[發(fā)明專利]一種制作高爾夫球桿球頭的鐵合金材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210225876.7
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102732771A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛虎東
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司
• 主分類號: C22C30/02
• 分類號: C22C30/02;C22C1/02;C21D1/26;A63B53/04
• 代理公司: 包頭市專利事務(wù)所 15101
• 代理人: 張少華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制作高爾夫球桿球頭的鐵合金材料，屬于冶金材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高爾夫，是一種在室外草坪上，使用不同的球桿并按一定規(guī)則將球擊入指定球洞的娛樂運(yùn)動。它是人們在天然的、優(yōu)雅的、自然的綠色環(huán)境中，鍛煉身體，陶冶情操，提高技巧的活動。在崇尚休閑的現(xiàn)代社會中，成為現(xiàn)代都市人群的寵兒，作為貴族化運(yùn)動。同時，高爾夫運(yùn)動也被認(rèn)為是一種最受材料影響的運(yùn)動，其最直接和最簡單的就是高爾夫球桿球頭材料要求。通常擊球距離主要受高爾夫球頭的擊球面的硬度和抗拉強(qiáng)度影響，唯有這兩個性能均較高時，才能確保將更多的揮桿擊球力傳遞給球，使球被擊得更遠(yuǎn)，飛行路線更理想。隨著高爾夫運(yùn)動的誕生和發(fā)展，球桿球頭材料從木材到低碳鋼。目前，高爾夫球桿球頭材料多是鈦合金材料，其比強(qiáng)度大、重量輕，可制作大號球頭，體積大慣性矩就大，球路彎曲也減少。但是，鈦合金的工藝性能差，硬度只能達(dá)到HRC46左右，且切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質(zhì)，還有抗磨性差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。據(jù)研究報告稱，改革開放30年，中國GDP年平均增長速度達(dá)到了9％以上，而中國高爾夫球場的年平均增長速度為26.4％，在2009年就達(dá)到了22.7％。所以，開發(fā)滿足苛刻條件下高爾夫球桿球頭材料是具有非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

所以從這個技術(shù)背景出發(fā)，本發(fā)明的目的是提供一種通過添加多種金屬元素，冶煉出具有良好強(qiáng)度、硬度及力學(xué)性能的可作為高爾夫球桿球頭材質(zhì)的制作高爾夫球桿球頭的鐵合金材料，該材料可應(yīng)用到高強(qiáng)、高硬、高溫、腐蝕性等環(huán)境中。

本發(fā)明的目的是通過如下措施來實現(xiàn)：

本發(fā)明的制作高爾夫球桿球頭的鐵合金材料，組成合金材料的元素為Fe、Co、Ni、Cu、Al、Cr，各元素質(zhì)量百分成分：Fe?28.01～29.02，Co?14.74～14.85，Ni?14.70～15.07，Cu?15.90～16.10，Al?6.67～6.80，Cr?18.81～19.91，組成合金材料各元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100％；該合金材料根據(jù)各元素的摩爾成分配比能夠?qū)憺镕e₂CoNiCuAlCr_1.5；合金材料中各元素純度均在99.9at％以上，其余為雜質(zhì)元素。本發(fā)明的鐵合金材料以鐵為主，合金材料中所添加的元素(除Al外)原子半徑與Fe原子半徑差均小于15％，可形成良好的固溶體。此外，添加的幾種元素使合金的混合熵高，可以減小電負(fù)性差，抑制合金形成復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)和出現(xiàn)二次及其它復(fù)雜相。添加的元素Cr使合金材料具有較好的抗腐蝕能力，良好的固溶于Fe晶格中，增強(qiáng)合金的強(qiáng)度和硬度，起到固溶強(qiáng)化作用。Co和Cu元素能促使合金形成面心立方(FCC)相，使該合金材料具有良好的塑性和韌性，Cu元素可以使Fe元素A_c3線降低，可以使添加的元素更加充分溶于Fe晶格中。Ni能提高該合金材料的高溫強(qiáng)度和抗沖擊韌性。Al元素雖然是面心立方結(jié)構(gòu)，但是在該合金中可以減少Cu在枝晶間的偏析程度，使合金組織各元素分布更均勻化，減少成分偏析，是合金材料具有高的硬度。

本發(fā)明的鐵合金材料的制備工藝過程為：各元素材料準(zhǔn)備→鋸切→清洗和去除氧化皮→配比→清洗→電弧爐熔煉→取樣→冷卻→制備試樣→熱處理→組織和力學(xué)性能分析。其電弧爐熔煉電流范圍在650A～760A，每次熔煉時間為4～7分鐘，每次熔煉后翻轉(zhuǎn)合金材料后繼續(xù)熔煉，以合金融化均勻為準(zhǔn)。

電弧爐制備材料后熱處理工藝為：高溫退火；退火溫度為750～850℃，保溫5小時，冷卻方式為隨爐冷卻。隨退火溫度的增加，屈服強(qiáng)度略有降低，塑性得到大幅度的提升，維氏硬度有所增加。在850℃下熱處理后材料強(qiáng)度和塑性綜合性能最好。主要由于隨溫度的增加，消除合金內(nèi)鑄態(tài)應(yīng)力和一些缺陷，屈服強(qiáng)度下降，同時，合金內(nèi)各元素更加均勻分布，晶粒細(xì)化，塑性和硬度都有所提高。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本發(fā)明的鐵合金材料具有很好的壓縮強(qiáng)度和硬度，并且隨熱處理退火溫度的升高，該材料壓縮強(qiáng)度沒有明顯的降低，合金材料的維氏硬度沒有下降，反而得到了提高，合金材料具有耐高溫性。合金材料在850℃溫度下退火保溫5小時后，合金材料的強(qiáng)度和硬度綜合性能最佳，適合制作高爾夫球桿球頭。本發(fā)明的鐵合金材料具有獨特的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)效率高、工藝簡單、成本低、市場廣泛，具有良好的市場價值。

具體實施方式