高爾夫球鐵桿頭的組成合金的製作方法

2023-10-10 01:09:54 1

專利名稱：：高爾夫球鐵桿頭的組成合金的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種組成合金，特別是涉及一種高爾夫球鐵桿頭的組成合金。
背景技術：
：高爾夫球運動因其球場環境大自然化，且運動量和緩；同時，又是強調自我挑戰的球類運動，其運動年齡層可從56歲至8090歲，而為多數人喜愛的運動之一，該高爾夫球運動所使用的球具概包括有木桿、鐵桿、起球桿、沙坑杆、推桿等等，各型式的球桿各有其特定的功用及使用的場所。在前述眾多型式的高爾夫球桿中，鐵桿主要是用以將球擊至目標點的球具，其擊球時的特徵為球飛行距離較木桿稍短，但是可將球打的較高，且方向容易掌握，為高爾夫球運動中常有的球桿。現有用於製作高爾夫球鐵桿頭的組成合金，是一種包含21.8wt%24.8wt0/"々鉻、7.8wt%8.8wt°/"々鎳、0.03wt%~0.12wt。/。的氮與碳，及用以平衡且含量不為O的鐵的合金材料。但是，由於該種鐵桿頭的鎳含量偏高，而在合金材料的領域中，添加鎳元素的主要目的是使該合金材料容易塑型(延展性高)，因此，在一合金材料中，過高的鎳含量會導致整體強度的不足(尤其是在抗拉強度上)，進而導致鐵桿頭成品容易變形等缺點。
發明內容本發明的目的，在於提供一種抗拉強度高，又可維持其延展性的高爾夫球鐵桿頭的組成合金。1.為達到上述目的，本發明高爾夫球鐵桿頭的組成合金，包含21.5wt%24.5wt%的鉻、4.45wt%6.05wt%的鎳、0.17wto/o0.23wt。/o的氮、1.5wt。/。3.5wt。/o的銅、不大於0.06wt0/0且含量不為0的碳，及用以平衡且含量不為O的鐵。2.根據以上l中所述的高爾夫球鐵桿頭的組成合金，該組成合金還包含不大於1.0重量百分比且含量不為0的矽。3.根據以上l中所述的高爾夫球鐵桿頭的組成合金，該組成合金還包含不大於1.0重量百分比且含量不為0的錳。4.根據以上l中所述的高爾夫球鐵桿頭的組成合金，該組成合金還包含不大於l.O重量百分比且含量不為O的矽，以及不大於1.0重量百分比且含量不為0的錳。本發明的功效在於，利用減少該組成合金中鎳的含量並利用銅來代替減少的鎳成分，以降低鎳所造成的塑形性(延展性)，使該組成合金的整體強度更佳，進而使由該組成合金所製造的高爾夫球鐵桿頭更不易因擊球時與高爾夫球的強力撞擊而變形，且本發明不需經過熱處理就可擁有較現有合金更高的強度，有助於整體製程效率的提升。圖l是一金相圖，說明本發明高爾夫球鐵桿頭的組成合金的較佳實施例在鑄件狀態時的金相組織圖(倍率400X)。圖2是一實施例範圍圖，說明鐵鎳鉻不鏽鋼合金系列基本結構圖與本發明的較佳實施例的範圍。具體實施例方式下面通過較佳實施例及附圖對本發明高爾夫球鐵桿頭的組成合金進行詳細說明。本發明高爾夫球鐵桿頭的組成合金的較佳實施例，包含21.5wt%~24.5wt%的鉻、4.45wt%6.05wt%的鎳、0.17wt%0.23wto/o的氮、1.5wt。/o3.5wt。/o的銅、不大於0.06wt。/。且含量不為0的碳、不大於1.0wtQ/。且含量不為0的矽、不大於1.0wtQ/。且含量不為0的錳，以及用以平衡且含量不為0的4失。鉻添加於合金材料中，不但可增加合金材料的腐蝕及氧化抗性，且可提升合金材料硬化能及高溫強度，尤其是對於高碳鋼的耐磨耗性更有顯著的效果。而鉻基本上為BCC鐵素體(Ferritic)穩定相，當鉻含量低於21.5wt%，將使該合金材料所作的鐵桿頭鐵素體相不足，使強度低於本發明設計的範疇；當鉻含量大於24.5wt。/。時，將使鐵素體相過多，使延伸率低於預期目標，所以為使合金材料於生產過程中，容易控制奧氏體(Austenitic)基地+617。/。顆粒狀散布鐵素體的顯微結構，而展現較佳的高爾夫球鐵桿頭性能，因此需嚴格限制鉻含量在21.5wt。/。24.5wt。/。之間。在本實施例中，鉻的含量為22.26wt%。鎳添加於合金材料中，不但可增加合金材料的腐蝕及氧化抗性，且穩定合金材料的FCC奧氏體相。當鎳含量低於4.45wto/。，將使該合金材料所作的鐵桿頭奧氏體相較不穩定，相對的鐵素體相會過多，而使延伸率低於預期目標；當鎳含量大於6.05wt0/。時，雖使奧氏體穩定，相對鐵素體相會不足，而使其強度低於本發明設計範圍，所以為使合金材料於生產過程中，容易控制奧氏體基地+6~17%顆粒狀散布鐵素體的顯微結構，而展現較佳的高爾夫球鐵桿頭性能，因此需嚴格限制鎳含量在4.45wt。/o6.05wt。/o之間。在本實施例中，鎳的含量為5.46wt%。碳與氮元素基本上為一般鋼鐵材料不可缺的元素，除為碳化物或氮化物外，也是奧氏體穩定相所需的元素，隨著碳氮含氏體愈穩定，只有碳氮含量過高時，將不利合金材料的耐蝕性，因此，本發明若能控制或添加0.22wt%~0.28wt。/。的碳+氮，在預期性質範疇內，將有助於耐蝕性與奧氏體相穩定。在本實施例中，碳的含量為0.04wt%,氮的含量為0.19wt%。矽在合金材料內有防止氣孔形成，增進收縮作用及增加鋼液流動性等特點，只有矽含量大於l.Owt。/。時，不利於延伸率。因此，在本發明的合金材料中添加不大於l.Owt。/。的矽，將有助於鑄件原料的製程。在本實施例中，矽的含量為0.56wt0/。。錳通常是與鐵共存，由於錳易與硫結合，可消除硫對合金材造成熱脆性的有害影響，且錳能去除合金材料中的氧化物；此外，錳會使FCC結構的奧氏體穩定，因此，在本發明的合金材料中添加不大於l.Owt。/。的錳，在預期性質範疇內，將有助於消除熱脆性及鑄造性的改善。在本實施例中，錳的含量為0.37wt%。另外，在本實施例中，鎳元素的含量相較於現有要少，其目的在於減少鎳元素對整體合金的延伸度的強化，以在合理的成品延伸度範圍內(未加熱狀況下可調角+5度-5度)得到一強度較高的合金成品，而取代減少的鎳元素的銅元素的含量是控制在1.5wt。/o3.5wt。/o之間，當銅含量小於1.5wt%,則會致使合金成品整體的強度不足，而當銅含量大於3.5wtQ/o時，則會因為銅元素自身的抗鏽蝕特性較差而會影響合金成品的抗鏽蝕度，因此需將銅元素的含量控制於1.5wt%3.5wt。/。之間，在本實施例中，銅元素的含量為2.38wt%。以本發明的組成合金進行高爾夫球鐵桿頭的製作時，是先利用鑄造熔煉技術，再以蠟模沾上耐火泥漿後進行淋砂作業，重複沾漿與淋砂作業多次，經風乾後就可完成製作砂模，再將本發明的組成合金熔融液，澆(灌)注於砂模中，待合金熔融液冷卻後取出並進行表面處理，就完成高爾夫球鐵桿頭的製作。參閱圖1,為本實施例高爾夫球鐵桿頭的組成合金在鑄件狀態的金相組織圖。由表1的比較表，將本發明的組成合金與現有合金材料的相比較可知，由本發明較佳實施例的組成合金所製作的高爾夫球鐵桿頭，在抗拉強度及降伏強度的表現上均較現有合金優異，尤其是抗拉強度高出現有合金至少10%以上，因此較不易因擊球時與高爾夫球的大力撞擊而造成變形，在整體強度上是優於現有合金所製成的鐵桿頭。此外，本發明的組成合金並不需要經過熱處理就可具有比現有需要熱處理的雙相合金鋼較高的強度，進而有助於製程的簡化並縮短製造所需花費的時間，進而提升整體製程效率，對產能及經濟效益上有著相當大的優勢。tableseeoriginaldocumentpage8參閱圖2，是就不鏽鋼相關合金成分與結構範圍，以及本發明成分範圍有進一步顯示，至於圖2中所顯示的奧氏體系、鐵素體系、《失素體-奧氏體系、馬氏體(Martensitic)系，及馬氏體-奧氏體系等不鏽鋼合金應為本領域普通技術人員所熟知的，在;t匕;f尤不力口以、贊述。歸納上述，本發明的高爾夫球鐵桿頭的組成合金，是透過21.5wt%24.5wt%的鉻、4.45wt%6.05wt%的鎳、0.17wt%0.23wt。/o的氮、1.5wto/。3.5wt。/o的銅、不大於0.06wtQ/。且含量不為0的碳、不大於1.0wtQ/。且含量不為0的矽、不大於1.0wt。/。且含量不為O的錳，以及用以平衡且含量不為O的鐵的組成成份，藉由利用銅元素代替部分的鎳元素，以降低鎳所造成的塑型性(延展性)，使該組成合金的整體強度更佳，進而使由該組成合金所製造的高爾夫球鐵桿頭更不易因擊球時與高爾夫球的強力撞擊而變形，所以確實能達到本發明的目的。權利要求1.一種高爾夫球鐵桿頭的組成合金，其特徵在於，該組成合金包含21.5重量百分比～24.5重量百分比的鉻、4.45重量百分比～6.05重量百分比的鎳、0.17重量百分比～0.23重量百分比的氮、1.5重量百分比～3.5重量百分比的銅、不大於0.06重量百分比且含量不為0的碳，及用以平衡且含量不為0的鐵。2.根據權利要求l所述的高爾夫球鐵桿頭的組成合金，其特徵在於，該組成合金還包含不大於1.0重量百分比且含量不為0的矽。3.根據權利要求l所述的高爾夫球鐵桿頭的組成合金，其特徵在於，該組成合金還包含不大於l.O重量百分比且含量不為0的錳。4.根據權利要求l所述的高爾夫球鐵桿頭的組成合金，其特徵在於，該組成合金還包含不大於1.0重量百分比且含量不為0的矽，以及不大於1.0重量百分比且含量不為0的錳。全文摘要一種高爾夫球鐵桿頭的組成合金，包含21.5wt％～24.5wt％的鉻、4.45wt％～6.05wt％的鎳、0.17wt％～0.23wt％的氮、1.5wt％～3.5wt％的銅、不大於0.06wt％且含量不為0的碳，及用以平衡且含量不為0的鐵，本發明的功效在於，利用減少該組成合金中鎳的含量並利用銅來代替減少的鎳成分，以降低鎳所造成的塑型性，使該組成合金的整體強度更佳，進而使由該組成合金所製造的高爾夫球鐵桿頭更不易因擊球時與高爾夫球的強力撞擊而變形，且本發明不需經過熱處理就可擁有較現有合金更高的強度，有助於整體製程效率的提升。文檔編號C22C38/42GK101633998SQ200810129960公開日2010年1月27日申請日期2008年7月24日優先權日2008年7月24日發明者常傳賢,張佐銘,蘇瑞明申請人:大田精密工業股份有限公司