Proses Tempering Pada Logam, Penemperan

Transformasi Fasa Pada Proses Tempering, Penemperan

Salah satu karakteristik dari hasil proses quenching adalah logam menjadi rapuh, logam tidak memiliki keuletan yang cukup untuk sejumlah aplikasi. Selain itu quenching menimbulkan tegangan sisa yang terbentuk selama pembentukan martensit. Oleh karena itu proses hardening-quenching selalu diikuti oleh proses tempering atau penemperan.

Perlakuan panas tempering bertujuan untuk mengurangi tegangan sisa, meningkatkan ketangguhan dan keuletan baja yang telah mengalami pengerasan martensite. Selama proses tempering baja akan mengalami penurunan kekerasan dan kekuatan. Namun sifat keuletan akan naik yang diikuti dengan penurunan kerapuhan. Tegangan sisa yang terbentuk selama pembentukan fasa martensi ikut berkurang. Pengurangan tegangan sisa menjadi sangat penting dalam penurunan kerapuhan baja. Artinya tegangan sisa pada baja akan menyebabkan baja menjadi rapuh atau getas.

Selama tempering berlangsung akan terjadi transformasi fasa-fasa yang terbentuk selama proses quenching. Mekanisme transformasi fasa pada proses temper terjadi dalam empat tahap.

Tahapan Dan Mekanisme Dekomposisi Fasa Martensit

Tahap pertama, pada temperature 100 – 250 celcius  terjadi pengendapan fasa kaya karbon yaitu fasa epsilon-karbida. Pembentukan fasa ini mengakibatkan kandungan karbon pada fasa martensit berkurang.

Tahap kedua, pada temperature 200 – 300 celcius, terjadi dekomposisi fasa austenite menjadi bainit.

Tahap ketiga, pada temperature 200 – 300 celcius terjadi perubahan atau dekomposisi epsilon-kabida menjadi sementit dan martensite menjadi sementit dan ferit.

Tahap keempat, pada temperature di atas 350 celcius terjadi perubahan secara kontinyu dan terjadinya spheroidisasi fasa-fasa sementit.

Fasa setelah proses tempering ini biasa disebut sebagai fasa martensite temper. Artinya fasa martensit yang telah mengalami proses temper.

Dari tahapan proses dekomposisi fasa selama temper, sifat akhir dari baja temper tergantung pada fasa-fasa akhir yang terbentuknya. Sementara fasa akhir yang dimiliki baja hasil temper tergantung daripada temperature temper-nya. Dengan demikian pengaturan sifat mekanik sangat tergantung pada pengaturan dari temperature proses penemperannya.

Pengaruh Tempertur Temper Terhadap Sifat Mekaanik Logam, Baja

Pengaruh  temperatur temper terhadap perubahan kuat tarik baja seri 1026 dapat dilihat pada Gambar 1. Baja seri 1026 memiliki nilai kuat tarik 770 MPa setelah perlakuan proses quenching.  Proses tempering menyebabkan kekuatan baja seri 1026  ini turun menjadi sekitar  560 MPa setelah ditemper pada temperatur 600 celcius selama 30 menit.

Pengaruh Temperatur Temper Terhadap Kuat Tarik Baja Seri 1026

Gambar 1. Pengaruh Temperatur Temper Terhadap Kuat Tarik Baja Seri 1026

Pangaruh temperature temper terhadap nilai kekersan yang dimiliki baja dengan kandungan karbon 0,25 persen dan krom 1,0 persen dapat dilihat pada Gambar 2.  Setalah proses quenching Baja ini memiliki kekerasan 570 HV. Proses temper pada temperatur 500 celcius mampu menurunkan kekerasan baja ini menjadi sekitar 370 HV.

Pengaruh Temperatur Temper Terhadap Kekerasan

Gambar 2. Pengaruh Temperatur Temper Terhadap Kekerasan

Struktur mikro yang menunjukkan fasa martensit temper dengan temperature temper yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 3. Pada tempertur yang lebih tinggi tampak terdapat butir-butir kabida halus yang tersebar di fasa martensit tempernya.

Mikroskopik struktur martensite temper

Gambar 3 . Mikroskopik Struktur Martensite Temper

Pada  proses temper terjadi dekomposisi fasa martensit yang keras dan kuat menjadi fasa ferit  dan partikel-partikel sementit atau karbida. Fasa ferit merupakan fasa matrik dengan sifat lunak dan ulet. Sedangkan fasa sementit atau karbida yang terbentuk memiliki sifat yang keras. Matrik yang ulet dengan sebaran partikel yang keras akan menghasilkan suatu logam yang tangguh.

Martensit (M)  —>  Martensit Temper (Ferit  + Karbida )

Dispersi partikel karbida ini akan mampu menahan atau menghambat deformasi plastik. Besarnya hambatan yang ditimbulkan akan berbanding lurus dengan luas  kontak antara fasa karbida dengan fasa matriknya. Semakin besar ukuran partikel karbida, maka semakin kecil luas kontak antara kedua fasa tersebut. Hambatan terhadap deformasi berkurang, kondisi ini menyebabkan kekuatan dan kekerasan logam menjadi turun.

Pada temperature temper yang lebih tinggi, Martensit akan tereliminasi dan membentuk  Martensit temper atau martensit  dengan karbon rendah dan partikel-partikel kabida halus berbentuk spheroid (karbida spheroid).  Karbida spheroid halus ini akan tumbuh membentuk  karbida spheroid yang lebih besar pada temperatur  yang relatif lebih tinggi.

Pada temperatur temper yang lebih tinggi fraksi fasa lunak dan ulet akan bertambah, ukuran partikel karbida yang keras menjadi lebih besar. Konsekuensi langsung penambahan fasa lunak dan ulet adalah regangan menjadi lebih besar. Namun karena adanya sebaran partikel kabida yang dapat menahan deformasi plastik , maka logam akan tetap memilikii kekuatan yang cukup tinggi. Dengan demikian secara keseluruhan logam menjadi kuat dan ulet atau tangguh.

 

Gambar:

http://ardra.biz