The efficiency of different types of wood charcoal on increasing carbon content on surfaces of low carbon steel in the pack carburizing process

The purpose of this research is to compare the efficiency of five types of wood charcoal, eucalyptus, coconut shell, tamarind, bamboo and cassava root in increasing carbon content on surfaces of low carbon steel by the pack carburizing process. The experiment for pack carburized low carbon steel (grade AISI 1020) was conducted by using the different wood charcoals as carburizers, mixed with 10% limestone (by weight) as the energizer. The carburizing temperature of 950°C, and carburizing times of 2, 4 and 6 hours were used in the experiment. After grinding, the specimens in each case were checked for carbon content by optical emission spectroscopy. Micro-Vickers hardness testing and microstructure inspections were carried out. The results of the experiment showed that the efficiency of eucalyptus charcoal as the carburizer (for increasing carbon content on surfaces of low carbon steel) was higher than that of tamarind, cassava root, coconut shell and bamboo charcoals. The averages for carbon content were: 1.16, 1.06, 0.97, 0.83 and 0.77% respectively

Optimum factors between carburizing Temperature and Time in Hardening Big Knife by Pack Carburizing Process Using Periwinkle Shells as an Energizer

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาปัจจัยที่เหมาะสมของอุณหภูมิและเวลาการอบเพิ่มคาร์บอนที่มีผลต่อสมบัติเชิงกลของมีดโต้ที่ชุบแข็งด้วยกระบวนการแพ็กคาร์เบอไรซิงโดยใช้เปลือกหอยขมเป็นสารเร่งปฏิกิริยา สมบัติเชิงกลของมีดโต้ประกอบด้วยค่าความแข็งและความต้านทานแรงกระแทก สมบัติเชิงกลที่ได้จากการทดลองจะนำมาทำการเปรียบเทียบกับค่าที่ได้จากมีดโต้ที่ตีขึ้นรูปและชุบแข็งจากชุมชนตีมีด โดยมีค่าความแข็งเฉลี่ย 607.0 HV ค่าความต้านทานแรงกระแทกเฉลี่ย 14.0 Joules การทดลองชุบแข็งมีดโต้ด้วยกระบวนการแพ็กคาร์เบอไรซิงใช้เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำตีขึ้นรูปให้มีขนาดและรูปทรงเช่นเดียวกับมีดโต้ของชุมชน สารเพิ่มคาร์บอนประกอบด้วยผงถ่านไม้ยูคาลิปตัสสัดส่วน 80% ผสมกับผงเปลือกหอยขมสัดส่วน 20% โดยน้ำหนัก การทดลองอบชุบทางความร้อนใช้หลักการออกแบบการทดลอง (DOE) และวิเคราะห์ปัจจัยที่เหมาะสมตามหลักการทางสถิติ ปัจจัยในการศึกษาแบ่งออกเป็น 2 ปัจจัย โดยปัจจัยแรก คือ อุณหภูมิอบเพิ่มคาร์บอนมีอยู่ 3 ระดับ ได้แก่ 960, 980 และ 1,000 องศาเซลเซียส ปัจจัยที่สอง คือ เวลาอบเพิ่มคาร์บอนมีอยู่ 3 ระดับ ได้แก่ 60, 90 และ 120 นาที การทดลองอบเพิ่มคาร์บอนทำตามระดับปัจจัยที่กำหนด จากนั้นนำชิ้นทดสอบไปทำการชุบแข็งด้วยอุณหภูมิออสเทไนต์ 780 องศาเซลเซียส ใช้เวลาอบแช่ 15 นาทีจุ่มชุบในน้ำ แล้วนำไปทำเทมเพอร์ที่อุณหภูมิ 180 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 60 นาที ผลจากการวิเคราะห์ พบว่า ปัจจัยที่เหมาะสมของอุณหภูมิอบเพิ่มคาร์บอน คือ 1,000 องศาเซลเซียส เวลาในการอบเพิ่มคาร์บอน คือ 96.1 นาที โดยได้ค่าความแข็งเฉลี่ย 606.9 HV และค่าความต้านทานแรงกระแทกเฉลี่ย 24.8 Joules ผลของการชุบแข็งเพื่อยืนยันผลโดยใช้อุณหภูมิและเวลาอบเพิ่มคาร์บอนที่ได้จากการวิเคราะห์ปัจจัยที่เหมาะสม ได้ค่าความแข็งเฉลี่ย 610.2 HV และค่าความต้านทานแรงกระแทกเฉลี่ย 21.6 Joules ซึ่งเป็นค่าที่อยู่ในขอบเขตของสมบัติเชิงกลของมีดที่ตีและชุบแข็งจากชุมชนตีมีดThe objective of this research was to study the optimum factors between carburizing temperature and time affecting the mechanical properties of hardened big knives hardened by carburizing process using periwinkle shells as an energizer. The mechanical properties which consisted of hardness and impact values were studied. These properties from the experiment were used for comparison with the mechanical property values delivered from the knife forging community, whereby the average hardness value was 607.0 HV and the average impact value was 14.0 Joules. The experiment was conducted by forging big knives from low carbon steel with the similar shape and size as those fabricated by the knife-forging community. The pack carburizing compound consisted of 80% eucalyptus wood charcoal powder as carburizer and 20% periwinkle shells powder by weight as energizer. The principle of design of experiment (DOE) was used to design the experiment and the optimization was statistically analyzed. The two optimized factors in this study consisted of carburizing temperature and carburizing time. The carburizing temperature consisted of three levels i.e. 960, 980 and 1,000 degree Celsius. The carburizing time consisted of three levels i.e. 60, 90 and 120 minutes. The experimental steps were as follows; the knives were carburized then austenitized at 780 degrees Celsius for 15 minutes and quenched in water. After that, the knives were tempered at 180 degree Celsius for 60 minutes. The analyzed results showed that the optimum carburizing temperature was 1,000 degrees Celsius and the optimum carburizing time was 96.1 minutes. The two factors provided the average hardness of 606.9 HV and the average impact value of 24.8 Joules. The optimum values of carburizing temperature and time were verified. The verification results revealed average hardness of 610.2 HV and the average impact value of 21.6 Joules, which coincided with the scope of the mechanical properties of forged and hardened knives from the fabricated community

ผลกระทบของกระบวนการแก็สไนโตรคาร์เบอไรซิงต่อการชุบแข็งเหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูงเกรด SKH51Effect of Gas Nitrocarburizing Process on Hardening of High Speed Tool Steel Grade SKH51

ในการศึกษาครั้งนี้ได้ทำการศึกษาผลกระทบของกระบวนการแก๊สไนโตรคาร์เบอไรซิง (Gas Nitrocarburizing) ต่อเหล็กกล้าเครื่องมือความเร็วสูง (SKH51) ที่ผ่านกระบวนการอบชุบแข็ง (Hardening) และอบคืนไฟ (Tempering) ด้วยขั้นตอนการอบชุบที่แตกต่างกัน (มีจำนวนการอบคืนไฟ 2 รอบ และ 3 รอบ) ก่อนกระบวนการไนโตรคาร์เบอไรซิง จากผลการทดลองพบว่า กระบวนการไนโตรคาร์เบอไรซิงสามารถเพิ่มความแข็งที่ผิวของชิ้นงานได้ 4.4 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับค่าความของชิ้นงานที่ไม่ผ่านกระบวนการอบชุบหรือประมาณ 1.4 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับค่าความแข็งผิวของชิ้นงานหลังการอบชุบแข็งและอบคืนไฟ นอกจากนี้ ยังพบว่าอุณหภูมิที่ใช้ในกระบวนการไนโตรคาร์เบอไรซิงยังสามารถใช้เพื่อทดแทนการอบคืนไฟได้ ทำให้ขั้นตอนในการอบชุบและต้นทุนในการผลิตลดลงIn this study, effect of nitrocarburizing process on hardened and tempered high speed tool steel (SKH51) by difference heat treatment processes (tempering 2 cycles and 3 cycles before nitrocarburizing process) were studied. The results showed that nitrocarburizing process gave a higher surface hardness approximately 4.4 times compare to non-heat treatment or approximately 1.4 times compare to hardened and tempered specimen. In addition, the nitrocarburizing process can be used instead of a tempering process. Therefore, heat treatment process and the production cost can be reduced by nitrocarburizing process

The effects of energizer and carburizing temperature and time on mechanical properties of hardened big knives in the pack carburizing process

The purpose of this research is to study the effects of energizer and carburizing temperature and time on the mechanical properties of hardened big knives in the pack carburizing process. The mechanical properties of carburized and hardened big knives were compared to those of commercial hardened big knives made from leaf-spring steel that were forged, ground and quenched following the traditional forging processes. The experiment was conducted by forging big knives made of low carbon steel (grade AISI 1010). The first group of them was then pack-carburized using 10% by weight of calcium carbonate with 90% by weight of eucalyptus charcoal. The second group used 10% by weight of egg shell with 90% by weight of eucalyptus charcoal. The carburizing temperatures were 900, 950 and 1,000°C, with carburizing times of 30, 60 and 90 minutes followed by air cooling. The austenitizing temperature was 780°C with a holding time of 20 minutes, followed by quenching in water. Finally, the big knives were tempered at 180°C for 1 hour. Micro-Vickers hardness testing, impact testing and microstructure inspection were carried out. The results of this experiment show that the hardness of hardened big knives increased with an increase in the carburizing temperature and time. In contrast, the impact value of carburized steel decreased with an increase in the carburizing temperature and time. The hardness derived from using CaCO3 is slightly harder than that from using egg shell, however, the impact energy is higher when using egg shell, compared to using CaCO3