TWI289074B - Stainless steel for club weight member of golf club head - Google Patents

Description

1289074 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種高爾夫桿頭之合金，特別是關於 具有高強度、高硬度及配重功能之高爾夫桿頭之合金。 【先前技術】 習用南爾夫桿頭之合金，通常係選自ASTM 304規 格之不鏽鋼合金做為鑄材。然而，由於上述材質受限於

ASTM 304規格不鏽鋼本身的合金性質，其最多僅能使鑄 造製成之桿頭本體及打擊面板達到約77 ksi的抗拉強度及 約37 ksi的降伏強度，其應力承受能力略顯不足。因此， 為了確保打擊面板具有足夠之應力承受能力且不發生永久 塑性變形，在鑄造製程中打擊面板最少必需設計至少大於 3·3 mm〔公釐〕的安全厚度。然而，過厚的打擊面板不僅 相對提升高爾夫桿頭之整體重量，不利於調整高爾夫桿頭 之整體重心位置，且亦不適用於製造具有較薄壁部之之超

大型鬲爾夫桿頭。同時，由於上述材質之硬度僅達到HRB 80至90，因而相對降低桿頭本體之耐磨耗性。此外，由 於士述材質之比重僅達到7 82，因而未能提供高爾夫桿頭 之重量調整功能。 石此仲珂奴尚不鏽鋼合金本身之抗拉強方 更度及比重《齡質，射㈣具有提高應力承受倉 墟2耐練及提供配重功料優點。基於上述因素 、必要進一步改良上述高爾夫桿頭之合金。 有鐘於此’本發明改良上述高爾夫桿頭之合金3 C:\Linda\PK Pat\PKlQ044.doc 1289074 點’其係在合金成份内加入特定比例之高比重成份，及適 〃 t調整合金成份中之礙、發、鐘、鎳、鉻、鶴及鐵成份的 重量百分比，進而相對提升應力承受能力及耐磨性，同時 &供§亥南爾夫桿頭之配重功能。 【發明内容】 ^本發明主要目的係提供_種高爾夫桿頭之合金，其 係在不鏽鋼合金成份内加入特定比例之鶴成份，使得本發 • 明具有減提升機械性質及提供配重功能之功效。 ^本發明次要目的係提供一種高爾夫桿頭之合金，其 係在不鏽鋼合金成份内加入特定比例之鎮成份，使得本發 明具有相對提升焊接熱裂敏感性及異種焊接相容性之功效 :1 〇 ^本發明另一目的係提供一種高爾夫桿頭之合金，其 係在不鏽鋼合金成份内加入特定比例之鎳及鉻成份，使得 本發明具有相對提升耐蝕性之功效。 • 根據本發明之高爾夫桿頭之合金，其包含重量百分 比之石炭〇.08 %以下、石夕〇.5 %至2.0 %、㈣.5 %至2.〇 % 、錄 5.0 %至 15.0 〇/〇、们5 〇 %至 3〇 〇 % n〇 %至 15 〇 %及其餘比_為鐵。如此，形成高強度及高延展率之高 爾夫桿頭之合金，同時可提供高爾夫桿頭之配重功能。 ♦ 【實施方式】 、 為讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明 顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式 ’作詳細說明如下： C:\Linda\PK Pat\PK10044. doc 一 6 一 00/05/22/01:45 1¾ 1289074 第1表所7F’其揭示本發明難實施例之 =干碩之合金’其係在不鏽鋼合金成份内加入特 X=!〔w〕成份，及適當調整該不鏽鋼合金成 t、= 例，例如後〔c〕、石川

Μ 1鉻〔Cr〕、鶴〔W〕或鐵〔Fe〕等成份之 '此’本發明較佳實施例之高爾夫桿頭之合金 之〔以重量百分比_計〕係符合下列條件 反〇.〇δ %以下、石夕0.5 %至2.0 %、制.5 %至2.〇 % 鎳 5.0 %至 15 〇/〇、鉻 15 〇 %至 3〇 〇 〇/。及鎢 $ 〇 %至 u 〇 %，、其餘比例則為鐵。本發明較佳之組成比例$ :碳謂 /〇以下、矽0.5 %至！ 5 %、錳〇 5 %至} 、鎳8 〇 % 至 12 %、絡 15.0 %至 3〇.〇 %及鶴 8.0 %至 12.0 %，其 餘比例則為鐵。比重8至8乃。

本發明高爾夫桿頭之製造方法係相似於中華民國公 口弟586951號南爾夫桿頭之配重塊〔一〕」、第586952 唬「鬲爾夫桿頭之配重塊（二）」或第589215號「高爾夫 球桿頭之鍛造合金及其方法」等發明專利所揭示之合金製 備方法，因而不予詳細贅述製程及條件之相似部分。 CALinda\PK Pat\PK10044.doc

00/05/22/01:45 PM —7 — 1289074 純高：夫桿頭之製造方法係包含下列步驟:將 摘、錢、_、鉻鐵、鎳及鶴加入高溫職〔例㈣ °藉由加人上述原料以調 j熔合金的碳、石夕、巍、鎳、鉻及鎢之重量百分比，並 適）取樣量測及控制其重量百分比分別維持在_%以下 、0.5 %至 2.0%、〇.5 %至 2.0 %、5 〇 %至 5 〇 %、15 〇 %

桿頭之合金所製狀補齡金的基地主要形姐斯田鐵 相〔Austenite〕，及另藉由鎢成份使基地中形成二次相肥 粒鐵相〔Ferrite〕之金相。 至30.0 %及5.〇 %至15·〇 %，且其餘比例為鐵。將上述融 溶合金纽進人精麟造模具之模如，以製造預定形狀 之高爾夫桿頭或打擊面板。此外，其亦可成型為一棒材， 以便於進行後續鍛造製程。如㈣—所示，本發明高爾夫 再者，本發明上述冶金製程所使用之原料另可取自 純鐵、各兀素〔例如碳、矽、錳、鉻、鎳及鎢〕的純金屬 〔僅包含極少量雜質〕或其鐵合金〔ferr〇all〇y〕。在冶金 B守’本發明可根據純鐵、純金屬或鐵合金之實質内含元素 組成適當調整其個別用量，以便所製得之合金能符合上述 預設比例，以供製造高爾夫桿頭之合金。另外，該不鏽鋼 合金係根據製程及原料差異另選擇包含部份微量摻質，例 如鉬、銅、磷及硫等。 請參照表二所示，其揭示本發明之高爾夫桿頭之合 金及習知ASTM 304不鏽鋼合金之抗拉強度、降伏強度及 伸長率等機械性質的對照表〔抗拉強度為可承受之最大應 C:\Linda\PK Pat\PK10044.doc —8 一

00/05/22/01:45 PM 1289074 力值，降伏強度為彈性變形與永久變形之臨 ksi=103psi]〇 1 抗拉強度 〔ksi〕 降伏強度 〔ksi〕 延伸率 〔％〕 硬度 比重 astm 304 77 37 40以上 HRB 80-90 7.82 本發明 90-110 45-60 20-30 HRC 10-20 8.3 質

明參表二所示，其揭示本發明之高爾夫棹頭之人 至及4用ASTM 304不鏽鋼合金之硬度、鑲入性、耐餘性 等應用特性比較。 ASTM304及本發明之高爾夫桿頭之合金的應用特性

一如表一所示，相較於習用ASTM 304規格之不鏽鋼 口金之合金組成物成份，本發明之不鏽鋼合金係具有鎢成 份〔5.0%至15〇%〕及微量摻質〔鉬1 %以下及銅1 %以 下〕。比對表一、二、三及附照一可得知，關於本發明之 厌矽、龜、鉻、碟、硫、鎳、鎢及其他金屬成份之作用 及優點如下： C:、Lin_CPat\PK1_d〇c 〔1〕、本發明之碳成份比例係在0 08 %以下，例如 〇〇/05/22/〇1；45 —9 — 1289074 • 選擇為 0.07 %、〇 % 0/ . 硬度及抗拉強度。、〇·05%或〇.〇4%等’如此可增加 間：選=7之:成广^ ,L /〇、0.”/。、U %、1.4 % 或 1.7 % 等 ，如此不但可增加融_之紋流動性，且有助於時 鐵相中析出唆化物，進而輯件之抗拉強度提 冋: Oksi至no ksi之間〔如表二所示〕，因此有利 • 力产了Γ板之應力承受能力’進而相對降低打擊 子又要求。如此，打擊面板減厚所節省之重量將可 夫:旱頭之其他部位’進而有利於調低高爾 、妹 重’因此可提高桿頭 μ/本體之t貝性矩。進而相對增加高岐桿頭之擊球性能；、 〔3〕本發明之經成份比例係介於〇 5 間，例如選擇為0.7 %、0.9 %、U%、 .二 • ，如此可強化沃斯田鐵相，增加耐均句腐钱性並提升延 1 性 '’、進而有利於鑄造高爾夫桿頭、增加後續套頸調^ 的裕度，並提升擊球時的韌性； 正又 〔4〕、本發明之鎳成份比例係介 間，例如選擇為 - 成份係介於U.O %至30.0 %之間，例如選擇為=等，及鉻 -%、21.〇 %、则喊 27 %等。如此，可;；^17.0 %、19.〇 乂組織的纽，則彡料義合金切 虱化生鏽、孔蝕或均勻鏽蝕〕； 、’ 〔不易 C:\Linda\PK Pat\PK10044.doc

00/05/22/01:45 PM —10 — .1289074 〔5〕、本發明之鉻成份比例係介於15.0 〇/〇至30.0 % 之間，例如選擇為 17.0 %、19.0 %、21.0 %、24.0 %或 27 % 等。如此，可抑制波來鐵〔Pearlite〕組織的產生，同時Cr 元素為肥粒鐵相之穩定元素，使凝固形成沃斯田鐵相與肥 粒鐵相雙相組織，此肥粒鐵相存在晶界則使應力腐蝕裂缝 〔Stress Corrosion Crack，SCC〕產生被釘住效應而難以傳 播’藉此使裂紋停止生長。另外該肥粒鐵相之存在係改變 沃斯田鐵相之减固才主狀晶組織排列方式，亦即由原先之直 線曰a界排列受化為父錯排列晶界’以便承受較大之機械應 力，同日$可谷忍異材為高強度鋼〔如基地相麻田散鐵系〕 的焊接稀釋比，特別適用於不填料焊接。 〔6〕、本發明之鎢成份比例係介於5.0 %至15.0 %之 間，例如選擇為7·0 %、9.0 %、11.0 %或13·〇 %等，如此 在政固日守’先析出肥粒鐵相〔Ferrite〕，因而在高溫下相 對降低熱膨脹係數，以避免熱應力之產生。此外，該肥粒 鐵相可固溶較多之不純物或雜質，進而避免晶界產生缺陷 ，此肥粒鐵相存在晶界具有釘固定〔keying effect〕之功 效，使裂缝生長停止。再者，該肥粒鐵相之存在係改變沃 斯田鐵相之凝固柱狀晶組織排列方式，亦即由原先之直線 晶界排列變化為交錯排列晶界，以便承受較大之機械應力 ，同時可容忍高強度鋼〔如基地相麻田散鐵系〕的焊接稀 釋比，特別適用於不填料焊接。另外，鎢成份亦相對提升 整體合金組成物的比重，故亦可提供製造高爾夫桿頭構件 時之配重功能； C:\Linda\PK Pat\PKI0044.doc ~~ 11 — 〇Π/05/22/〇1：45 P« 1289074 〔7〕、本發明之钼成份比例係小於1 %，例如選擇為 0·9 %、0.8 %、〇·7 %、〇·6 %、0.5 %或 〇·4 %等，如此可 強化穩定肥粒鐵相〔ferrite〕，以降低不鏽鋼合金在進行 焊接時的焊接熱裂敏感性，以便使鑄造製得之打擊面板具 有較高之異種焊接相容性，而適用於焊接組裝製程； 〔8〕、本發明因製程及原料不同而可能含有下列微 量滲質，例如，銅成份比例係小於1.0%，例如〇·9 %、〇·8 %、0·7 %、〇·6 %、0.5 %或0·4 %等，以維持本發明具有 良好之機械性質，避免造成材料碎化；硫成份比例係在〇 〇4 以下’例如選擇為0.03 %、0.02 %、〇.〇1 〇/0等；及磷成份 係在0.04 %以下，例如選擇為〇·〇3 %、〇 〇2 o/j、〇 〇/〇等 。如此’將硫及填成份控制於適當範圍，以避免造成的焊 接熱裂性〔hotcracking〕陷缺，確保不鏽鋼合金之焊接品 質。 如上所述，相較於習知ASTM 304不鏽鋼合金僅具 有相對較低之抗拉強度、降服強度及硬度，因而相對降低 該南爾夫桿頭之應力承受力及耐磨性，本發明之不鏽鋼合 至成伤内含有特定比例之鶴成份及選擇性加入微量換質〔 鉬、銅、磷及硫〕，藉此可在沃斯田鐵相之基材上產生肥 粒鐵相，其確實可相對提升高爾夫桿頭之機械性質及提供 配重功能。 雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非 用以限定本發明’任何熟習此技藝者’在不轉本發明之 精神和範圍之内，當可作各種更動與修改，因此本ς明之 C:\Linda\PK Pat\PK10044. doc —12 —

00/05/22/01:45 PH I2S9074 ^ 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

C:\Linda\PK Pat\PK10044.doc —13 — 00/05/22/01 Ί289074 · 【圖式簡單說明】 附照一：本發明較佳實施例之高爾夫桿頭之合金之金 相剖面〔χ200倍〕的電子顯微照相圖。 【主要元件符號說明】 無

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C:\Linda\PK Pat\PK10044.doc —14 — 00/05/22/01:45 PM

Claims (1)

1. Ί2Β9074 · 十、申請專利範圍： 1、 一種高爾夫桿頭之合金，其包含以重量百分比計之碳 0.08 %以下、矽 0.5 %至 2.0 %、錳 0.5 %至 2.0 %、鎳 5.0%至 15.0 %、鉻 15.0%至 30.0 %、鎢 5.0 %至 15.0% ，及其餘比例為鐵。 2、 依申請專利範圍第1項之高爾夫桿頭之合金，其中另 包含微量摻質之磷0.04 %以下。 3、 依申請專利範圍第1項之高爾夫桿頭之合金，其中另 包含微量摻質之硫0.04 %以下。 4、 依申請專利範圍第1項之高爾夫桿頭之合金，其中另 包含鉬1.0%以下。 5、 依申請專利範圍第1項之高爾夫桿頭之合金，其中另 包含銅1.0 %以下。

   C:\Linda\PK Pat\PK10044.doc —15 — 00/05/22/01:45 ΡΜ