriebstemperaturen verwendet.

Nickel
Ni (28)

Nickel ist Hauptbestandteil und gewichtiger Preisfaktor in der Legierung von nichtrostenden Stählen der Klasse A (austenitischer Stähle: A1, A2, A3, A4, A5). Nickel bewirkt sehr hohe Zähigkeit, auch bei niedrigen Temperaturen. Es ist besonders für die Vergütung großer Querschnitte geeignet, da hier hohe Festigkeits- und optimale Zähigkeitswerte erzielt werden. Eine alleinige Anwendung von Nickel ist nicht vorteilhaft, da es anlassversprödend wirkt. Daher wird Nickel meist zusammen mit Molybdän verwendet.

Niob
Nb (41)

Niob wird bei austenitischen Stählen (z.B. A3 oder A5) zur Verbesserung der Stabilität beigefügt.
 

Phosphor
P (15)

Phosphor bewirkt Kaltsprödigkeit und Empfindlichkeit gegen Schlagbeanspruchung. Zudem reduziert es die Zähigkeit von Stählen. Ziel ist ein minimaler Phosphorgehalt.

Schwefel
S (16)

Als Nachbarelement von Phosphor gilt es auch, den Schwefelanteil in Stählen möglichst gering zu halten. Die Bildung von Mangansulfid erhöht den Schmelzpunkt des Stahl, was die Rot- und Heißbruchgefahr reduziert. Bei manchen Automatenstählen wird Schwefel beigesetzt, um kurzbrüchige Späne zu erreichen.
 

Silizium
Si (14)
 

Silizium erhöht die Zunderbeständigkeit und trägt zur Stahlberuhigung bei, wodurch es die Alterungsbeständigkeit und Zähigkeit von Stählen erhöht.

Stickstoff
N (7)

Die Beigabe von Stickstoff stabilisiert das Austenitgefüge. Durch Nitridausscheidungen wird dadurch die Festigkeit erhöht und zudem verbessert man die mechanischen Eigenschaften bei hoher Temperatur. Jedoch kann die Nitridabgabe zu Alterung und Reduktion der Zähigkeit führen. Bei unlegierten und geringlegierten Stählen erhöht sich die Empfindlichkeit gegenüber interkristalliner Korrosion.
 

Tantal
Ta (73)

Tantal wird bei austenitischen Stählen (z.B. A3 oder A5) zur Verbesserung der Stabilität beigefügt.

Titan
Ti (22)

Titan wirkt denitrierend, desoxidierent, schwefelbindend und erzeugt Karbid. Dadurch hemmt Titan bei nichtrostenden Stählen die interkristalline Korrosion.

Vanadium
V (23)

Vanadium verbessert die Zähigkeit von Stählen. Grund ist die Bildung von Karbiden, welche bereits bei einem Anteil von 0,1% Vanadium im Werkstoff die Anlassversprödung reduzieren.

Wasserstoff
H (1)

Wasserstoff gelangt während der Herstellung und Oberflächenbehandlung in den Stahl und schädigt diesen durch Wasserstoffversprödung. Temperung bewirkt ein Austreten des Wasserstoffs aus dem Stahl.

Tabelle 30: chem. Elemente von Edelstahl


4.3 Beständigkeit von Edelstahl   (nach oben)

Chemische Beständigkeit von Verbindungselementen aus nichtrostenden Stählen A 2 und A 4

Die Beständigkeitsangaben können sich in der Praxis verändern; selten wirken die reinen Agenzien, oft verstärken oder schwächen Beimengungen den Angriff. Auch Rückstände am Teil können die Bedingungen verändern. Der sicherste Weg ist die Untersuchung unter Betriebsbedingungen.

1 - beständig (Substanzverlust weniger als 0,1 g/m2 x h)
2 - bedingt beständig (Substanzverlust von 0,1 bis 1,0 g/m2 x h)
3 - wenig beständig (Substanzverlust von 1,0 bis 10,0 g/m2 x h)
4 - unbeständig (Substanzverlust über 10,1 g/m2 x h)

Agenzien

Beständigkeitsgrad

Agenzien

Beständigkeitsgrad


A 2

A 4


A 2

A 4

Abwässer ohne Schwefelsäure

1

1

Latex

1

1

Aceton, alle Konz.

1

1

Leimöl

1

1

Aethyläther, kochend

1

1

 

Aethylacetat

1

1

Magnesiumsulfat

1

1

Aethylalkohol, alle Konz.

1

1

Maleisäure

1

1

Alaun (10 %), kalt

1

1

Melasse

1

1

gesättigte Lösung, kochend

2

1

Methylalkohol

1

1

Aluminiumacetat

1

1

Milchsäure, kalt

1

1

Aluminiumsulfat (10 %), kalt

1

1

Milchsäure, alle Konz., kochend

3

2

gesättigt, kalt

2

1

 

Ameisensäure, kalt

1

1

Natriumaluminat

1

1

Ammoniumkarbonat

1

1

Natriumbisulfat, kochend

1

1

Ammoniumnitrat

1

1

Natriumbisulfid, kochend

1

1

Ammoniumsulfat, kalt

1

1

Natriumkarbonat (Soda)

1

1

Ammoniumsulfit

1

1

Natriumhydroxyd, kalt

1

1

Anilin

1

1

Natriumnitrat

1

1

 

Natriumperchlorat

1

1

Benzin

1

1

Natriumphosphat

1

1

Benzoesäure

1

1

Natriumsulfat

1

1

Benzol

1

1

Natriumsulfid

1

1

Bier

1

1

Natriumsulfit

1

1

Blausäure

1

1

Nickelsulfat

1

1

Borsäure

1

1

Nitrosesäure

2

1

Butylacetat

1

1

 
 

Öle (Schmier- und vegetabilische Öle)

1

1

Calziumbisulfit, kalt

1

1

Oxalsäure, 5 %, kalt

1

1

kochend

3

1

 

Calziumhydroxyd (10-50 %), kalt

1

1

Phenol, kochend

2

1

Calziumnitrat

1

1

Phosphorsäure bis 70 %, kalt

1

1

Chlor, trocken

1

1

Photograph. Entwickler/Fixierbad

1

1

Chloroform, wasserfrei

1

1

Pottasche

1

1

Chlorschwefel, wasserfrei

1

1

 

Chromsäure (10 %), kalt

1

1

Quecksilber

1

1

kochend

3

2

Quecksilberamalgam

1

1

Cyankalium

1

1

Quecksilbernitrat

1

1

Eisennitrat

1

1

Salicylsäure

1

1

Eisensulfat

1

1

Salmiakgeist

1

1

Entwickler (Foto)

1

1

Salpetersäure bis 60 %, kalt

1

1

Essigsäure, kalt

1

1

Schwefel (geschmolzen)

1

1

 

Schwefeldioxyd

1

1

Fettsäure, 150°C

1

1

Schwefelkohlenstoff

1

1

Flüssige Gase (Propan, Butan)

1

1

Schwefelwasserstoff

1

1

Formalin

1

1

Schweflige Säure, gesättigt, 20° C

1

1

Fruchtsäfte

2

1

Seife

1

1

Gerbsäure

1

1

Teer

1

1

Glyzerin

1

1

Tetrachlorkohlenstoff, wasserfrei

1

1

 

Trichloraethylen, wasserfrei

1

1

Kaliumbichromat (25 %)

1

1

 

Kaliumbitartrat, kalt

1

1

Viskose

1

1

Kaliumchlorat

1

1

 

Kaliumhydroxyd (Kalilauge)

1

1

Wasserglas

1

1

Kaliumnitrat

1

1

Wasserstoffsuperoxyd

1

1

Kaliumpermanganat

1

1

Wein

1

1

Kalkmilch

1

1

Weinsäure

1

1

Kaliumsulfat

1

1

     

Kampfer

1

1

Zinksulfat

1

1

Kohlendioxyd

1

1

Zitronensäure, gesättigt, kalt

1

1

Kreosot

1

1

Zitronensäure, 50 %, kochend

4

1

Kupferacetat

1

1

Zuckerlösung

1

1

Kupferarsenit

1

1

 

Kupfernitrat

1

1

Kupfersulfat

1

1

Tabelle 31: chem. Beständigkeit von Edelstählen A2, A4


4.4 Mechanische Eigenschaften von Edelstahl   (nach oben)

4.4.1 Anziehdrehmomente von Edelstahlschrauben   (nach oben)

Anziehmomente für Schrauben und Muttern aus A 2/A 4
Bei Verbindungselementen aus nichtrostenden Stählen sind die Reibungswerte im Gewinde und an den Auflageflächen wesentlich größer als bei vergüteten Stahlschrauben - auch der Streubereich der Reibungswerte ist hier viel größer (bis über 100 %!). Zur endgültigen Bestimmung des richtigen Drehmomentes ist ein Versuch unter Einsatzbedingungen angeraten.

Durch Verwendung von Spezialschmiermitteln können zwar die Reibungszahlen µ verringert werden - aber der sehr große Streubereich bleibt erhalten.

Die Tabelle enthält unverbindliche Richtwerte für verschiedene Reibungszahlen, gültig für Schrauben und Muttern nach DIN 912, 931, 933 und 934 / ISO 4762, 4014, 4017, 4032 aus nichtrostenden Stählen A2 und A4, in der Festigkeitsklasse -70 (kaltverfestigt = Kaltpressfertigung) bis zu Nennlängen 8 x d, bei Raumtemperatur (ca. + 20 °C) und einer Dehngrenzen-Ausnutzung von Rp 0,2 = 90 %.

Die in der folgenden Tabelle genannten Anziehmomente können nur als sehr grobe und unverbindliche Richtwerte verstanden werden - siehe VDI 2230!


Anziehmomente MA/Nm für A 2, A 4 -70 (-50**)

Reibungs 
zahl µ

-70 = Rp 0,2 min. 450 N/mm2

**-50 = Rp 0,2 min. 210 N/mm2

M 4

M 5

M 6

M 8

M 10

M 12

M 16

M 20

M 24

M 27

M 30

0,10

1,7

3,4

5,9

14,5

30

50

121

244

234

328

445

0,12

2,0

3,8

6,7

16,3

33

56

136

274

264

371

503

0,14

2,2

4,2

7,4

17,8

36

62

150

303

290

410

556

0,16

2,3

4,6

7,9

19,3

39

66

162

328

314

444

602

0,18

2,5

4,9

8,4

20,4

41

70

173

351

336

475

643

0,20

2,6

5,1

8,8

21,5

44

74

183

370

355

502

680

0,30

3,0

6,1

10,4

25,5

51

88

218

439

421

599

809

0,40

3,3

6,6

11,3

27,6

56

96

237

479

458

652

881


Sechskantmuttern mit Klemmteil aus nicht-rostenden Stählen neigen manchmal wegen des hohen Gewindeflankendruckes beim Einformen des Bolzengewindes in das Klemmteil zum Festfressen. Hier hilft in der Regel die Behandlung des Bolzengewindes mit einem reibungsmindernden Mittel. Die veränderten Reibwerte sind beim Anziehen der Verbindung entsprechend zu berücksichtigen. Schraube mit Mutter mit Klemmteil

Die nachfolgenden Tabellen für die Werkstoffklassen A2 und A4 berücksichtigen eine Reibungszahl
von µ = 0,12 für handelsübliche Schrauben und Muttern ohne Schmierung.

!!

Zusätzliche Schmierung der Gewinde verändert die Reibungszahl erheblich und führt zu nicht bestimmbaren Anziehverhältnissen !. (vgl. Kapitel 4.4.6 Reibungszahlen bei Schmierung)

!!

- Klasse 50: für A2-50 und A4-50 ohne Längenbegrenzung (in der Regel gedrehte Teile)
- Klasse 70: für A2-70 und A4-70 (handelsüblich) aber nur für Längen mit 8 x Gewindedurchmesser
- Klasse 80: für A2-80 und A4-80 (stark kaltverfestigt) aber nur für Längen mit 8 x Gewindedurchmesser

Gewinde

Festigkeitsklasse 50
„z.B. Drehteile“

Festigkeitsklasse 70
„Standard A2-70, A4-70“

Festigkeitsklasse 80
„z.B. A4-80“

Vorspannkraft
in N

Anziehdreh-moment
in Nm

Vorspannkraft
in N

Anziehdreh-moment
in Nm

Vorspannkraft
in N

Anziehdreh-moment
in Nm

M 5

M 5

1,7

3.000

3,5

4.750

4,7

M 6

M 6

3

6.200

6

6.700

8,0

M 8

M 8

7,1

12.200

16

13.700

22

M 10

M 10

14

16.300

32

22.000

43

M 12

M 12

24

24.200

56

32.000

75

M 16

M 16

59

45.000

135

60.000

180

M 20

M 20

114

71.000

280

95.000

370

M 24

M 24

198

105.000

455

140.000

605

M 30

M 30

393

191.000

1050

255.000

1400

Tabelle 33: Anziehdrehmomente Edelstahl

4.4.2 Festigkeit von Edelstahlschrauben   (nach oben)

Mechanische Eigenschaften für Verbindungselemente der Stahlgruppen A 1 - A 5 bei ca. + 20° C.

Festigkeitsklasse

Durchmes-serbereich

Schrauben

Muttern

Zugfestigkeit Rm N/mm2min

0,2 % Dehngrenze Rp N/mm2min

Bruchdehnung A
in mm, min

Prüfspannung Sp / N/mm2 min

m ≥ 0,8 d

0,5 ≤ m < 0,8 d

50 weich (gedreht)

M 39

500

210

0,6 d

500

250 (Fkl. - 025)

70 kaltverfestigt* (gepresst)

M 24

700

450

0,4 d

700

350 (Fkl. - 035)

80 stark kaltverfestigt*

M 24

800

600

0,3 d

800

400 (Fkl. - 040)

Untere Streckgrenze Rel oder 0,2% - Dehngrenze Rp 0,2
bei 100 °C = 85 %
bei 200 °C = 80 %
bei 300 °C = 75 %
bei 400 °C = 70 %

* Diese Werte gelten nur für
Verbindungselemente (Schrauben) mit
Längen bis 8 x Gewinde-Nenndurchm. (8 x d) !

Tabelle 34: Festigkeit von Edelstahl

Für Sechskant-, Innensechskant-, Schlitz- und Kreuzschlitzschrauben ist die Festigkeitsklasse - 70 der Regelfall und handelsüblich. Verbindungselemente aus nichtrostenden Stählen sind kaltzäh und gut geeignet für den Einsatz bei tiefen Temperaturen (A 2 bis -200 °C, A 4 bis -60 °C nach DIN 267-13).

Austenitische Werkstoffe sind nicht durch Wärmebehandlung härtbar - Verbindungselemente aus austenitischen Werkstoffen (A 1 - A 5) haben daher ein anderes Montageverhalten als vergütete Stahlschrauben. Unsachgemäße Montage kann zum Versagen (Kaltverschweißung/Fressen/Bruch) führen.


!

Magnetische Eigenschaften von Edelstahl

Verbindungselemente aus nichtrostenden Stählen sind im allgemeinen nicht magnetisierbar - durch die Fertigung kann eine Magnetisierbarkeit eintreten; wenn besondere Anforderungen an die Magnetisierbarkeit gestellt werden, muss dies entsprechend vereinbart werden.

!

Oberflächen von Verbindungselementen aus nichtrostenden Stählen müssen sauber und metallisch blank sein.
(Passivierung =>ISO 16048)

4.4.3 Strecklastgrenzen von Edelstahlschrauben   (nach oben)

Strecklastgrenzen für Schaftschrauben
Edelstähle vom Typ "A" sind nicht härtbar. Jedoch kann durch Kaltverfestigung eine höhere Streckgrenze bewirkt werden. Angaben gem. DIN EN ISO 3506

Durchmesser

Strecklastgrenzen in (Nm)
für Festigkeitsklasse

50 (z.B. A2-50)

70 (z.B. A2-70)

M 5

2.980

6.390

M 6

4.220

9.045

M 8

7.685

16.470

M 10

12.180

26.100

M 12

17.700

37.935

M 16

32.970

70.650

M 20

51.450

110.250

M 24

74.130

88.250

M 27

96.390

114.750

M 30

117.810

140.250

Tabelle 35: Strecklastgrenzen für Edelstahlschrauben


4.4.4 Mindestbruchgrenzen von Edelstahlschrauben
   (nach oben)

Gewinde

Mindestbruchdrehmoment (Bmin) in Nm
für Festigkeits-Klasse

50

70

80

M 1,6

0,15

0,2

0,24

M 2

0,3

0,4

0,48

M 2,5

0,6

0,9

0,96

M 3

1,1

1,6

1,8

M 4

2,7

3,8

4,3

M 5

5,5

7,8

8,8

M 6

9,3

13

15

M 8

23

32

37

M 10

46

65

74

M 12

80

110

130

M 16

210

290

330

Tabelle 36


4.4.5 Hochtemperatur-Eigenschaften von Edelstahlschrauben   (nach oben)

Durchmesser

Warmstreckgrenzen, gemessen in N

+ 20 °C

+ 100 °C

+ 200 °C

+ 300 °C

+ 400 °C

M 5

6.390

5.432

5.112

4.793

4.473

M 6

9.045

7.688

7.236

6.784

6.332

M 8

16.740

14.000

13.176

12.353

11.529

M 10

26.100

22.185

20.880

19.575

18.270

M 12

37.935

32.245

30.348

28.451

26.555

M 16

70.650

60.053

56.520

52.988

49.455

M 20

110.250

93.713

88.200

82.688

77.175

M 24

88.250

75.013

70.600

66.188

61.775

M 27

114.750

97.538

91.800

86.063

80.325

M 30

140.250

119.213

112.200

105.188

98.175

Tabelle 37: Hochtemperatur-Eigenschaften von Edelstahlschrauben


4.4.6 Reibungszahlen für Edelstahlschrauben/ -Muttern   (nach oben)

Durch Schmierung kann die Reibungszahl, und damit die wichtigste Variable für das Anzugsdrehmoment sehr stark verändern. Grundsätzlich gilt, dass die Reibungszahl µ sinkt, wenn ein Schmiermittel verwendet wird. Daher kann bei Schmierung leichter ein "Abreißen" der Edelstahlschrauben eintreten, wenn mit gleicher Kraft wie bei einer ungeschmierten Verbindung angezogen wird.

Es gilt: Schmiermitteleinsatz >> Reibungszahl µ sinkt >> weniger Anzugsdrehmoment ("weniger Kraft") ist nötig

Schrauben und Gegenlage aus

Mutter aus

Schmiermittel

Nachgiebigkeit der Verbindung

Reibungszahlen

unter Kopf

im Gewinde


unter Kopf
µK

im Gewinde
µG

A2 oder A4

A2 oder A4

ohne

ohne

sehr groß

0,35 - 0,50

0,26 - 0,50

Schmiermittel (z.B. Chlorparaffin-Basis)

0,08 - 0,12

0,12 - 0,23

Schutzfett gegen Korrosion

0,25 - 0,35

0,26 - 0,45

ohne

ohne

klein

0,08 - 0,12

0,23 - 0,35

Schmiermittel (z.B. Chlorparaffin-Basis)

0,08 - 0,12

0,10 - 0,16

AlMgSi


ohne

sehr groß

0,08 - 0,11

0,32 - 0,43

Schmiermittel (z.B. Chlorparaffin-Basis)

0,08 - 0,11

0,32 - 0,43

0,08 - 0,11

0,28 - 0,35

Tabelle 38: Reibungszahlen für Edelstahlschrauben

4.5 Kennzeichnung von Edelstahl   (nach oben)

Klassifizierung von Edelstahl, z.B. A2-70 (Standard-Edelstahl)

A Kennzeichen Werkstoffgruppe
A = Austenitischer Edelstahl (Chrom-Nickel-Stahl)
   2 Kennzeichen Stahlgruppe
1 = Automatenstahl
2 = Kaltstauchstahl legiert mit Chrom und Nickel (klassischer Edelstahl)
3 = Kaltstauchstahl mit Chrom und Nickel legiert und gehärtet mit Titan, Niob und Tantal
4 = Kaltstauchstahl mit Chrom, Nickel und Molybdän (hochsäurebeständig)
5 = Kaltstauchstahl mit Chrom, Nickel und Molybdän (hochsäurebeständig) und gehärtet
mit Titan, Niob und Tantal
     -70 Festigkeitsangabe: Zugfestigkeit Regelzugfestigkeit für
50 = 1/10 der Zugfestigkeit (mindestens 500 N/mm²) A1
70 = 1/10 der Zugfestigkeit (mindestens 700 N/mm²) A2, A4 (Standard)
80 = 1/10 der Zugfestigkeit (mindestens 800 N/mm²) A4-80, A5

Kennzeichnung von Edelstahlteilen
Die Normung geht bei Produkten aus nichtrostenden Stählen von einer Kennzeichnungspflicht aus, welche Schrauben ab 5 mm Durchmesser betrifft und Stahlgruppe, Festigkeitsklasse und Herkunftszeichen enthalten muss.

bei Sechskantschrauben

Sechskantschraube Kennzeichnung

bei Zylinderschrauben mit Innensechskant

Inbusschraube Kennzeichnung

bei Muttern

Muttern ab Durchmesser 5 mm müssen nach dem Bezeichnungssystem gekennzeichnet werden. Die Kennzeichnung muss auf mindestens einer Seite oder der Schlüsselfläche angebracht werden.

Die Kennzeichnung durch Einkerbung verliert an Bedeutung, da dieses Verfahren die Ränder der Muttern verletzt. Zwei Kerben stehen für A2, vier Kerben für A4.

Nicht gekennzeichnete Muttern oder Schrauben erfüllen meist nur die Festigkeitsklasse 50.

Sechskantmutter Kennzeichnung

Ist lediglich A2 aufgeprägt, gilt die Festigkeit A2-70, bei A4 die Festigkeit A4-70.

 




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