TWI440492B - 高爾夫球桿合金 - Google Patents

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Description

高爾夫球桿合金
本發明係關於一種高爾夫球桿合金，特別是一種可使高爾夫球桿頭具有較佳的吸震效果之高爾夫球桿合金。
一般而言，為了符合不同使用者的需求，通常高爾夫球桿頭一體成型之套頸需要具有易於調整傾角之特性，以符合使用者之需求。因此，習用高爾夫球桿頭通常係以低硬度之軟鐵類材質製成，例如以低碳鋼或低合金鋼等材質製成，使得高爾夫球桿頭之套頸具有前述易於調整傾角之特性。然而，該些軟鐵類材質卻具有易於氧化而不耐鏽蝕之缺點。
為改良上述缺點，中華民國公告第438610及460306號皆有揭示以SUS17-4PH規格之不鏽鋼材質製成該高爾夫球桿頭，使得所製成之高爾夫球桿頭可同時具有低硬度及較佳之耐鏽蝕性。
該SUS17-4PH之機械性質及熱處理值分別如表一及表二所示。其中，表二中之註A的鑄造熱處理係指：固溶處理1040℃均溫60分鐘氮氣冷卻，時效處理580℃持溫90分鐘；註B的鑄造熱處理係指：固溶處理1040℃均溫60分鐘氮氣冷卻，時效處理538℃持溫240分鐘；註C的鑄造熱處理係指：固溶處理1040℃均溫60分鐘氮氣冷卻，時效處理482℃持溫240分鐘；註D的板材一般熱處理係指：固溶處理1040℃均溫60分鐘氮氣冷卻，時效處理482℃持溫240分鐘。
由表一及表二可得知，由於該SUS17-4PH不鏽鋼中，鎳成分所佔比例僅約4.0wt%，因此延性較差，且仍然具有較高之降伏強度值。若以該SUS17-4PH不鏽鋼作為高爾夫球桿頭之材質，則該高爾夫球桿頭可能因延性較差或降伏強度較高而造成調角不易之缺點。
基於上述原因，本發明發明人於中華民國申請第100101186號之「高爾夫球桿合金及其製造方法」中，揭示一種高爾夫球桿合金，係以重量百分比計2.5~4.0%之銅、5.0~6.0%之鎳、15~18%之鉻，殘餘部分為鐵及不可避免之雜質所構成，其中，銅/鎳比係為0.4~0.8，且該合金同時具有沃斯田鐵相[austenite]、肥粒鐵相[ferrite]及麻田散鐵相[martensite]之組織；以下將此高爾夫球桿合金簡稱為「ST-22」。
該ST-22係透過調整銅/鎳比，以降低高爾夫球桿合金之硬度、抗拉強度及降伏強度，使得由該ST-22製成之高爾夫球桿頭，不但保有高耐鏽蝕性之特性，更因高延展性之特性而具有易於調角之優點。
然而，就特殊的打擊地點(例如：沙坑)而言，高爾夫球桿頭若能具有更佳的吸震性，將有助提升打擊效果，故有必要進一步改良高爾夫球桿合金之成份，以改變其機械性質。
本發明之主要目的係提供一種高爾夫球桿合金，係透過提高合金中的含鎳比例，以提升高爾夫球桿合金之吸震效果。
為達到前述目的，本發明所運用之技術內容包含有：一種高爾夫球桿合金，係包含：以重量百分比計0.25~1.0%之矽、0.25~1.5%之錳、2.0~3.5%之銅、6.0~8.0%之鎳、15.5~18.0%之鉻，殘餘部分為鐵及不可避免之雜質所構成，其中，該合金同時具有沃斯田鐵相、肥粒鐵相及麻田散鐵相之組織。
本發明之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中包含有以重量百分比計6.5~8.0%之鎳。
本發明之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中包含有以重量百分比計0.5~1.0%之矽。
本發明之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中包含有以重量百分比計0.5~1.5%之錳。
本發明之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中包含有以重量百分比計2.5~3.5%之銅。
本發明之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中包含有以重量百分比計16.0~17.5%之鉻。
本發明之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中另包含有以重量百分比計低於0.08%之碳。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，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：
本發明之高爾夫球桿合金係可用以製造高爾夫球桿之各部位構件，而本發明之較佳實施例係以使用該合金製造高爾夫球桿頭為例進行說明，但不以此為限。
請參閱第1圖，本實施例之高爾夫球桿頭1包含一桿頭本體11、一套頸12及一打擊面板13，該套頸12設於該桿頭本體11之一側，用以連接一桿體(圖未繪示)，且該桿頭本體11及套頸12可一體成型製造；該打擊面板13則設於該桿頭本體11之一表面以供擊球之用。
本發明之高爾夫球桿合金可用以製造該桿頭本體11及套頸12。本發明之高爾夫球桿合金，係透過一熔融步驟、一比例維持步驟及一桿頭鑄造步驟而製造。
本發明之熔融步驟係依序將母合金、鉻鐵、矽鐵、錳鐵、銅及鎳等配料加入高溫熔爐中，使該些配料熔融混合。更詳言之，前述該些以矽、錳、銅、鉻、鎳及鐵為主要成分之配料受高溫熔爐[例如高週波爐]熔融後，便混合形成具有特定組成比例及特定組成相之碳、矽、錳、銅、鎳、鉻及鐵等元素之合金材質，以供後續做為該桿頭本體11及套頸12之基材[matrix]。其中，本實施例所使用之母合金除鐵以外係包含以重量百分比計0.04%之碳、0.80%之矽、1.00%之錳、2.75%之銅、6.88%之鎳、17.2%之鉻、0.03%之磷及0.01%之硫。當然，亦可依據需求變換成不同配料來源，而熔融形成具有相同組成比例之鐵合金材質。
此外，本發明較佳係依特定熔融順序將母合金、矽鐵、錳鐵、鉻鐵、銅、鎳等配料加入高溫熔爐中進行合金熔煉製程，使得該熔融合金中另包含矽及錳等其他成分，進而使得熔煉出來之合金可具有適當之特性。再且，依特定熔融順序加入該些配料，可以避免在配料熔融時發生沈澱現象，及防止後續製成之桿頭本體11及套頸12成品良率低落之問題。再且，本實施例較佳係使用呈現細粒狀態之前述配料，並盡可能以少量多次之方式緩慢加入該高溫熔爐中，以避免因大量加入該配料，造成該配料無法完全熔融而黏結成團塊狀，進而造成使得高溫熔爐內部產生空穴或氣泡而產生危險性。
本發明之比例維持步驟係使前述該些配料之重量百分比維持在：0.25~1.0%之矽、0.25~1.5%之錳、2.0~3.5%之銅、6.0~8.0%之鎳、15.5~18.0%之鉻，殘餘部分為鐵及不可避免之雜質，以使該些配料可共同形成同時兼具有沃斯田鐵相、肥粒鐵相及麻田散鐵相之組織。更詳言之，當前述配料依序加入高溫熔爐以形成熔融合金後，接著則取樣測量熔融合金之重量組成比例，以確保該配料之重量百分比維持在：0.25~1.0%之矽、0.25~1.5%之錳、2.0~3.5%之銅、6.0~8.0%之鎳、15.5~18.0%之鉻，殘餘部分為鐵(65~75%)及不可避免之雜質。該熔融合金中鎳的比例更佳為6.5~7.5%(以重量百分比計)，矽的組成比例更佳為0.5~1.0%(以重量百分比計)，錳的比例更佳為0.5~1.5%(以重量百分比計)，銅的比例更佳為2.5~3.5%(以重量百分比計)，鉻的比例更佳為16.5~17.5%(以重量百分比計)。透過使該熔融合金維持於該特定之組成比例，使得該熔融合金冷卻固化後能形成兼具沃斯田鐵相、肥粒鐵相及麻田散鐵相之合金材質。其中，本案透過提高合金中的含鎳比例，使合金中麻田散鐵之比例下降，以及使肥粒鐵及沃斯田鐵之比例提升，從而能夠提升整體合金之吸震效果，該合金中還可另包含以重量百分比計低於0.08%之碳等雜質。
如前所述，本發明係藉由預定組成比例之鐵等各種元素，構成兼具沃斯田鐵相、肥粒鐵相及麻田散鐵相之合金材質，使製成之合金材質能兼具肥粒鐵相、沃斯田鐵相及麻田散鐵相之優點[例如肥粒鐵相之耐孔蝕性及低硬度，沃斯田鐵相之耐均勻鏽蝕性及耐衝擊性，以及麻田散鐵相之高耐磨性]，並同時降低該三種鐵相之缺點[例如肥粒鐵相之低韌性及易發生σ相脆化問題，沃斯田鐵相之易發生孔蝕問題，以及麻田散鐵相之耐蝕性不佳問題]。此外，相較於該習知的ST-22合金，本發明合金之麻田散鐵比例較少，使得肥粒鐵及沃斯田鐵之比例相對提升，導致該合金之材料硬度下降、延性提升，進而造成吸震效果提升。如此，本發明之高爾夫球桿合金不但可具有適當之低硬度、高延性等良好的機械性質，更可因吸震效果提升而具有軟鐵打感。
本發明之桿頭鑄造步驟係以該合金進行精密鑄造，以形成預定形狀之桿頭本體11及套頸12。更詳言之，待確認該熔融合金符合前述預定之配比後，在出爐前進行除氣及除渣後，即可將其直接澆注進入用以精密鑄造之一模具內，供製造預定形狀之桿頭本體11及套頸12〔及/或其打擊面板13〕，如此完成澆鑄之高爾夫球桿頭不需經由熱處理，即可進行震殼、去澆口、切邊、研磨、調角、磨光等步驟以製成鐵桿或木桿之桿頭〔wedge〕成品，且製得桿頭之材質將兼具沃斯田鐵相、肥粒鐵相及麻田散鐵相之混合組成相，進而具有適當之低硬度、高耐鏽蝕性、高延展性及高吸震性等特性。
綜上所述，透過前述之製程，便可獲得本案之高爾夫球桿合金，該合金主要係包含以重量百分比計0.25~1.0%之矽、0.25~1.5%之錳、2.0~3.5%之銅、6.0~8.0%之鎳、15.5~18.0%之鉻，殘餘部分為鐵及不可避免之雜質所構成，且該合金同時具有沃斯田鐵相、肥粒鐵相及麻田散鐵相之組織，以使該高爾夫球桿合金具有低硬度、高延性、高耐蝕性及良好的吸震性，有利於高爾夫球桿頭之調角，以及更適合用作特殊打擊地點(例如：沙坑)專用之高爾夫球桿頭。
請參照表三及表四所示，表三係為本案與ST-22之組 成比例對照表。表四係為本發明與ST-22之機械性質對照表。由結果可明顯得知，本案透過提高合金中的含鎳比例，可使得本發明合金之硬度下降、伸長量提升(即延性提升)，因此本發明合金之吸震效果會優於該ST-22，在操作上可具有軟鐵打感，十分適合用於特殊打擊地點(例如：沙坑)，並可有助提升打擊效果。
請再參閱第2、3圖，其係將本發明之高爾夫球桿合金於鑄造後，以10g K3 Fe(CN)6 +10g KOH+100ml H2 O之腐蝕液進行腐蝕後之合金材料的金相組織圖。第2、3圖分別為本發明之合金50倍及200倍放大之顯微組織圖，由圖可得知其為包含肥粒鐵、沃斯田鐵及麻田散鐵三相共存之Fe-Cr-Ni合金，亦即同時擁有三相之強度及延性等特點。
綜上所述，本發明高爾夫球桿合金，係透過提高合金中的含鎳比例，以提升高爾夫球桿合金之吸震性，使該高爾夫球桿頭可具有軟鐵打感，以適用於特殊打擊地點(例如：沙坑)，並可有助提升打擊效果。
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脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1．．．高爾夫球桿頭
11．．．桿頭本體
12．．．套頸
13．．．打擊面板
第1圖：本發明較佳實施例之高爾夫球桿頭示意圖。
第2圖：本發明之高爾夫球桿合金之金相組織圖(50倍)。
第3圖：本發明之高爾夫球桿合金之金相組織圖(200倍)。
1．．．高爾夫球桿頭
11．．．桿頭本體
12．．．套頸
13．．．打擊面板

Claims (7)

  1. 一種高爾夫球桿合金，係包含：以重量百分比計0.25~1.0%之矽、0.25~1.5%之錳、2.0~3.5%之銅、6.0~8.0%之鎳、15.5~18.0%之鉻，殘餘部分為鐵及不可避免之雜質所構成，其中，該合金同時具有沃斯田鐵相、肥粒鐵相及麻田散鐵相之組織。
  2. 依申請專利範圍第1項所述之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中包含有以重量百分比計6.5~8.0%之鎳。
  3. 依申請專利範圍第1項所述之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中包含有以重量百分比計0.5~1.0%之矽。
  4. 依申請專利範圍第1項所述之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中包含有以重量百分比計0.5~1.5%之錳。
  5. 依申請專利範圍第1項所述之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中包含有以重量百分比計2.5~3.5%之銅。
  6. 依申請專利範圍第1項所述之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中包含有以重量百分比計16.0~17.5%之鉻。
  7. 依申請專利範圍第1項所述之高爾夫球桿合金，其中，該高爾夫球桿合金中另包含有以重量百分比計低於0.08%之碳。
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