2. 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.
3. 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 di atas suhu
rekristalisasi atau di atas daerah pengerasan kerja.
• Pengerjaan dingin dilakukan di bawah suhu rekristalisasi
dan kadang-kadang berlangsung pada suhu ruang.
4. Proses heat treatmen terdiri dari 2 pendekatan
1. Near Equilibrium (Mendekati Kesetimbangan)
2. Non Equilibrium (Tidak setimbang)
5. Near Equilibrium (Mendekati Kesetimbangan)
Tujuan dari perlakuan panas Near Equilibrium adalah :
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.
6. Non Equilirium (Tidak setimbang)
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)
7. 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
pendinginan yang cukup lambat.
Jenis Anneling itu beraneka ragam, tergantung pada :
1. jenis atau kondisi benda kerja
2. temperature pemanasan
3. lamanya waktu penahanan
4. laju pendinginan (cooling rate)
5. dll.
8. 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 proses full annealing ini biasanya dilakukan
1. memanaskan logam sampai keatas temperature kritis
baja hypoeutectoid , 25 C - 50 C diatas garis A3
baja hypereutectoid 25 C - 50 C diatas garis A1)
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 temperatur 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).
9.
10. • 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 ke temperature
yang lebih tinggi maka butir kristalnya mulai bertransformasi menjadi
sejumlah Kristal austenite yang halus, sedang butir Kristal austenite
yang sudah ada (yang berasal dari pearlite) hampir 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
(garis A3) dan memberI waktu penahanan (holding time) seperlunya
maka akan diperoleh austenite yang lebih homogen 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.
11. 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 hampir sama dengan annealing
1. memanaskan logam sampai keatas temperature kritis
(untuk baja hypoeutectoid , 50 C diatas garis A3
sedang untuk baja hypereutectoid 50 Cdiatas garis
Acm).
2. dilanjutkan dengan pendinginan pada udara.
Pendinginan ini lebih cepat daripada pendinginan
pada annealing.
12. Spheroidizing
• process perlakuan panas untuk menghasilkan struktur carbida berbentuk
bulat (spheroid) pada matriks ferrite.
• Tujuan memperbaiki machinibility 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 machinibility rendah. Untuk memperbaikinya maka
cemented network tersebut harus dihancurkan dengan proses
spheroidizing
2. Spheroidizing ini dilaksanakan dengan melakukan pemanasan sampai
disekitar temperatur 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.
13. 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 bisa 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.
16. • Kurva pendinginan 1 menggambarkan pendinginan yang sangat
lambat (seperti pada annealing konvensional), baja akan memulai
bertransformasi pada titik A1 dan selesai pada A1’, dan akan
menghasilkan perlit kasar. Ini terjadi karena transformasi
berlangsung pada temperatur yang sangat tinggi. Kekerasannya
sekitar Rc 15.
• Kurva pendinginan 2 menggambarkan pendinginan seperti pada
proses “isothermal annealing”, proses dilakukan dengan
mendinginkan cepat sampai ke temperatur di bawah temperatur
kritis (diatas daerah nose diagram). Pada kurva 2 transformasi
berlangsung pada temperatur yang lebih rendah, akan dihasilkan
perlit yang lebih halus, kekerasan sekitar Rc 30.
• Kurva pendinginan 3 menggambarkan pendinginan yang agak cepat,
seperti pada normalizing. Disini tampak bahwa transformasi dimulai
dan selesai pada temperatur yang berbeda, sehingga akan diperoleh
perlit dengan ukuran butir yang bervariasi. Yang terjadi pada
temperatur lebih tinggi akan lebih kasar dan yang terjadi pada
temperatur lebih rendah akan lebih halus, sehingga ada sebagian
perlit kasar dan sisanya perlit medium.
17. • Perlit yang lebih halus akan dihasilkan dengan kurva pendinginan 4 yang
lebih cepat lagi, seperti pada quench.
• Kurva pendinginan 5, pendinginan yang cukup cepat, transformasi menjadi
perlit mulai lebih awal, tetapi akan berhenti ketika kurva pendinginan
menyinggung kurva transformasi 25% (transformasi baru berlangsung
25%). Transformasi akan mulai lagi ketika mencapai temperatur Ms,
austenit akan menjadi martensit. Sehingga setelah akhir transformasi akan
diperoleh 25% perlit dan 75% martensit.
• Kurva pendinginan 6 menggambarkan pendinginan yang sangat cepat,
seperti pada water quench. Tidak terjadi transformasi sebelum mencapai
temperatur Ms, transformasi selesai pada temperatur Mf, struktur
seluruhnya martensit. Struktur yang seluruhnya martensit juga masih
dapat dicapai dengan laju pendinginan yang sedikit lebih lambat, tetapi
paling tidak laju pendinginannya harus seperti kurva pendinginan 7, bila
lebih lambat akan ada sebagian austenit yang menjadi perlit. Karena itu
laju pendinginan yang tepat menghasilkan 100% martensit disebut laju
pendinginan kritis atau Critical Cooling Rate (CCR).
• Pada baja karbon bainit baru dapat diperoleh bila dilakukan pendinginan
secara isothermal, seperti pada kurva pendinginan 8. cara seperti ini
dilakukan pada proses austempering.
18. DIAGRAM CCT
• diagram CCT baja karbon
eutectoid diturunkan dari
diagram IT.
• Pada proses laku panas
biasanya pendinginan
dilakukan dengan
pendinginan kontinyu,
sehingga biasanya diagram
CCT lebih banyak
digunakan. Sedangkan
diagram IT digunakan
untuk proses laku panas
tertentu yang dilakukan
dengan pendinginan
isothermal.
