用于高尔夫球杆头的马氏体不锈钢制造技术

本发明专利技术的用于高尔夫球杆头的马氏体不锈钢具有高于４３１马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢或钛合金的抗拉强度和屈服强度，具有与马氏体时效钢相等的抗拉强度、屈服强度和硬度，具有高于３０４不锈钢的耐腐蚀性，具有与３１６不锈钢相当的良好耐腐蚀性，并且经济性很好。该不锈钢含有（重量％）：１２－１６％Ｃｒ、１．０－３．０％Ｎｉ、１．５－５．０％Ｍｏ、不超过０．５％Ｖ、不超过２．０％Ｓｉ、不超过２．０％Ｍｎ、０．１－０．６％Ｃ、０．１－０．３％Ｎ，余量是Ｆｅ和不可避免的杂质。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于具有良好耐腐蚀性、机械性能和耐磨性的、用于高尔夫球杆头的高强度和高耐腐蚀性的马氏体不锈钢。在此之前本专利技术人提交的韩国专利申请No 127955(专利公开No 1997-9523)中公开了一种高强度和高耐腐蚀性的马氏体不锈钢，这种钢在有氯离子(Cl-)存在的腐蚀环境中具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。上述专利中所公开的钢具有良好的耐腐蚀性，同时，与现有的420J马氏体不锈钢相比具有类似或更高的强度和硬度。该钢还有一个优点是，它具有高于304不锈钢的抗腐蚀性并具有与316不锈钢类似的耐腐蚀性，同时它具有比已知具有良好耐腐蚀性的304或316不锈钢更高的强度和硬度。作为高尔夫球杆的材料，目前已经使用的有碳钢、铝合金、18-8奥氏体不锈钢(例如304不锈钢或316不锈钢)、431马氏体不锈钢、17-4沉淀硬化不锈钢、马氏体时效不锈钢、纯钛、钛合金以及铜-铍合金，这些材料是以铸造产品或锻造产品的形式使用的。对于高尔夫球杆材料的质量要求有耐腐蚀性、耐磨性、高的表面硬度、机械性能、耐久性、外观和击球时的感觉。但是，就上述材料而言，碳钢类的高尔夫球杆材料由于耐腐蚀性较低，在球杆制成后需要镀铬以防止生锈。此外，由于这类材料对于高尔夫球杆用途来说其强度较低并且表面硬度也较低，因此它们的使用趋向于减少。铝合金类材料，由于其较低的强度和硬度，导致球杆需要制成较大的尺寸，因而很难用于高尔夫球杆。18-8奥氏体不锈钢如304不锈钢或316不锈钢，尽管具有良好的耐腐蚀性，但其缺点是具有较差的抗拉强度和屈服强度，并且硬度较低，耐磨性较差。为了克服上述机械性能较差的缺点，近来人们开始使用431马氏体不锈钢和17-4沉淀硬化不锈钢作为高尔夫球杆材料。此外，由于马氏体时效钢具有高的强度和硬度，近来人们开始使用马氏体时效钢作为新的高尔夫球杆材料，以提高高尔夫球的飞行距离。钛合金由于具有足够高的强度和硬度而得到广泛的使用，但它价格较贵，因而很不经济。专利技术概述因此，本专利技术的目的是提供一种用于高尔夫球杆头的马氏体不锈钢，它具有比431马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢或钛合金高的抗拉强度和屈服强度，具有与马氏体时效钢相等的抗拉强度、屈服强度和硬度，具有比304不锈钢高的耐腐蚀性，具有与316不锈钢相当的耐腐蚀性，并且十分经济。为了实现上述目的和优点，本专利技术提供了一种用于高尔夫球杆头的马氏体不锈钢，它含有(重量％)12-16％Cr、1．0-3．0％Ni、1．5-5．0％Mo、不超过0．5％的V、不超过2．0％Si、不超过2．0％Mn、0．1-0．6％C、0．1-0．3％N，余量是Fe和不可避免的杂质。附图的简要说明本说明书中包含有一些附图，这些附图构成了本专利技术的一部分，用以说明本专利技术的实施方案，并且与说明书一起用于解释本专利技术的原则。在附图中图1是表示本专利技术的合金1、2和3以及AISI 304、AISI 316和420J不锈钢的阳极极化试验结果的曲线图；图2是表示本专利技术的合金4和5以及AISI 304、AISI 316和420J不锈钢的阳极极化试验结果的曲线图；图3是表示按照本专利技术将合金在1050℃进行奥氏体化热处理3小时，然后在各回火温度进行热处理1小时时合金的硬度变化的曲线图；图4是表示按照本专利技术将合金在1050℃进行奥氏体化热处理3小时，然后在各回火温度进行热处理1小时时合金的抗拉强度和延伸率变化的曲线图。优选实施方式的详细说明下面详细说明本专利技术的优选实施方式，并参照附图说明实施例。高尔夫球杆材料所要求具有的性能可以举出耐腐蚀性、耐磨性、高的表面硬度、机械性能、耐久性、外观以及击球时的感觉。其中，对于制造高尔夫球杆来说，材料的硬度、强度和耐磨性被认为是非常重要的性能。当高尔夫球手用高尔夫球杆击打高尔夫球时，高尔夫球与球杆头在很短的时间内彼此发生碰撞，在碰撞过程中球杆头吸收能量。高尔夫球与球杆头碰撞的时间越长，球杆头所吸收的能量就越多，这将导致传递给高尔夫球的能量减少，因而推动高尔夫球的作用力减少，其飞行距离缩短。因此，随着高尔夫球杆表面的强度和硬度的提高，高尔夫球在球杆表面上停留的时间缩短，这样更多的能量被传递给高尔夫球，增大了高尔夫球离开球杆时的速度，从而增大了高尔夫球的飞行距离。此外，在钢的显微组织中存在的薄片状马氏体可以增强其减震能力，这样高尔夫球手在击球时有一种柔和的感觉。取决于高尔夫球手的击球速度和球杆的长度，施加于球杆头的力量是不一样的，粗略地估计，当高尔夫球手击球时施加到球杆表面上的负荷大约有1吨。如果球杆的材料强度不够高的话，这样大的负荷足以使高尔夫球杆发生变形。奥氏体不锈钢例如304或316不锈钢，由于其硬度、屈服强度和抗拉强度较低，因而在这样大负荷下容易变形。此外，当高尔夫球手击球时，由于草皮、泥土或沙子的作用，在球杆的表面上可能产生磨损，使球杆的外观恶化。因此，对于高尔夫球杆头来说，除了硬度和强度外，适当的耐磨性也是一个重要的因素。上述本专利技术的高尔夫球杆头材料的成分是根据以下理由确定的。Cr12-16％(重量)添加Cr的主要目的是提高耐腐蚀性。对于不锈钢来说，Cr是获得良好耐腐蚀性必不可少的元素。Cr与氧结合，在钢的表面上形成一层薄的氧化物钝化膜，它起到了屏障的作用，抑制了材料与周围环境之间的反应，通过防止氧化或腐蚀而提高材料的耐腐蚀性。但是，如果马氏体不锈钢中的Cr过多，该合金组合物在高温时就会从奥氏体单相区转变成铁索体相稳定区，在室温下不能得到马氏体相，因而钢不能硬化。此外，铁素体相的产生引起耐腐蚀性、强度和硬度的恶化，因此Cr的含量被限定为12-16％(重量)，在这一含量水平上铁索体相的产生可以得到最大的抑制。Ni1．0-3．0％(重量)Ni的作用是稳定奥氏体相和抑制铁素体产生。Ni还可以提高耐腐蚀性和弯曲疲劳强度。不过，如果Ni添加过量，奥氏体相稳定化，空冷或油冷时不能形成马氏体，导致产生残余奥氏体相，从而使得材料的强度和硬度降低。因此，对于高尔夫球杆头用的马氏体不锈钢来说，Ni的含量被限制为不超过3．0％(重量)。Ni的添加量低于1．0％(重量)时，由于在高温下γ-环(即奥氏体稳定区)不能充分扩大，因而不能进一步添加可以改善耐腐蚀性的Cr和Mo。Mo1．5-5．0％(重量)在不锈钢中添加Mo的目的是1)提高抗腐蚀性；2)改善高温机械性能；及3)对于马氏体不锈钢而言，提高回火抗力和强度。也就是说，通过添加Mo提高对于回火的抗力，产生二次硬化，从而可以获得最佳的延展性、韧性和抗应力腐蚀开裂性能。当与N同时存在时，由于Mo与N的协同作用可以显著提高抗腐蚀性，优选的是添加不少于1．5％(重量)的Mo。但是，Mo的添加量最好是不超过5％(重量)，这是因为，Mo的含量超过5％(重量)会引起铁素体相形成，致使强度、硬度和抗腐蚀性恶化。C0．1-0．6％(重量)碳的作用是稳定奥氏体相并有助于提高强度和硬度。通过添加碳，奥氏体相区扩大，以实现添加Cr和Mo来提高耐腐蚀性，并抑制δ铁素体的形成。随着碳含量增加，硬度值增大。但如果碳含量小于0．1％(重量)，则不能获得足够的强度和硬度，并且不会发生马氏体转变。反之，如果碳含量超过0．6％(重量)，碳化物沉淀析出，导致抗晶界腐蚀性及延展性降低。因此，碳含量的适宜范本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于高尔夫球杆头的马氏体不锈钢，其特征是，含有（重量％）：１２－１６％Ｃｒ、１．０－３．０％Ｎｉ、１．５－５．０％Ｍｏ、不超过０．５％的Ｖ、不超过２．０％Ｓｉ、不超过２．０％Ｍｎ、０．１－０．６％Ｃ、０．１－０．３％Ｎ，余量是Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴庸秀，金淳太，朴熙详，全俞铎，
申请(专利权)人：朴庸秀，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]