TWI699226B

TWI699226B - 高爾夫球桿頭的組成合金

Info

Publication number: TWI699226B
Application number: TW108133209A
Authority: TW
Inventors: 周峰永; 林姵瑤; 蕭德福; 蘇明福; 陳敏宗
Original assignee: 明安國際企業股份有限公司
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2019-09-16
Publication date: 2020-07-21
Also published as: JP6977070B2; TW202112419A; JP2021046605A; CN112501492A

Abstract

一種高爾夫球桿頭的組成合金，包含0.16wt%~0.25wt%的碳、不大於1wt%的矽、不大於0.2wt%的硫、不大於0.2wt%的磷、不大於1wt%的錳、2.5 wt%~3.4wt%的鎳、14 wt%~15wt%的鉻、1 wt%~2wt%的鉬，及用以平衡且含量不為0的鐵。碳含量增加可提高不鏽鋼的硬度及機械強度，反之，亦會降低鋼材的延展性與韌性。鎳的添加雖然能夠增加合金材料的抗腐蝕性及抗氧化性，但也會使冷卻固化後的合金材料之強度不足，本發明藉由適當控制碳含量的增加及鎳含量的減少，可提升該組成合金的降伏強度及抗拉強度，從而可製得高強度的高爾夫球桿頭。

Description

高爾夫球桿頭的組成合金

本發明是有關於一種合金，特別是指一種用於製成高爾夫球桿頭的組成合金。

高爾夫球桿是一種運動器材，其使用方式是使用者以手握持，並透過扭腰及帶動球桿，以高爾夫球桿的桿頭部分來擊打高爾夫球，在擊球的過程中，高爾夫球桿頭的特性會大幅影響擊球的結果及擊球的手感，而用於製作高爾夫球桿頭的材料影響其特性甚鉅，因此各廠商無不針對製成高爾夫球桿頭的合金材料進行研究，在中華民國第200630141號發明專利公開案中，揭露了一種高爾夫球桿頭之不鏽鋼合金，其成分為0.08wt%~0.15wt%的碳、0.5wt%~1.5wt%的矽、0..4wt%~1.2wt%的錳、0.55wt%以下的銅、3.5~6.0wt%的鎳、13.5~17.0wt%的鉻、1.5wt%~2.6wt%的鉬，及用於平衡而不為0的鐵。該不鏽鋼合金的抗拉強度為1495.8Mpa至1511.66Mpa，降伏強度為1212.36Mpa至1247.53Mpa，然而其強度尚有改善之空間。

因此，本發明之目的，即在提供一種強度較佳的高爾夫球桿頭之組成合金。

於是，本發明高爾夫球桿頭的組成合金，包含0.16wt%~0.25wt%的碳、不大於1wt%的矽、不大於0.2wt%的硫、不大於0.2wt%的磷、不大於1wt%的錳、2.5 wt%~3.4wt%的鎳、14 wt%~15wt%的鉻、1 wt%~2wt%的鉬，及用以平衡且含量不為0的鐵。

本發明之功效在於：碳是影響鋼材機械性質最大的元素。碳含量的增加，可提高不銹鋼的硬度及機械強度，但相對的，亦會降低鋼材的延展性、焊接性與韌性。此外在沃斯田鐵化時，碳在基地的固溶量增加，可提供良好的硬化能，以使基地在淬火時足以變態形成麻田散鐵加以硬化，同時在回火時合金碳化物的析出，對鋼材可有二次硬化的效果。此外，碳含量若太高易與鉻結合成碳化鉻於晶界析出，造成基地或局部缺鉻而降低不銹鋼的抗蝕性，因此本組成合金碳含量控制於0.16wt%~0.25wt%。鎳的添加雖然能夠增加合金材料的抗腐蝕性及抗氧化性，且穩定合金材料之FCC沃斯田鐵相，但也會使冷卻固化後的合金材料之強度不足，本發明藉由適當控制碳含量的增加及鎳含量的減少，可提升該組成合金的降伏強度及抗拉強度，從而可製得高強度的高爾夫球桿頭。

本發明高爾夫球桿頭的組成合金之一實施例，包含0.16wt%~0.25wt%的碳、不大於1wt%的矽、不大於0.2wt%的硫、不大於0.2wt%的磷、不大於1wt%的錳、2.5 wt%~3.4wt%的鎳、14 wt%~15wt%的鉻、1 wt%~2wt%的鉬，及用以平衡且含量不為0的鐵。以前述成分的組成合金，可在融熔後經澆注及成形工序製成高爾夫球桿頭。需要特別說明的是，本實施例所製得的高爾夫球桿頭屬於麻田散鐵系不鏽鋼。

碳元素除了為碳化物析出作用外，其亦是沃斯田鐵穩定相之元素，隨著碳含量增加，使得沃斯田鐵在淬火、回火中穩定性大幅提高。矽是肥粒鐵穩定化元素，更是被廣泛使用的良好脫氧劑。矽的添加可增加鋼材的強度、硬度及彈性限，更可增加液體金屬的流動性，使其易於鑄造。但當矽形成夾渣物時，將不利於焊接及切削加工性。因此，在本發明之合金材料中添加不大於1wt%之矽，將有助於鑄造製程。錳為沃斯田鐵穩定化元素，可幫助除氧(形成MnO)及減輕硫對本組成合金造成的熱脆性(形成MnS)缺陷。錳元素可提供強度、硬度及韌性，但過多有害於焊接性能，所以本實施例之組成合金將其控制於不大於1wt%。

鎳的添加雖然能夠增加合金材料的抗腐蝕性及抗氧化性，且穩定合金材料之FCC沃斯田鐵相，但也會使冷卻固化後的合金材料之強度不足，因此本實施例將其適當控制在重量百分比2.5%~3.4%之間。

鉻的含量若過低則會產生麻田散鐵相而導致合金脆化，太高則會使肥粒鐵相比例超過40%，進而導致延伸率不足，因此本實施例將鉻適當控制在重量百分比14%到15%之間。

鉬可進一步提升合金的高溫強度、潛變強度，及高溫硬度，相對增加製作出之高爾夫球桿頭的耐磨耗性及強度。

下方的表格一是比較本實施例之組成合金及先前技術中所載之不鏽鋼合金的性質，而下方的表格二則是本實施例及先前技術之成分組成：

表格一：

規格	抗拉強度(Mpa)	降伏強度(Mpa)
實施例1	1554	1352
實施例2	1595	1355
先前技術例1	1495.8	1224.8
先前技術例2	1511.7	1212.4
先前技術例3	1502.7	1247.5

表格二：

成分	先前技術例1~3	實施例1	實施例2
C	0.08~0.15	0.18	0.161
Si	0.5~1.5	0.41	0.39
Mn	0.4~1.2	0.48	0.59
S	--	0.004	0.002
P	--	0.023	0.024
Cu	>0.55	--	--
Ni	2.5~6	2.9	3.2
Cr	13.5~17	14.3	14.2
Mo	1.5~2.6	1.47	1.98
N	0.07~0.13	--	--
Fe	Bal	Bal	Bal

由上方表格一可明顯看出，本實施例的抗拉強度及降伏強度皆較習知技術高，為了進一步顯示本案在碳及鎳的含量控制上有其功效，以下將實施例1、2與對照組1~3進行比對，下方表格三及表格四分別呈現實施例1、2與對照組1~3的組成成分及性質。

表格三：

	C	Si	Mn	S	P	Ni	Cr	Mo	Fe
本發明範圍	0.16~0.25	≤1	≤1	≤0.2	≤0.2	2.5~3.4	14~15	1~2	Bal
實施例1	0.180	0.41	0.48	0.004	0.023	2.9	14.3	1.47	Bal
實施例2	0.161	0.39	0.59	0.002	0.024	3.2	14.2	1.98	Bal
對照組1	0.184	0.33	0.37	0.001	0.032	3.5	14.9	1.85	Bal
對照組2	0.202	0.20	0.32	0.003	0.017	1.9	14.1	2.22	Bal
對照組3	0.158	0.3	0.44	0.001	0.026	2.3	14.8	1.92	Bal

表格四：

規格	抗拉強度(Mpa)	降伏強度(Mpa)	伸長率 (%)
實施例1	1554	1352	11.28
實施例2	1595	1355	14.10
對照組1	1421	1357	4.48
對照組2	1327	1229	2.68
對照組3	1404	1313	1.50

由表格三及表格四可看出，對照組1的鎳含量超過本案的界定範圍，則其雖然降伏強度略大於實施例1及實施例2，但抗拉強度大幅低於實施例1及實施例2，而對照組2的鎳含量低於本案的界定範圍，則其無論是降伏強度或抗拉強度皆較實施例1及實施例2來得小，最後，對照組3的碳含量及鎳含量皆低於本案的界定範圍，則其無論是降伏強度或抗拉強度皆較實施例1及實施例2來得小，因此本案的合金組成比例確實能達到提升降伏強度或抗拉強度之功效。此外，對照組1~3的伸長率也遠較本案實施例1及2來得低，因此本案的比例配置也有提高延展性之功效。

綜上所述，本發明高爾夫球桿頭的組成合金透過適當控制碳及鎳的重量百分比，可達到增加結構強度之功效，使得以該組成合金製得的高爾夫球桿頭具備高強度及高延展性，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

無

Claims

一種高爾夫球桿頭的組成合金，包含： 0.16wt%~0.25wt%的碳、不大於1wt%的矽、不大於0.2wt%的硫、不大於0.2wt%的磷、不大於1wt%的錳、2.5 wt%~3.4wt%的鎳、14 wt%~15wt%的鉻、1 wt%~2wt%的鉬，及用以平衡且含量不為0的鐵。