JP2018121912A - ゴルフクラブフェース用鋼板、ゴルフクラブフェース及びその製造方法、並びにゴルフクラブヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】耐力及び靱性が高く、安価で薄肉化が可能であり、想定を上回る衝撃にさらされると破損せずに変形するゴルフクラブフェースを与えるゴルフクラブフェース用鋼板を提供する。【解決手段】本発明のゴルフクラブフェース用鋼板は、Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。また、本発明のゴルフクラブフェース用鋼板は、焼入れ焼戻し後に、下記式：降伏比（ＹＲ）＝０．１％耐力／引張強さで表される降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上である。【選択図】なし
Description
本発明は、ゴルフクラブフェース用鋼板、ゴルフクラブフェース及びその製造方法、並びにゴルフクラブヘッドに関する。
ゴルフクラブヘッドは、ヘッド本体の前面部にボールを打撃するフェース（「ゴルフクラブフェース」と言う場合もある。）が設けられている。ゴルフクラブヘッドは、一般に、鋼板などの材料を所定の形状にプレス成形及び切削加工し、熱処理を施してヘッド本体及びフェースを得た後、ヘッド本体とフェースとを溶接し、研磨及びメッキを行うことによって製造される。
フェースは、厚さが薄いほど、たわみが大きくなり、ボールの反発性が向上することから、ボールの飛距離が伸びる。そのため、フェースを薄肉化することにより、ゴルフクラブヘッドの性能を向上させることができる。また、フェースには、ボールの打撃時に大きな負荷がかかるため、ボールに抗するための耐力、及びボールとの衝突時に破壊しないような靭性が要求される。例えば、ボールとの繰返し打撃によって凹まないようにするため、一般的なフェースの厚さである２．５ｍｍにおいて１５５０ＭＰａ以上の０．１％耐力がフェースに要求される。また、ボールの打撃時の衝撃によってフェースが破損しないようにするため、４５Ｊ／ｃｍ２以上の衝撃値（靱性）がフェースに要求される。
フェースは、厚さが薄いほど、たわみが大きくなり、ボールの反発性が向上することから、ボールの飛距離が伸びる。そのため、フェースを薄肉化することにより、ゴルフクラブヘッドの性能を向上させることができる。また、フェースには、ボールの打撃時に大きな負荷がかかるため、ボールに抗するための耐力、及びボールとの衝突時に破壊しないような靭性が要求される。例えば、ボールとの繰返し打撃によって凹まないようにするため、一般的なフェースの厚さである２．５ｍｍにおいて１５５０ＭＰａ以上の０．１％耐力がフェースに要求される。また、ボールの打撃時の衝撃によってフェースが破損しないようにするため、４５Ｊ／ｃｍ２以上の衝撃値（靱性）がフェースに要求される。
フェースに用いられる鉄系材料としては、Ｓ２０Ｃなどの低炭素鋼を鍛造した鋼が使用されていたが、フェースの厚さを薄く設計することが可能なバネ鋼を使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１のバネ鋼は、耐力が十分でないため、フェースの薄肉化に限界がある。
そこで、本出願人らは、フェースに使用される鋼板の鋼組成について検討し、耐力及び靱性が高く、薄肉化が可能な鋼板を提案した（特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献１のバネ鋼は、耐力が十分でないため、フェースの薄肉化に限界がある。
そこで、本出願人らは、フェースに使用される鋼板の鋼組成について検討し、耐力及び靱性が高く、薄肉化が可能な鋼板を提案した（特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献２の鋼板は、高価なＮｉ及びＭｏを含んでいるため、ゴルフクラブフェース及びゴルフクラブヘッドの価格が上昇する。
また、特許文献２の鋼板は、０．１％耐力／引張強さによって表される降伏比（ＹＲ）が０．９と高く、均一伸びが少ない傾向にある。そのため、特許文献２の鋼板から作製されたフェースは、ミスショットによって地面と衝突した場合などのように想定を上回る衝撃にさらされると、ほとんど変形することなく破損に至る可能性がある。ゴルフクラブフェースの均一伸びを十分に確保して破損を防止する観点から、降伏比（ＹＲ）が０．８以下であることが望ましい。
また、特許文献２の鋼板は、０．１％耐力／引張強さによって表される降伏比（ＹＲ）が０．９と高く、均一伸びが少ない傾向にある。そのため、特許文献２の鋼板から作製されたフェースは、ミスショットによって地面と衝突した場合などのように想定を上回る衝撃にさらされると、ほとんど変形することなく破損に至る可能性がある。ゴルフクラブフェースの均一伸びを十分に確保して破損を防止する観点から、降伏比（ＹＲ）が０．８以下であることが望ましい。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、耐力及び靱性が高く、安価で薄肉化が可能であり、想定を上回る衝撃にさらされると破損せずに変形するゴルフクラブフェースを与えるゴルフクラブフェース用鋼板を提供することを目的とする。
また、本発明は、耐力及び靱性が高く、安価で薄肉化が可能であり、想定を上回る衝撃にさらされると破損せずに変形するゴルフクラブフェース及びその製造方法、並びに当該ゴルフクラブフェースを備えたゴルフクラブヘッドを提供することを目的とする。
また、本発明は、耐力及び靱性が高く、安価で薄肉化が可能であり、想定を上回る衝撃にさらされると破損せずに変形するゴルフクラブフェース及びその製造方法、並びに当該ゴルフクラブフェースを備えたゴルフクラブヘッドを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記の問題を解決すべく、特許文献２の鋼板の鋼組成をベースとしつつ鋭意研究を続けた結果、高価なＮｉ及びＭｏを用いることなく、耐力及び靱性が高く且つ均一伸びに優れ、しかも薄肉化が可能なゴルフクラブフェースを与える鋼組成を見出した。
すなわち、本発明は、Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、焼入れ焼戻し後に、下記式：
降伏比（ＹＲ）＝０．１％耐力／引張強さ
で表される降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上であることを特徴とするゴルフクラブフェース用鋼板である。
降伏比（ＹＲ）＝０．１％耐力／引張強さ
で表される降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上であることを特徴とするゴルフクラブフェース用鋼板である。
また、本発明は、Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、下記式：
降伏比（ＹＲ）＝０．１％耐力／引張強さ
で表される降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上であることを特徴とするゴルフクラブフェースである。
降伏比（ＹＲ）＝０．１％耐力／引張強さ
で表される降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上であることを特徴とするゴルフクラブフェースである。
また、本発明は、Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼板を成形加工した後、８５０℃〜９００℃の温度に加熱して焼入れ処理し、２３０℃以下の温度で焼戻し処理することを特徴とするゴルフクラブフェースの製造方法である。
さらに、本発明は、前記ゴルフクラブフェースを有することを特徴とするゴルフクラブヘッドである。
本発明によれば、耐力及び靱性が高く、安価で薄肉化が可能であり、想定を上回る衝撃にさらされると破損せずに変形するゴルフクラブフェースを与えるゴルフクラブフェース用鋼板を提供することができる。
また、本発明によれば、耐力及び靱性が高く、安価で薄肉化が可能であり、想定を上回る衝撃にさらされると破損せずに変形するゴルフクラブフェース及びその製造方法、並びに当該ゴルフクラブフェースを備えたゴルフクラブヘッドを提供することができる。
また、本発明によれば、耐力及び靱性が高く、安価で薄肉化が可能であり、想定を上回る衝撃にさらされると破損せずに変形するゴルフクラブフェース及びその製造方法、並びに当該ゴルフクラブフェースを備えたゴルフクラブヘッドを提供することができる。
＜ゴルフクラブフェース用鋼板＞
本発明のゴルフクラブフェース用鋼板は、Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。また、本発明のゴルフクラブフェース用鋼板は、焼入れ焼戻し後に、降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上である。
以下、本発明のゴルフクラブフェース用鋼板について詳細に説明する。
本発明のゴルフクラブフェース用鋼板は、Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。また、本発明のゴルフクラブフェース用鋼板は、焼入れ焼戻し後に、降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上である。
以下、本発明のゴルフクラブフェース用鋼板について詳細に説明する。
［Ｃ：０．４０〜０．６５質量％］
Ｃは、熱処理された鋼板の強度、耐力に影響を及ぼす合金成分であり、Ｃ含有量に応じて焼入れ硬さ、強度などが変化する。十分な焼入硬さ、強度を得る観点から、Ｃ含有量は０．４０質量％以上にする必要がある。他方、Ｃ含有量が高すぎると焼戻処理後の鋼材の靭性が低下するため、Ｃ含有量は０．６５質量％以下にする必要がある。Ｃ含有量は、好ましくは０．４３〜０．６４質量％、より好ましくは０．４５〜０．６３質量％、さらに好ましくは０．４７〜０．６２質量％である。
Ｃは、熱処理された鋼板の強度、耐力に影響を及ぼす合金成分であり、Ｃ含有量に応じて焼入れ硬さ、強度などが変化する。十分な焼入硬さ、強度を得る観点から、Ｃ含有量は０．４０質量％以上にする必要がある。他方、Ｃ含有量が高すぎると焼戻処理後の鋼材の靭性が低下するため、Ｃ含有量は０．６５質量％以下にする必要がある。Ｃ含有量は、好ましくは０．４３〜０．６４質量％、より好ましくは０．４５〜０．６３質量％、さらに好ましくは０．４７〜０．６２質量％である。
［Ｓｉ：０．６０質量％以下］
Ｓｉは、製鋼段階で脱酸剤として添加される合金成分である。十分な脱酸を行わせるためには、Ｓｉ含有量を０．１５質量％以上とすることが好ましい。しかしながら、多量のＳｉ添加は、鋼板の製造過程においてスケール疵が鋼板表面に発生し易くなり，表面品質の低下を招くことになるので、Ｓｉ含有量は０．６０質量％以下にする必要がある。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．１８〜０．５０質量％、より好ましくは０．１９〜０．４０質量％、さらに好ましくは０．２０〜０．３０質量％である。
Ｓｉは、製鋼段階で脱酸剤として添加される合金成分である。十分な脱酸を行わせるためには、Ｓｉ含有量を０．１５質量％以上とすることが好ましい。しかしながら、多量のＳｉ添加は、鋼板の製造過程においてスケール疵が鋼板表面に発生し易くなり，表面品質の低下を招くことになるので、Ｓｉ含有量は０．６０質量％以下にする必要がある。Ｓｉ含有量は、好ましくは０．１８〜０．５０質量％、より好ましくは０．１９〜０．４０質量％、さらに好ましくは０．２０〜０．３０質量％である。
［Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％］
Ｍｎは、焼入れ性を向上させる合金成分である。十分な焼入れ性を得るためには、Ｍｎ含有量は０．６０質量％以上にする必要がある。他方、過剰量のＭｎを含有させると、焼戻し処理後の残留オーステナイトの量が多くなるため、Ｍｎ含有量は１．５０質量％以下にする必要がある。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．６３〜１．３０質量％、より好ましくは０．６５〜１．２０質量％、さらに好ましくは０．６８〜１．１０質量％、特に好ましくは０．７０〜１．００質量％である。
Ｍｎは、焼入れ性を向上させる合金成分である。十分な焼入れ性を得るためには、Ｍｎ含有量は０．６０質量％以上にする必要がある。他方、過剰量のＭｎを含有させると、焼戻し処理後の残留オーステナイトの量が多くなるため、Ｍｎ含有量は１．５０質量％以下にする必要がある。Ｍｎ含有量は、好ましくは０．６３〜１．３０質量％、より好ましくは０．６５〜１．２０質量％、さらに好ましくは０．６８〜１．１０質量％、特に好ましくは０．７０〜１．００質量％である。
［Ｐ：０．０２０質量％以下］
Ｐは、低温焼戻し脆化の原因となる成分である。そのため、Ｐに起因する悪影響を抑制する観点から、Ｐ含有量は０．０２０質量％以下にする必要がある。Ｐ含有量は、好ましくは０．００１〜０．０１９質量％、より好ましくは０．００３〜０．０１８質量％、さらに好ましくは０．００５〜０．０１７質量％である。
Ｐは、低温焼戻し脆化の原因となる成分である。そのため、Ｐに起因する悪影響を抑制する観点から、Ｐ含有量は０．０２０質量％以下にする必要がある。Ｐ含有量は、好ましくは０．００１〜０．０１９質量％、より好ましくは０．００３〜０．０１８質量％、さらに好ましくは０．００５〜０．０１７質量％である。
［Ｓ：０．０２５質量％以下］
Ｓは、非金属介在物となって鋼中に存在し、靭性を低下させる成分である。そのため、十分な靭性を確保する観点から、Ｓ含有量は０．０２５質量％以下にする必要がある。Ｓ含有量は、好ましくは０．００１〜０．０２３質量％、より好ましくは０．００２〜０．０２０質量％、さらに好ましくは０．００３〜０．０１５質量％以下である。
Ｓは、非金属介在物となって鋼中に存在し、靭性を低下させる成分である。そのため、十分な靭性を確保する観点から、Ｓ含有量は０．０２５質量％以下にする必要がある。Ｓ含有量は、好ましくは０．００１〜０．０２３質量％、より好ましくは０．００２〜０．０２０質量％、さらに好ましくは０．００３〜０．０１５質量％以下である。
［Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％］
Ｃｒは、焼入れ性を向上させると共に、強度及び靱性の向上に有効な成分である。この効果を得るためには、Ｃｒ含有量を０．３０質量％以上にする必要がある。他方、Ｃｒ含有量が高すぎると、焼入れ後の鋼板の未溶解炭化物量が増加する。未溶解炭化物は亀裂の発生又は伝播を助長し、靭性の低下を招くため、Ｃｒ含有量は１．７０質量％以下にする必要がある。Ｃｒ含有量は、好ましくは０．４０〜１．６０質量％、より好ましくは０．５０〜１．５０質量％、さらに好ましくは０．６０〜１．４０質量％、特に好ましくは０．７０〜１．３０質量％である。
Ｃｒは、焼入れ性を向上させると共に、強度及び靱性の向上に有効な成分である。この効果を得るためには、Ｃｒ含有量を０．３０質量％以上にする必要がある。他方、Ｃｒ含有量が高すぎると、焼入れ後の鋼板の未溶解炭化物量が増加する。未溶解炭化物は亀裂の発生又は伝播を助長し、靭性の低下を招くため、Ｃｒ含有量は１．７０質量％以下にする必要がある。Ｃｒ含有量は、好ましくは０．４０〜１．６０質量％、より好ましくは０．５０〜１．５０質量％、さらに好ましくは０．６０〜１．４０質量％、特に好ましくは０．７０〜１．３０質量％である。
［Ｖ：０．０５〜０．４０質量％］
Ｖは、焼入れ時にオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制し、靭性を向上させる作用を呈する成分である。この効果を得るためには、Ｖ含有量を０．０５質量％以上にする必要がある。他方、Ｖ含有量を増加すると、この効果が飽和することから、Ｖ含有量は０．４０質量％以下でよい。Ｖ含有量は、好ましくは０．０８〜０．３５質量％、より好ましくは０．１０〜０．３０質量％、さらに好ましくは０．１５〜０．２５質量％である。
Ｖは、焼入れ時にオーステナイト結晶粒の粗大化を抑制し、靭性を向上させる作用を呈する成分である。この効果を得るためには、Ｖ含有量を０．０５質量％以上にする必要がある。他方、Ｖ含有量を増加すると、この効果が飽和することから、Ｖ含有量は０．４０質量％以下でよい。Ｖ含有量は、好ましくは０．０８〜０．３５質量％、より好ましくは０．１０〜０．３０質量％、さらに好ましくは０．１５〜０．２５質量％である。
［残部：Ｆｅ及び不可避的不純物］
上記の成分以外の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。ここで、不可避的不純物とは、Ｏ、Ｎなどの除去することが難しい成分のことを意味する。これらの成分は、鋼材を溶製する段階で不可避的に混入する。
上記の成分以外の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。ここで、不可避的不純物とは、Ｏ、Ｎなどの除去することが難しい成分のことを意味する。これらの成分は、鋼材を溶製する段階で不可避的に混入する。
［焼入れ焼戻し後の降伏比（ＹＲ）：０．８以下］
焼入れ焼戻し後の降伏比（ＹＲ）は、降伏後の材料がどの程度均一変形できるかを表す指標である。ＹＲが低いほど、均一伸びが大きく、衝撃荷重が加えられた際に破断に至るまでの塑性変形能が大きくなる。フェースに想定外の大きな衝撃荷重が加えられた際に均一伸びを十分に確保して破断を防止するためには、ＹＲを０．８以下に規定する必要がある。
ＹＲは、焼入れ焼戻し後の０．１％耐力を焼入れ焼戻し後の引張強さで除することによって算出することができる。すなわち、ＹＲは、下記式によって表される。
ＹＲ＝０．１％耐力／引張強さ
ここで、本明細書において「０．１％耐力」とは、０．１％の永久伸びを生じるときの応力値を意味する。０．１％耐力及び引張強さは、ＪＩＳ１３Ｂ号試験片を用いて測定した。
焼入れ焼戻し後の降伏比（ＹＲ）は、降伏後の材料がどの程度均一変形できるかを表す指標である。ＹＲが低いほど、均一伸びが大きく、衝撃荷重が加えられた際に破断に至るまでの塑性変形能が大きくなる。フェースに想定外の大きな衝撃荷重が加えられた際に均一伸びを十分に確保して破断を防止するためには、ＹＲを０．８以下に規定する必要がある。
ＹＲは、焼入れ焼戻し後の０．１％耐力を焼入れ焼戻し後の引張強さで除することによって算出することができる。すなわち、ＹＲは、下記式によって表される。
ＹＲ＝０．１％耐力／引張強さ
ここで、本明細書において「０．１％耐力」とは、０．１％の永久伸びを生じるときの応力値を意味する。０．１％耐力及び引張強さは、ＪＩＳ１３Ｂ号試験片を用いて測定した。
［焼入れ焼戻し後の０．１％耐力：１５５０ＭＰａ以上］
焼入れ焼戻し後の０．１％耐力は、ゴルフクラブフェースの薄肉化に対する要求を考慮すると、１５５０ＭＰａ以上、好ましくは１５６０ＭＰａ以上、より好ましくは１５７０ＭＰａ以上、さらに好ましくは１５８０ＭＰａ以上、特に好ましくは１５９０ＭＰａ以上とする必要がある。
焼入れ焼戻し後の０．１％耐力は、ゴルフクラブフェースの薄肉化に対する要求を考慮すると、１５５０ＭＰａ以上、好ましくは１５６０ＭＰａ以上、より好ましくは１５７０ＭＰａ以上、さらに好ましくは１５８０ＭＰａ以上、特に好ましくは１５９０ＭＰａ以上とする必要がある。
［焼入れ焼戻し後の衝撃値：４５Ｊ／ｃｍ２以上］
焼入れ焼戻し後の衝撃値は、ゴルフクラブフェースの薄肉化に対する要求を考慮すると、４５Ｊ／ｃｍ２以上、好ましくは５０Ｊ／ｃｍ２以上、より好ましくは５５Ｊ／ｃｍ２以上、さらに好ましくは６０Ｊ／ｃｍ２以上とする必要がある。
ここで、本明細書において「衝撃値」とは、シャルピー衝撃試験によって測定される衝撃吸収エネルギーの値のことを意味する。シャルピー衝撃試験では、長手方向を圧延方向に平行とし、板厚３．０ｍｍ、長手方向長さ５５ｍｍ、幅方向長さ１０ｍｍ、長手方向中央部にＲ１ｍｍのＵノッチを形成した試験片を用いた。
焼入れ焼戻し後の衝撃値は、ゴルフクラブフェースの薄肉化に対する要求を考慮すると、４５Ｊ／ｃｍ２以上、好ましくは５０Ｊ／ｃｍ２以上、より好ましくは５５Ｊ／ｃｍ２以上、さらに好ましくは６０Ｊ／ｃｍ２以上とする必要がある。
ここで、本明細書において「衝撃値」とは、シャルピー衝撃試験によって測定される衝撃吸収エネルギーの値のことを意味する。シャルピー衝撃試験では、長手方向を圧延方向に平行とし、板厚３．０ｍｍ、長手方向長さ５５ｍｍ、幅方向長さ１０ｍｍ、長手方向中央部にＲ１ｍｍのＵノッチを形成した試験片を用いた。
上記のような特性を有する本発明のゴルフクラブフェース用鋼板は、上記の組成を有する鋼材を常法によって圧延することによって製造することができる。このとき、必要に応じて、酸洗や焼鈍を施してもよい。また、本発明のゴルフクラブフェース用鋼板は、上記のような特性を有していれば、熱延鋼板であっても冷延鋼板であってもよい。
本発明のゴルフクラブフェース用鋼板は、高価なＮｉ及びＭｏを含有しておらず、焼入れ焼戻し後に、降伏比（ＹＲ）を０．８以下、０．１％耐力を１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値を４５Ｊ／ｃｍ２以上にすることができるため、耐力及び靱性が高く且つ均一伸びに優れ、しかも安価で薄肉化が可能なゴルフクラブフェースの製造に用いることができる。
本発明のゴルフクラブフェース用鋼板は、高価なＮｉ及びＭｏを含有しておらず、焼入れ焼戻し後に、降伏比（ＹＲ）を０．８以下、０．１％耐力を１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値を４５Ｊ／ｃｍ２以上にすることができるため、耐力及び靱性が高く且つ均一伸びに優れ、しかも安価で薄肉化が可能なゴルフクラブフェースの製造に用いることができる。
＜ゴルフクラブフェース及びその製造方法＞
本発明のゴルフクラブフェースは、Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。また、本発明のゴルフクラブフェースは、降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上である。
本発明のゴルフクラブフェースは、Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる。また、本発明のゴルフクラブフェースは、降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上である。
上記のような特徴を有する本発明のゴルフクラブフェースは、上記のゴルフクラブフェース用鋼板を成形加工した後、焼入れ焼戻し処理することによって製造することができる。具体的には、Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなるゴルフクラブフェース用鋼板を成形加工した後、８５０℃〜９００℃の温度に加熱して焼入れ処理し、２３０℃以下の温度で焼戻し処理することにより、本発明のゴルフクラブフェースを製造することができる。
成形加工処理としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、ゴルフクラブフェース用鋼板をプレス成形及び切削加工すればよい。
焼入れ処理は、ゴルフクラブフェース用鋼板を加熱した後、油焼入れすることによって行われる。焼入れ処理では、ゴルフクラブフェース用鋼板を加熱することによって金属組織をオーステナイト化し、油焼入れによってマルテンサイト組織とする。焼入れ処理時の加熱温度は、耐力及び靱性と関係しているため、加熱温度を制御することにより、耐力及び靱性を制御する。加熱温度は、焼戻し後に、１５５０ＭＰａ以上の０．１％耐力を安定して得るために８５０℃以上とする必要がある。他方、加熱温度が高すぎるとオーステナイト結晶粒が粗大化して靭性が低下するため、加熱温度は９００℃以下にする必要がある。また、加熱保持時間は、加熱温度などに応じて調整すればよく特に限定されないが、一般に３分〜３０分である。
焼戻し処理は、焼入れ処理を行ったゴルフクラブフェース用鋼板を２３０℃以下に加熱した後、空冷することによって行われる。
ここで、焼戻し処理時の加熱温度（焼戻し温度）について、特許文献２には、焼戻し温度が低いほど残留オーステナイトが多くなって強度及び耐力が低下する原因になり、逆に焼戻し温度が高いほど残留オーステナイトが少なくなって靱性が低下することが教示されている。
これに対して本発明者らは、焼戻し温度を２３０℃以下とする低温焼戻し処理について詳細な研究を行った結果、残留オーステナイトは靱性に寄与するけれども、焼戻し温度及び鋼組成によっては残留オーステナイトの存在が靱性を低下させる原因となることが分かった。これは、残留オーステナイトが不安定であり、衝撃荷重が加えられることによって加工誘起マルテンサイトに容易に変態するためであると考えられる。
本発明では、鋼組成を所定の範囲に調整することにより、焼入れ後の残留オーステナイトの量を少なくすることができ、２３０℃以下の焼戻し処理を施して強度及び耐力を向上させつつ、靭性を確保することができる。
焼戻し処理時の加熱保持時間は、加熱温度などに応じて調整すればよく特に限定されないが、一般に３分〜６０分である。
ここで、焼戻し処理時の加熱温度（焼戻し温度）について、特許文献２には、焼戻し温度が低いほど残留オーステナイトが多くなって強度及び耐力が低下する原因になり、逆に焼戻し温度が高いほど残留オーステナイトが少なくなって靱性が低下することが教示されている。
これに対して本発明者らは、焼戻し温度を２３０℃以下とする低温焼戻し処理について詳細な研究を行った結果、残留オーステナイトは靱性に寄与するけれども、焼戻し温度及び鋼組成によっては残留オーステナイトの存在が靱性を低下させる原因となることが分かった。これは、残留オーステナイトが不安定であり、衝撃荷重が加えられることによって加工誘起マルテンサイトに容易に変態するためであると考えられる。
本発明では、鋼組成を所定の範囲に調整することにより、焼入れ後の残留オーステナイトの量を少なくすることができ、２３０℃以下の焼戻し処理を施して強度及び耐力を向上させつつ、靭性を確保することができる。
焼戻し処理時の加熱保持時間は、加熱温度などに応じて調整すればよく特に限定されないが、一般に３分〜６０分である。
本発明のゴルフクラブフェースは、高価なＮｉ及びＭｏを含有しておらず、降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上であるため、耐力及び靱性が高く且つ均一伸びに優れ、しかも安価で薄肉化が可能である。
＜ゴルフクラブヘッド＞
本発明のゴルフクラブヘッドは、上記のゴルフクラブフェースを有する。なお、本発明のゴルフクラブヘッドは、ゴルフクラブフェース以外の部材については特に限定されず、当該技術分野において公知の部材を用いることができる。
本発明のゴルフクラブヘッドは、ヘッド本体とゴルフクラブフェースとを溶接し、研磨及びメッキを行うことによって製造することができる。溶接方法としては、特に限定されず、レーザー溶接などを用いることができる。
本発明のゴルフクラブヘッドは、上記のゴルフクラブフェースを有する。なお、本発明のゴルフクラブヘッドは、ゴルフクラブフェース以外の部材については特に限定されず、当該技術分野において公知の部材を用いることができる。
本発明のゴルフクラブヘッドは、ヘッド本体とゴルフクラブフェースとを溶接し、研磨及びメッキを行うことによって製造することができる。溶接方法としては、特に限定されず、レーザー溶接などを用いることができる。
本発明のゴルフクラブヘッドは、耐力及び靱性が高く且つ均一伸びに優れ、しかも安価で薄肉化が可能なゴルフクラブフェースを用いているため、ゴルフクラブヘッドの価格を低減することができると共に、ゴルフクラブヘッドとしての性能も向上させることができる。
以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
表１に示す組成を有する鋼材を加熱温度１２５０〜１３５０℃にて６０分保持した後、圧延率７５％、仕上温度８５０℃、巻取温度６１０℃の条件で熱間圧延を行なって熱延帯鋼を得た。次に、熱延帯鋼を酸洗した後、７１０℃で４０時間の焼鈍、圧延率３０％での冷間圧延、７１０℃で２０時間の焼鈍を順次行い、板厚３．０ｍｍの冷延鋼板（ゴルフクラブフェース用鋼板）を得た。
表１に示す組成を有する鋼材を加熱温度１２５０〜１３５０℃にて６０分保持した後、圧延率７５％、仕上温度８５０℃、巻取温度６１０℃の条件で熱間圧延を行なって熱延帯鋼を得た。次に、熱延帯鋼を酸洗した後、７１０℃で４０時間の焼鈍、圧延率３０％での冷間圧延、７１０℃で２０時間の焼鈍を順次行い、板厚３．０ｍｍの冷延鋼板（ゴルフクラブフェース用鋼板）を得た。
次に、上記で作製したゴルフクラブフェース用鋼板を８３０℃〜９８０℃（詳細は表２に示す）で１５分加熱保持した後、直ちに６０℃の油中焼入れを施した。次に、焼入れ鋼板を２００℃〜３００℃（詳細は表２に示す）で３０分加熱保持した後、空冷して焼戻しを行った。そして、得られた鋼板から引張試験用、シャルピー衝撃試験用、ビッカース硬さ測定用の試験片を切り出した。
引張試験では、上記した方法に従い、０．１％耐力及び引張強さを測定した。
衝撃値は、上記した方法に従って測定を行った。また、ビッカース硬さは、ビッカース硬度計を用いて測定した。
また、０．１％耐力及び引張強さから降伏比（ＹＲ）を算出した。
上記の各評価結果を表２に示す。
衝撃値は、上記した方法に従って測定を行った。また、ビッカース硬さは、ビッカース硬度計を用いて測定した。
また、０．１％耐力及び引張強さから降伏比（ＹＲ）を算出した。
上記の各評価結果を表２に示す。
表２に示されるように、適切な鋼組成を有するゴルフクラブフェース用鋼板Ａ〜Ｇを用いた試験Ｎｏ．１〜７では、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上、降伏比（ＹＲ）が０．８以下、衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上となった。
これに対してゴルフクラブフェース用鋼板Ｈを用いた試験Ｎｏ．８では、Ｃ含有量が少なく、Ｖを含有していないため、０．１％耐力が低くなった。
ゴルフクラブフェース用鋼板Ｉを用いた試験Ｎｏ．９では、高価なＮｉ及びＭｏを含有するため、コストアップにつながると共に、衝撃値が低くなった。
ゴルフクラブフェース用鋼板Ｊを用いた試験Ｎｏ．１０では、Ｃｒ含有量が少なかったため、０．１％耐力が低くなった。
ゴルフクラブフェース用鋼板Ｋを用いた試験Ｎｏ．１１では、高価なＮｉを含有するため、コストアップにつながると共に、衝撃値が低くなった。
ゴルフクラブフェース用鋼板Ｌを用いた試験Ｎｏ．１２では、Ｍｎ含有量が多かったため、衝撃値が低くなった。
ゴルフクラブフェース用鋼板Ｍを用いた試験Ｎｏ．１３では、Ｃ含有量が多かったため、衝撃値が低くなった。
これに対してゴルフクラブフェース用鋼板Ｈを用いた試験Ｎｏ．８では、Ｃ含有量が少なく、Ｖを含有していないため、０．１％耐力が低くなった。
ゴルフクラブフェース用鋼板Ｉを用いた試験Ｎｏ．９では、高価なＮｉ及びＭｏを含有するため、コストアップにつながると共に、衝撃値が低くなった。
ゴルフクラブフェース用鋼板Ｊを用いた試験Ｎｏ．１０では、Ｃｒ含有量が少なかったため、０．１％耐力が低くなった。
ゴルフクラブフェース用鋼板Ｋを用いた試験Ｎｏ．１１では、高価なＮｉを含有するため、コストアップにつながると共に、衝撃値が低くなった。
ゴルフクラブフェース用鋼板Ｌを用いた試験Ｎｏ．１２では、Ｍｎ含有量が多かったため、衝撃値が低くなった。
ゴルフクラブフェース用鋼板Ｍを用いた試験Ｎｏ．１３では、Ｃ含有量が多かったため、衝撃値が低くなった。
上記の結果を考察するために、ゴルフクラブフェース用鋼板Ｄを用いた試験Ｎｏ．４及びゴルフクラブフェース用鋼板Ｉを用いた試験Ｎｏ．９の試験片について、残留オーステナイトの体積分率を測定した。残留オーステナイトの体積分率は、Ｘ線回折法を用い、オーステナイトピークとマルテンサイトピークとの強度比から算出した。その結果、試験Ｎｏ．４では、残留オーステナイトの体積分率が０％であったのに対し、試験Ｎｏ．９では、残留オーステナイトの体積分率が５％であった。したがって、試験Ｎｏ．９において衝撃値（靱性）が低下したのは、衝撃試験時に残留オーステナイトがマルテンサイトに加工誘起変態したためであると考えられる。
以上の結果からわかるように、本発明によれば、耐力及び靱性が高く、安価で薄肉化が可能であり、想定を上回る衝撃にさらされると破損せずに変形するゴルフクラブフェースを与えるゴルフクラブフェース用鋼板を提供することができる。また、本発明によれば、耐力及び靱性が高く、安価で薄肉化が可能であり、想定を上回る衝撃にさらされると破損せずに変形するゴルフクラブフェース及びその製造方法、並びに当該ゴルフクラブフェースを備えたゴルフクラブヘッドを提供することができる。
Claims (4)
- Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、焼入れ焼戻し後に、下記式：
降伏比（ＹＲ）＝０．１％耐力／引張強さ
で表される降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上であることを特徴とするゴルフクラブフェース用鋼板。 - Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなり、下記式：
降伏比（ＹＲ）＝０．１％耐力／引張強さ
で表される降伏比（ＹＲ）が０．８以下、０．１％耐力が１５５０ＭＰａ以上及び衝撃値が４５Ｊ／ｃｍ２以上であることを特徴とするゴルフクラブフェース。 - Ｃ：０．４０〜０．６５質量％、Ｓｉ：０．６質量％以下、Ｍｎ：０．６０〜１．５０質量％、Ｐ：０．０２０質量％以下、Ｓ：０．０２５質量％以下、Ｃｒ：０．３０〜１．７０質量％、Ｖ：０．０５〜０．４０質量％を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼板を成形加工した後、８５０℃〜９００℃の温度に加熱して焼入れ処理し、２３０℃以下の温度で焼戻し処理することを特徴とするゴルフクラブフェースの製造方法。
- 請求項２に記載のゴルフクラブフェースを有することを特徴とするゴルフクラブヘッド。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109023115A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-18 | 武汉钢铁有限公司 | 一种热轧模板拉片用钢及其制造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59153868A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-01 | Nisshin Steel Co Ltd | ゴルフクラブ用シヤフトの製造方法 |
| JP2004305336A (ja) * | 2003-04-03 | 2004-11-04 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | ゴルフクラブヘッド |
| JP2005007049A (ja) * | 2003-06-20 | 2005-01-13 | Nisshin Steel Co Ltd | ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法 |
-
2017
- 2017-02-01 JP JP2017016709A patent/JP2018121912A/ja active Pending
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| CN109023115B (zh) * | 2018-09-29 | 2020-01-31 | 武汉钢铁有限公司 | 一种热轧模板拉片用钢及其制造方法 |
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