PERLAKUAN PANAS (HEAT TREATMENT)

Proses laku-panas atau Heat Treatment

Kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat, sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu.

Proses heat treatment terdiri dari beberapa tahapan,

1. Pemanasan sampai ke temperatur tertentu

2. Penahanan selama beberapa saat

3. Pendinginan dengan kecepatan tertentu.

HOT WORKING DAN COLD WORKING

• pengerjaan panas, gaya deformasi yang  diperlukan adalah lebih rendah dan perubahan sifat mekanik tidak seberapa.
• pengerjaan dingin. Diperlukan gaya yang lebih besar, akan tetapi kekuatan logam tersebut akan meningkat dengan cukup berarti.
• Suhu rekristalisasi logam menentukan batas antara pengerjaan panas dan dingin (Tr = ½ Tm).
• Pengerjaan panas logam dilakukan diatas suhu rekristalisasi atau diatas daerah pengerasan kerja.
• Pengerjaan dingin dilakukan dibawah suhu rekristalisasi dan kadang-kadang berlangsung pada suhu ruang.

Proses heat treatmen terdiri dari 2 pendekatan

1.Near Equilibrium(Mendekati Kesetimbangan)

2.Non Equilibrium (Tidak setimbang)

Near Equilibrium(Mendekati Kesetimbangan)

Tujuan dari perlakuan panas Near Equilibriumadalah :

a. Melunakkan struktur kristal

b. Menghaluskan butir

c. Menghilangkan tegangan dalam

d. Memperbaiki machineability.

Jenis dari perlakukan panas Near Equibrium, misalnya :

•   Full Annealing (annealing)
•  Stress relief Annealing
•  Process annealing
•  Spheroidizing
•  Normalizing
•  Homogenizing.

Non Equilirium(Tidaksetimbang)

Tujuan panas Non Equilibrium adalah untuk mendapatkan kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi.

Jenis dari perlakukan panas Non Equibrium, misalnya:

•  Hardening
•  Martempering
•  Austempering
•  Surface Hardening (Carburizing, Nitriding, Cyaniding, Flame hardening, Induction hardening)

Annealing

Tahapan dari proses Anneling

1.dimulai dengan memanaskan logam (paduan) sampai temperature tertentu,

2.menahan pada temperature tertentu tadi selama beberapa waktu tertentu agar tercapai perubahan yang diinginkan

3.mendinginkan logam atau paduan tadi dengan laju pendinginanyang cukup lambat.

Jenis Anneling itu beranekaragam, tergantung pada:

1.jenis atau kondisi benda kerja

2.temperature pemanasan

3.lamanya waktu penahanan

4.laju pendinginan (cooling rate)

5.dll.

Full annealing (annealing)

Proses perlakuan panas untuk menghasilkan perlite yang kasar (coarse pearlite) tetapi lunak dengan pemanasan sampai austenitisasi dan didinginkan dalam furnace. Tujuan untuk memperbaiki ukuran butir dan machinibility.

Pada prosesfull annealing ini biasanyadilakukan

1.memanaskan logamsampai keatas temperature kritis

- bajah ypoeutectoid, 25C -50 C diatas garisA3

- baja hypereutectoid 25 C -50 C diatas garisA1)

2.Dilanjutkan proses pendinginan yang cukup lambat (biasanya dalam furnace atau dalam bahan yang mempunyai sifat penyekat panas yang baik).

Baja yang mengalami pemanasan sampai temperature terlalu tinggi ataupun waktu tahan (holding time) terlalu lama biasanya butiran Kristal austenitenya akan kasar dan bila didinginkan dengan lambat akan menghasilkan ferrit atau pearlite yang kasar sehingga sifat mekaniknya juga kurang baik (akan lebih getas).

•Perlu diketahui bahwa selama pemanasan dibawah temperature kritis garis A1 maka belum terjadi perubahan struktur mikro. Perubahan baru mulai terjadi bila temperature pemanasan mencapai garis atau temperature A1 (butir-butir Kristal pearlite bertransformasi menjadi austenite yang halus).

•Pada baja hypoeutectoid bila pemanasan dilanjutkan ketemperature yang lebih tinggi maka butir kristalnya mulai bertransformasi menjadi sejumlah Kristal austenite yang halus, sedang butirK ristal austenite yang sudah ada (yang berasal dari pearlite) hamper tidak tumbuh. Perubahan ini selesai setelah menyentuh garis A3 (temperature kritis A3). Pada temperature ini butir Kristal austenite masih halus sekali dan tidak homogen.

•Dengan menaikan temperature sedikit diatas temperature kritis A3 (garisA3) dan memberi waktu penahanan (holding time) seperlunya maka akan diperoleh austenite yang lebih homogeny dengan butiran Kristal yang juga masih halus sehingga bila nantinya didinginkan dengan lambat akan menghasilkan butir-butir Kristal ferrite dan pearlite yang halus.

•Untuk baja hypereutectoid, annealing merupakan persiapan untuk proses selanjutnya dan tidak merupakan proses akhir.

Normalizing

•Merupakan proses perlakuan panas yang menghasilkan perlite halus

•Sifat lebih keras dan kuat dari hasil anneal.

•pendinginannya dengan menggunakan media udara

•Secara teknis prosesnya hamper sama dengan annealing

1.memanaskan logam sampai keatas temperature kritis (untuk baja hypoeutectoid, 50 C diatas garis A3 sedang untuk baja hypereutectoid 50 C diatas garis Acm).

2.dilanjutkan dengan pendinginan pada udara. Pendinginan ini lebih cepat dari pada pendinginan pada annealing.

Spheroidizing

•process perlakuan panas untuk menghasilkan struktur carbide berbentuk bulat (spheroid) pada matriks ferrite.

•Tujuan memperbaiki machinability baja paduan Carbon tinggi.

•Secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut:

1.baja hypereutectoid yang dianneal mempunyai struktur yang terdiri dari pearlite yang “terbungkus” oleh jaringan cemented. Jaringan cemented (cemented network) ini meyebabkan baja (hypereutectoid) mempunyai machinability rendah. Untuk memperbaiki cemented network tersebut harus dihancurkan dengan proses spheroidizing

2.Spheroidizing ini dilaksanakan dengan melakukan pemanasan sampai disekitar temperature A1 bawah atau sedikit dibawahnya dan ditahan dalam waktu yang lama (sekitar 24 jam) baru kemudian didinginkan.

3.Karena berada pada temperature yang tinggi dalam waktu yang lama maka cemented yang tadinya berbentuk plat atau lempengan itu akan hancur menjadi bola-bola kecil (sphere) yang disebut dengan spheroidite yang tersebar dalam matriks ferrite.

Stress relief Annealing

•  Process perlakuan panas untuk menghilangkan tegangan sisa akibat proses sebelumnya.
• Perlu diingat bahwa baja dengan kandungan karbon dibawah 0,3% C itu tidak bias dikeraskan dengan membuat struktur mikronya berupa martensite.
• agar kekerasannya meningkat tetapi struktur mikronya tidak martensite, dapat dilakukan dengan pengerjaan dingin (cold working) tetapi perlu diingat bahwa efek dari cold working ini akan timbul yang namanya tegangan dalam atau tegangan sisa
•  untuk menghilangkan tegangan sisa ini perlu dilakukan proses Stress relief Annealing.