Schrauben sind das meistverwendete Verbindungselement im Maschinen-, Anlagen- und Vorrichtungsbau. Wer in CAD konstruiert, braucht sie ständig – und meist nicht als Einzelstück, sondern in Serie über mehrere Größen, Längen und Festigkeitsklassen. Dieser Beitrag fasst die fünf gängigsten metrischen Schraubennormen zusammen: Kopfformen und Antrieb, der Unterschied zwischen Schaft und Vollgewinde, die Bezeichnungssystematik, das metrische ISO-Gewinde, die Schlüsselweiten und die Festigkeitsklassen.
Hinweis vorweg: Dieser Text richtet sich an den DACH-Raum und nutzt durchgehend metrische Maße und ISO-Normen. US-Quellen arbeiten mit Zoll-Gewinden (UNC/UNF) und eigenen Normen (ASME/SAE); diese sind hier nicht anwendbar.
Den passenden Generator – den Schrauben-Master für Alibre Design – findest du über den Download-Button oben. Er erzeugt die hier beschriebenen Schrauben parametrisch als 3D-Teile. Der Tool-Abschnitt weiter unten erklärt das im Detail.
Welche Normen der Generator abdeckt
Der Schrauben-Master deckt fünf metrische ISO-Normen ab. Sie unterscheiden sich in Kopfform und Antrieb sowie darin, ob die Schraube einen glatten Schaft oder durchgehend Gewinde hat.
| Norm | Bezeichnung | Kopf / Antrieb | Gewinde |
|---|---|---|---|
| ISO 4014 | Sechskantschrauben mit Schaft | Außensechskant | Teilgewinde (mit Schaft) |
| ISO 4017 | Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf | Außensechskant | Vollgewinde |
| ISO 4762 | Zylinderschrauben mit Innensechskant | Zylinderkopf, Innensechskant | Vollgewinde |
| ISO 7380-1 | Flachkopfschrauben mit Innensechskant | Flachrundkopf, Innensechskant | Vollgewinde |
| ISO 10642 | Senkschrauben mit Innensechskant | Senkkopf 90°, Innensechskant | Vollgewinde |
Zur Einordnung: ISO 4762 entspricht der früher in Deutschland geläufigen DIN 912, ISO 10642 der DIN 7991, ISO 4014 der DIN 931 und ISO 4017 der DIN 933. Die alten DIN-Nummern sind im Handel noch verbreitet; maßlich sind ISO und DIN bis auf wenige Schlüsselweiten identisch (dazu der Abschnitt „Schlüsselweiten").
Kopfformen und Antrieb
Zwei Antriebsarten kommen vor:
Außensechskant (ISO 4014, 4017). Der Sechskant sitzt außen am Kopf und wird mit Maul-, Ring- oder Steckschlüssel angezogen. Vorteil: hohe übertragbare Anzugsmomente, robust auch bei verschmutzten oder leicht beschädigten Köpfen. Nachteil: Es wird seitlich Platz für den Schlüssel benötigt.
Innensechskant (ISO 4762, 7380-1, 10642). Der Sechskant ist als Aufnahme in den Kopf eingelassen und wird mit einem Innensechskantschlüssel (umgangssprachlich „Inbus") betätigt. Vorteil: geringer seitlicher Platzbedarf, versenkbare Köpfe, sauberes Erscheinungsbild. Nachteil: kleinere Schlüsselweiten als beim Außensechskant gleicher Gewindegröße, dadurch empfindlicher gegen Rundlaufen bei zu hohem Moment oder abgenutztem Werkzeug.
Die Kopfformen im Einzelnen:
- Zylinderkopf (ISO 4762): zylindrischer Kopf mit ebener Auflage, steht über die Oberfläche vor. Standard für hochfeste Verschraubungen im Maschinenbau.
- Flachrundkopf (ISO 7380-1): niedriger, gewölbter Kopf. Flacher als der Zylinderkopf, optisch zurückhaltend, geringere zulässige Vorspannung.
- Senkkopf (ISO 10642): kegeliger 90°-Kopf, der bündig in einer Senkung verschwindet. Für glatte Oberflächen, wenn nichts überstehen darf.
Schaft oder Gewinde bis Kopf
Der wichtigste Unterschied zwischen ISO 4014 und ISO 4017 ist nicht die Kopfform – die ist identisch –, sondern der Gewindeverlauf.
ISO 4014 (mit Schaft, Teilgewinde). Unter dem Kopf bleibt ein glatter, gewindefreier Schaft; nur der untere Teil trägt Gewinde. Der Schaft ist sinnvoll, wenn die Schraube als Passung wirken oder Querkräfte über den Schaftquerschnitt aufnehmen soll (Scherbeanspruchung), oder wenn die Klemmlänge groß ist und das Gewinde nicht in der Trennfuge liegen soll.
ISO 4017 (Gewinde bis Kopf, Vollgewinde). Das Gewinde reicht durchgehend bis unter den Kopf. Vorteil bei dünnen Klemmpaketen oder wenn die Einschraubtiefe variabel sein soll. Für reine Scherverbindungen ist Vollgewinde im belasteten Querschnitt ungünstiger, weil der Kernquerschnitt kleiner ist als der Schaftquerschnitt.
Konstruktionshinweis: Bei sehr kurzen Längen ist ein Teilgewinde nach ISO 4014 geometrisch nicht mehr darstellbar – dann ist ISO 4017 (Vollgewinde) die richtige Wahl. Das ist auch der Grund, warum es beide Normen nebeneinander gibt.
Systematische Bezeichnung
Eine Schraube wird über Norm, Gewinde, Länge und Festigkeitsklasse eindeutig bezeichnet. Schema:
Sechskantschraube ISO 4014 – M10 × 50 – 8.8
Dabei ist M10 das metrische Regelgewinde, 50 die Nennlänge in Millimeter und 8.8 die Festigkeitsklasse. Bei Senk- und Flachkopfschrauben wird die Länge über alles, einschließlich des versenkten Kopfes, gemessen; bei Schrauben mit aufliegendem Kopf (Sechskant, Zylinder) zählt die Länge ab Kopfunterseite.
Der Schrauben-Master schreibt diese Information automatisch in die Eigenschaften des 3D-Teils – unter anderem in „Description" (z. B. „Sechskantschraube ISO 4017 - M6 x 20 - 8.8"), „Number" (z. B. „ISO 4017-M6x20-8.8") und „Material" (z. B. „Stahl 8.8"). So lässt sich die Schraube später in Stücklisten und Zeichnungen eindeutig identifizieren.
Metrisches ISO-Gewinde und Steigung
Alle fünf Normen verwenden das metrische ISO-Regelgewinde nach ISO 261. Der Buchstabe M steht für metrisch, die Zahl ist der Außen-(Nenn-)durchmesser in Millimeter. Zu jedem Nenndurchmesser gehört eine feste Steigung P (Abstand zweier benachbarter Gewindegänge).
| Gewinde | Nenndurchmesser d (mm) | Steigung P, Regelgewinde (mm) |
|---|---|---|
| M3 | 3 | 0,5 |
| M4 | 4 | 0,7 |
| M5 | 5 | 0,8 |
| M6 | 6 | 1,0 |
| M8 | 8 | 1,25 |
| M10 | 10 | 1,5 |
| M12 | 12 | 1,75 |
| M14 | 14 | 2,0 |
| M16 | 16 | 2,0 |
| M20 | 20 | 2,5 |
| M24 | 24 | 3,0 |
Neben dem Regelgewinde gibt es Feingewinde mit kleinerer Steigung (z. B. M10 × 1,25 oder M10 × 1). Feingewinde wird unter anderem dort eingesetzt, wo eine feinere Verstellung, höhere Selbsthemmung oder mehr tragende Gewindegänge in dünnwandigen Bauteilen gefragt sind. Die hier genannten Normteile sind standardmäßig Regelgewinde.
Schlüsselweiten und Innensechskant
Hier liegt der häufigste Stolperstein – und zwar bei den Außensechskant-Schrauben.
Bei der Umstellung von den alten DIN-Normen (DIN 931/933) auf ISO (ISO 4014/4017) wurden vier Schlüsselweiten geändert. Wer hier das alte Werkzeug ansetzt, riskiert ein Rundlaufen des Kopfes.
| Gewinde | Schlüsselweite ISO (mm) | früher DIN (mm) |
|---|---|---|
| M5 | 8 | 8 |
| M6 | 10 | 10 |
| M8 | 13 | 13 |
| M10 | 16 | 17 |
| M12 | 18 | 19 |
| M14 | 21 | 22 |
| M16 | 24 | 24 |
| M20 | 30 | 30 |
| M22 | 34 | 32 |
| M24 | 36 | 36 |
Gesicherte Normaussage: Geändert wurden nur M10, M12, M14 und M22 (fett). Alle übrigen Schlüsselweiten sind in ISO und DIN identisch. In der Praxis sind beide Varianten noch im Umlauf – beim Kauf von Werkzeug oder Ersatzschrauben also auf ISO oder DIN achten.
Bei den Innensechskant-Schrauben ist die Schlüsselweite (Eckenmaß des Innensechskants) deutlich kleiner als beim Außensechskant gleicher Gewindegröße. Für Zylinderschrauben nach ISO 4762 (= DIN 912):
| Gewinde | Innensechskant (mm) |
|---|---|
| M3 | 2,5 |
| M4 | 3 |
| M5 | 4 |
| M6 | 5 |
| M8 | 6 |
| M10 | 8 |
| M12 | 10 |
| M14 | 12 |
| M16 | 14 |
| M20 | 17 |
Wichtiger Hinweis: Flachkopf (ISO 7380-1) und Senkkopf (ISO 10642) haben wegen ihrer flacheren Köpfe eigene, meist kleinere Innensechskant-Größen (z. B. M6 typisch 4 mm statt 5 mm, M8 typisch 5 mm statt 6 mm). Maßgeblich ist hier das Datenblatt der jeweiligen Norm, nicht die Tabelle für ISO 4762.
Festigkeitsklassen
Bei Stahlschrauben gibt die Festigkeitsklasse die mechanischen Kennwerte an. Sie ist nach ISO 898-1 genormt und besteht aus zwei durch einen Punkt getrennten Zahlen, zum Beispiel 8.8. Die Logik dahinter ist rechnerisch eindeutig:
- Erste Zahl × 100 = Zugfestigkeit Rm in MPa (Beispiel 8.8 → 800 MPa).
- Erste Zahl × zweite Zahl × 10 = Streckgrenze Re in MPa (Beispiel 8.8 → 8 × 8 × 10 = 640 MPa). Die zweite Zahl ist also das Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit (hier 0,8).
| Klasse | Zugfestigkeit Rm (MPa) | Streckgrenze Re bzw. Rp0,2 (MPa) | Bemerkung |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | niedrigfest |
| 5.6 | 500 | 300 | |
| 5.8 | 500 | 400 | |
| 6.8 | 600 | 480 | |
| 8.8 | 800 | 640 | gängigster Standard |
| 10.9 | 1000 | 900 | hochfest |
| 12.9 | 1200 | 1080 | höchste übliche Klasse |
Bei nichtrostenden Schrauben gilt ein anderes System (ISO 3506). Hier steht eine Werkstoffgruppe (A2, A4) und eine Festigkeitsstufe (z. B. 70, 80), wobei die Stufe × 100 die Zugfestigkeit ergibt: A2-70 und A4-80 entsprechen 700 bzw. 800 MPa. A4 ist gegenüber A2 molybdänlegiert und damit beständiger gegen Loch- und Spaltkorrosion (Meerwasser, Chloride).
Werkstoffe und Korrosionsschutz
Die häufigsten Werkstoffgruppen:
- Vergütungs- und Einsatzstähle für die Klassen 8.8 bis 12.9. Höhere Klassen sind fester, aber spröder und empfindlicher gegen wasserstoffinduzierte Sprödbrüche – das ist bei galvanischer Verzinkung hochfester Schrauben (10.9, 12.9) zu beachten.
- Nichtrostende Stähle A2 (z. B. 1.4301 / X5CrNi18-10) und A4 (molybdänlegiert, z. B. 1.4401). A4 für maritime und chemisch belastete Umgebungen.
- Oberflächen: galvanisch verzinkt (dünn, dekorativ, begrenzter Korrosionsschutz), feuerverzinkt (dicker, robuster – bei Schrauben weniger üblich wegen Gewindetoleranzen), oder beschichtet (z. B. Zinklamelle).
Sicherheitsrelevant, keine Auslegung: Festigkeitsklasse und Werkstoff sind keine kosmetische Angabe. Bei tragenden oder sicherheitsrelevanten Verbindungen ist die Klasse Teil der statischen Berechnung; sie darf nicht „nach Gefühl" gewählt oder beim Ersatz beliebig getauscht werden.
Schrauben direkt in Alibre erzeugen
Der Schrauben-Master ist ein AlibreScript-Werkzeug (IronPython) für Alibre Design. Es erzeugt die fünf oben beschriebenen Normschrauben parametrisch.
So arbeitet das Tool:
- Ein einziger Dialog mit vier Auswahlfeldern: Norm, Größe, Nennlänge und Festigkeitsklasse. Die Listen werden dynamisch gefiltert – nach Wahl der Norm erscheinen nur die dafür gültigen Größen, danach nur die gültigen Längen und Klassen.
- Jede erzeugte Schraube wird als eigenes 3D-Teil in einem neuen Alibre-Tab angelegt. So lassen sich in kurzer Folge ganze Serien erstellen.
- Die Norm-Bezeichnung, Größe, Länge, Festigkeitsklasse und der Werkstoff werden automatisch in die Bauteil-Eigenschaften (Description, Number, Material, Comment) geschrieben; zusätzlich werden technische Werte als Parameter abgelegt (d, L, b, P, s, e, k). Das erleichtert Stücklisten und Zeichnungsbeschriftung.
Das Tool steht kostenlos unter MIT-Lizenz zur Verfügung. Download über den Button oben oder im Bereich Tools & Scripte.
Einordnung als Hinweis, keine Gewähr: Der Schrauben-Master bildet die genormte Geometrie für Konstruktions- und Visualisierungszwecke ab. Für sicherheitskritische Berechnungen sind die Maße und Festigkeitswerte gegen die jeweils gültige Norm bzw. das Datenblatt abzugleichen.
Verwendete Normen (Zusammenstellung)
- ISO 4014 – Sechskantschrauben mit Schaft (vormals DIN 931)
- ISO 4017 – Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf (vormals DIN 933)
- ISO 4762 – Zylinderschrauben mit Innensechskant (vormals DIN 912)
- ISO 7380-1 – Flachkopfschrauben mit Innensechskant
- ISO 10642 – Senkschrauben mit Innensechskant (vormals DIN 7991)
- ISO 261 – Metrisches ISO-Gewinde, Regelgewinde (Steigungen)
- ISO 898-1 – Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus Stahl (Festigkeitsklassen)
- ISO 3506 – Mechanische Eigenschaften nichtrostender Verbindungselemente (A2, A4)
Stand: 02.06.2026. Schlüsselweiten, Steigungen und Festigkeitswerte vor verbindlicher Verwendung gegen die jeweils gültige Normausgabe oder das Lieferanten-Datenblatt abgleichen.