Perlakuan panas adalah proses memanaskan dan mendinginkan logam, menggunakan metode yang ditetapkan sebelumnya untuk mendapatkan properti yang diinginkan. Logam ferrous maupun non-ferrous mengalami perlakuan panas sebelum digunakan.
Seiring waktu, banyak metode berbeda telah dikembangkan. Bahkan hari ini, metalurgis terus bekerja untuk meningkatkan hasil dan efisiensi biaya proses-proses ini. Untuk itu, mereka mengembangkan jadwal atau siklus baru untuk menghasilkan berbagai grade. Setiap jadwal merujuk pada laju memanaskan, memegang, dan mendinginkan logam yang berbeda.
Metode-metode ini, jika diikuti dengan seksama, dapat menghasilkan logam dengan standar yang berbeda dengan properti fisik dan kimia yang sangat spesifik.
Manfaat Perlakuan Panas
Ada berbagai alasan untuk melakukan perlakuan panas. Beberapa prosedur membuat logam lebih lembut, sementara yang lain meningkatkan kekerasan. Mereka juga dapat mempengaruhi konduktivitas listrik dan panas dari material ini.
Beberapa metode perlakuan panas melegakan stres yang diinduksi dalam proses cold working sebelumnya. Yang lain mengembangkan properti kimia yang diinginkan pada logam. Memilih metode yang sempurna sangat tergantung pada jenis logam dan properti yang diperlukan.
Dalam beberapa kasus, bagian logam dapat melalui beberapa prosedur perlakuan panas. Sebagai contoh, beberapa superlegasi yang digunakan dalam industri manufaktur pesawat dapat melalui hingga enam langkah perlakuan panas yang berbeda untuk mengoptimalkannya untuk aplikasi.
Langkah Proses Perlakuan Panas
Secara sederhana, perlakuan panas adalah proses memanaskan logam, memegangnya pada suhu tersebut, dan kemudian mendinginkannya kembali. Selama proses, bagian logam akan mengalami perubahan dalam properti mekaniknya. Ini karena suhu tinggi mengubah mikrostruktur logam. Dan mikrostruktur memainkan peran penting dalam properti mekanik sebuah material.
Hasil akhir bergantung pada banyak faktor berbeda. Ini termasuk waktu pemanasan, waktu memegang bagian logam pada suhu tertentu, laju pendinginan, kondisi lingkungan, dll. Parameter bergantung pada metode perlakuan panas, jenis logam, dan ukuran bagian.
Selama proses ini, properti logam akan berubah. Di antaranya adalah resistansi listrik, magnetisme, kekerasan, keawetan, duktilitas, kerapuhan, dan resistensi korosi.
1. Pemanasan
Seperti yang sudah kita bahas, mikrostruktur legasi akan berubah selama perlakuan panas. Pemanasan dilakukan sesuai dengan profil termal yang ditetapkan.
Sebuah legasi dapat ada dalam tiga status berbeda saat dipanaskan. Ia dapat berupa campuran mekanis, larutan padat, atau kombinasi keduanya.
Campuran mekanis analog dengan campuran beton di mana semen mengikat pasir dan kerikil bersama. Pasir dan kerikil masih terlihat sebagai partikel terpisah. Dengan legasi logam, campuran mekanis diikat bersama oleh logam dasar.
Di sisi lain, dalam larutan padat, semua komponen dicampur homogen. Ini berarti mereka tidak dapat diidentifikasi secara individual bahkan di bawah mikroskop.
Setiap status membawa kualitas yang berbeda. Tidak mungkin untuk mengubah status melalui pemanasan sesuai diagram fase. Pendinginan, namun, menentukan hasil akhir. Tidak mungkin bagi legasi untuk berakhir dalam salah satu dari tiga status, bergantung sepenuhnya pada metode.
2. Pemegang/Penyelaaman
Selama tahap pemegang atau penyelaaman, logam disimpan pada suhu yang tercapai. Durasinya tergantung pada persyaratan.
Misalnya, pengerasan permukaan hanya memerlukan perubahan struktural pada permukaan logam untuk meningkatkan kekerasan permukaan. Pada saat yang sama, metode lain memerlukan properti seragam. Dalam hal ini, periode pemegang lebih lama.
Waktu penyelaaman juga tergantung pada jenis material dan ukuran bagian. Bagian yang lebih besar membutuhkan lebih banyak waktu ketika properti seragam adalah tujuan. Hanya membutuhkan waktu lebih lama untuk inti bagian besar mencapai suhu yang diperlukan.
3. Pendinginan
Setelah tahap penyelaaman selesai, logam harus didinginkan dengan cara yang ditetapkan. Pada tahap ini juga, perubahan struktural terjadi. Larutan padat saat didinginkan dapat tetap sama, menjadi campuran mekanis sepenuhnya atau sebagian, tergantung pada berbagai faktor.
Berbagai media seperti air garam, air, minyak atau udara paksa mengontrol laju pendinginan. Urutan media pendinginan yang disebut di atas dalam urutan menurun laju pendinginan yang efektif. Air garam menyerap panas paling cepat, sementara udara adalah yang paling lambat.
Tidak mungkin untuk menggunakan tungku dalam proses pendinginan. Lingkungan yang terkontrol memungkinkan presisi tinggi saat pendinginan lambat diperlukan.
Metode Perlakuan Panas
Ada cukup banyak teknik perlakuan panas yang dapat dipilih. Setiap satu membawa kualitas tertentu.
Metode perlakuan panas yang paling umum meliputi:
Annealing
Normalizing
Hardening
Ageing
Stress relieving
Tempering
Carburization
1. Annealing
Dalam annealing, logam dipanaskan di atas suhu kritis atas dan kemudian didinginkan dengan laju lambat.
Annealing dilakukan untuk melunakkan logam. Ini membuat logam lebih sesuai untuk cold working dan forming. Ini juga meningkatkan kemesinan, duktilitas, dan keawetan logam.
Annealing juga berguna untuk melegakan stres pada bagian yang disebabkan oleh proses cold working sebelumnya. Deformasi plastis yang ada akan dihilangkan selama rekristalisasi ketika suhu logam melampaui suhu kritis atas.
Logam dapat mengalami berbagai teknik annealing seperti rekristalisasi annealing, full annealing, partial annealing, dan final annealing.
2. Normalizing
Normalizing adalah proses perlakuan panas yang digunakan untuk melegakan stres internal yang disebabkan oleh proses seperti pengasetan, cetakan, atau quenching.
Dalam proses ini, logam dipanaskan pada suhu yang 40° C di atas suhu kritis atasnya.
Suhu ini lebih tinggi dari yang digunakan untuk hardening atau annealing. Setelah memegangnya pada suhu ini untuk periode waktu yang ditetapkan, ia didinginkan di udara. Normalizing menciptakan ukuran butir seragam dan komposisi di seluruh bagian.
Baja yang dinormalisasi lebih keras dan lebih kuat daripada baja yang di-anneal. Faktanya, dalam bentuknya yang dinormalisasi, baja lebih tahan dari dalam kondisi apa pun. Itulah sebabnya bagian yang memerlukan kekuatan benturan atau perlu mendukung beban eksternal besar hampir selalu akan dinormalisasi.
3. Hardening
Proses perlakuan panas yang paling umum adalah hardening, yang digunakan untuk meningkatkan kekerasan logam. Dalam beberapa kasus, hanya permukaan yang dapat dikeras.
Workpiece dikeras dengan memanaskannya ke suhu yang ditentukan, kemudian didinginkan dengan cepat dengan merendamnya ke dalam media pendinginan. Minyak, air garam, atau air dapat digunakan. Hasil bagian akan memiliki kekerasan dan kekuatan yang meningkat, tetapi kerapuhan juga meningkat secara bersamaan.
Pengerasan permukaan adalah jenis proses pengerasan di mana hanya lapisan luar workpiece yang dikeras. Proses yang digunakan sama tetapi karena lapisan tipis luar yang ditetapkan pada proses, workpiece yang dihasilkan memiliki lapisan luar yang keras tetapi inti yang lebih lembut.
Ini umum untuk shaft. Lapisan luar yang keras melindunginya dari aus material. Saat memasang bearing pada shaft, itu dapat merusak permukaan dan melepas beberapa partikel yang kemudian mempercepat proses aus. Permukaan yang keras memberikan perlindungan dari itu dan inti masih memiliki properti yang diperlukan untuk menangani beban fatigue.
4. Ageing
Ageing atau pengerasan presipitasi adalah metode perlakuan panas yang terutama digunakan untuk meningkatkan kekuatan leleh logam yang lentur. Proses ini menghasilkan partikel yang tersebar seragam dalam struktur butir logam yang membawa perubahan properti.
Pengerasan presipitasi biasanya datang setelah proses perlakuan panas lain yang mencapai suhu yang lebih tinggi. Ageing, namun, hanya meningkatkan suhu ke tingkat sedang dan menurunkannya dengan cepat lagi.
Beberapa material dapat menjadi tua secara alami (pada suhu kamar) sementara yang lain hanya menjadi tua secara buatan, yaitu pada suhu yang ditingkatkan. Untuk material yang menjadi tua secara alami, mungkin nyaman untuk menyimpannya pada suhu yang lebih rendah.
5. Stress Relieving
Stress-relieving sangat umum untuk bagian boiler, botol udara, akumulator, dll. Metode ini membawa logam ke suhu tepat di bawah batas kritis bawahnya. Proses pendinginan lambat dan oleh karena itu seragam.
Ini dilakukan untuk melegakan stres yang telah terbangun pada bagian akibat proses sebelumnya seperti forming, machining, rolling, atau straightening.
6. Tempering
Tempering adalah proses mengurangi kekerasan berlebihan, dan oleh karena itu kerapuhan, yang diinduksi selama proses hardening. Stres internal juga dilegakan. Melalui proses ini dapat membuat logam sesuai untuk banyak aplikasi yang memerlukan properti tersebut.
Suhu biasanya jauh lebih rendah dari suhu hardening. Semakin tinggi suhu yang digunakan, semakin lembut workpiece akhir menjadi. Laju pendinginan tidak mempengaruhi struktur logam selama tempering dan biasanya, logam didinginkan di udara diam.
7. Carburisation
Dalam proses perlakuan panas ini, logam dipanaskan kehadiran material lain yang melepaskan karbon saat dekomposisi.
Karbon yang dilepaskan diserap ke permukaan logam. Kandungan karbon permukaan meningkat, membuatnya lebih keras dari inti dalam.
Logam Apa yang Cocok untuk Perlakuan Panas?
Meskipun logam ferrous menempati mayoritas material yang dirawat panas, legasi tembaga, magnesium, aluminium, nikel, kuningan, dan titan juga dapat dirawat panas.
Sekitar 80% logam yang dirawat panas adalah berbagai grade baja. Logam ferrous yang dapat dirawat panas mencakup besi tuang, stainless steel, dan berbagai grade baja alat.
Proses seperti hardening, annealing, normalizing, stress relieving, case hardening, nitriding, dan tempering biasanya dilakukan pada logam ferrous.
Tembaga dan legasi tembaga diberikan metode perlakuan panas seperti annealing, ageing dan quenching.
Aluminium cocok untuk metode perlakuan panas seperti annealing, solution heat treating, natural and artificial ageing. Perlakuan panas untuk aluminium adalah proses yang presisi. Cakupan proses harus ditetapkan dan harus dikontrol dengan hati-hati pada setiap tahap untuk karakteristik yang diinginkan.
Jelas, tidak semua material cocok untuk bentuk perlakuan panas. Demikian pula, satu material tidak tentu mendapat manfaat dari setiap metode. Oleh karena itu, setiap material harus dipelajari terpisah untuk mencapai hasil yang diinginkan. Menggunakan diagram fase dan informasi yang tersedia tentang efek metode-metode tersebut adalah titik awal.
FAQs.
Apa perlakuan panas?
Perlakuan panas adalah proses memanaskan logam tanpa membiarkannya mencapai tahap cair atau meleleh, dan kemudian mendinginkan logam dengan cara yang terkontrol untuk memilih properti mekanik yang diinginkan. Perlakuan panas digunakan untuk membuat logam lebih kuat atau lebih lentu, lebih tahan terhadap abrasi, atau lebih duktil.
Apa contoh perlakuan panas?
Misalnya, cetakan logam alumini otomotif dirawat panas untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan; barang kuningan dan perunggu dirawat panas untuk meningkatkan kekuatan dan mencegah retakan; struktur legasi titan dirawat panas untuk meningkatkan kekuatan pada suhu tinggi.
Apa dua jenis perlakuan panas?
Berikut adalah berbagai jenis proses perlakuan panas:
Annealing.
Normalizing.
hardening.
Tempering.
Nitriding.
Cyaniding.
Induction Hardening.
Flame Hardening.
Mengapa kita melakukan perlakuan panas?
Ada banyak keuntungan perlakuan panas, termasuk Ini dapat mengubah properti fisik (mekanis) sebuah material dan membantu dalam langkah manufaktur lainnya. Ini melegakan stres, membuat bagian lebih mudah untuk di-mesin atau di-las. Meningkatkan kekuatan, membuat material lebih lentu atau lebih fleksibel.
Berapa banyak jenis perlakuan panas yang ada?
Dalam posting ini, kami akan membahas empat jenis dasar perlakuan panas baja yang dilakukan hari ini: annealing, normalizing, hardening, dan tempering.
Apa 3 tahapan proses perlakuan panas?
Tahapan Perlakuan Panas
Tahapan Pemanasan.
Tahapan Penyelaaman.
Tahapan Pendinginan.
Apa lima proses perlakuan panas dasar?
Teknik perlakuan panas meliputi annealing, case hardening, precipitation strengthening, tempering, carburizing, normalizing, dan quenching.
Bagaimana perlakuan panas bekerja?
Secara sederhana, perlakuan panas adalah proses memanaskan logam, memegangnya pada suhu tersebut, dan kemudian mendinginkannya kembali. Selama proses, bagian logam akan mengalami perubahan dalam properti mekaniknya. Ini karena suhu tinggi mengubah mikrostruktur logam.
Apa quenching dan tempering?
Quenching dan tempering adalah proses yang memperkuat material seperti baja dan legasi berbasis besi lainnya. Proses-proses ini memperkuat legasi dengan memanaskan material sambil secara bersamaan mendinginkan dalam air, minyak, udara paksa, atau gas seperti nitrogen.
Apa baja dan legasi dari apa?
Secara fundamental, baja adalah legasi besi dengan jumlah karbon yang rendah. Ada ribuan jenis berbeda baja yang dibuat untuk berbagai macam aplikasi. Ini secara luas terbagi menjadi 4 jenis – baja karbon, baja alat, stainless steel, dan baja legasi.
Apa annealing dalam perlakuan panas?
annealing, perlakuan logam atau legasi dengan memanaskan ke suhu yang ditetapkan, memegang untuk waktu tertentu, dan kemudian mendinginkan ke suhu kamar untuk meningkatkan duktilitas dan mengurangi kerapuhan.
Apa keuntungan tempering?
Tempering membantu melegakan stres membuat logam lebih mudah untuk di-las atau di-mesin. Meningkatkan kekuatan sambil membuat material lebih fleksibel dan duktil. Meningkatkan kekerasan dan memperkenalkan properti tahan aus pada permukaan atau di seluruh logam.
Apa jenis annealing?
Beberapa dari Berbagai Jenis Proses Annealing:
Complete Annealing. Dengan metode ini, bagian baja dipanaskan hingga mereka sekitar 30°C lebih panas dari suhu transformasi kritis mereka.
Isothermal Annealing.
Spherical annealing.
Recrystallization Annealing.
Diffusion Annealing.
Apakah Anda menormalisasi sebelum perlakuan panas?
Ringkasan Proses Normalizing. Normalizing heat treatment membantu untuk menghilangkan kotoran dan meningkatkan duktilitas dan keawetan. Selama proses normalizing, material dipanaskan ke antara 750-980 °C (1320-1796 °F).
Apa tujuan utama annealing?
Keuntungan utama annealing adalah dalam cara proses meningkatkan kinerja kerja material, meningkatkan keawetan, mengurangi kekerasan, dan meningkatkan duktilitas serta kemesinan logam.
Apa waktu penyelaaman dalam perlakuan panas?
Waktu penyelaaman adalah jumlah waktu baja dipegang pada suhu yang diinginkan, yang dalam hal ini adalah 1500 derajat Fahrenheit. Ketika waktu penyelaaman selesai, dengan sangat cepat tetapi hati-hati ambil sampel dengan tangga.
Apa tujuan hardening?
Hardening adalah proses metalurgi logam yang digunakan untuk meningkatkan kekerasan logam. Kekerasan logam sebanding langsung dengan stres leleh uniaksial pada lokasi stres yang diterapkan.
Apakah memanaskan logam melemahkannya?
Tindakan sederhana ini, jika dipanaskan ke rentang suhu yang tepat, dapat menciptakan logam yang lebih murni dan keras. Ini sering digunakan untuk membuat baja yang lebih kuat daripada annealing logam, tetapi juga menciptakan produk yang lebih sedikit duktil. Jadi, panas memang dapat melemahkan logam.
Apa perbedaan antara tempering dan hardening?
Hardening atau quenching adalah proses meningkatkan kekerasan logam. Tempering adalah proses memanaskan sebuah zat pada suhu di bawah rentang kritisnya, memegang, dan kemudian mendinginkan.
Apa yang terjadi jika Anda terlalu temper baja?
Dengan suhu yang cukup tinggi dan waktu yang cukup lama, baja akan lebih lembut daripada jika Anda tidak mem-quench sama sekali dan membiarkannya mendingin perlahan. Jadi tergantung pada tujuan Anda, Anda dapat sepenuhnya over-temper sebuah pisau. Ini akan membuat pisau lebih lembut tetapi juga lebih tidak rapuh.
Mengapa proses tempering wajib setelah quenching?
Wajib untuk temper baja setelahnya dikeras. Ini hanya karena fase baru telah diciptakan, yaitu martensit. Ingatlah bahwa perlu untuk memasuki fase austenit sebelum martensit dapat diciptakan.
Mengapa tempering diperlukan setelah quenching?
Setelah di-quench, logam dalam keadaan sangat keras, tetapi rapuh. Baja ditemper untuk mengurangi beberapa kekerasan dan meningkatkan duktilitas. Ini dipanaskan untuk periode waktu yang ditetapkan pada suhu yang jatuh antara 400° F dan 1,105° F.
Apa kuningan adalah legasi dari apa?
kuningan, legasi tembaga dan seng, yang penting secara sejarah dan abadi karena kekerasannya dan kemampuan kerjanya.
Apa proses pengerasan?
Proses pengerasan terdiri dari memanaskan komponen di atas suhu kritis (normalizing), memegang pada suhu ini selama satu jam per inci ketebalan mendinginkan dengan laju yang cukup cepat untuk memungkinkan material transformasi ke struktur yang jauh lebih keras dan lebih kuat, dan kemudian tempering.
Mengapa induction hardening diperlukan?
Induction hardening adalah proses perlakuan panas yang dilakukan untuk meningkatkan properti mekanik di area lokal dari komponen ferrous. Area yang dihasilkan keras meningkatkan tahan aus dan fatigue bersama dengan karakteristik kekuatan.
Material apa yang dapat di-flame hardened?
Flame hardening dilakukan pada bagian yang terbuat dari baja rendah, baja legasi, baja karbon sedang, dan besi tuang. Seperti namanya, flame hardening menggunakan panas langsung dari nyala oksigen-gas.
Bagaimana Anda melakukan temper process?
Tempering biasanya dilakukan setelah hardening, untuk mengurangi beberapa kekerasan berlebihan, dan dilakukan dengan memanaskan logam ke beberapa suhu di bawah titik kritis untuk periode waktu tertentu, kemudian membiarkannya mendingin di udara diam.
