Rekristalisasi Pemulihan dan Pertumbuhan Butir – Proses Kerja

Rekristalisasi pemulihan dan pertumbuhan butir adalah perubahan mikrostruktur yang terjadi selama annealing setelah deformasi plastis dingin dan/atau selama pengerjaan logam panas.

Rekristalisasi Pemulihan dan Pertumbuhan Butir

Deformasi plastis, yang mendistorsi kisi kristal dan memecah blok butiran awal yang sama (memiliki sumbu dengan dimensi yang kurang lebih sama) untuk menghasilkan struktur berserat atau pelat tipis, meningkatkan tingkat energi logam.

Logam yang terdeformasi, dibandingkan dengan keadaannya yang tidak terdeformasi, berada dalam keadaan tidak seimbang, keadaan termodinamika tidak stabil. Oleh karena itu, proses spontan terjadi pada logam yang dikeraskan regangan, bahkan pada suhu kamar, yang membawanya ke kondisi yang lebih stabil.

Jika suhu dinaikkan cukup, logam mencoba untuk mendekati kesetimbangan melalui tiga proses:(a) pemulihan , (b) rekristalisasi , dan (c) pertumbuhan butir .

Gambar 3.16 menggambarkan sistematika proses ini dengan variasi waktu. Butir-butir baru mulai bernukleasi dari butir-butir pengerjaan dingin pada waktu T1; nukleasi butir akan berlanjut dan tumbuh sampai waktu T2. Pada titik ini, semua butir yang dikerjakan dengan dingin akan berinti menjadi butir baru. Pada waktu T3, ukuran butir baru ini tumbuh lebih lambat.

Sebuah gambar skema yang menunjukkan pemulihan, rekristalisasi dan pertumbuhan butir dan perubahan sifat utama di setiap wilayah ditunjukkan pada Gambar. 2.9.

Pemulihan

Apa itu Pemulihan?

Ini adalah fenomena suhu rendah yang menghasilkan pemulihan sifat fisik tanpa perubahan nyata dalam struktur mikro. Pemulihan sangat penting untuk melepaskan tekanan internal pada peralatan tempa, las, dan fabrikasi tanpa mengurangi kekuatan yang diperoleh selama dan setelah bekerja.

Bekerja

Jika logam yang diperkeras regangan dipanaskan hingga suhu yang relatif rendah, distorsi elastis kisi kristal berkurang karena peningkatan amplitudo osilasi termal atom. Pemanasan ini akan sedikit menurunkan kekuatan logam yang diperkeras regangan tetapi batas elastis dan keuletannya akan meningkat, meskipun tidak akan mencapai nilai yang dimiliki oleh bahan awal (sebelum pengerasan regangan).

Tidak ada perubahan struktur mikro yang diamati pada periode ini. Pemulihan sebagian dari sifat aslinya, yang dihasilkan dengan mengurangi distorsi kisi kristal tanpa perubahan nyata dalam struktur mikro, disebut pemulihan.

Pada suhu tertentu, laju pemulihan paling cepat pada awalnya dan menurun pada waktu yang lebih lama. Dengan demikian jumlah pemulihan yang terjadi dalam waktu praktis meningkat dengan meningkatnya suhu. Dalam logam pengerjaan dingin tertentu, sifat-sifat individu pulih pada tingkat yang berbeda dan mencapai berbagai tingkat penyelesaian.

Kurva Karakteristik Pemulihan

Gambar 3.18 menggambarkan karakteristik proses pemulihan. Gambar tersebut menunjukkan bahwa I laju pemulihan cepat pada awalnya dan kemudian melambat seiring waktu, dan (ii) jumlah pemulihan meningkat dengan meningkatnya suhu. Properti individu pulih pada tingkat yang berbeda dalam logam.

Dengan pemulihan, tegangan dihilangkan dari paduan pengerjaan dingin yang mencegah retak korosi tegangan. Dimungkinkan untuk menghilangkan stres tanpa secara signifikan mempengaruhi sifat mekanik. Temperatur pemulihan yang tinggi diperlukan untuk sepenuhnya menghilangkan tegangan sisa. Perlakuan suhu tinggi ini bermanfaat untuk bagian yang dicor atau dilas.

Rekristalisasi

Apa itu Rekristalisasi?

Ini adalah proses di mana butiran terdistorsi dari logam yang dikerjakan dingin digantikan oleh butiran baru yang bebas regangan ketika dipanaskan di atas suhu yang dikenal sebagai suhu rekristalisasi. Rekristalisasi menyebabkan penurunan tajam dalam kekerasan dan kekuatan sambil meningkatkan keuletan.

Proses Kerja

Pembentukan butir equiaxed baru dalam proses pemanasan, bukan struktur berserat berorientasi logam cacat, disebut rekristalisasi. Equiaxed crystals adalah kristal yang memiliki sumbu yang panjangnya kurang lebih sama. Butir-butir equiaxed dapat menjadi indikasi untuk rekristalisasi. Kristal equiaxed dapat dicapai dengan perlakuan panas, yaitu anil dan normalisasi

Hal ini diilustrasikan pada Gambar 2.10. Efek pertama dari pemanasan adalah untuk membentuk butir-butir menit baru seperti yang ditunjukkan dalam warna putih pada (a), dan ini dengan cepat membesar sampai pertumbuhan lebih lanjut dibatasi oleh pertemuan butir lain seperti yang ditunjukkan pada (b) dan (C). Pada akhirnya, sistem butiran asli keluar dari gambar dan struktur kristal baru ditunjukkan di (d), butiran asli ditunjukkan dalam gambar dengan garis putus-putus. Rekristalisasi sebenarnya tidak menghasilkan struktur baru tetapi menghasilkan butiran atau kristal baru dengan struktur yang sama.

Rekristalisasi, pada dasarnya, terdiri dari atom-atom logam yang terdeformasi mengatasi ikatan kisi yang terdistorsi, pembentukan inti dari butiran yang sama dan pertumbuhan selanjutnya dari butiran ini karena transfer atom dari kristalit yang terdeformasi ke kristal yang tidak terdeformasi. Dalam halus, butir halus dan memperoleh bentuk menyerupai serat seperti yang ditunjukkan pada Gambar.2.11.

Suhu di mana kristalisasi berlangsung, yaitu, butir-butir baru terbentuk, disebut suhu rekristalisasi. Ini didefinisikan sebagai suhu di mana 50 persen material pengerjaan dingin akan mengkristal kembali dalam satu jam.

Pertumbuhan Gandum

Apa itu Pertumbuhan Gandum?

Ini mengacu pada peningkatan ukuran butir rata-rata yang disebabkan oleh anil tambahan setelah material direkristalisasi. Biji-bijian kecil memiliki energi bebas lebih sedikit daripada biji-bijian besar. Kristal yang lebih kecil dengan atom energi yang lebih tinggi cenderung menjadi bagian dari kristal yang lebih besar. Kecenderungan ini mendorong pertumbuhan biji-bijian .

Proses Kerja

Tepat setelah logam direkristalisasi, butirannya kecil dan bentuknya agak teratur. Butir akan tumbuh jika suhu cukup tinggi atau jika suhu dibiarkan melebihi suhu minimum yang diperlukan untuk rekristalisasi. Pertumbuhan ini adalah hasil dari kecenderungan untuk kembali ke keadaan yang lebih stabil dan lebih besar, dan tampaknya terutama bergantung pada bentuk butir.

Untuk setiap suhu di atas suhu rekristalisasi, biasanya ada ukuran maksimum praktis di mana butir akan mencapai kesetimbangan dan berhenti tumbuh cukup, tidak peduli berapa lama mereka ditahan pada suhu. Namun demikian, ada beberapa jenis pertumbuhan butir abnormal yang terjadi sebagai akibat dari gradien regangan yang diterapkan atau residual karena distribusi pengotor yang tidak seragam, dan yang memungkinkan tumbuhnya butir tunggal yang sangat besar.

Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Mengontrol Ukuran Butir

1. Derajat Deformasi Sebelumnya

Peningkatan jumlah deformasi sebelumnya mendorong nukleasi dan mengurangi ukuran butir akhir. Sebelum rekristalisasi dapat terjadi, diperlukan sejumlah deformasi. Ini kira-kira 2,8 persen dari total deformasi. Ketika deformasi kecil (tetapi lebih besar dari deformasi minimum), ukuran butir menjadi kasar karena sejumlah kecil inti terbentuk. Saat deformasi meningkat, jumlah titik terdistorsi meningkat, dan dengan demikian ukuran butir berkurang.

2. Suhu

Ada suhu di bawah yang tidak terjadi rekristalisasi. Ukuran butir secara bertahap meningkat di atas suhu ini.

3. Pemanasan

Pengaruh waktu pemanasan pada ukuran butir ditentukan oleh suhu di mana rekristalisasi terjadi. Rekristalisasi membutuhkan waktu tertentu untuk menyelesaikannya, tetapi jumlah waktu ini berkurang seiring dengan naiknya suhu. Semakin halus ukuran butir, semakin pendek waktu annealing. Butir menjadi lebih kasar dengan bertambahnya waktu annealing. Pemanasan lambat mendorong pertumbuhan butir dengan membentuk inti baru, menghasilkan butir kasar.

4. Kotoran

Ukuran butir yang lebih halus akan hadir dengan jumlah yang lebih besar dan distribusi pengotor yang lebih halus. Kotoran mempromosikan nukleasi dan bertindak sebagai penghalang untuk pertumbuhan butir.

Pengaruh Suhu terhadap Rekristalisasi Pemulihan dan Pertumbuhan Butir

Gambar 3.21 merangkum efek dari berbagai fenomena pada sifat mekanik dan fisik.

T. Di mana dari proses berikut ini terjadi rekristalisasi pemulihan dan pertumbuhan butir?
a) Pengerasan permukaan
b) Tempering
c) Penguatan
d) Anil

Jawaban :- D

Penjelasan :- Dalam proses annealing, kristal melewati tiga tahap yang disebut rekristalisasi pemulihan dan pertumbuhan butir secara berurutan.

Pertanyaan Umum

Apa perbedaan antara pemulihan dan rekristalisasi?

Pemulihan – Perlakuan panas anil suhu rendah yang dirancang untuk menghilangkan tegangan sisa yang terjadi selama deformasi tanpa mengurangi kekuatan bahan pengerjaan dingin.

Suhu rekristalisasi – Suhu di atas mana efek pengerasan regangan dihilangkan selama anil.

Apa perbedaan antara rekristalisasi pemulihan dan pertumbuhan butir?

Pemulihan terjadi pada suhu rendah dan mengurangi atau menghilangkan efek pengerasan kerja.

Rekristalisasi terjadi ketika energi panas yang cukup tersedia untuk mendorong penciptaan dan pertumbuhan butir baru yang bebas regangan dalam matriks yang ada.

Pertumbuhan butir adalah hasil dari suhu tinggi yang terus menerus melewati rekristalisasi saat batas butir dihilangkan, menghasilkan peningkatan ukuran butir saat ini terlepas dari ukuran butir austenitik sebelumnya.

Mengapa kerja dingin diperlukan untuk pemulihan?

Pengerjaan dingin meningkatkan kekuatan material, tetapi menurunkan keuletan dan konduktivitas listriknya. Selain itu, tegangan sisa dimasukkan ke dalam material karena tumpang tindih dan kekusutan dislokasi.

Apa kekuatan pendorong untuk rekristalisasi dan pertumbuhan butir?

Kekuatan pendorong untuk pertumbuhan butir, baik itu terus menerus (pertumbuhan butir normal) atau terputus-putus (pertumbuhan butir abnormal), adalah energi dari batas sudut tinggi. Kekuatan pendorong utama terjadinya rekristalisasi adalah energi yang tersimpan selama regangan dalam bentuk cacat kristal.