perlakuan panas pada baja

PERLAKUAN PANAS BAJA

Sifat mekanis bahan logam yang terbentuk selama proses pembekuan berlangsung, masih dapat diatur dan diarahkan, macam struktur kristalnya. Dengan demikian pada dasarnya sifat mekanis yang bagaimana kita kehendaki pada batas-batas tertentu dapat kita atur. Sifat logam yang seperti ini yang menempatkan logam sebagai material yang sangat terkemuka dibandingkan dengan bahan-bahan lainnya. Walaupun mekanis terdapat bahan-bahan lain yang memiliki sifat-sifat mekanis tertentu yang lebih baik daripada logam, tetap saja Iogam akan merupakan bahan yang sulit untuk disubstitusi secara menyeluruh. Bangun kristal logam yang dapat dihasilkan komposisi struktur yang bervariasi, baik dari segi macamnya maupun dari segi kadarnya, menjadikan logam sebagai bahan yang mudah diatur.

                                             

gambar 1

Gambar ilustrasi terjadinya transformasi Austenit ke Perlit. Terjadi perubahan inti pada batas butiran dan difusi berlangsung secara mekanisme. Terlihat Lameral Cementit         ( Fe₃ C ).

Bagan Heat Treatment

                                         

Dengan metoda heat treatment seperti tersebut di atas, maka sifat mekanis bahan dapat diarahkan, yaitu dengan merubah struktur mikro, akibat perlakuan panas ini, bangun kristal berubah demikian pula komposisi struktur berubah pula. Dengan melakukan heat treatment terhadap logam akan diperoleh beberapa keuntungan tertentu tergantung tipe heat treatment yang mana dilaksanakan, diantaranya perbaikan yang dapat dicapai adalah :

1.    Menghilangkan atau menurunkan derajat kerapuhan

2.    Logam bebas dari tegangan dalam

3.    Logam bersifat lebih lunak dan kemudian dapat diproses lebih lanjut

4.    Setelah melalui perlakuan secara kimia, logam dapat memiliki lapisan yang lebih keras

Dengan perbaikan-perbaikan seperti di atas, bahan dasar logam tidak lagi seutuhnya menentukan secara 100% sifat akhir 7ogam. Bahan dasar (Basic Materials) menurut penelitian hanya berpengaruh 60% saja. Dengan mempergunakan dam berdasarkan prinsip diagram CCT (Continuous Cooling Temperature) dan dengan memperhatikan komposisi kimia bahan dasarnya, maka tindakan perlakuan panas terhadap suatu benda/komponen untuk maksud menaikkan sifat mekanisnya pasti dapat tercapai. Hasil dari perlakuan panas dengan nyata akan terlihat setelah dilakukan pengujian mikrostruktur. Setelah pembentukan benda melalui proses permesinan, perlakuan yang sering dilakukan adalah perubahan struktur : FERRIT dan CEMENTIT. Proses perlakuan panas yang dapat terjadi seperti pada bagan di bawah ini :

                          

Gambar  2

Keterangan :

1. Pendinginan CEPAT

2. Pendinginan SEDANG

3. Pendinginan LAMBAT

4. Pendinginan SANGAT LAMBAT

Bagan diatas memberikan pandangan jelas, bagaimana finishing dari segi sifat mekanis bahan dapat dilaksanakan. Yang paling utama harus diperhatikan adalah tingginya suhu pemanasan dan penahan selang waktu yang tepat.

Beberapa Contoh

1.    Austenisasi.

Peristiva pemanasan baja karbon (Bj K) hingga temperatur di atas suhu AC₃, sehingga diperoleh struktur dasar Austenit stabil dan merata di seluruh penampang. Setelah struktur ini di capai, maka dilakukan pendinginan dengan kecepatan tertentu yang harus dipertahankan dengan seksama, perhatikan Gambar. 3. berikut ini :

                                          

Gambar. 3. Proses Austenisasi Baja Karbon.

Proses

1.    0 – 1 ............................ α + Pt.

2.    1 – 2 ............................ Pt ....... δ dengan reaksi eutektoid ( α + Fe₃C ....... δ ).

3.    2 – 3 ............................ α → δ.

4.    3 – 4 ............................ Pemanasan δ.

5.    4 – 5 ............................ Struktur δ.

6.    5 – 6 ............................ Pendinginan δ.

7.    6 – 7 ............................ δ → α ( struktur α + δ ).

8.    7 – 8 ............................ Pembentukan Pt.

struktur δ → α + Fe₃C.

9.    8 – 9 ............................ Pendinginan α + Pt.

struktur α + Pt.

Demikianlah proses Austenisasi yang berlangsung, tahap demi tahap. Proses di atas masih dapat lebih dilaksanakan secara terperinci dengan beberapa peristiwa heat treatment.

2.    Full Annealing.

Baja hypoeutektoid dipanasi hingga suhu 30˚ – 50˚ C di atas temperatur kritis dan dengan temperatur ini dipertahankan beberapa waktu dan kemudian didinginkan dengan kecepatan pendinginan antara temperatur 500˚ C dengan 600˚ C untuk penurunan suhu (50˚ – 100˚ C)/jam.

Tujuan fuII annealing adalah untuk mencapai :

- Baja lebih lunak.

- Mengurangi tegangan dalam.

3.    Spheroidizing Annealing.

Pemanasan Baja Hypereutektoid dengan waktu pemanasan yang berlangsung lama hingga mencapai suhu di atas temperatur kritis AC₁, sekitar suhu 770˚ C. Dengan suhu dipertahankan dan pelan-pelan diturunkan dengan kecepatan penurunan (25˚ – 30˚) C/jam sampai suhu 600˚ C. Dengan peristiwa ini akan di peroleh struktur perlit yang lamelar menjadi bentuk globular.

4.    Hardening.

Baja Hypereutektoid dengan struktur Ferrit & Perlit atau Baja Hypereutektoid dengan struktur Perlit & Cementit diubah agar berstruktur Austenit. Prosesnya dengan cara pemanasan dan mempertahankan beberapa saat. Selama mempertahankan beberapa saat. Selama mempertahankan suhu itu maka Ferrit akan berkesempatan untuk masuk ke dalam butir-butir Austenit, sehingga diperoleh struktur Martensit apabila dilakukan pendinginan dengan cepat, seperti kita ketahui struktur Hartensit keras sekali.

Pemanasan dilaksanakan sebagai berikut :

- BJ. Hypereutektoid. 30˚ – 50˚ C di atas suhu Ac₁.

- BJ. Hypereutektoid. 30˚ – 50˚ C di atas suhu Ac₃.

Kecepatan pendinginan yang penting itu diatur sebagai berikut :

-       Media Pendingin Oli

Suhu antara 550˚ – 650˚ C dengan kecepatan pendinginan

100˚ C – 150˚ C / detik.

Suhu antara 200˚ – 300˚ C dengan kecepatan pendinginan

20˚ C – 50˚ C / detik.

-       Media Pendingin Air (18˚ C)

Suhu antara 550˚ – 650˚ C dengan kecepatan pendinginan

600˚ C / detik.

Suhu antara 200˚ – 300˚ C dengan kecepatan pendinginan

270˚ C / detik.

setelah Hardening berlangsung akan diperoleh logam dengan sifat-sifat sebagai berikut :

-       Menjadi keras.

-       Mengandung sisa-sisa tegangan dalam.

-       Struktur tidak stabil.

5.    Tempering.

Tempering disebut pula dengan istilah populer "pemudaan". peristiwa penyepuhan mengakibatkan logam memiliki sifat-sifat yang kurang menguntungkan, seperti sifat keras dan rapuh. Perubahan fisik ini harus ditanggulangi, yaitu dengan cara pemudaan ini, sehingga sifat rapuh menjadi kenyal dan struktur martensit yang keras dijadikan Sorbit.

Jadi tujuan Tempering adalah :

-       Membuat baja lebih kenyal.

-       Menghilangkan tegangan-tegangan dalam.

Tahapan Tempering yang utama adalah :

1.    Pada 100˚ C, martetragonal .... mar. kubus.

2.    Sampai 200˚ C, terjadi pembebasan dari sebagian atom C. pada saat ini terjadi peralihan yang kaya C tanpa Fe₃C.

3.    Pada suhu 240˚ C terjadi transformasi sisa ke martensit.

4.    Pada suhu 300˚ C, terjadi transformasi Fe₃C terjadi Fe₃C dan martensit ke Sorbit.

5.    Mulai pada suhu 300˚ C terjadi struktur Sorbit baru dan mulai pada saat ini tempering berlangsung.

Demikian secara singkat keterangan utama yang perlu mendapat perhatian dalam masalah Heat Treatment logam.