Acht Stunden tempern statt zwölf: Die Aussage beruht auf 0.1 Punkten

Diese Website hat eine Seite darüber, was Wasserstoffversprödung ist, und eine darüber, warum ihre Prüfung keine Abnahmeprüfung ist. Keine beantwortet, wie lange getempert werden soll, denn auch die Normen, die wir lesen, beantworten es nicht. Deshalb tut diese Seite etwas, das es hier bisher kaum gab: Sie liest eine Forschungsarbeit vollständig und prüft ihre Rechnung.

Was gemessen wurde

Die Arbeit heißt Influence of baking time on hydrogen embrittlement in alkaline nickel-zinc electroplated steel fasteners und erschien im Indian Journal of Chemical Technology, Band 32, Juli 2025, Seiten 478–484. Eingereicht wurde sie im Juli 2024, angenommen im März 2025.

Zuerst die Interessenlage: Vier der sechs Autoren arbeiten bei Norm Coating, einem Beschichter für Verbindungselemente in İzmir, zwei an der İzmir Katip Çelebi University. Dass ein Beschichtungsbetrieb darüber veröffentlicht, wie lange sein eigenes Verfahren laufen muss, disqualifiziert ihn nicht, und die Arbeit ist frei zugänglich, sodass der Rechenweg sichtbar ist. Man sollte es aber wissen, wenn man eine Schlussfolgerung liest, deren praktische Folge ein kürzerer Ofenzyklus ist.

Die Arbeit gibt nicht an, wie viele Schrauben je Bedingung gezogen wurden. Das sollte man ausdrücklich sagen, statt eine Zahl anzunehmen, denn die Unterschiede, an denen die Schlussfolgerung hängt, sind klein.

Ein Detail betrifft eine andere Seite dieser Website. Die REM-Untersuchung fand die Beschichtung im Gewindebereich wegen des Kanteneffekts ungleichmäßig verteilt, dicker an der Spitze und dünner im Grund, während der Kopf gleichmäßig beschichtet war. Das ist dasselbe Geometrieproblem wie die Beschichtung, die die Gewindetoleranz aufzehrt, von der anderen Seite betrachtet.

Die Tabelle

Vier Bedingungen, vier Zeilen. HDR steht für hydrogen ductility recovery, den prozentualen Zuwachs der Dehnung gegenüber der ungetemperten Referenz.

Das Erste an dieser Tabelle ist nicht die Schlussfolgerung, sondern dass sich die Festigkeit kaum bewegt. Die Arbeit sagt es direkt: Der größte Unterschied zwischen den Festigkeitswerten lag nicht über 1 %. Streckgrenze und Zugfestigkeit liegen bei einer ungetemperten Schraube und einer Schraube, die zwölf Stunden bei 200 °C verbracht hat, innerhalb eines Prozents. Alles, was sich ändert, ändert sich in der Dehnungsspalte.

Das ist die praktische Warnung, versteckt in einer Arbeit über Öfen. Ein Zugversuch an einer versprödeten Schraube meldet eine Schraube, die ihre Klasse erfüllt. Diese Website sagt das schon auf der Seite darüber, warum jede Prüfung bestanden wird; hier steht es mit Zahlen, von einer Schraube, die nie getempert wurde.

Die dritte Spalte nachgerechnet

HDR ist in der Arbeit als Dehnung der getemperten Probe im Verhältnis zur Dehnung der Referenz definiert. Wendet man das auf die Dehnungen an, die in derselben Tabelle stehen:

Zwei Zeilen lassen sich auf die Nachkommastelle reproduzieren. Die 8-h-Zeile nicht. Um 11,4 zu erhalten, müsste die Dehnung etwa 15,49 betragen, und die Tabelle druckt 15,4. Die mit Abstand wahrscheinlichste Erklärung ist eine gerundete oder abgeschnittene Dehnungsspalte, und diese Seite unterstellt nichts anderes.

Es ist wichtig wegen der Stelle, an der diese Zeile steht. Die Schlussfolgerung lautet, dass acht Stunden genügen und zwölf unnötig sind, und der Beleg dafür ist 11,4 gegen 11,5 — ein Zehntel Prozentpunkt. Aus den gedruckten Dehnungen nachgerechnet lautet derselbe Vergleich 10,79 gegen 11,51, ein Abstand von sieben Zehnteln. Immer noch klein. Aber siebenmal so groß wie der, auf dem die Schlussfolgerung beruht.

Fließtext und Tabelle widersprechen sich außerdem: Der Text nennt für 4 h und 8 h eine Erholung von 7,1 % und 11,3 %, die Tabelle 7,19 und 11,4.

Was die Arbeit belegt

Sie skeptisch zu lesen heißt nicht, sie zu verwerfen, und drei Befunde überstehen die Rechnung, ohne überhaupt von der 8-h-Zeile abzuhängen.

Vier Stunden reichten nicht. Welchen Wert man auch nimmt, die Erholung nach 4 h liegt deutlich unter den beiden anderen, und die Arbeit stellt fest, dass vier Stunden keine ausreichenden Bedingungen für eine vollständige Wiederherstellung der Duktilität boten. Vier Stunden sind zugleich das Minimum, das die Arbeit aus der allgemeinen Literatur zitiert; damit liegt die häufig genannte Untergrenze am unteren Rand des wirksamen Bereichs und nicht in seiner Mitte.

Das Tempern veränderte das Gefüge nicht. Kornzahlen und das Verhältnis von Ferrit zu Perlit lagen bei allen vier Bedingungen nahe beieinander; was der Ofen veränderte, war also der Wasserstoff, nicht der Stahl. Für ein Teil, dessen Klasse durch die Wärmebehandlung eingestellt wurde, ist das die beruhigende Hälfte des Ergebnisses.

Ein akustisches Verfahren zeigte denselben Trend. Elektromagnetische akustische Spektroskopie ergab die höchste Versetzungsbeweglichkeit in den ungetemperten Proben, abnehmend mit steigender Temperdauer, in Übereinstimmung mit den Dehnungsergebnissen. Das Verfahren ist zerstörungsfrei, und das ist der interessante Teil: Die etablierte Prüfung ist es nicht. Die genormte Prüfung auf Wasserstoffversprödung sagt über sich selbst, dass sie keine Abnahmeprüfung ist, und ein Grund dafür ist, dass man zerstört, was man prüft.

Die Norm, auf die sich die Arbeit stützt, ist die, die ISO gerade abgekoppelt hat

Für ihre Temperempfehlung zitiert die Arbeit ISO 19598 und fasst sie als Anweisung zusammen, dass die empfohlene Temperdauer mit der Festigkeit des Werkstoffs steigt.

ISO 4042:2022 hat jeden Verweis auf ISO 19598 gestrichen. Ihre Einleitung nennt den Grund: Die neuesten Ausgaben dieser allgemeinen Galvaniknormen reichen nicht aus, um die Anforderungen an galvanisch beschichtete Verbindungselemente abzudecken, insbesondere hinsichtlich Wasserstoffversprödung und Tempern. Das ist genau das Thema dieser Arbeit.

ISO 19598 ist weiterhin eine gültige Norm, und sie zu zitieren ist kein Fehler. Aber eine Studie von 2025 über das Tempern von Verbindungselementen, die sich auf das Dokument stützt, das ISO gerade für das Tempern von Verbindungselementen als unzureichend erklärt hatte, sollte man nebeneinander sehen. Was mit diesen Verweisen sonst noch wegfiel, steht auf einer anderen Seite.

Es gibt eine weitere Überschneidung. Die Fußnote unter dieser Tabelle in ISO 4042 lautet: Für alkalische Zink-Nickel-Überzüge mit einem Nickelgehalt von 12 % bis 16 % ist die Produktprüfung als Teil der Fertigungsüberwachung zu betrachten und nicht für jedes Fertigungslos verpflichtend. Die Beschichtung der Arbeit ist alkalisches Zink-Nickel, und ihre EDX-Analyse ergab etwa 14 % Nickel. Diese Schrauben liegen genau in dem einen Fenster, in dem die Norm die losweise Prüfung lockert.

Was man zum Beschichter mitnehmen sollte

• Temperatur und Dauer schriftlich verlangen. Die Norm sagt, dass sie festzulegen sind. Ein Zeugnis, auf dem nur „getempert“ steht, hat nichts festgelegt.
• Acht Stunden nicht auf einen anderen Auftrag übertragen. Eine Beschichtung, eine Klasse, ein Durchmesser, eine Arbeit. Die Arbeit selbst merkt an, dass das Optimum von der Beschichtung, ihrer Durchlässigkeit und Dicke sowie vom Grundwerkstoff abhängt.
• Festigkeit nicht als Beleg lesen. Eine ungetemperte Schraube erfüllte in dieser Studie 12.9 bei Streckgrenze und Zugfestigkeit. Bewegt hat sich die Dehnung.
• Fragen, wann das Teil getempert wurde, nicht nur ob. Der Abstand zwischen Beschichten und Tempern ist eine eigene Größe und wird gesondert behandelt.

Dieser Beitrag behandelt Schritt 5: Oberfläche. Die vollständige Reihenfolge lautet Grundwerkstoff, Gewinde, Kopf, Antrieb, Oberfläche und Dokumentation. Warum eine andere Reihenfolge Nacharbeit verursacht, erläutert der englische Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Wie lange soll nach ISO 4042 getempert werden?

Die Norm nennt keine Zahl. In der Tabelle der Maßnahmen gegen innere Wasserstoffversprödung verlangt die Spalte für Verbindungselemente mit einer Kernhärte über 370 HV Tempern, Produktprüfung für jedes Fertigungslos und dass Tempertemperatur und -dauer festzulegen sind. Wer sie festlegt, bleibt den Vertragspartnern überlassen.

Reichen acht Stunden bei 200 °C, um Wasserstoff zu entfernen?

Das ist die Schlussfolgerung einer Studie von 2025 an zink-nickelbeschichteten Schrauben M8 der Klasse 12.9, die 4, 8 und 12 Stunden verglich und eine Duktilitätserholung von 7,19, 11,4 und 11,5 Prozent angab. Der Abstand zwischen acht und zwölf Stunden beträgt in diesen Zahlen ein Zehntel Prozentpunkt. Rechnet man die Erholung aus den in derselben Tabelle gedruckten Dehnungen nach, ergeben sich 7,19, 10,79 und 11,51; die Acht-Stunden-Zeile lässt sich also nicht reproduzieren, höchstwahrscheinlich weil die Dehnungsspalte gerundet ist. Eine Arbeit, eine Beschichtung, eine Klasse und ein Durchmesser sind keine Regel für Ihre Teile.

Kann ein Zugversuch zeigen, ob eine Schraube versprödet ist?

Allein nicht. In dieser Studie unterschieden sich ungetemperte und zwölf Stunden getemperte Schrauben in Streckgrenze und Zugfestigkeit um weniger als ein Prozent, und die Arbeit sagt, dass der größte Unterschied zwischen den Festigkeitswerten ein Prozent nicht überschritt. Der Unterschied zeigte sich in der Dehnung, in einem Zugversuch mit langsamer Dehnrate von 1,0 × 10⁻⁶ pro Sekunde.

Schadet das Tempern der Wärmebehandlung einer 12.9-Schraube?

Die Studie fand keine nennenswerte Veränderung. Kornzahlen und das Flächenverhältnis von Ferrit zu Perlit lagen bei der ungetemperten Referenz und allen drei Temperdauern nahe beieinander, und sie berichtet, dass die Wärmebehandlung kaum oder keinen Einfluss auf das Gefüge hatte. Streckgrenze und Zugfestigkeit bewegten sich in derselben Reihe um weniger als ein Prozent.

Warum zitiert die Arbeit ISO 19598, obwohl ISO 4042 sie gestrichen hat?

ISO 19598 ist weiterhin eine gültige Norm; sie zu zitieren ist also kein Fehler. Bemerkenswert ist aber, dass ISO 4042:2022 alle Verweise auf ISO 2081 und ISO 19598 gestrichen hat und ihre Einleitung sagt, diese allgemeinen Galvaniknormen reichten für galvanisch beschichtete Verbindungselemente nicht aus, insbesondere hinsichtlich Wasserstoffversprödung und Tempern — und genau das ist das Thema der Arbeit.

Quellen

• Can E., Atagur M., Uzgur N., Tilkioglu D., Uslucan E., Ertugrul O. — Influence of baking time on hydrogen embrittlement in alkaline nickel-zinc electroplated steel fasteners. Indian Journal of Chemical Technology 32 (Juli 2025) 478–484
• ISO 4042:2018 — Tabelle der Maßnahmen gegen innere Wasserstoffversprödung und ihre Fußnote zu alkalischem Zink-Nickel, gelesen in der kostenlosen Vorschau
• ISO 4042:2022 — Vorwort und Einleitung, zur Streichung der Verweise auf ISO 2081 und ISO 19598

Die Arbeit wurde vollständig gelesen, in der veröffentlichten Fassung, von der Open-Access-Plattform des Verlags; sie wird nicht nach ihrer Kurzfassung zitiert. Die Nachrechnung der Spalte für die Duktilitätserholung ist die eigene Rechnung dieser Seite mit den in der Arbeit gedruckten Dehnungswerten, keine von irgendjemandem herausgegebene Korrektur. Zwei der drei Zeilen lassen sich exakt reproduzieren, eine nicht, und der wahrscheinlichste Grund ist eine gerundete Dehnungsspalte; eine andere Erklärung wird nicht behauptet. Die Arbeit gibt nicht an, wie viele Schrauben je Bedingung geprüft wurden, daher wird hier kein Stichprobenumfang genannt. Vier ihrer sechs Autoren arbeiten bei einem Beschichter für Verbindungselemente; das steht im Text, statt es dem Leser zu überlassen. Die Angaben zu ISO 4042 stammen aus den kostenlosen Vorschauen der Ausgaben 2018 und 2022, die Vorwort, Einleitung, Anwendungsbereich und in der Ausgabe 2018 die Tabelle zur inneren Wasserstoffversprödung auf Seite 7 enthalten; Abschnitt B.4, auf den diese Tabelle verweist, liegt außerhalb der Vorschau und wird nicht zitiert. Diese Seite nennt keine eigene Temperdauer oder Tempertemperatur, für keine Beschichtung und keine Klasse. Die hier beschriebene einzelne Studie umfasst eine Beschichtung, eine Festigkeitsklasse und einen Durchmesser, und nichts davon lässt sich ohne Prüfung auf andere Teile übertragen.