一种高尔夫球杆头的不锈钢组成合金的制作工艺流程

　　高尔夫球杆头的不锈钢组成合金的制作方法

　　【技术领域】

　　[0001] 本发明涉及一种合金，特别是涉及一种高尔夫球杆头的不锈钢组成合金。

　　【背景技术】

　　[0002] 高尔夫球运动是借着扭腰挥杆以带动球杆，利用球杆的杆头击打高尔夫球，因此， 高尔夫球杆头除了必须具备可以承受高频率击球而不磨耗、毁损的高强度、高耐磨耗度外， 尚必需兼具有诸如避免球员过于疲累的重量轻、使高尔夫球被击打行进的高稳定性等特 性。此外，更需兼顾到成型制备过程中的难易度，以避免因为成本的增加而导致成品因价格 因素而无法被市场所接受等诸多问题。所以，开发新材料，特别是不同的组成合金，以制备 出兼具有各种特性的高尔夫球杆头，是业界投入最多心力与成本的研发工作。

　　[0003] 现有用于制作高尔夫球杆头的组成合金，例如中国台湾第200630141号「高尔 夫杆头之不锈钢合金」公开案，是揭露一种包含以重量百分比计的碳〇. 08%至0. 15%、 硅 0· 5 % 至 L 5 %、锰 0· 4 % 至 L 2 %、铜 0· 55 % 以下、镍 3. 5 % 至 6. 0 %、铬 13. 5 % 至17. 0 %、钥1.5 %至2. 6 %、氮0.07 %至0. 13%，及其余比例则为铁的合金材料（下 称现有不锈钢合金）。经由上述合金比例所制成的高尔夫球杆头，由其说明书第9页 的记载可知，其抗拉强度约为216. 9-219. 2ksi (1495. 8-1511. 7Mpa)，而降伏强度约为 175. 8-180. 9ksi (1212. 36-1247Mpa)。其整体强度仍然不足，进而导致高尔夫球杆头具有容 易变形等缺点。

　　【发明内容】

　　[0004] 本发明的目的在于提供一种高尔夫球杆头的不锈钢组成合金，以制备出具有高强 度、高耐磨耗度的高尔夫球杆头。

　　[0005] 本发明高尔夫球杆头的不锈钢组成合金，包含0. 03wt%的碳、0. 0 lwt%的磷、 0. lwt% 的娃、0. 05wt% 的I丐、0. 03wt% 的锫、0. lwt% 的猛、0. Olwt% 的硫、4wt% ?5. lwt% 的钥、 18wt% ?19wt% 的镇、7 ?12wt% 的钴、0· 05wt% ?0· 15wt% 的错、0· lwt% ?0· 8wt% 的钦，及 用以平衡且含量不为〇的铁。

　　[0006] 较佳地，前述高尔夫球杆头的不锈钢组成合金，其中，该组成合金的密度是7. 95g/ cm3 ?8. 15g/cm3。

　　[0007] 本发明的有益效果在于：借由硅的添加提升合金成型过程中的流动性，以钥、钛达 到细化晶粒进而强化合金的结构强度与耐磨耗度，进而制作出兼具有高强度、高耐磨耗度 的高尔夫球杆头。

　　【具体实施方式】

　　[0008] 本发明高尔夫球杆头的不锈钢组成合金的较佳实施例，包含0. 03wt%的碳、 0· Olwt% 的磷、0· lwt% 的娃、0· 05wt% 的 I丐、0· 03wt% 的锫、0· lwt% 的猛、0· Olwt% 的硫、 4wt% ?5. lwt% 的钥、18wt% ?19wt% 的镇、7 ?12wt% 的钴、0· 05wt% ?0· 15wt% 的错、 0. lwt%?0. 8wt%的钛，及用以平衡且含量不为O的铁。

　　[0009] 碳元素除了为碳化物析出外，其亦是沃斯田铁稳定相的元素，随着碳含量增加，月巴 粒铁减少而沃斯田铁愈稳定。硅在合金材料内有防止气孔形成，增进收缩作用及增加钢液 流动性等特点。因此，在本发明的合金材料中添加〇. lwt%的硅，将有助于铸件原料的制程。 [0010] 钛与碳元素易形成稳定碳化物，促进其合金元素产生析出强化，也可抑止晶粒长 大进而细化晶粒，达到强化合金强度、增加耐磨性的目的。

　　[0011] 锰通常是与铁共存，由于锰易与硫结合，可消除硫对合金材料造成热脆性的有害 影响，且锰能去除合金材料中的氧化物。此外，锰会使FCC结构的沃斯田铁稳定，因此，在本 发明的合金材料中添加〇.〇3wt %的锰，在预期性质范畴内，将有助于消除热脆性及铸造性 的改善。

　　[0012] 钥可进一步提升合金的高温强度、潜变强度与高温硬度，相对增加制作出的高尔 夫球杆头的耐磨耗性及强度。

　　[0013] 镍添加于合金材料中，不只可增加合金材料的抗腐蚀性及抗氧化性，且稳定合金 材料的FCC沃斯田铁相。

　　[0014] 钴是现今超硬性高速钢及非超硬性高速钢中最重要的必添加的元素。主要可增加 二次硬化性能、红硬性和热硬性。由于钴元素熔入肥粒铁（CI-Fe)及沃斯田铁（Y-Fe)中 可增强钴-铁键与铁-铁键的共价结合力，所以钴元素无论在室温或高温皆可强化合金的 基体，并提高铁基合金的熔点。

　　[0015] 铝是一种优异的脱氧剂，可以抑制合金晶粒过度成长形成分散氧化物与氮化物， 而使晶粒维持在一较小的体积状态，以提高合金材料的延展性、加工性与韧性。

　　[0016] 在表1中，记载本发明三种不同组成成分的实施例。

　　[0017]表 1

　　【主权项】

　　1. 一种高尔夫球杆头的不锈钢组成合金，其特征在于：包含0. 03wt%的碳、0. Olwt%的 憐、0· lwt% 的娃、0· 05wt% 的I丐、0· 03wt% 的锫、0· lwt% 的猛、0· Olwt% 的硫、4wt% ?5. lwt% 的钼、18wt% ?19wt% 的儀、7 ?12wt% 的钴、0. 05wt% ?0. 15wt% 的错、0. lwt% ?0. 8wt% 的 钛，及用以平衡且含量不为〇的铁。

　　2. 根据权利要求1所述高尔夫球杆头的不锈钢组成合金，其特征在于：该组成合金的 密度是 7. 95g/cm3 ?8. 15g/cm3。

　　【专利摘要】一种高尔夫球杆头的不锈钢组成合金，包含0.03wt%的碳、0.01wt%的磷、0.1wt%的硅、0.05wt%的钙、0.03wt%的锆、0.1wt%的锰、0.01wt%的硫、4wt%～5.1wt%的钼、18wt%～19wt%的镍、7～12wt%的钴、0.05wt%～0.15wt%的铝、0.1wt%～0.8wt%的钛，及用以平衡且含量不为0的铁。借由以硅元素实质提升合金在液态时的流动性，再配合钛、钼提升合金的机械性质，并添加铝以稳定合金的延展性，使合金不会因为强度提升而导致延展性大幅下降，进而以较低的制程成本，制作出强度、耐磨耗度相较于以现有合金所制得的高尔夫球杆头均更为优异的高尔夫球杆头。

　　【IPC分类】C22C38-14

　　【公开号】CN104561776

　　【申请号】CN201310502775

　　【发明人】萧德福, 林姵瑶, 周峰永

　　【申请人】明安国际企业股份有限公司

　　【公开日】2015年4月29日

　　【申请日】2013年10月23日

　　低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢及其生产方法

　　【技术领域】

　　[0001] 本发明涉及一种钢材及其生产方法，具体的说是低温恶劣环境使用的225级低屈 服强度钢及其生产方法，属于钢铁铸造技术领域。

　　【背景技术】

　　[0002] 目前结构抗震设防的三原则为"小震不坏、中震可修、大震不倒"，但是在地震时， 虽然有大量建筑物没有倒塌，但是已经发生严重变形不能继续使用。为了降低地震带来的 损失，研宄人员在建筑物抗震方面作了大量研宄工作，使用消能抗震构件可以使建筑结构 抗震性能更上一层楼，全面实现"小震经济、中震不坏、大震易修、余震不倒"。

　　[0003] 地球上每年都有大量的地震发生，给人类的生命和财产造成了巨大损失。我国自 从唐山大地震后，我国就对城市建筑和抗震标准进行了严格规定。但是在强烈地震时，仍然 有大量建筑物倒塌。为了降低地震带来的损失，研宄人员在建筑物抗震方面作了大量研宄 工作。随着建筑物抗震技术的发展及对抗震机理的深入分析，消能抗震成为建筑物抗震技 术的一个发展趋势。

　　[0004] 随着钢结构建筑事业的发展，提高钢结构的抗震性能成为保证建筑安全的必要措 施之一；而消能阻尼器利用软钢良好的滞回性能耗散输入的地震能量，地震时，这些阻尼器 先于其他结构材料热处理技术件承受地震载荷作用，并首先发生屈服，靠反复载荷滞后吸 收地震能量，抗震效果更好，用于制作这些消能阻尼器的低屈服点钢从而成为抗震用钢的 一个新钢种。

　　[0005] 目前市场上低屈服点钢按照级别可以分为三种：100MPa级、160MPa、225MPa，首 先研发的国家是日本，国内研发的企业主要有宝钢、鞍钢，武钢等等，以下是与之相关的专 利：[0006][0007][0008] 以上所列专利中钢的性能要求与本发明的要求不同，所以在成分设计以及制造方 式上与本发明存在差异。

　　【发明内容】

　　[0009] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种低温恶劣环境使用的225级低屈服强度 钢及其生产方法，该产品具有合理的化学成分设计，通过轧制与热处理工艺，获得了性能稳 定的低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢。

　　[0010] 本发明解决以上技术问题的技术方案为： 一种低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢，其化学成分按重量百分比计为： 其化学成分按重量百分比计为C彡0. 05%，Si彡0. 25%，Mn 0. 1?0. 5%，P彡0. 015%， S 彡 0. 010%, NiO. 1 ?1. 0%，NbO. 01 ?0. 05%，TiO. 01 ?0. 05%，余量为 Fe 及不可避免的杂 质兀素。

　　[0011] 本发明所述的低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢对碳含量的控制是为了 有效降低屈服强度、并保证高的延展率、良好的低温韧性及焊接性能，必须尽量降低合金元 素的添加量、减少强化因素，实现各元素的合理匹配，因此本发明各组分限定范围的原因如 下： C :碳是钢中最常规的合金元素，碳对强度的贡献很大，在本发明中，考虑到冶炼难度 和成本，碳含量控制在< 〇. 05%的范围内。

　　[0012] Si :硅是炼钢脱氧的必要元素，也具有一定的固溶强化作用，Si对钢材的塑性和 韧性都有不良的影响，在本发明中将硅限定在< 〇. 25%的范围内。

　　[0013] Mn:锰是钢中最有效的提高性能元素，具有推迟奥氏体向铁素体的转变的作用，对 细化组织，提高强度和韧性有利。当锰的含量较低，上述作用不显著，过高则会引起连铸坯 偏析，造成钢板的性能不均匀，本发明中锰含量控制在0. 1?0. 5%的范围内。

　　[0014] P :作为钢中有害夹杂对钢的力学性能损害很大，尤其对无间隙原子的极低屈服点 宽厚钢板，P会造成严重的晶界脆化，理论上要求越低越好；但考虑到炼钢可操作性和炼钢 成本，P控制在彡0.015%。

　　[0015] S :在钢中形成有害的硫化物夹杂物，对钢板的拉伸延伸率损害很大，理论上要求 越低越好；但考虑到炼钢可操作性和炼钢成本，S含量需要控制在< 0. 010%。

　　[0016] Ni :镍不仅可以提高钢的低温韧性，而且能够降低奥氏体转变温度，具有良好的细 化晶粒的作用，考虑到制造成本，本发明中镍含量控制在0. 1?1. 0%的范围内。

　　[0017] Nb :乳制过程中固溶于奥氏体中的Nb和形变诱导析出碳氮化铌粒子显著提高奥 氏体未再结晶温度，获得薄饼状奥氏体，有助于细化铁素体。考虑到制造成本，本发明中铌 含量在0. 01~0. 05%的范围内。

　　[0018] Ti :钢中加入微量钛，不仅有利于钢的脱氧，而且由于钢中钛的氮化物或碳化物的 存在，可以起着延迟奥氏体晶粒的再结晶和长大的倾向，从而改善钢的性能，尤其是冲击韧 性。Ti还能够有效提高焊接性能，本发明中钛含量在0. 01?0. 05%的范围内。

　　[0019] 一种低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢的生产方法，该生产方法包括如下 工序：冶炼工艺：采用转炉冶炼，通过顶吹将碳含量控制在< 0. 03%，再采用RH精炼进一步 将碳含量控制在< 〇. 01%且控制有害气体N、H含量（N < 0. 006%，H < 0. 0002%)，接着使用 LF脱0、S、控制氧含量< 0. 002%、硫含量< 0. 002%，添加合金元素，最后进行板坯连铸，铸 坯的化学成分按重量百分比计符合C彡0. 05%，Si彡0. 25%，Mn 0. 1?0. 5%，P彡0. 015%， S彡 0.010%, Ni 0.1 ?L0%，Nb 0.01 ?0.05%，Ti 0.01 ?0.05%，余量为 Fe 及不可避免的 杂质元素。

　　[0020] 轧制工艺：乳前连铸坯加热温度介于1150°C?1250°C，使用TMCP工艺生产，一阶 段轧制温度控制在1000°C?1050°C，乳制道次压下率15?20%，二阶段轧制温度控制在 9

　　00°C?1000°C，乳制道次压下率10?15%，随后水冷，返红温度控制在700°C?800°C。

　　[0021] 热处理工艺：加热温度控制在850°C?900°C，加热时间根据钢板厚度保温30? 120min不等，具体公式为板厚X 1. 4?I. 6min/cm。

　　[0022] 本发明具有如下优点： 1、通过简单的化学成分设计方式，配合以特殊的轧制和热处理工艺便可获得均匀细小 的块状铁素体组织。

　　[0023] 2、本发明生产的低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢综合力学性能优异，强 度级别为225±20MPa，屈强比彡80%，延伸率彡50%，-40°C冲击彡200J，可以用于恶劣自然 环境，扩大了材料的应用范围。

　　[0024] 3、本发明所述冶炼工艺：采用转炉冶炼，通过顶吹，充分脱碳；再采用RH精炼进行 深脱碳且降低有害气体N、H含量，再使用LF脱0、S、提高钢液纯净度、添加合金元素，最后 上板坯连铸；所述的轧制工艺：乳前连铸坯加热温度介于1150°C?1250°C，使用TMCP工艺 生产，一阶段轧制温度控制在1000°C?1050°C，乳制道次压下率15?20%，二阶段轧制温 度控制在900°C?1000°C，乳制道次压下率10?15%，随后水冷，返红温度控制在800°C? 900°C。所诉的热处理工艺：加热温度控制在850°C?900°C，加热时间根据钢板厚度保温 30?120min不等。

　　【附图说明】

　　[0025] 图1为200倍光镜下，在钢板厚度方向1/4处典型组织。

　　【具体实施方式】 [0026] 实施例 一种低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢的生产方法，包括如下工序： 1)冶炼工艺：采用转炉冶炼，通过顶吹将碳含量控制在彡〇. 03%，再采用RH精炼进一步 将碳含量控制在< 〇. 01%且控制有害气体N、H含量（N < 0. 006%，H < 0. 0002%)，接着使用 LF脱0、S、控制氧含量< 0. 002%、硫含量< 0. 002%，添加合金元素，最后进行板坯连铸，铸 坯的化学成分按重量百分比计符合C彡0. 05%，Si彡0. 25%，Mn 0. 1?0. 5%，P彡0. 015%， S彡 0.010%, Ni 0.1 ?L0%，Nb 0.01 ?0.05%，Ti 0.01 ?0.05%，余量为 Fe 及不可避免的 杂质元素。

　　[0027] 根据本发明的生产工艺，冶炼工艺中本发明的钢种实际化学成分如表1所示。

　　[0028] 表1本发明实施例的化学成分（wt%):

　　【主权项】

　　1. 一种低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢，其特征在于：其化学成分按重量百 分比计包括 C 彡 0· 05%，Si 彡 0· 25%，Mn 0· 1 ?0· 5%，P 彡 0· 015%，S 彡 0· 010%，NiO. 1 ? 1. 0%，Nb 0. 01?0. 05%，Ti 0. 01?0. 05%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

　　2. 根据权利要求1所述的低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢，其特征在于：所 述的低屈服强度钢组织为块状铁素体，组织均匀细小。

　　3. 根据权利要求1所述的低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢，其特征在于：所 述低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢强度级别为225 ±20MPa，屈强比彡80%，延伸率 彡 50%，-40 °C 冲击彡 200J。

　　4. 一种低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢的生产方法，包括冶炼工艺、乳制以 及热处理工艺；其特征在于： 在所述冶炼工艺中，先采用转炉冶炼，通过顶吹将碳含量控制在< 〇. 03%，再采用 RH精炼进一步将碳含量控制在< 0.01%且控制有害气体N、H含量，使得NS 0.006%， H < 0. 0002%，接着使用LF脱0、S、控制氧含量< 0. 002%、硫含量< 0. 002%，添加合金元 素，最后进行板坯连铸，铸坯的化学成分按重量百分比计符合C < 0. 05%，Si < 0. 25%，Mn 0.1?0.5%，P 彡 0.015%，S 彡 0.010%, Ni 0.1?L0%，Nb 0.01?0.05%，Ti 0.01?0.05%， 余量为Fe及不可避免的杂质元素； 在所述轧制工艺中，乳前连铸坯加热温度介于1150°C?1250°C，使用TMCP工艺生产， 一阶段轧制温度控制在l〇〇〇°C?1050°C，乳制道次压下率15?20%，二阶段轧制温度控制 在900°C?1000°C，乳制道次压下率10?15%，随后水冷，返红温度控制在700°C?800°C ; 在所述热处理工艺中，加热温度控制在850°C?900°C，加热时间根据钢板厚度保温 30 ?120min。

　　【专利摘要】本发明属于钢铁技术领域，涉及一种钢材及其生产方法，具体的说是针对该成分体系通过一种特殊的轧制及热处理工艺生产出一种低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢，其化学成分按重量百分比计为C≤0.05%，Si≤0.25%，Mn？0.1～0.5%，P≤0.015%，S≤0.010%，Ni？0.1～1.0%，Nb？0.01～0.05%，Ti？0.01～0.05%，余量为Fe及不可避免的杂质元素；该生产方法包括：冶炼工艺和特殊的轧制及热处理工艺；该产品具有合理的化学成分设计，配合以针对该成分的特殊轧制及热处理工艺，获得了性能稳定的低温恶劣环境使用的225级低屈服强度钢。

　　【IPC分类】C22C38-14, C22C33-04, C21D8-02

　　【公开号】CN104561777

　　【申请号】CN201410697184

　　【发明人】尹雨群, 苑阳阳, 赵晋斌, 邓伟

　　【申请人】南京钢铁股份有限公司

　　【公开日】2015年4月29日

　　【申请日】2014年11月26日