Abstract:
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการใช้กรรมวิธีแพ็กคาร์เบอไรซิงชุบแข็งเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำให้มีโครงสร้างจุลภาคและความแข็งคล้ายของดาบซามูไร วิธีการทดลองทำโดยใช้เหล็กแบนซึ่งเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ AISI 1016 ขนาด กว้าง 25 มิลลิเมตร หนา 6 มิลลิเมตร มากัดด้วยเครื่องกัดและเจียระไนเป็นรูปทรงของมีด จากนั้นนำผ่านกรรมวิธีแพ็กคาร์เบอไรซิงโดยใช้ถ่านไม้ยูคาลิปตัสเป็นสารเพิ่มคาร์บอนผสมสารเร่งปฏิกิริยาชนิดต่าง ๆ ได้แก่ โซเดียมคาร์บอเนต แคลเซียมคาร์บอเนต และแบเรียมคาร์บอเนต ที่ปริมาณส่วนผสม 20% โดยน้ำหนัก อุณหภูมิในการเพิ่มคาร์บอน 950°C เวลา 2, 3 และ 4 ชั่วโมง จากนั้นทำการชุบแข็งที่อุณหภูมิออสเทไนไทซิง 780°C เวลา 15 นาที จุ่มชุบในน้ำเย็นแล้วนำไปทำเทมเปอร์ที่อุณหภูมิ 180°C เวลา 1 ชั่วโมง ทำการทดสอบความแข็งแบบไมโครวิกเกอร์สและตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค จากผลการทดลองทำให้ทราบว่าชิ้นทดสอบที่ผ่านการอบเพิ่มคาร์บอนที่อุณหภูมิ 950C เวลา 4 ชั่วโมง ด้วยสารเร่งแคลเซียมคาร์บอเนตให้ค่าความแข็งและโครงสร้างจุลภาคที่ใกล้เคียงกับดาบซามูไรมากที่สุด โดยโครงสร้างจุลภาคที่คมมีดประกอบด้วยซีเมนไทต์รูปตาข่ายในเมทริกซ์มาร์เทนไซต์ ลึกขึ้นมาเป็นคาร์ไบด์กลมในเมทริกซ์มาร์เทนไซต์ตามลำดับ
The purpose of this research is to modify microstructure and hardness of low carbon steel to be similar to Samurai sword by using pack carburizing process. The experiment was conducted by pack carburized low carbon steel grade AISI 1020 by using wood charcoals as the carburizers mixing with 20% by weight of energizer such as sodium carbonate, calcium carbonate and barium carbonate. The carburizing temperature of 950°C with the carburizing time of 2, 3 and 4 hours were used in the experiment. The austenitizing temperature was 780°C with a holding time of 15 minutes, followed by quenching in water. Finally, the specimens were tempered at 180°C for 1 hour. The results of this experiment show that the hardness of specimens using calcium carbonate as an energizer with carburizing time of 4 hours is nearly the hardness of samurai sword. The micro structure at the sharp edge is network cementite in martensite matrix, more deeper is consist of spheroid cementite in martensite matrix.