Perlakuan Panas Logam Metoda Direct Quenching, Quenching Tempering

Pengertian dan Contoh Perlakukan Panas Logam Direct Quenching, atau Quenching Tempering, atau Celup Cepat dan Temper.

Perlakukan panas metoda Direct Quenching, atau Quenching Tempering dimulai dengan memanaskan Logam baja sampai temperature austenite, di atas temperature kritis ( 800 -950 celcius), tergantung pada komposisi logamnya. Kemudian ditahan untuk beberapa waktu, agar fasa logam menjadi homogen. Pada temperature ini, Seluruh ferit dan sementit berubah menjadi austenite. Dekomposisi fasa yang terjadi selama pemanasan  adalah sebagai berikut:

Ferit + Sementit —–> Austenit

Selanjutnya logam baja pada fasa austenite tersebut didinginkan dengan cepat ke dalam suatu media pendingin, biasanya air, larutan garam, minyak atau oli sampai ke temperature ruang. Laju pendinginan akan tergantung pada media yang digunakan.

Fasa yang diperoleh dari operasi ini adalah mertensit. Martensit terjadi di bawah temperature eutectoid, namun masih di atas temperatur kamar. Transformasi fasa austenite ke struktur martensit diperoleh dengan pendinginan tanpa memotong hidung kurva transformasi.

Transformasi terjadi sangat cepat sehingga austenite tidak sempat berubah membentuk ferit dan sementit. Atom-atom karbon yang telah larut dalam austenite tidak mempunyai kesempatan untuk berdifusi dan membentuk sementit. Sehingga transformasi terjadi karena pergeseran atom dan bukan karena difusi. Dekomposisi fasa yang terjadi selama pendinginan  adalah sebagai berikut:

Austenit —–> Martensit

Susunan unit sel martensit adalah body centered tetragonal (BCT). Semua atom karbon yang tertinggal akan tetap dalam larutan padat, dan ini menyebabkan larutan padat kelewat jenuh. Karbon ini terperangkap dalam kisi sehingga akan menyulitkan untuk terjadinya slip. Martensit akan menjadi keras, kuat dan sangat rapuh atau getas.

Proses quenching diikuti oleh proses temper yang dimaksudkan untuk menghilangkan tegangan dalam, tegangan sisa akibat pendinginan yang sangat cepat. Selain itu temper akan  memperbaiki atau meningkatkan keuletan dan ketangguhan dengan perubahan kekerasan akibat proses temper diusahakan seminimal mungkin.

Martensit temper dapat memiliki kekuatan dan ketangguhan yang memadai bila mengalami laku panas yang tepat. Hal ini dimungkinkan karena martensit yang rapuh dirubah menjadi disperse partikel karbida yang halus dalam matrik ferit yang ulet dan tangguh.

Operasi temper dilakukan dengan memanaskan baja sampai temperature tertentu di bawah temperature kritis. Sifat akhir dari baja yang ditemper akan dipengaruhi oleh temperature dan lamanya waktu penemperan.

Martensit merupakan struktur metastabil yang mengandung karbon sebagai larutan pada kelewat jenuh. Bila berada pada temperature di bawah temperature eutectoid dalam waktu yang cukup lama, larutan karbon yang lewat jenuh ini akan berubah menjadi bentuk ferit dan karbida yang lebih stabil. Dekomposisi fasa yang terjadi selama penemperan  adalah sebagai berikut:

Martensit —-> Ferit + Karbida (Fe₃C)

Struktur martensit temper (ferit + karbida) yang terjadi tidak berbentuk lamel seperti perlit. Struktur ini mengandung banyak sekali partikel karbida yang terdistribusi. Hal ini disebabkan dalam baja martensit terdapat banyak sekali letak/tempat nukleasi. Martensit temper ini lebih tangguh daripada martensit yang metastabil (martensit sebelum ditemper), sehingga merupakan bahan yang banyak digunakan meskipun agak lunak.

Matrik ferit yang ulet dengan sebaran partikel karbida yang keras menghasilkan suatu bahan/baja yang kuat. Partikel keras menghambat deformasi plastis, sedangkan matriknya sendiri ulet dan tangguh. Sehingga secara keseluruhan bahan/baja menjadi tangguh dan kuat.

Pustaka:

1. Thelning, K. E., 1984, “Steel And Its Heat treatment”, Second Edition, Butterworth.
2. ASM Handbook, 1992, “ Metallography And Microstructures”, Volume 9, American Society For Metal,
3. https://ardra.biz
4. Ardra.Biz, Kata dalam Artikel, 2019, ”  Pengertian Perlakukan Panas Logam Direct Quenching atau Quenching Tempering atau Celup Cepat dan Temper. Temperatur Quenching Tempering dengan Contoh produk Quenching Tempering dan gambar diagram perlakuan Quenching Tempering.
5. Ardra.Biz, Kata dalam artikel, 2019, ” Contoh Struktur mikro hasil Quenching Tempering. Perubahan fasa selama Quenching Tempering dan Transformasi fasa austenite ke martensit selama Quenching Tempering. Transformasi pergeseran atom bukan karena difusi atau sifat mekanik produk hasil perlakuan panas selama Quenching Tempering.
6. Ardra.biz, Kata dalam artikel, 2019, ” Susunan unit sel martensit dalam body centered tetragonal (BCT) martensit. Tujuan Perlakuan panas Quenching Tempering yaitu Tujuan Temper setelah selama Quenching dengan prinsip kerja selama Quenching Tempering.
7. Ardra.Biz, Kata dalam artikel, 2019, ” Temperature Tempering dan Struktur martensit temper (ferit + karbida) atau martensit metastabil dengan tegangan sisa Quenching Tempering.