Perlakuan Panas Pada Logam, Heat Treatment

Pengertian Definisi Perlakuan Panas Pada Logam.

Heat Treatment.

Perlakuan panas secara eksplisit didefinisikan sebagai perpaduan antara proses pemanasan, penahanan temperatur, dan pendinginan. Perlakuan panas biasa diaplikasikan pada logam atau paduan dalam keadaan padat, untuk mendapatkan sifat fisik dan atau mekanik tertentu. Yang perlu dicatat di sini adalah perlakuan panas tidak selalu logam, tapi bisa juga pada kaca.

Perubahan sifat yang dapat diperoleh dari perlakukan panas pada logam adalah sifak mekanik seperti kekerasan, kekuatan, keuletan, ketangguhan, dll, yang merupakan sifat yang paling sering dirubah dengan metoda perlakukan panas. Sifat lain yang juga dapat dirubah melalui perlakukan panas adalah sifat teknologi seperti sifat mampu bentuk dan mampu las dan mampu mesin.

Beberapa perlakukan panas yang umum diaplikasikan pada baja adalah aniling, normalisasi, qeunching dan tempering. Namun demikian yang dibahas disini hanya quenching dan tempering.

Proses Queching.

Perlakuan panas yang memiliki siklus pemanasan sampai temperatur austenit, penahanan selama waktu tertentu pada temperatur austenit, dan kemudian didinginkan dengan cepat, queching. Salah satu ciri dari perlakuan ini adalah produk menjadi sangat keras, karenanya sering disebut sebagai proses pengerasan, hardening.  Perlakukan panas akan menghasilkan produk yang optimal, jika selama transformasi seluruh fasa austenit dapat dikonversi ke fasa martensit.

Siklus perlakuan panas Quench dan Tempering Untuk Baja dapat dilihat pada gambar 1.

Siklus Perlakuan Panas Pada Baja

Gambar 1. Siklus Perlakuan Panas Pada Baja

Tahap pertama adalah pemanasan sampai temperatur austenite, akan terjadi perubahan fasa dari fasa ferrit dan pearlite menjadi fasa austenite

ferit + perlit —> austenit

Tahap kedua adalah menahan temperatur beberapa saat untuk memberikan kesempatan fasa logam bertransformasi seluruhnya. Pada tahap ini akan terjadi pertumbuhan butir austenit. Target tahapan ini adalah untuk homogenisasi temperatur dan fasa, batasan waktu yang digunakan adalah homogennya fasa dan ukuran butir austenit.

Tahap ketiga adalah mendinginkan sesegera mungkin dari temperatur austenit ke temperatur ruang. Terjadi transfomasi fasa dari fasa austenite menjadi fasa martensite

Austenit —> Martensit

Sifat akhir produk perlakuan ini sangat ditentukan oleh siklus selama perlakuannya. Ketiga tahapan akan sangat menentukan apakah logam akan memiliki sifat-sifat yang sudah dirancang atau tidak.

Pengaruh Temperatur Terhadap Besar Butir Austenite.

Pengaruh dari temperatur terhadap besar butir austenit dapat dilihat seperti pada Gambar 1. Tampak bahwa pada temperatur yang lebih tinggi butir austenit lebih besar. Pada temperatur yang lebih tinggi, tumbuh butir-butir yang relatif besar dari butir-butir tetangganya. Ukuran butit austenit menjadi tidak homogen. Perbedaan struktur mikro ini tentunya dapat memicu perbedaan sifat akhir produk. Yang pada akhirnya, produk menjadi tidak sesuai dengan desain dan persyaratan aplikasinya.

Besar Butir Austenite Grain Size

Gambar 2. Besar Butir Fasa Austenite

 

Pengaruh Temperatur Austenisasi Terhadap Besar Butir Austenite

Gambar 3. Pengaruh Temperatur Austenisasi Terhadap Besar Butir Austenite Baja Dengan Karbon 0,3 %.

Pengaruh Temperatur Terhadap Kekerasaan.

Temperatur pemanasan, austenisasi juga berpengaruh terhadap nilai kekerasan yang dimiliki oleh produk hasil proses quenching, seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Baja dengan kandungan karbon 0,3 % yang dipanaskan pada temperatur yang lebih tinggi, maka setelah quenching akan memiliki kekerasan yang lebih tinggi.

Pengaruh Temperatur Austenisasi Terhadap Kekerasan

Gambar 4. Pengaruh Temperatur Austenisasi Terhadap Kekerasan Baja Dengan Karbon 0.3 % Setelah Quenching

Pada temperatur austenisasi yang lebih tinggi butir-butir austenit akan tumbuh membesar. Pada butiran austenit yang lebih besar, luas batas butir atau jumlah titik sebagai tempat pengintian untuk terjadinya dekomposisi fasa austenit menjadi pearlit semakin rendah. Dekomposisi dan pertumbuhan perlit akan menjadi terhambat, hal ini akan memudahkan transformasi austenit menjadi martensit, sehingga dengan membesarnya butiran austenit, maka baja  akan mempunyai kemampukerasan yang lebih tinggi. Artinya austenite akan lebih mudah terdekomposisi menjadi martenisit pada austenite yang berukuran besar.

Struktur Martensit yang terbentuk dari temperatur pemanasan yang lebih tinggi akan memilki kerapatan dislokasi yang tinggi. Sehingga baja yang mengalami pendinginan yang cepat dengan temperatur pemanasan yang lebih tinggi akan memilikii fasa martensit dengan kekerasan yang tinggi pula.

Pengaruh Temperatur Terhadap Struktur Mikro Martensit.

Pada Gambar 5. dapat dilihat pengaruh temperatur austenisasi terhadap struktur martensit yang terbentuk pada baja dengan karbon 0,3 persen.

struktur martensite

Gambar 5. Struktur Martensite Baja Setelah Quenching Dengan Temperatur Austenisasi Yang Berbeda

 

Gambar:

  1. http://ardra.biz