การเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาของสารเกรดทางการค้าชนิดต่างๆ ในการเพิ่มคาร์บอนที่ผิวของมีดโต้ที่ชุบแข็งด้วยกระบวนการแพ็กคาร์เบอไรซิง

Abstract

บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาของสารเร่งปฏิกิริยาเกรดทางการค้าชนิดต่างๆ ในการเพิ่มปริมาณคาร์บอนที่ผิวของมีดโต้ที่ชุบแข็งด้วยกระบวนการแพ็กคาร์เบอไรซิง โดยทำการเปรียบเทียบกับมีดโต้ที่ตีและชุบแข็งจากเหล็กแหนบที่มีจำหน่ายอยู่ในท้องตลาด การทดลองดำเนินการโดยนำเหล็กกล้าคาร์บอนตํ่า AISI 1020 มาตีขึ้นรูปเป็นมีดโต้แล้วนำไปทำการเพิ่มคาร์บอนที่ผิวด้วยสารแพ็กคาร์เบอไรซิงที่ใช้ถ่านไม้ผสมกับแบเรียมคาร์บอเนต โซเดียมคาร์บอเนต และแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาผสมเข้าไป 10% โดยนํ้าหนัก จากนั้นทำการอบเพิ่มคาร์บอนที่อุณหภูมิ 950^oC เวลา 30, 60 และ 90 นาที ปล่อยให้เย็นตัวในอากาศ แล้วนำไปชุบแข็งโดยใช้อุณหภูมิออสเทไนไทซิง 780^oC เวลาอบแช่ 20 นาที จุ่มชุบในนํ้าเย็นและทำเทมเปอร์ที่อุณหภูมิ 180oC เวลา 1 ชั่วโมง ชิ้นทดสอบแต่ละสภาวะถูกนำมาตรวจสอบความแข็งแบบไมโครวิกเกอรส์ การทดสอบแรงกระแทกและโครงสร้างจุลภาค จากผลการทดลองทำให้ทราบว่าแคลเซียมคาร์บอเนตมีความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาการเพิ่มคาร์บอนที่ผิวได้ดีกว่าแบเรียมคาร์บอเนตและโซเดียมคาร์บอเนต อีกทั้งยังให้คาความแข็งที่สูงกว่ามีดที่ตีจากเหล็กแหนบอีกด้วย อย่างไรก็ตามความต้านทานแรงกระแทกจะต่ำกว่าเล็กน้อย โดยเวลาในการเพิ่มคาร์บอนที่ให้ค่าความแข็งที่สูงกว่าคือเวลา 90 นาที
คำสำคัญ : แบเรียมคาร์บอเนต; โซเดียมคาร์บอเนต; แคลเซียมคาร์บอเนต; มีดโต้; แพ็กคาร์เบอไรซิง

Abstract
The purpose of this research is to compare the efficiency of different commercial energizers in increasing carbon content on the surface of hardened big knives by pack carburizing process. The commercial energizers were barium carbonate, sodium carbonate and calcium carbonate. The mechanical properties of the carburizing and hardened big knives were compared to those of hardened big knives made from leaf-spring steel. The experiment was conducted by forging big knives made of low carbon steel (grade AISI 1020). They were then pack-carburized using wood charcoal and different commercial energizers (10% by weight) at a carburizing temperature of 950oC and carburizing times of 30, 60 and 90 minutes, and then air-cooled. The austenitizing temperature was 780oC with a holding time of 20 minutes, followed by quenching in water. Finally, the big knives were tempered at 180oC for 1 hour. Mechanical tests of the specimens such as Micro-Vickers hardness testing, impact testing and microstructure inspection were carried out. The results of this experiment show that the efficiency of calcium carbonate in increasing carbon content on the surface of a hardened big knife by pack carburizing process is higher than barium carbonate and sodium carbonate. The hardness is also higher than leaf-spring steel. However, the impact energy is a bit less than leaf-spring steel. The highest value of hardness is derived from 90 minutes of carburizing time.
Keywords : barium carbonate; sodium carbonate; calcium carbonate; big knife; pack carburizing