(57)【要約】【課題】  良好な「感触」と耐食性を兼備したゴルフクラブに適した表面硬化ステンレス鋼鋳造部材を提供する。【解決手段】  表面硬化ステンレス鋼鋳造部材であって、下記の化学組成：  Ｃｒ：１５．５〜１８．５wt％、  Ｃ  ：０．１３〜０．２９wt％、  Ｍｎ：１．５wt％以下、  Ｓｉ：０．２５〜１．５wt％、  Ｍｏ：１．０wt％以下、および  Ｆｅ：残部を有し、この鋳造部材は外表面および表層を備え、この表層は外表面に隣接する第１層を構成しており、この鋳造部材は更に芯部を備え、この芯部は上記表層に隣接し上記外表面からは離れている第２層を構成しており、  上記芯部の硬さがＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、上記表層の硬さがＨＲＣ３０相当以上であることを特徴とする表面硬化ステンレス鋼鋳造部材。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面硬化ステンレス鋼鋳造部材であって、下記の化学組成：
Ｃｒ：１５．５〜１８．５wt％、
Ｃ  ：０．１３〜０．２９wt％、
Ｍｎ：１．５wt％以下、
Ｓｉ：０．２５〜１．５wt％、
Ｍｏ：１．０wt％以下、および
Ｆｅ：残部
を有し、この鋳造部材は外表面および表層を備え、この表層は外表面に隣接する第１層を構成しており、この鋳造部材は更に芯部を備え、この芯部は上記表層に隣接し上記外表面からは離れている第２層を構成しており、
上記芯部の硬さがＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、上記表層の硬さがＨＲＣ３０相当以上であることを特徴とする表面硬化ステンレス鋼鋳造部材。
【請求項２】
請求項１において、上記表層の厚さが０．０５１ｍｍ〜０．８８９ｍｍであることを特徴とする鋳造部材。
【請求項３】
請求項１において、降伏強度が８６１ＭＰａ以下であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項４】
請求項１において、Ｃｒ含有量が１５．５〜１８．０wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項５】
請求項１において、Ｃｒ含有量が１６．５〜１８．０wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項６】
請求項１において、Ｃ含有量が０．１３〜０．２４wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項７】
請求項１において、Ｃ含有量が０．１３〜０．２１wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項８】
請求項１において、Ｍｎ含有量が０．３〜１．０wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項９】
請求項１において、Ｍｎ含有量が０．３〜０．６wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項１０】
請求項１において、Ｍｏ含有量が０．２５〜０．５wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項１１】
請求項１において、Ｓｉ含有量が０．３〜１．０wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項１２】
請求項１において、Ｓｉ含有量が０．３〜０．８wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項１３】
請求項１記載の鋳造部材で形成したゴルフクラブヘッド。
【請求項１４】
請求項１３において、打撃面がウェッジ形状であることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項１５】
請求項１において、上記表層のＣ濃度が上記芯部のＣ濃度より高いことを特徴とする鋳造部材。
【請求項１６】
表面硬化ステンレス鋼鋳造部材であって、
Ｃｒ含有量：１５．５〜１８．５wt％を有し、
この鋳造部材は外表面と、この外表面に隣接する第１層を構成する表層とを備え、この鋳造部材は更に、上記表層に隣接し上記外表面からは離れている第２層を構成する芯部を備えており、
上記芯部の硬さがＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、上記表層の硬さがＨＲＣ３０相当以上であることを特徴とする表面硬化ステンレス鋼鋳造部材。
【請求項１７】
請求項１６において、更に０．１３〜０．２９wt％のＣを含有していることを特徴とする鋳造部材。
【請求項１８】
請求項１７において、Ｃ含有量が０．１３〜０．２１wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項１９】
請求項１６において、更に１．５wt％以下のＭｎを含有していることを特徴とする鋳造部材。
【請求項２０】
請求項１９において、Ｍｎ含有量が０．３〜０．６wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項２１】
請求項１６において、更に０．２５〜１．５wt％のＳｉを含有していることを特徴とする鋳造部材。
【請求項２２】
請求項２１において、Ｓｉ含有量が０．３〜０．８wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項２３】
請求項１６において、更に１．０wt％以下のＭｏを含有していることを特徴とする鋳造部材。
【請求項２４】
請求項２３において、Ｍｏ含有量が０．２５〜０．５wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項２５】
請求項１６において、Ｃｒ含有量が１６．５〜１８wt％であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項２６】
請求項１６記載の鋳造部材で形成されたゴルフクラブヘッド。
【請求項２７】
請求項２６において、打撃面がウェッジ形状であることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項２８】
請求項１６において、上記表層の厚さが０．０５１ｍｍ〜０．８８９ｍｍであることを特徴とする鋳造部材。
【請求項２９】
請求項１６において、上記表層のＣ濃度が上記芯部のＣ濃度より高いことを特徴とする鋳造部材。
【請求項３０】
表面硬化ステンレス鋼鋳造部材の製造方法であって、下記の工程：
１５．５〜１８．５wt％のＣｒを含有する鋼で形成された鋳造部材を用意する工程、および
上記鋳造部材に８７１℃〜１０３８℃で１時間〜２時間の浸炭処理を施す工程
を含んで成る方法。
【請求項３１】
請求項３０において、上記鋳造部材に１０３８℃〜１１４９℃で１時間〜４時間の均質化処理を施す工程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１において、上記均質化処理の温度が１１４９℃であることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３１において、上記均質化処理の時間が１．５時間であることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３０において、上記浸炭処理の前に、上記鋳造部材に５９３℃〜７６０℃で３０分〜１時間の予備加熱を施す工程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項３４において、上記予備加熱の温度が６４９℃であることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３４において、上記予備加熱の時間が３０分であることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３０において、上記鋳造部材に３８℃〜９３℃の流体中に５分〜１５分浸漬する焼き入れ処理を施す工程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３７において、上記流体が油であることを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３０において、上記鋳造部材に−７３℃以下で１〜３時間の冷却を施す工程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３９において、上記冷却の温度が−７３℃であることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３９において、上記冷却の時間が２時間であることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項３０において、上記鋳造部材に９３〜３１６℃で１〜３時間の焼き戻し処理を施す工程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項４２において、上記焼き戻しの温度が１４９℃であることを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項３０において、上記ステンレス鋼が更に０．１３〜０．２９wt％のＣを含有することを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４４において、上記ステンレス鋼のＣ含有量が０．１３〜０．２４wt％であることを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４４において、上記ステンレス鋼のＣ含有量が０．１３〜０．２１wt％であることを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項３０において、上記ステンレス鋼が更に１．５wt％以下のＭｎを含有することを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４７において、上記ステンレス鋼のＭｎ含有量が０．３〜１．０wt％であることを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４７において、上記ステンレス鋼のＭｎ含有量が０．３〜０．６wt％であることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項３０において、上記ステンレス鋼が更に０．２５〜１．５wt％のＳｉを含有することを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項５０において、上記ステンレス鋼のＳｉ含有量が０．３〜１．０wt％であることを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項５０において、上記ステンレス鋼のＳｉ含有量が０．３〜０．８wt％であることを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項３０において、上記ステンレス鋼が更に１．０wt％以下のＭｏを含有することを特徴とする方法。
【請求項５４】
請求項５３において、上記ステンレス鋼のＭｏ含有量が０．２５〜０．５wt％であることを特徴とする方法。
【請求項５５】
請求項３０において、上記ステンレス鋼のＣｒ含有量が１５．５〜１８．０wt％であることを特徴とする方法。
【請求項５６】
請求項３０において、上記ステンレス鋼のＣｒ含有量が１６．５〜１８．０wt％であることを特徴とする方法。
【請求項５７】
請求項３０において、上記浸炭処理の時間が１時間であることを特徴とする方法。
【請求項５８】
請求項３０において、上記浸炭処理の温度が９８２℃であることを特徴とする方法。
【請求項５９】
請求項３０記載の方法によりゴルフクラブヘッドを形成する方法であって、上記ステンレス鋼をゴルフクラブヘッドの形状に形成することにより上記鋳造部材を作製することを特徴とする方法。
【請求項６０】
請求項５９記載の方法により形成したゴルフクラブヘッド。
【請求項６１】
請求項３０記載の方法において、上記浸炭処理により上記鋳造部材には第１層としての表層と第２層としての芯部とから成る層構造が形成され、芯部の硬さがＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、表層の硬さがＨＲＣ３０相当以上であることを特徴とする方法。
【請求項６２】
ゴルフクラブヘッドの作製方法であって、下記の工程：
ａ）１５．５〜１８．５wt％のＣｒを含有する鋼を用意する工程、
ｂ）上記鋼をゴルフクラブヘッドの形状を有する部材に形成する工程、
ｃ）上記部材を予備加熱する工程、
ｄ）上記部材を浸炭する工程、
ｅ）上記部材を流体で焼き入れする工程、
ｆ）上記部材を冷却する工程、および
ｇ）上記部材を焼き戻しする工程
を含んで成ることを特徴とする方法。
【請求項６３】
請求項６２において、上記形成工程をインベストメント鋳造により行なうことを特徴とする方法。
【請求項６４】
請求項６２において、上記浸炭処理を８７１℃〜１０３８℃で１〜３時間行なうことを特徴とする方法。
【請求項６５】
請求項６４において、上記浸炭処理は温度が９８２℃、時間が１時間であることを特徴とする方法。
【請求項６６】
請求項６２において、上記鋼のＣｒ含有量が１６．５〜１８wt％であることを特徴とする方法。
【請求項６７】
請求項６２において、上記部材に均質化処理を施す工程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項６８】
請求項６２において、上記予備加熱処理を５９３℃〜７６０℃で３０分〜１時間行なうことを特徴とする方法。
【請求項６９】
請求項６８において、上記予備加熱の温度が６４９℃であることを特徴とする方法。
【請求項７０】
請求項６２において、上記流体は焼き入れ時の温度が３８℃〜９３℃であることを特徴とする方法。
【請求項７１】
請求項６２において、上記冷却を−７３℃以下で１〜３時間行なうことを特徴とする方法。
【請求項７２】
請求項７１において、上記冷却を−７３℃で２時間行なうことを特徴とする方法。
【請求項７３】
請求項６２において、上記焼き戻しを９３℃〜３１６℃で１〜３時間行なうことを特徴とする方法。
【請求項７４】
請求項６２において、上記焼き戻しの温度が１４９℃であることを特徴とする方法。
【請求項７５】
請求項６２において、上記鋼が更に０．１３〜０．２９wt％のＣを含有していることを特徴とする方法。
【請求項７６】
請求項７５において、上記鋼のＣ含有量が０．１３〜０．２１wt％であることを特徴とする方法。
【請求項７７】
請求項６２において、上記鋼が更に１．５wt％以下のＭｎを含有していることを特徴とする方法。
【請求項７８】
請求項６２において、上記鋼のＭｎ含有量が０．３〜０．６wt％であることを特徴とする方法。
【請求項７９】
請求項６２において、上記鋼が更に０．２５〜１．５wt％のＳｉを含有していることを特徴とする方法。
【請求項８０】
請求項７９において、上記鋼のＳｉ含有量が０．３〜０．８wt％であることを特徴とする方法。
【請求項８１】
請求項６２において、上記鋼が更に１．０wt％以下のＭｏを含有していることを特徴とする方法。
【請求項８２】
請求項８１において、上記鋼のＭｏ含有量が０．３〜０．８wt％であることを特徴とする方法。
【請求項８３】
請求項６２において、上記鋼のＣｒ含有量が１６．５〜１８wt％であることを特徴とする方法。
【請求項８４】
請求項６２において、上記部材が外表面を備えており、上記浸炭処理により上記部材には上記外表面に隣接する第１層としての表層と、上記表層に隣接し上記外表面からは離れている第２層としての芯部とから成る層構造が形成され、芯部の硬さがＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、表層の硬さがＨＲＣ３０相当以上であることを特徴とする方法。
【請求項８５】
請求項６２において、上記部材を研磨する工程を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項８６】
請求項６２において、上記鋼をゴルフクラブヘッドの形状を有する部材に形成する工程は、上記合金をウェッジ形状の打撃面を有する部材に形成する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項８７】
請求項６２において、上記流体が油であることを特徴とする方法。
【請求項８８】
請求項６３記載の方法において、上記インベストメント鋳造の鋳型作製は、（ｉ）ゴルフクラブヘッドの形状に形成した仮プリフォームを用意する工程、（ｉｉ）上記プリフォームを耐火物スラリーで取り囲む工程、（ｉｉｉ）上記耐火物スラリーを硬化させる工程、（ｉｖ）上記プリフォームを溶融させる工程、および（ｖ）上記耐火物スラリー硬化体から上記溶融したプリフォームを除去する工程により行い、上記耐火物スラリー硬化物を鋳型として得ることを特徴とする方法。
【請求項８９】
請求項８８において、上記形成工程は更に、上記鋳型に上記鋼を注湯する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項９０】
請求項６７において、上記均質化処理を１０３８℃〜１１４９℃で１〜４時間行なうことを特徴とする方法。
【請求項９１】
請求項６７において、上記均質化処理を１１４９℃で１．５時間行なうことを特徴とする方法。
【請求項９２】
ゴルフクラブヘッドの作製方法であって、下記の工程：
ａ）鋳型作製を、（ｉ）ゴルフクラブヘッドの形状に形成した仮プリフォームを用意する工程、（ｉｉ）上記プリフォームを耐火物スラリーで取り囲む工程、（ｉｉｉ）上記耐火物スラリーを硬化させる工程、（ｉｖ）上記プリフォームを溶融させる工程、および（ｖ）上記耐火物スラリー硬化体から上記溶融したプリフォームを除去する工程により行い、上記耐火物スラリー硬化物を鋳型として得る工程、
ｂ）１６．５〜１８．０wt％のＣｒ、０．１３〜０．２１wt％のＣ、０．３〜０．６wt％のＭｎ、０．３〜０．８wt％のＳｉ、０．２５〜０．５wt％のＭｏ、および残部のＦｅを配合する工程、
ｃ）上記配合物を溶解して混合物とする工程、
ｄ）上記混合物を上記鋳型に注湯して鋳造部材を形成する工程、
ｅ）外表面を備えた上記鋳造部材を上記鋳型から取り出す工程、
ｆ）上記鋳造部材を１１４９℃で１．５時間均質化処理する工程、
ｇ）上記鋳造部材を６４９℃で３０分〜１時間予備加熱する工程、
ｈ）上記鋳造部材を９８２℃で１時間浸炭処理することにより、鋳造部材の外表面に隣接する第１層としての表層と、上記表層に隣接し上記外表面からは離れている第２層としての芯部とから成る層構造であって、該表層の硬さは該芯部の硬さよりも高い層構造を形成する工程、
ｉ）上記鋳造部材を３８℃〜９３℃の流体で５〜１５分間焼き入れする工程、
ｊ）上記鋳造部材を−７３℃で２時間冷却する工程、
ｋ）上記鋳造部材を１４９℃で１〜３時間焼き戻す工程、および
ｌ）上記鋳造部材を研磨する工程
を含んで成り、上記芯部の硬さがＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、上記表層の硬さがＨＲＣ３０相当以上であり、上記鋳造部材の降伏強度が８６１ＭＰａ以下であることを特徴とする方法。
【請求項９３】
ゴルフクラブヘッドであって、下記の工程：
ａ）鋳型作製を、（ｉ）ゴルフクラブヘッドの形状に形成した仮プリフォームを用意する工程、（ｉｉ）上記プリフォームを耐火物スラリーで取り囲む工程、（ｉｉｉ）上記耐火物スラリーを硬化させる工程、（ｉｖ）上記プリフォームを溶融させる工程、および（ｖ）上記耐火物スラリー硬化体から上記溶融したプリフォームを除去する工程により行い、上記耐火物スラリー硬化物を鋳型として得る工程、
ｂ）１６．５〜１８．０wt％のＣｒ、０．１３〜０．２１wt％のＣ、０．３〜０．６wt％のＭｎ、０．３〜０．８wt％のＳｉ、０．２５〜０．５wt％のＭｏ、および残部のＦｅを配合する工程、
ｃ）上記配合した混合物を溶解して溶湯とする工程、
ｄ）上記溶湯を上記鋳型に注湯して鋳造部材を形成する工程、
ｅ）外表面を備えた上記鋳造部材を上記鋳型から取り出す工程、
ｆ）上記鋳造部材を１１４９℃で１．５時間均質化処理する工程、
ｇ）上記鋳造部材を６４９℃で３０分〜１時間予備加熱する工程、
ｈ）上記鋳造部材を９８２℃で１時間浸炭処理することにより、鋳造部材の外表面に隣接する第１層としての表層と、上記表層に隣接し上記外表面からは離れている第２層としての芯部とから成る層構造であって、該表層の硬さは該芯部の硬さよりも高い層構造を形成する工程、
ｉ）上記鋳造部材を３８℃〜９３℃の流体で５〜１５分間焼き入れする工程、
ｊ）上記鋳造部材を−７３℃で２時間冷却する工程、
ｋ）上記鋳造部材を１４９℃で１〜３時間焼き戻す工程、および
ｌ）上記鋳造部材を研磨する工程
を含んで成り、上記芯部の硬さがＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、上記表層の硬さがＨＲＣ３０相当以上であり、上記鋳造部材の降伏強度が８６１ＭＰａ以下であることを特徴とする方法によって作製されたことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【請求項９４】
表面硬化ステンレス鋼鋳造部材であって、下記の工程：
ａ）鋳型を用意する工程、
ｂ）１６．５〜１８．０wt％のＣｒ、０．１３〜０．２１wt％のＣ、０．３〜０．６wt％のＭｎ、０．３〜０．８wt％のＳｉ、０．２５〜０．５wt％のＭｏ、および残部のＦｅを配合する工程、
ｃ）上記配合した混合物を溶解してステンレス鋼溶湯とする工程、
ｄ）上記ステンレス鋼溶湯を上記鋳型に注湯して鋳造部材を形成する工程、
ｅ）外表面を備えた上記鋳造部材を上記鋳型から取り出す工程、
ｆ）上記鋳造部材を１１４９℃で１．５時間均質化処理する工程、
ｇ）上記鋳造部材を６４９℃で３０分〜１時間予備加熱する工程、
ｈ）上記鋳造部材を９８２℃で１時間浸炭処理することにより、鋳造部材の外表面に隣接する第１層としての表層と、上記表層に隣接し上記外表面からは離れている第２層としての芯部とから成る層構造であって、該表層の硬さは該芯部の硬さよりも高い層構造を形成する工程、
ｉ）上記鋳造部材を３８℃〜９３℃の油で５分から１５分焼き入れする工程、
ｊ）上記鋳造部材を−７３℃で２時間冷却する工程、
ｋ）上記鋳造部材を１４９℃で１〜３時間焼き戻しする工程、および
ｌ）上記鋳造部材を研磨する工程
を含んで成り、上記芯部の硬さがＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、上記表層の硬さがＨＲＣ３０相当以上であり、上記鋳造部材の降伏強度が８６１ＭＰａ以下であることを特徴とする方法によって作製されたことを特徴とする表面硬化ステンレス鋼鋳造部材。
【請求項９５】
鋼鋳造部材の表面硬化方法であって、下記の工程：
ａ）外表面を備えた鋼鋳造部材を用意する工程、
ｂ）上記鋳造部材を１１４９℃で１．５時間均質化する工程、
ｃ）上記鋳造部材を６４９℃で３０分〜１時間予備加熱する工程、
ｄ）上記鋳造部材を９８２℃で１時間浸炭処理することにより、第１層としての表層と第２層としての芯部を形成する工程、
ｅ）上記鋳造部材を３８℃〜９３℃の油で５分〜１５分焼き入れする工程、
ｆ）上記鋳造部材を−７３℃で２時間サブゼロ処理する工程、
ｇ）上記鋳造部材を１４９℃で１〜３時間焼き戻しする工程、および
ｈ）上記鋳造部材を研磨する工程
を含んで成り、上記芯部の硬さがＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、上記表層の硬さがＨＲＣ３０相当以上であることを特徴とする方法。
【請求項９６】
請求項１記載の鋳造部材において、上記芯部の硬さがＨＲＣ２０〜ＨＲＣ３４であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項９７】
請求項１記載の鋳造部材において、上記表層の硬さがＨＲＣ５０相当以上であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項９８】
請求項１６記載の鋳造部材において、上記芯部の硬さがＨＲＣ２０〜ＨＲＣ３４であることを特徴とする鋳造部材。
【請求項９９】
請求項１６記載の鋳造部材において、上記表層の硬さがＨＲＣ５０相当以上であることを特徴とする鋳造部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬化性ステンレス鋼に関し、より詳細には、ゴルフクラブヘッドの作製に適した表面硬化ステンレス鋼に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの鋼は、ゴルフクラブのアイアンおよびウェッジの製造に用いると種々の欠点がある。例えば、プロゴルファーが一般に好むクラブは耐食性と「感触」のバランスが良いもので、この「感触」は表面硬さと芯部硬さのバランスに関係しているし、高度の研磨にも関係している。芯部硬さは全体的なクラブの感触を左右しており、表面硬さは全体的な見掛けの美観を左右する。鋳造ステンレス鋼には望ましい性質が無いため、ゴルフクラブの設計者としてはＣｒめっき鋼を使わざるを得ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、上記問題に対処できる鋼およびその製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一観点によれば、表面硬化ステンレス鋼部材が提供される。この部材はステンレス鋼から形成されており、このステンレス鋼はＣｒ：１５．５〜１８．５wt％を含有しており、望ましくは更に、Ｃ：０．１３〜０．２９wt％、Ｍｎ：１．５wt％以下、Ｓｉ：０．２５〜１．５wt％、Ｍｏ：１．０wt％以下を含有し、残部がＦｅである。
【０００５】
望ましくは本発明の鋳造部材は、外表面と、この外表面に隣接した第１層としての表層とを備えている。鋳造部材は更に、外表面から離れた第２層としての芯部を備えている。望ましくは、芯部の硬さはＨＲＢ８０（ロックウェル硬さＢスケール）〜ＨＲＣ５０（ロックウェル硬さＣスケール）であり、更に望ましくはＨＲＣ２０〜ＨＲＣ３４である。望ましくは、表層の硬さはＨＲＣ３０相当以上であり、更に望ましくはＨＲＣ５０相当以上である。望ましくは、表層のＣ濃度は芯部のＣ濃度より高い。
【０００６】
本発明の別の観点によれば、表面硬化ステンレス鋼部材の製造方法が提供される。本発明の方法は、１５．５〜１８．５wt％のＣｒを含有するステンレス鋼から形成された鋳造部材を作製する工程と、この鋳造部材を浸炭処理する工程を含む。望ましくは、浸炭処理の温度は８７１℃〜１０３８℃（１６００°Ｆ〜１９００°Ｆ）、保持時間は２時間以下である。
【０００７】
本発明の別の観点によれば、ゴルフクラブヘッドの作製方法が提供される。この方法によれば、Ｃｒ：１５．５〜１８．５wt％を含有する鋼を、ゴルフクラブの形状を有する部材に形成する。望ましくは、この部材を予備加熱し、浸炭し、焼入れし、冷却し、そして焼き戻す。更に望ましくは、部材は外表面を備え、この外表面に隣接した第１層としての表層と、この第１層に隣接した第２層としての芯部とを備えており、芯部硬さは望ましくはＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、更に望ましくはＨＲＣ２０〜ＨＲＣ３４である。表層硬さは、望ましくはＨＲＣ３０相当以上であり、更に望ましくはＨＲＣ５０相当以上である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、ステンレス鋼部材とその作製方法に関する。本発明の最適用途の一つはゴルフクラブヘッドの製造である。
【０００９】
まず、本発明の表面硬化ステンレス鋼部材の一実施形態を説明する。この実施形態においては、本発明の部材を形成するステンレス鋼の組成は、Ｃｒ：１５．５〜１８．５wt％、Ｃ：０．１３〜０．２９wt％、Ｍｎ：１．５wt％以下、Ｓｉ：０．２５〜１．５wt％、Ｍｏ：１．０wt％以下、残部がＦｅおよび市販ステンレス鋼に認められる微量不純物である。ここで不純物とは、例えば、Ｓ：０．０３wt％以下、Ｐ：０．０２wt％以下、Ｎ：０．０３wt％以下である。
【００１０】
望ましくは、Ｃｒ：１６．５〜１８．５wt％、Ｃ：０．１３〜０．２４wt％、Ｍｎ：０．３〜１．０wt％、Ｍｎ：０．３〜１．０wt％、Ｍｏ：０．２５〜０．５wt％、Ｓｉ：０．３〜１．０wt％である。特に望ましくは、Ｃｒ：１６．５〜１８．０wt％、Ｃ：０．１３〜０．２１wt％、Ｍｎ：０．３〜０．６wt％、Ｍｏ：０．２５〜０．５、Ｓｉ：０．３〜０．８wt％である。
【００１１】
この実施形態においては、鋳造部材は外表面と、この外表面に隣接する第１層としての表層とを備えている。鋳造部材は更に、外表面から距離を置いた第２層としての芯部を備えている。
【００１２】
表層と芯部とを備えた層構造は、８７１℃〜１０３８℃（１６００°Ｆ〜１９００°Ｆ）で１時間〜２時間の浸炭処理により形成することが望ましい。特に望ましくは、浸炭温度９８２℃（１８００°Ｆ）、浸炭時間１時間である。この実施形態においては、鋳造部材を、浸炭処理前に、１０３８℃〜１１４９℃（１９００°Ｆ〜２１００°Ｆ）で１〜４時間均質化処理を行なうことが望ましい。均質化処理の温度１１４９℃（２１００°Ｆ）、時間１．５時間が特に望ましい。浸炭処理を行なうことによって、鋳造部材の外表面近傍の局部的なＣ濃度を高める。ただし、本明細書中で鋳造部材のＣ含有量とは浸炭処理する前の状態でのＣ含有量を言う。
【００１３】
浸炭処理に先立って、５９３℃〜７６０℃（１１００°Ｆ〜１４００°Ｆ）で部材厚さに応じた時間、最も望ましくは３０分〜１時間、予備加熱を行なう。より望ましくは、この予備加熱は、均質化処理より後で、浸炭処理より前に行なう。予備加熱の温度は６４９℃（１２００°Ｆ）が特に望ましい。
【００１４】
予備加熱温度から流体中、望ましくは油中に、焼き入れることも望ましい。より望ましくは浸炭処理温度から焼き入れることであり、この場合３８℃〜９３℃（１００°Ｆ〜２００°Ｆ）の流体中に５分〜１５分浸漬する。特に望ましくは、９３℃（２００°Ｆ）の流体中に１０分間浸漬する。
【００１５】
更に、鋳造部材を冷却することが望ましい。より望ましくは、焼き入れ後に冷却することであり、３８℃（１００°Ｆ）以下に１〜３時間冷却する。−７３℃（−１００°Ｆ）で２時間の冷却が特に望ましい。冷却は公知のサブゼロ処理により行なうことが特に望ましい。
【００１６】
この実施形態においては、鋳造部材を焼き戻すことも望ましい。より望ましくは、冷却処理に次いで、９３℃〜３１６℃（２００°Ｆ〜６００°Ｆ）で１〜３時間の焼き戻しを行なう。１４９℃（３００°Ｆ）で２時間が特に望ましい。望みの芯部硬さおよび表層硬さを得る必要がある場合には、例えば３１６℃（６００°Ｆ）、あるいは７６０℃（１４００°Ｆ）でもう一度焼き戻しする。
【００１７】
鋳造部材を焼き戻し後に研磨することが望ましい。鋳造部材表面からの研摩代は、一般に０．０５１〜０．１５２ｍｍ（０．００２〜０．００６インチ）、望ましくは０．０５１〜０．１０２ｍｍ（０．００２〜０．００４インチ）、より望ましくは０．０５１〜０．０７６ｍｍ（０．００２〜０．００３インチ）である。
【００１８】
本発明の方法および組成により得られる芯部の硬さは望ましくはＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０、より望ましくはＨＲＣ２０〜ＨＲＣ３４である。焼き戻しおよび研摩した状態において、本発明の方法および組成により一般に得られる表層の硬さは、望ましくはＨＲＣ３０相当以上、より望ましくはＨＲＣ５０相当以上である。上記の芯部硬さを持つ部材は典型的には降伏強度が８６１ＭＰａ（１２５，０００ｐｓｉ）以下である。組成、浸炭の程度、焼き戻し条件の全てが芯部硬さおよび降伏強度に寄与している。鋳造部材の外表面から測定した研摩後の表層厚さは、望ましくは０．０５１〜０．８８９ｍｍ（０．００２〜０．０３５インチ）、より望ましくは０．０５１〜０．７６２ｍｍ（０．００２〜０．０３０インチ）であり、部材全体で均一であることが望ましい。
【００１９】
既述したように、本発明の鋼および処理方法はゴルフクラブヘッドの作製に特に適している。本発明によりゴルフクラブヘッドを作製する方法の一実施形態を説明する。この実施形態においては、一般にＣｒ含有量が１５．５〜１８．５wt％の範囲内である鋼をゴルフクラブヘッドの形状、望ましくはウェッジ形状を持つヘッドに形成する。望ましくは、インべストメント鋳造法を用いて、ゴルフクラブヘッドの形状に形成するための鋳型を形成することが望ましい。
【００２０】
より望ましくは、インべストメント鋳造法は、ゴルフクラブヘッドの形状に成形した仮のプリフォーム、例えばワックスプリフォームを用意し、その周りを耐火スラリーと耐火スタッコで取り囲む。望ましくはスラリーとスタッコを何層か重ねて必要な厚さにする。得られたシェルを予備加熱炉に入れて、鋼注湯に必要な温度にまで昇温する。鋼を溶解して、予備加熱した鋳型に注湯する。その後、十分に冷却してから、硬化したスラリー鋳型から鋳造部材を取り出す。
【００２１】
鋳型から取り出した鋳造部材を、望ましくは予備加熱してから、浸炭処理する。浸炭処理後の鋳造部材を、流体で、望ましくは油で焼入れし、外囲温度にまで冷却する。冷却後に、望ましくは焼き戻しおよび研摩を行なう。予備加熱、浸炭、焼き入れ、冷却、焼き戻しは種々の温度を用いることができるが、それぞれ前述した温度が望ましい。望ましくはゴルフクラブヘッドを均質化処理するが、これは予備加熱より前に前述の温度および時間で行なうことが更に望ましい。
【００２２】
図１に、本発明の望ましい実施形態により作製したゴルフクラブヘッドを示す。ゴルフクラブ１０は全体として、ヘッド３０とシャフト２０（図示したのはその一部分）と備えている。ヘッド３０は外表面４０を有する。フェース３５はゴルフボールを打撃する外表面４０の一部である。この実施形態により作製したゴルフクラブヘッドは、外表面４０に隣接する第１層としての表層５０を備えていることが望ましい。また、望ましくは、表層５０に隣接し外表面４０とは離れている芯部６０を備えている。芯部６０の硬さは、望ましくはＨＲＢ８０〜ＨＲＣ５０であり、より望ましくはＨＲＣ２０〜ＨＲＣ３４である。表層５０の硬さは、望ましくはＨＲＣ３０相当以上であり、より望ましくはＨＲＣ５０相当以上である。望ましくは、ヘッド３０は降伏強度が８６１ＭＰａ（１２５０００ｐｓｉ）以下である。研摩後の外表面４０から測定した表層５０の厚さは、望ましくは０．０５１〜０．８８９ｍｍ（０．００２〜０．０３５インチ）、より望ましくは０．０５１〜０．７６２ｍｍ（０．００２〜０．０３０インチ）であり、望ましくはヘッド３０全体に渡って均一である。
【００２３】
上記のように、本実施形態によりゴルフクラブヘッドを作製するのに用いる鋼は１５．５〜１８．５wt％のＣｒを含有している。Ｃｒ含有量は、望ましくは１５．５〜１８wt％、特に望ましくは１６．５〜１８wt％である。
【００２４】
望ましくは、本発明に用いる鋼は更に、０．１３〜０．２９wt％のＣを含有している。Ｃ含有量は、望ましくは０．１３〜０．２４wt％、特に望ましくは０．１３〜０．２１wt％である。
【００２５】
望ましくは、本発明に用いる鋼は更に、１．５wt％以下のＭｎを含有している。Ｍｎ含有量は、望ましくは０．３〜１．０wt％、特に望ましくは０．３〜０．６wt％である。
【００２６】
望ましくは、本発明に用いる鋼は更に、０．２５〜０．５wt％のＭｏを含有している。望ましくは、本発明に用いる鋼は更に、０．２５〜１．５wt％のＳｉを含有している。Ｓｉ含有量は、望ましくは０．３〜１．０wt％、特に望ましくは０．３〜０．８wt％である。
【実施例】
【００２７】
以下に、本発明により作製した表面硬化ステンレス鋼部材の具体例により本発明を更に詳細に説明する。下記の表１に、本発明の実施形態により表面硬化した４種類の鋼サンプルについての実験結果を示す。各サンプルに、１１４９℃（２１００°Ｆ）で１．５時間の均質化処理を施した後、６４９℃（１２００°Ｆ）で３０分間の予備加熱を行なった。次に、９８２℃（１８００°Ｆ）で１時間の浸炭処理を行なった。炭素ポテンシャルの設定により、表面硬化層の硬さＨＲＣ６２、未研摩の硬化層深さ０．１０２ｍｍ（０．００４インチ）が得られるようにした。浸炭処理の次に、―７３℃（−１００°Ｆ）で２時間冷却した後、１４９℃（３００°Ｆ）で２時間の焼き戻しを行ない、望みの芯部硬さおよび表層硬さにした。表１には焼き戻し後の硬さを「浸炭後の芯部硬さ」として示した。その後、各サンプルを３１６℃（６００°Ｆ）および７６０℃（１４００°Ｆ）に加熱して芯部硬さを微調整した。
【００２８】
【表１】
2006052464.tif 000003
【００２９】
表２に示すように、浸炭処理後に、鋳造表面から０．１０２ｍｍ（０．００４インチ）の深さで荷重５００ｇ（ヌープ硬さ）で測定したサンプル１〜４の表面硬さＨＲＣ６２であった。浸炭処理の次に、各サンプルを研摩して鋼表面を約０．１０２ｍｍ（０．００４インチ）除去した。研摩した後、各サンプルを切断し、横断面において表面から種々の深さの位置の微小硬さを測定した。既知の光学観察により、表層（表面硬化層）深さはサンプル１が約０．１５２ｍｍ（０．００６インチ）、サンプル４が約０．８８９ｍｍ（０．０３５インチ）と求まった。表２に示したように、各サンプルの表層（表面硬化層）硬さはＨＲＣ３０相当より高い。
【００３０】
表２には、表面から種々の深さにおける横断面硬さも示してある。「−」付きの値は研磨後の表面から深さである。
【００３１】
【表２】
2006052464.tif 000004
【００３２】
以上説明した実施形態は本発明の一例に過ぎない。当業者であれば、本発明の範囲内において、上記の実施形態についての種々の用途や上記の実施形態とは異なる実施形態を容易に想到できる。本発明の範囲は上記の実施形態に限定する必要はなく、特許請求の範囲のみによって限定される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
良好な「感触」と耐食性を兼備したゴルフクラブに適した表面硬化ステンレス鋼鋳造部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の望ましい実施形態によるゴルフクラブヘッドの斜視図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    ゴルフクラブヘッド
２０    シャフト
３０    ヘッド
３５    フェース
４０    外表面
５０    表層
６０    芯部
【図１】
2006052464.tif 000005