Die Erfindung betrifft eine Schraube aus rostfreiem Stahl mit harter Spitze, sowie ein Verfahren zu ihrer Her¬ stellung.

Mit den Fortschritten auf dem Gebiet des Korrosionsschutzes von Stahlblechen haben sich die Anforderungen an die Korro¬ sionsbeständigkeit von Schrauben erhöht. An Schrauben, die im Außenbereich eingesetzt werden und starken Witterungs¬ einflüssen und/oder Feuchtigkeit ausgesetzt sind, werden hohe Anforderungen bezüglich der Korrosionsbeständigkeit gestellt. Bei selbstbohrenden und/oder selbstschneidenden Schrauben stieß man dabei auf das Problem, daß die auf dem Gebiet der Schraubenherstellung bekannten rostfreien Stähle, z.B. V2A- oder V4A-Stahl, nicht die für eine selbstbohrende bzw. selbstschneidende Schraubenspitze er¬ forderliche Härte aufwiesen.

Es ist eine Schraube bekannt, die einen ersten Schaftab¬ schnitt aus austenitischem rostfreiem Stahl aufweist, der mit dem Schraubenkopf einstückig ist und an seinem freien Ende mit einem zweiten gehärteten Schaftabschnitt aus einem aufgekohlten Stahl verschweißt ist, dessen freies Ende oder Spitze einen Bohrabschnitt bildet (DE 43 10 938 AI) . Bei der bekannten Schraube sind jeweils zwei Materialien mit deutlich unterschiedlicher Korrosionsbeständigkeit verbun¬ den. Dementsprechend kann diese Schraube die hohen Anforde¬ rungen an die Korrosionsbeständigkeit nur unzureichend er¬ füllen.

Ferner ist eine Schraube aus austenitischem rostfreiem Stahl bekannt (EP 0 523 298 Bl) , deren Schaft durch Nitrie¬ ren gehärtet und zum Korrosionsschutz mit einem vor Korro¬ sion schützenden Metall- oder KunststoffÜberzug versehen wird. Dieser schützende Überzug ist erforderlich, weil die Korrosionsbeständigkeit des austenitischen Stahls durch die Nitrierschicht stark beeinträchtigt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schraube mit harter Spitze zu schaffen, welche eine bessere Korrosionsbestän¬ digkeit auch im harten Spitzenabschnitt aufweist. Ferner soll mit der Erfindung ein einfaches Herstellverfahren für eine solche Schraube angegeben werden.

Diese Aufgaben werden mit einer Schraube nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 6 gelöst.

Erfindungsgemäß werden zwei Materialien mit in etwa gleich guter Korrosionsbeständigkeit, aber unterschiedlicher Härte verwendet, wobei das weichere Material für denjenigen Be¬ reich der Schraube verwendet wird, in dem der Umfor¬ mungsgrad groß ist, nämlich für ersten Schaftabschnitt um¬ fassend den Kopf der Schraube, während das härtere Material für denjenigen Bereich der Schraube verwendet wird, in dem der Umformungsgrad geringer, die erforderliche Härte jedoch größer ist, nämlich den zweiten Schaftabschnitt umfassend die Spitze der Schraube. Dadurch kann die Spitze wesentlich härter ausgelegt werden, als wenn die Schraube insgesamt aus einem einzigen Material gefertigt würde.

Das Material des zweiten Schaftabschnittes ist ausreichend duktil, um durch Kaltumformung eine Bohrspitze und/oder ein Gewinde herzustellen. Nach dem Auslagerungs-Härteprozess erreicht das Material bei ungeminderter Korrosionsbestän¬ digkeit eine ausreichend hohe Gebrauchshärte.

Als für die Zwecke der Erfindung besonders geeignet hat sich zur Herstellung des zweiten Schaftabschnittes eine an sich bekannte Legierung gemäß Anspruch 4, insbesondere gemäß Anspruch 5, herausgestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert nur eine relativ geringe Auslagerungstemperatur, vorzugsweise ca. 475°C. Damit kann im Spitzenbereich der Schraube die für die Funk¬ tion der Schraube notwendige Oberflächenhärte von bis zu 720 HV erreicht werden, während die für den Einsatz der Schraube erforderliche Flexibilität des Materials in aus¬ reichendem Maße erhalten bleibt.

Da erfindungsgemaß zwei Materialien verbunden werden, die eine ähnlich gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen, treten die vom Stand der Technik her bekannten Nachteile bei der Verbindung von austenitischen Materialien mit kohlenstoff¬ reichen oder aufgekohlten Stählen, z.B. Verspröden der Schweißnaht oder Aufkohlen des austenitischen Schrauben¬ teils bei der Wärmebehandlung, nicht auf. Der mit Gewinde versehene Schaftbereich ist über seine gesamte Länge kor¬ rosionsbeständig. Aufwendiges Nacharbeiten, wie die Bear¬ beitung der Schweißnaht vor dem Gewindewalzen oder die Oberflächenbehandlung der angeschweißten Spitze, entfallen.

Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Werkstoffkombina¬ tion wird weiterhin erreicht, daß die - vorzugsweise durch Widerstandspreßschweißen - gebildete Verbindungsnaht eine homogene, nicht versprödende Aufschmelzzone bildet, die keinerlei Nacharbeit mehr erfordert.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbei¬ spiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen mit weite¬ ren Einzelheiten näher erläutert. Dabei sind die Fig. 1 bis

3 schematische Darstellungen verschiedener Stadien des er¬ findungsgemäßen Verfahrens. Es zeigen:

Fig. la und lb einen ersten Schaftabschnitt und einen zweiten damit zu verschweißenden Schaftabschnitt, Fig. 2a und 2b die Vorgänge des Zusammenfügens und Verschweißens der beiden Schaftabschnitte, und

Fig. 3 die fertige Schraube.

Für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Schraube geht man von einem Schraubenrohling 1 aus einem austenitischen rostfreien Stahl, vorzugsweise V2A- oder V4A-Stahl, aus, der schematisch in Fig. la gezeigt ist. Dieser Schrauben¬ rohling hat einen Schaftabschnitt 3 mit einem Kopf 2 am einen Ende und mit einer Stirnfläche 3a am anderen, freien Ende. Ein zweiter Schaftabschnitt 5 in Gestalt eines Rund¬ stabes wird aus einem korrosionsbeständigen martensitisch aushärtbaren Stahl (vgl. Fig. lb) bereitgestellt, der die Schraubenspitze bilden soll und gleichen Durchmesser wie der erste Schaftabschnitt 3 des Schraubenrohlings sowie ein Ende 5a hat. Als Material für den Rundstab 5 ist ein mar- tensitischer Stahl verwendet, der η-Ni ₃ Ti-Ausscheidungen im Martensit enthält, die dem Material Festigkeit verleihen. Vorzugsweise enthält ein solcher Stahl etwa 12% Cr und etwa 9% Ni sowie ungefähr 1% Ti, dies bei einem Kohlenstoffge¬ halt von vorzugsweise unter 0,01%. Der Stahl kann vorteil¬ hafterweise weiterhin noch Molybdän in einem Anteil von etwa 4% enthalten. Besonders gute Ergebnisse wurden mit der Legierung 1XRK91 (V) erzielt, die 0,004% C; 0,05% Si; 0,17% Mn; 0,002% S; 11,7% Cr; 9,1% Ni; 4,1% Mo; 2,0% Cu und 1,0% Ti aufweist. Prozentangaben in der Beschreibung und den An¬ sprüchen beziehen sich immer auf Gewichtsprozente.

Die beiden zu verschweißenden Enden 3a bzw. 5a werden ange- fast, um Platz für eine Schweißnaht innerhalb des Schaft¬ durchmessers zu schaffen, und dann durch Preßschweißen, vorzugsweise durch Widerstandspreßschweißen oder Reib¬ schweißen, miteinander verschweißt. Dabei bildet sich zwis¬ chen den beiden Schaftabschnitten 3 und 5 wegen der im Durchmesser reduzierten Schweißnaht eine Aufschmelzzone 10 ohne vorstehenden Schweißgrat, so daß ein Nachbearbeiten der Schweißstelle entfällt.

Danach wird in dem nunmehr aus den beiden unlösbar verbun¬ denen Schaftabschnitten 3 und 5 gebildeten Schaft ein Ge¬ winde gewalzt. Je nach Zweckbestimmung wird das Gewinde in dem austenitischen und/oder martensitischen Schaftabschnitt ausgebildet, wobei insbesondere in dem harten martensitis¬ chen Schaftabschnitt ein selbstschneidendes Gewinde herges¬ tellt werden kann, so daß mit der Schraube ein Gewinde im Aufnahmewerkstoff geschnitten werden kann. Das Gewinde der Schraube kann insbesondere so ausgestaltet sein, wie dies in der internationalen Patentanmeldung W094/25763 und der Europäischen Patentanmeldung EP 0 623 759 A2 ausführlich beschrieben ist. Auf diese Druckschriften wird Bezug genom¬ men.

In diesem Herstellungsstadium kann gegebenenfalls auch eine Bohrspitze an dem Schraubenschaft angeschmiedet oder an der Schraubenspitze ausgeformt werden.

Danach wird die Schraube bei ca. 475°C ausgelagert. Dabei erfährt der vordere Schaftabschnitt 5 eine Auslagerungshär- tung. Wegen der geringen Auslagerungstemperatur bleibt dabei die Kaltverfestigung des austenitischen Schaftteils 3 im wesentlichen erhalten. Sofern der vordere Schaftab¬ schnitt 5 nach dem Verschweißen keine erhebliche Verformung mehr erfährt, kann die Schraubenspitze 5 auch vor dem An-

schweißen wärmebehandelt werden, wodurch die Gefahr einer Verringerung der Kaltverfestigung des austenitischen Schraubenteils 3 vollständig vermieden wird.

Die erfindungsgemäße Schraube findet eine Vielzahl von An¬ wendungen insbesondere auf dem Gebiet der Bautechnik beispielsweise als dübellose Schraube zum Einschrauben in Mauerwerk oder Beton. Schaft und Gewinde der erfindungsge¬ mäßen Schraube können weitgehend frei gestaltet werden. Der Schaftabschnitt aus austenitischem Stahl kann z.B. verkürzt und im Extremfall auch ganz weggelassen werden, so daß der martensitische Schaftabschnitt 5 direkt an dem Schrauben¬ kopf 2 angeschweißt ist.