專利名稱：一種制作高爾夫球桿球頭的鐵合金材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー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，是ー種在室外草坪上，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(dòng)。它是人們?cè)谔烊坏摹?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(dòng)。在崇尚休閑的現(xiàn)代社會(huì)中，成為現(xiàn)代都市人群的寵兒，作為貴族化運(yùn)動(dòng)。同吋，高爾夫運(yùn)動(dòng)也被認(rèn)為是一種最受材料影響的運(yùn)動(dòng)，其最直接和最簡(jiǎn)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(gè)性能均較高吋，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(dòng)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(hào)球頭，體積大慣性矩就大，球路彎曲也減少。但是，鈦合金的エ藝性能差，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)エ藝復(fù)雜。據(jù)研究報(bào)告稱，改革開放30年，中國(guó)GDP年平均增長(zhǎng)速度達(dá)到了 9%以上，而中國(guó)高爾夫球場(chǎng)的年平均增長(zhǎng)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(gè)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(shí)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e2C0NiCuAlCri.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元素ん3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，減少成分偏祈，是合金材料具有高的硬度。
本發(fā)明的鐵合金材料的制備エ藝過程為各元素材料準(zhǔn)備一鋸切一清洗和去除氧化皮一配比一清洗一電弧爐熔煉一取樣一冷卻一制備試樣一熱處理一組織和力學(xué)性能分析。其電弧爐熔煉電流范圍在650A 760A，每次熔煉時(shí)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?yàn)闇?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°C，保溫5小時(shí)，冷卻方式為隨爐冷卻。隨退火溫度的増加，屈服強(qiáng)度略有降低，塑性得到大幅度的提升，維氏硬度有所増加。在850°C下熱處理后材料強(qiáng)度和塑性綜合性能最好。主要由于隨溫度的増加，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(shí)，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(diǎn)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°C溫度下退火保溫5小時(shí)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(dú)特的生產(chǎn)エ藝，生產(chǎn)效率高、エ藝簡(jiǎn)單、成本低、市場(chǎng)廣泛，具有良好的市場(chǎng)價(jià)值。
具體實(shí)施例方式合金材料制備主要過程各元素材料準(zhǔn)備一鋸切一清洗和去除氧化皮一配比一清洗一電弧爐熔煉一取樣一冷卻一制備試樣一熱處理一組織和力學(xué)性能分析。其電弧爐熔煉電流范圍在650A 760A。熱處理和力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)的試樣為Φ 5mmX IOmm的圓柱體,所有的合金元素純度均在99. 9%以上。合金材料根據(jù)各元素摩爾成分比分子式Fe2CoNiCuAlCr1.5進(jìn)行成分配比。表1、2分別為各實(shí)例的成分配比和力學(xué)性能。表I各實(shí)例合金的成分(質(zhì)量百分比/%)
權(quán)利要求
1.一種制作高爾夫球桿球頭的鐵合金材料，其特征是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. Ol 29. 02，Col4. 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e2C0NiCuAlCr,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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制作高爾夫球桿球頭的鐵合金材料，其特征是采用電弧爐熔煉，電弧爐熔煉電流范圍在650A 760A，每次熔煉時(shí)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?yàn)闇?zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的制作高爾夫球桿球頭的鐵合金材料，其特征是電弧爐 制備材料后熱處理工藝為高溫退火；退火溫度為750 850°C，保溫5小時(shí)，冷卻方式為隨爐冷卻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制作高爾夫球桿球頭的鐵合金材料，其特征是退火溫度為850。。。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制作高爾夫球桿球頭的鐵合金材料，其特征是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e2CoNiCuAlCr1.5；合金材料中各元素純度均在99.9at％以上，其余為雜質(zhì)元素。其優(yōu)點(diǎn)是本發(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(shí)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。
文檔編號(hào)C21D1/26GK102732771SQ20121022587
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者薛虎東 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司