用于高爾夫球桿頭的不銹鋼合金制造技術

本發明專利技術提供了一種用于高爾夫球桿頭的不銹鋼合金，其包含以重量百分比計的碳０．０８％～０．１５９６、硅０．５％～１．５％、錳０．４％～１．２％、銅０．５５％以下、鎳３．５％～６．０％、鉻１３．５％～１７．０％、鉬１．５％～２．６％，其余比例為鐵；所述不銹鋼合金不銹鋼合金可用于鑄造具延伸環墻的打擊面板，和一體成型的桿頭本體及打擊面板。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術提供一種用于高爾夫球桿頭的不銹銅合金，特別是通過適當調整合金中硅、銅、錳、氮的比例，以制造高抗拉強度的不銹鋼合金，以提高打擊面板的應力承受能力及相對降低其厚度的不銹鋼合金組成物。
技術介紹
現有高爾夫球桿頭構造，如中國臺灣公告第552988號“高爾夫球鐵桿頭構造”專利技術專利所示，通常由桿頭本體及打擊面板以焊接或一體成型的方式組成高爾夫球桿頭，打擊面板可適當設計成具有延伸環墻，以形成U形或L形的剖面。同時，該打擊面板適當取材自高強度的不銹鋼合金，并通過鑄造(casting)或軋延(rolling)的工藝進行制造。藉此，該打擊面板可顯著提高擊球面積及彈性變形系數(coefficient of restitution，COR)，增益整體擊球性能。利用鑄造工藝制造打擊面板時，通常以ASM 355規格的不銹鋼合金做為鑄材。如美國專利第2,799,602號“不銹鋼制造方法”(Process for ProducingStainless Steel)專利技術專利所示，其披露了相關ASM 355規格的改良的不銹鋼合金。然而，如圖1所示，受限于上述ASM 355規格不銹鋼本身的合金性質，其最多僅能使鑄造制成的打擊面板達到約180ksi的抗拉強度及約150ksi的降伏強度，其應力承受能力略顯不足。為了確保打擊面板具有足夠應力且不發生永久變形，在鑄造工藝中最少必需設計打擊面板達到2.7mm的安全厚度。但是，過厚的打擊面板不但增加額外重量，而且不利于調整整體重心位置，不適用于制造具由厚變薄趨勢的超大型高爾夫球桿頭。簡言之，若能提高不銹鋼合金本身的抗拉強度，采用鑄造工藝，將可兼具相對減小厚度、提高應力承受能力、降低生產成本及加速工藝等諸多優點，所以，確實有必要進一步改良上述高爾夫球桿頭的不銹鋼合金材料。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種用于高爾夫球桿頭的不銹鋼合金，借助調整合金組合物中硅、銅、錳、氮的比例，以制造出高抗拉強度的不銹鋼合金鑄材板，使之用于打擊面板時具有提高應力承受能力及降低其厚度的效果。本專利技術提供了一種用于高爾夫球桿頭的不銹鋼合金，以重量百分比計，其包含碳(C)0.08％～0.15％、硅(Si)0.5％～1.5％、錳(Mn)0.4％～1.2％、銅(Cu)0.55％以下、鎳(Ni)3.5％～6.0％、鉻(Cr)13.5％～17.0％、鉬(Mo)1.5％～2.6％、氮(N)0.07％～0.13％，其余比例為鐵(Fe)。本專利技術的上述不銹鋼合金可以相對提高產品的應力和抗拉強度。上述高爾夫球桿頭的不銹鋼合金中所述銅的含量優選為0.2％～0.5％；其中還可包含重量百分比1.0％以下的釩(V)，或包含1.0％以下的鈮(Nb)，或選擇性地分別包含0.1％(重量)以下的硫(S)、磷(P)、硼(B)。本專利技術的不銹鋼合金屬主要為馬氏體鐵系。本專利技術還提供了上述不銹鋼合金在鑄造具延伸環墻的打擊面板，以及一體成型的桿頭本體和打擊面板方面的用途。本專利技術適當調整了現有產品中不銹鋼合金的硅、銅、錳、氮組成比例，以制造高抗拉強度的不銹鋼合金；用該不銹鋼合金制造的擊面板相對提高了應力承受能力，進而降低了厚度，改善了高爾夫球桿頭的整體擊球性能。附圖說明圖1現有ASM355不銹鋼合金應力(psi)及位移量(英寸)的曲線圖；圖2本專利技術高爾夫球桿頭不銹鋼合金的應力(psi)及位移量(英寸)的曲線圖；圖3a本專利技術高爾夫球桿頭的不銹鋼合金在熱處理后的金相剖面(×100)的電子顯微照相圖；圖3b本專利技術高爾夫球桿頭的不銹鋼合金在熱處理后的金相剖面(×500)的電子顯微照相圖。具體實施例方式以下結合附圖詳細說明本專利技術，但不限定本專利技術的實施范圍。本專利技術優選實施例的高爾夫球桿頭的不銹鋼合金組成(以重量百分比M％計)碳0.08％至0.15％、硅0.5％至1.5％、錳0.4％至1.2％、銅0.55％以下、鎳3.5％至6.0％、鉻13.5％至17.0％、鉬1.5％至2.6％、氮0.07％至0.13％，其余比例為鐵。由此，即可得到適于鑄造工藝的不銹鋼合金鑄材。本專利技術高爾夫球桿頭的不銹鋼合金的制造方法基本上相似于中國臺灣公告第586951號“高爾夫球桿頭之配重塊(一)”、第586952號“高爾夫球桿頭之配重塊(二)”、第589215號“高爾夫球桿頭之鍛造合金及其方法”等專利技術專利所披露的合金制備方法，因而工藝及條件相似部分在此不再贅述。本專利技術高爾夫球桿頭的不銹鋼合金的制造方法大致包含下列步驟適當的將純鐵、硅鐵、錳鐵、鉻鐵，鉬鐵、銅、鎳加入高溫熔爐(例如高周波爐)中，以混合成融熔合金。通過加入上述原料以調整融熔合金的碳、硅、錳、銅、鎳、鉻，鉬及氮的重量比，將取樣量的所述成分(元素)重量比分別控制在0.08％～0.15％、0.5％～1.5％、0.4％～1.2％、0.5％以下、3.5％～6.0％、13.5～17.0％、1.5％～2.6％和0.07％～0.13％，其余比例為鐵。將上述融熔合金澆注進入精密鑄造模具的模穴內，以制造預定形狀的高爾夫球桿頭或打擊面板，也可成形為棒材，以便于進行后續的鍛造工藝。成形后，分別進行固溶處理(solution treatment，925℃至1100℃、1hr至4hr)、深冷處理(Sub-Zerotreatment，＜-50℃、2hr至12hr)及時效處理(aging treatment，450℃～550℃、2hr至6hr)。如圖3a及圖3b所示，由本專利技術的組成比例所制得的不銹鋼合金主要形成馬氏體鐵系(martensite)金相，但金相中也穩定存在部份奧氏體鐵相(austenite)及鐵氧體鐵相(ferrite)。本專利技術上述冶金工藝使用的原料可取自純鐵、各元素的純金屬(包含極少量雜質)或其鐵合金(ferroalloy)。在冶金時，本專利技術可依實際取得的純鐵、純金屬或鐵合金的內含元素組成，適當調整其個別用量，以使制得的合金能符合上述預設比例，以供制造高爾夫球桿頭的不銹鋼合金。另外，該不銹鋼合金因工藝及原料不同而可能含有部份其他微量摻質(雜質)，例如釩1.0％以下、鈮1.0％以下、硫0.1％以下、磷0.1％以下、硼0.1％以下，等等。表1.本專利技術和現有不銹銅合金組成比例的對照表(單位wt％，鐵用以補足至100％，即“Bal.”) 表2、本專利技術和現有不銹銅合金的抗拉強度、降伏強度及伸長率的對照表 抗拉強度為可承受的最大應力值，降伏強度為彈性變形和永久變形的臨界點，ksi＝103Psi。如表1所示，相較于現有的ASM 355規格及美國專利第2799602號相似ASM 355規格的不銹鋼材質，本專利技術的不銹鋼合金明顯具有較高含量的硅成份，并額外具有銅成份。比對表1、2及圖1及圖2可知，關于本專利技術的硅、銅、錳、氛及其他各金屬成份的作用及優點如下1、本專利技術適當控制碳的比例為0.08％至0.15％，如此可增加耐蝕性、硬度及抗拉強度；2、本專利技術適當控制硅的比例為0.5％至1.5％，不但可增加融熔時的澆注流動性，而且也有助于在時效過程中于鐵氧體鐵相中析出碳化物，以便使鑄件能大幅提高抗拉強度至大于200ksi(表2及圖2)，其相當于軋延板材所形成的抗拉強度標準，因此特別有利于增加打擊面板的應力承受能力，進而相對降低其厚度要求。在整個高爾夫球桿本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于高爾夫球桿頭的不銹鋼合金，其包含以重量百分比計的碳０．０８％～０．１５９６、硅０．５％～１．５％、錳０．４％～１．２％、銅０．５５％以下、鎳３．５％～６．０％、鉻１３．５％～１７．０％、鉬１．５％～２．６％，其余比例為鐵。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳建同，陳泰富，
申請(專利權)人：楠盛股份有限公司，
類型：發明
國別省市：71[中國|臺灣]