PERLAKUAN PANAS ( Heat Treatment/HT) Tujuan HT adalah mengubah material setengah jadi agar bisa diproses lebih lanjut. mengubah ----? agar bisa diproses ……? Tahapan Perlakuan Panas (HT) 1. Pemanasan ( heating) 2. Penahanan ( holding) 3. Pendinginan (quenching) Jenis HT/Perlakukan panas(PP) 1. Termal 2. Termokimia 3. Rekayasa Permukaan 4. Termomekanik 1 1 Jenis perlakuaan Panas Thermal Panas Thermal …….? 1. 2. 3. 4. Annealing Normalizing Hardening Tempering 2 2 1. Annealing Annealing dilakukan untuk memperbaiki mampu mesin dan mampu bentuk, memperbaiki keuletan, menurunkan atau menghilangkan ketidak homogenan struktur, memperhalus ukuran butir, menghilangkan tegangan dalam dan menyiapkan struktur baja untuk proses perlakuan panas. Proses anil tidak dimaksudkan untuk memperbaiki sifat mekanik baja-baja paduan dari kelas perlitik dan perkakas. Sifat mekanik baja struktural diperbaiki dengan cara dikeraskan dan kemudian diikuti dengan tempering Jenis Annealing 1. 2. 3. 4. Full Annealing Spheroidized Annealing (SA) Isothermal Annealing proses homogenisasi atau diffusional annealing 5. Intermidiate Annealing 6. Bright Annealing 3 3 Full Annealing Full annealing (FA) terdiri dari austenisasi dari baja ybs diikuti dengan pendinginan yang lambat di dalam tungku. Temperatur yang dipilih untuk austenisasi tergantung pada kadar karbon dari baja ybs 4 4 Spheroidized Annealing (SA) SA dilakukan dengan cara memanaskan baja sedikit diatas aytau dibawah temperatur kritik A1; didiamkan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu waktu tertentu kemudian diikuti dengan pendinginan yang lambat. Proses ini ditunjukan agar karbida-karbida yang berbentuk lamelar pada perlit dan sementit sekunder menjadi bulat. Disamping itu, perlakuan ini ditunjukan untuk mentrasformasikan struktur seperti martensit, trostit, sorbit dsb yang merupakan hasil dari proses quench 5 5 Isothermal Annealing Isothermal anneling dikembangkan dari diagram TTT. Jenis proses ini dimanfaatkan untuk melunakkan baja-baja sebelum dilakukan proses pemesianan. Proses ini terdiri dari austenisasi pada temperatur anilnya (Full Anneal) kemudian diikuti dengan pendinginan yang relatif cepat sampai ke temperatur 500C dibawah garis A1 (menahan secara isothermal pada daerah perlit). Penahanan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu menyebabkan timbulnya penguraian austenit manjadi struktur yang optimal untuk dimesin. Setelah transformasi berlangsung, baja kemudian didinginkan di dalam tungku atau di udara atau bahkan didinginkan dengan cepat. Kekerasana yang dicapai setelah proses isothermal annealing, tergantung pada tingginya temperatur penahanan baja dibawah A1. Jika baja setelah diaustenisasi ditahan pada temperatur sedikit di bawah A1, austenit akan mengurai perlahan-lahan, sehingga diperoleh karbida yang bulat yang relatif kasar atau lamelar sangat dipengaruhi oleh temperatur austenisasinya. Hasil proses ini cenderung lunak. Pada temperatur transformasi, biasanya penguraian austenit berlangsung lebih cepat, sehingga produknya relatif lebih keras, lebih banyak lamelar dan relatif tidak kasar dibandingkan dengan benda kerja yang jauh dari temperatur transformasi (A1). Baja paduan “case-hardening” biasanya mengalami isothermal anneal. Setelah baja dikarburasi pada 900-9300C, kemudian ditahan pada 630-6800C untuk 2-4 jam agar seluruh austenit bertransformasi seluruhnya lalu didinginkan. 6 6 Homogenisasi Proses ini dilakukan pada rentang temperatur 110-1200 0C (lihat gambar 7.6). Proses difusi yang terjadi pada temperatur ini akan menyeragamkan komposisi baja. Proses ini diterapkan pada ingot baja-baja paduan dimana pada saat membeku sesaat setelah proses penuangan, memiliki struktur yang tidak homogen. Sebagian besar ketidak homogenan tersebut dapat di atasi pada sat pengerolan ingot baja tersebut. Seandainya ketidak homogenan tidak dapat dihilangkan sepenuhnya, maka perlu proses homogenisasi atau diffusional annealing”. Proses homogenisasi dilakukan selama beberapa jam pada temperatur sekitar 1150-12000C. Setelah itu, benda kerja didinginkan ke 800-8500C, dan selanjutnya didinginkan di udara. Setelah proses ini, dapat juga dilakukan proses normal atau anil untuk memperhalus struktur over-heat. Perlakuan seperti ini hanya dilakukan untuk kasus-kasus yang khusus karena beaya prosesnya sangat tinggi. 7 7 Intermidiate Annealing Proses ini dilakukan terhadap baja yang sudah mengalami proses “Case-hardening” agar dapat dimesin. Prosesnya terdiri dari menahan benda kerja pada temperatur di bawah A1, yaiitu sekitar 630 – 680OC, untuk selama 4-6 jam dan diikuti dengan pendinginan yang lambat (lihat gambar 7.7). Tujuan dari proses ini mirip proses sperodisasi yaitu untuk memperbaiki mampu mesin dengan jalan membulatkan semenit. 8 8 Bright Annealing Proses ini dilakukan untuk menghasilkan permukaan benda kerja yang bebas dari oksidasi. Perlindungan terhadap oksidasi selama proses perlakuan panas biasanya dilaksanakan dengan menyelimuti benda kerja dengan atmosfer tungku yang sesuai. Atmosfer tungku yang dipilih selain mencegah oksidasi, juga harus mapu mencegah timbuknya sulfidasi, penggetasan atau dekarburasi selama proses perlakuan panas berlangsung. Proses Bright annealing dilakukan dengan berbagai cara yang mesing-masing dapat diterapkan pada material ferro atau non ferro; baik berbentuk kawat, strip, lembaran maupun berbentuk tabung dlsb. Pemilihan gas untuk atmosfer tungku dalam bright annealing tergantung pada jenis baja yang diproses. Jenis gas yang digunakan anatara lain : nitrogen, ammoniak, gas eksotermik atau hidrogen, gas dan tungku yang digunakan untuk proses bright annealing 9 9 2. Normalizing Normalizing atau menormalkan adalah jenis proses perlakuan panas yang umum diterapkan pada hampir semua produk cor, over-heated forgings dan produk-produk tempa besar dlsb. Normalizing ditunjukkan untuk memperhalus butir, memperbaiki mampu mesin, menghilangkan tegangan sisa dan juga memperbaiki sifat mekanik baja karbon struktural dan baja-baja paduan rendah. 10 10 3. Proses Pengerasan ( Hardening) Proses pengerasan adalah proses perlakuan panas yang diterapkan untuk menghasilkan bendakerja yang keras. Perlakuan ini terdiri dari memanaskan baja sampai ke temperatur pengerasannya (temperatur austenisasi), dan menahannya pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu dan kemudian diinginkan dengan laju pendinginan yang sangat tinggi atau quench agar diperoleh kekerasan yang diinginkan. (lihat gambar 7.10). Jika baja diaustenisasi, sel satuannya adalah FCC. 11 11 Cara Menguench Setelah benda kerja ditahan pada temperatur pengerasannya untuk jangka waktu tertentu, bendakerja tersebut kemudian diambil untuk didinginkan dengan cepat atau diquench agar diperoleh struktur martensit yang keras. Laju pendinginan harus dikontrol dengan cermat agar pembentukan fasa-fasa yang lunak seperti perlit atau bainit dapat dihindari. Medium yang digunakan untuk proses quench tergantung pada komposisi kimia baja yang diproses kekerasan yang ingin dicapai, besarnya distorsi yang diijinkan dan kompleksitas bentuk bendakerja. Medium quenching yang umum digunakan adalah : air, oli brine, garam cair dan larutan polimer. 12 12 Cara-cara quenching adalah sebagai berikut ; 1. 2. 3. 4. 5. 6. Quench langsung (Direct quench) Martempering Austempering Quenh yang ditunda (Delay quenching) Time quenching Die quenching Quench langsung (Direct quench) Dengan cara ini, bendakerja yang ditahan pada temperatur pengerasannya untuk jangka waktu tertentu langsung di quench ke dalam air atau oli agar diperoleh struktur martensit yang keras Martempering Tujuan dari proses ini adalah untuk memperkecil timbulnya distorsi dan mengeliminasi kemungkinan timbulnya retak. Perlu diketahui bahwa martempering kemungkinan tidak dapat mencegah perubahan volume yang terjadi selama proses pengerasan. Namun proses ini dapat mengurangi perubahan volume sedemikian sehingga ukuran bendakerja dapat dipelihara didalam rentang toleransinya. 13 13 Quench langsung (Direct quench) Dengan cara ini, bendakerja yang ditahan pada temperatur pengerasannya untuk jangka waktu tertentu langsung di quench ke dalam air atau oli agar diperoleh struktur martensit yang keras TTT diagram showing, in principle the temperature conditions on the surface and in the core of a specimen subjected to direct quenching. 14 14 4. Tempering Jika baja dikeraskan strukturnya menjadi martensit tetragonal dan sebagian kecil austenit sisa. Baja dalam kondisi seperti itu akan keras, getas dan retan retak pada saat diquench terutama pada baja-baja perkakas. Dengan demikian baja pada kondisi seperti itu penggunaannya sangat terbatas. Baja yang dikeraskan dengan cara transformasi martensitik akan memiliki kecenderungan yang potensil kearah konfigurasi yang lebih stabil. Namun kestabilan tersebut sulit diperoleh pada temperatur kamar karena mobilitas atom-atomnya relatif sangat rendah. Tetapi jika temperaturnya dinaikan, maka mobilitas atom akan meningkat seiring dengan naiknya laju difusi dan ini akan mengakibatkan adanya perubahan struktur dari baja yang dikeraskan menjadi struktur yang lebih stabil. Proses memanaskan kembali baja yang dikeraskan disebut dengan proses temper. Dengan proses ini duktilitas dapat ditingkatkan namun kekerasan dan kekuatannya menurun. Pada sebagian besar baja struktur, proses temper dimaksudkan untuk memperoleh kombinasi antara kekuatan, duktilitas dan ketangguhan yang tinggi. Dengan demikian proses temper setelah proses pengerasan akan menjadikan baja lebih bermanfaat karena adanya struktur yang lebih stabil. 15 15
