Evaluation of Conformity to ASTM A600 Standards in High-Speed Steel Using a One-Sample t-Test

Abstract

The critical role of high-speed tool steels in the cutting tool industry necessitates the precise control of chemical composition standards during the production phase. Traditionally, subjective evaluations based solely on arithmetic means can lead to erroneous decisions regarding production quality. This research aims to demonstrate the usability of the one-sample t-test in determining the compliance of chemical content in high-speed steels with the ASTM A 600 standard. The study used carbon, chromium, vanadium, and tungsten values from samples taken from seven different production periods at a manufacturing plant. Before analysis, the assumption of normal distribution of the data was verified using the Shapiro-Wilk test, and it was determined that the parametric test conditions were met. Subsequently, the minimum limits specified in the ASTM A 600 standard were entered into the system as test reference values, and a one-sample t-test was applied. The results showed that the average carbon value of 0.644% was statistically below the reference value (minimum 0.65%) (p=0.030<0.05) and did not comply with the standards. In contrast, the average values for chromium (3.460%; p=0.094>0.05), vanadium (0.830%; p=0.103>0.05), and tungsten (11.890%; p=0.030<0.05) were found to be within the standard reference ranges. The research results indicate that the one-sample t-test provides efficient and reliable results in determining the conformity of the chemical composition of high-speed steels to standards.

Keywords

• High speed steel
• Standard
• One sample t test
• Engineering
• Statistic

Yüksek Hız Çeliğinde ASTM A600 Standartlarına Uygunluğun Tek Örneklem t-Testi ile Değerlendirilmesi

Abstract

Yüksek hız takım çeliklerinin kesici takım endüstrisindeki kritik rolü, üretim aşamasında kimyasal bileşim standartlarının hatasız bir şekilde kontrol edilmesini zorunlu kılmaktadır. Geleneksel olarak sadece aritmetik ortalamalara dayalı yapılan subjektif değerlendirmeler, üretim kalitesinde hatalı kararlara yol açabilmektedir. Araştırma, bu doğrultuda yüksek hız çeliklerinde kimyasal içeriklerin ASTM’nin bildirdiği A 600 standardına göre uygunluğunun belirlenmesinde tek örnek t testinin kullanılabilirliğini göstermeyi amaçlamaktadır. Araştırmada bir üretim tesisinden 7 farklı üretim periyotundan alınmış örneklere ait karbon, krom, vanadyum ve tungsten değerleri kullanılmıştır. Analiz öncesinde verilerin normal dağılım varsayımı Shapiro-Wilk testi ile doğrulanmış ve parametrik test koşullarının sağlandığı belirlenmiştir. Ardından, ASTM A 600 standardında belirtilen asgari limitler test referans değerleri olarak sisteme girilerek tek örnek t-testi uygulanmıştır. Araştırma sonucunda , %0,644’lük ortalama karbon değerinin referans değerin (minimum %0,65) istatistiksel olarak altında kaldığı (p=0,030<0,05) ve standartlara uygun olmadığı belirlenmiştir. Buna karşılık krom (%3,460; p=0,094>0,05), vanadyum (%0,830; p=0,103>0,05) ve tungsten (%11,890; p=0,030<0,05) elementlerine ait ortalama değerlerin ise standart referans aralıklarına uygun olduğu tespit edilmiştir. Araştırma sonuçlarına bakıldığında yüksek hız çeliklerine ait kimyasal içeriklerin, standartlara uygunluklarının belirlenmesinde tek örnek t testinin verimli ve güvenilir sonuçlar verdiği görülmüştür.

Keywords

• Yüksek hız çeliği
• Standart
• Tek örnek t testi
• Mühendislik
• İstatistik

References

1. Afolalu, S. A., Salawu, E. Y., Okokpujie, I. P., Abioye, A. A., Abioye, O. P., Udo, M. O., Adetunji, O. R., and Ikumapay, O. M. (2017). Experimental Analysis of the Wear Properties of Carburized HSS (ASTM A600) Cutting Tool. International Journal of Applied Engineering Research, 12(19), 995-1003.
2. Albaraz, Z. (2010). Isıl işlem parametrelerinin ve kimyasal kompozisyonun sıcak iş takım çeliklerinin mekanik özelliklerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. 53 sayfa. Erişim adresi: https:// polen.itu.edu.tr :8443/server/api/ core/bitstreams/ 4f8e1824-bad4-4933-8893-53c6e ba5f8f3/content
3. ASTM. (2016). Standard specification for tool steel high speed. ASTM International. A600-92a. Volume: 01.05. Pages: 13. DOI: 10.1520/A0600-92AR16.
4. Awofadeju, A. S., Adekiigbe, A., Akanni, A. O., and Adeyemo, B. G. (2014). Evaluation of locallyproduced and imported reinforced steel rods for structural purposes in Nigerian market, Internationa. Journal of Recent Development Engineering Technology, 3(2), 81-84.
5. Bostan, B. (2015). Yüksek hız takım çeliklerinin yüksek sıcaklık aşınma dayanımına nitrasyon işleminin etkisi. Yüksek lisans tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. 113 Sayfa. Erişim adresi: https:// polen.itu.edu.tr:8443/server/api/core/bitstreams/564a757c-3d7e-4d35-9b33-e5bfa6ca14f4/ content.
6. Box, G. E. P., Hunter, J. S., and Hunter, W. G. (2005). Statistics for experimenters. design, innovation, and discovery. second edition. wiley interscience. A John Wiley&Sons, Inc., Publication. ISBN-13 978-0471-71813-0.
7. Bretaudiere, J. P., Dumont, G., Rej, R., and Bailly, M. (1981). Suitability of control materials. General principles and methods of investigation. Clinical Chemistry, 27(6), 798-805.
8. Bringas, J. E. (2004). Handbook of comparative world steel standards. Second edititon. p.cm ASTM stock number: DS67A. ISBN 0-8031-3042-2

9. Doyle, E. D., Wong, Y. C., and Vlasveld, A. C. (1998). Advances in suiface coatings for cutting tools, Materials Forum – Surfaces. 22, Institute of Materials Engineering G. Australasia Ltd., pp. 79-95.
10. Ertekin, Ö. (2019). Brown Swiss ırkı inek sütlerinde mikrobiyolojik kalite parametrelerinin Türk ve AB standartlarına uygunluğunun belirlenmesi. El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 6(3), 458-465. https://doi.org/ 10.31202/ecjse. 550828.
11. Field, A. (2017). Discovering statistics using IBM SPSS Statistics. Sage Publications. ISBN: 978152642296 5,1526422964. Pp.1104.
12. Gürsakal, N. (2008). Betimsel istatistik. Dora Yayıncılık. 4.Baskı, ISBN: 978-605-4118-04-5. Bursa. 613 s.
13. Huynh, K. (2024). Mastering basic statistical tests with SPSS. Independently Published. 254 p. ISBN: 9798879092578.
14. Jesseman, R. J., and Murphy, G. J. (1984). Mechanical properties and precipitation hardeninh response in ASTM A710 alloy steel plates. Journal of Heat Treating. 3(3), 228-236. https://doi.org/10.1007 /BF02833265
15. Karagöz , Y. (2014). Biyoistatistik. Nobel Yay. No: 1075. 1. Basım. 733 sayfa. ISBN: 978-605-133-979-5.
16. Koçak, H. (2006). Takım çelikleri el kitabı. 7. Baskı. Yayın No: 4. Sağlam Metal. Sayfa 96.
17. Koçak, H. (2019). Takım Çelikleri Kitabı. ‎ Bolokur Teknik Yayıncılık. 196 sayfa, ISBN-10:‎ 6056404846
18. Kpolovie, P. J. (2020). IBM SPSS statistics excellent guide. Independently Published. 826 p. ISBN-13:979-563947115.
19. Leramo, R. O., Adekoya, L. O., Kilanko, O., Oyedepo, S. O., Eluwa, S. E., Babalola, P. O., Adeosun, S. O., Leramo, N. T., Aiyedun, P. O., Ohunakin, O. S., Ajayi, O. O., and Fayomi, O. S. I. (2022). A comparative analysis of the chemical composition and compliance level to established standards of concrete reinforcement steel rods rolled in Nigeria. Heliyon. 8(6), 1-12. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09597
20. Miller, W. G. (2003). Specimen materials, target values and commutability for external quality assessment (proficiency testing) schemes. Clinical Chimistry Acta, 327 (1-2), 25-37. doi:10.1016/s0009-8981 (02) 00370-4.
21. Ntoumanis, N. A. (2005). Step-by-step guide to spss for sport and exercise studies. Published in the USA and Canada by Routledge Inc. ISBN: 0-415-24978-3. (Print Edition) 29 West 35 th Street, New York, NY 10001.
22. Ocheri, C., and Ibe, L. O. (2017.) Comparative assessment of locally produced reinforcing steel bars for structural purposes: 12 mm steel bars from Delta Steel Company (DSC), Warri-Nigeria as a Case Study, Journal of Powder Metallurgy and Mining, 6(1), 1-4. DOI: 10.4172/2168-9806.1000159
23. Rollason, E. C. (1987). Metalurgy for engineers. Butterworth-Heinemann Ltd;4th edition. 448 p. ISBN-13:‎ 978-0713132823.
24. Rutherford, A., and Kim, J. H. (2022). The art of statistical thinking: detect misinformation, understand the world deeper, and make better decisions. (Advanced thinking skills). First Edition. ARB Publications. ISBN: 9798358180710.
25. Sheskin, D. J. (2011). Handbook of parametric and non-parametric statistical procedures. Fifth Edition, Taylor and Francis Group. 6000 Broken South Parkway NW Suite 300 Boca Raton. FI. 33487-2742. ISBN: 978-1-4398-5801-1.
26. Şenol, S. (2012). İstatistiksel kalite kontrol. Nobel Akademik Yayıncılık. 1. Basım. Yayın no:488. ISBN: 978-605-133-390-8.
27. Tayanç, M., and Zeytin, G. (2000). Yüksek hız çeliklerinin iç yapı ve ısıl işlem özellikleri. BAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2(1), 103-122.
28. Ulaş, D., and Şahin A. R. (2018). Makineyle sağılan simental ineklerin sütlerinde yağsız kurumadde oranlarının dünya sağlık örgütü (who) standartlarına uygunluğunun belirlenmesi. Aydın Sağlık Dergisi, 1, 89-94,
29. Ulutürk, S. (1999). İstatistik kalite kontrol teknikleri ve bir uygulama. T.C. İstanbul Üniversitesi. Sosyal Bilimler Enstitüsü. Ekonometri Anabilim Dalı. Doktora Tezi. 215 Sayfa. Erişim adresi: http://nek.istanbul. edu.tr: 4444/ekos/TEZ/ 33176. pdf.
30. Yıldırım, O., and Ulaş, D. (2018). Statistical control of suitability to Turkish standards of total milk fat rates obtained from spring season. International Journal of Environmental Trends, 2(2), 110-113.