Tujuan dari perlakuan panas baja karbon adalah untuk mengubah sifat mekanik baja, biasanya keuletan, kekerasan, kekuatan luluh, atau ketahanan benturan. Perhatikan bahwa konduktivitas listrik dan termal hanya sedikit berubah. Seperti kebanyakan teknik penguatan baja, modulus Young (elastisitas) tidak terpengaruh. Semua perlakuan baja memperdagangkan keuletan untuk meningkatkan kekuatan dan sebaliknya. Besi memiliki kelarutan yang lebih tinggi terhadap karbon dalam fase austenit; oleh karena itu semua perlakuan panas, kecuali spheroidizing dan proses anil, dimulai dengan memanaskan baja hingga suhu di mana fase austenitik dapat ada. Baja tersebut kemudian dipadamkan (ditarik keluar) dengan kecepatan tinggi menyebabkan sementit mengendap dan akhirnya besi murni yang tersisa mengeras. Laju pendinginan baja melalui suhu eutektoid mempengaruhi laju difusi karbon keluar dari austenit dan membentuk sementit. Secara umum, pendinginan yang cepat akan membuat besi karbida terdispersi halus dan menghasilkan perlit berbutir halus (sampai suhu kritis martensit tercapai) dan pendinginan perlahan akan menghasilkan perlit yang lebih kasar. Mendinginkan baja hipoeutektoid (kurang dari 0,77% berat C) menghasilkan struktur lapisan besi karbida pipih-perlitik denganα-ferit (besi murni) antara. Jika baja hipereutektoid (lebih dari 0,77% berat C) maka strukturnya merupakan perlit penuh dengan butiran kecil (lebih besar dari lamela perlit) sementit yang tersebar di seluruh bagiannya. Jumlah relatif konstituen ditentukan dengan menggunakan aturan pengungkit. Berikut ini adalah daftar jenis perlakuan panas yang mungkin dilakukan:
·Spheroidizing: Spheroidite terbentuk ketika baja karbon dipanaskan hingga sekitar 700°C selama lebih dari 30 jam. Spheroidite dapat terbentuk pada suhu yang lebih rendah tetapi waktu yang dibutuhkan meningkat secara drastis, karena proses ini dikendalikan oleh difusi. Hasilnya adalah struktur batang atau bola sementit di dalam struktur primer (ferit atau perlit, bergantung pada sisi eutektoid mana Anda berada). Tujuannya adalah untuk melunakkan baja karbon tinggi dan memungkinkan sifat mampu bentuk yang lebih besar. Ini adalah bentuk baja yang paling lunak dan paling ulet. Gambar di sebelah kanan menunjukkan tempat terjadinya spheroidisasi.
Anil penuh: Baja karbon dipanaskan hingga sekitar 40°C di atas Ac3? atau Acm? selama 1 jam; ini memastikan semua ferit berubah menjadi austenit (walaupun sementit mungkin masih ada jika kandungan karbonnya lebih besar daripada eutektoid). Baja kemudian harus didinginkan secara perlahan, pada suhu 20°C (36°F) per jam. Biasanya hanya tungku yang didinginkan, dimana tungku dimatikan dengan baja masih di dalamnya. Hal ini menghasilkan struktur perlit yang kasar, yang berarti “pita” perlitnya tebal. Baja yang dianil penuh bersifat lunak dan ulet, tanpa tekanan internal, yang sering kali diperlukan untuk pembentukan yang hemat biaya. Hanya baja spheroidized yang lebih lunak dan ulet.
·Proses anil: Suatu proses yang digunakan untuk menghilangkan stres pada baja karbon pengerjaan dingin dengan kurang dari 0,3% berat C. Baja biasanya dipanaskan hingga 550–650°C selama 1 jam, namun terkadang suhunya mencapai 700°C. Gambar sebelah kanan [klarifikasi diperlukan] menunjukkan area di mana proses anil terjadi.
Anil isotermal: Ini adalah proses di mana baja hipoeutektoid dipanaskan di atas suhu kritis atas dan suhu ini dipertahankan selama beberapa waktu dan kemudian suhu diturunkan di bawah suhu kritis bawah dan dipertahankan kembali. Kemudian terakhir didinginkan pada suhu kamar. Metode ini menghilangkan gradien suhu apa pun.
Normalisasi: Baja karbon dipanaskan hingga sekitar 55°C di atas Ac3 atau Acm selama 1 jam; ini memastikan baja sepenuhnya berubah menjadi austenit. Baja tersebut kemudian didinginkan dengan udara, yang laju pendinginannya kira-kira 38°C (100°F) per menit. Hal ini menghasilkan struktur perlitik yang halus, dan struktur yang lebih seragam. Baja yang dinormalisasi memiliki kekuatan yang lebih tinggi daripada baja yang dianil; ia memiliki kekuatan dan kekerasan yang relatif tinggi.
Pendinginan: Baja karbon dengan setidaknya 0,4% berat C dipanaskan hingga suhu normal dan kemudian didinginkan dengan cepat (dipadamkan) dalam air, air garam, atau minyak hingga suhu kritis. Temperatur kritis bergantung pada kandungan karbon, namun secara umum suhu kritis akan lebih rendah seiring dengan peningkatan kandungan karbon. Hal ini menghasilkan struktur martensit; suatu bentuk baja yang memiliki kandungan karbon super jenuh dalam struktur kristal body-centered cube (BCC), yang disebut body-centered tetragonal (BCT), dengan banyak tekanan internal. Jadi baja yang dipadamkan sangat keras tetapi rapuh, biasanya terlalu rapuh untuk tujuan praktis. Tegangan internal ini menyebabkan retakan tegangan pada permukaan. Baja yang dipadamkan kira-kira tiga hingga empat (dengan lebih banyak karbon) kali lipat lebih keras daripada baja yang dinormalisasi.
Martempering (Marquenching): Martempering sebenarnya bukan prosedur tempering, oleh karena itu istilah “marquenching”. Ini adalah bentuk perlakuan panas isotermal yang diterapkan setelah pendinginan awal biasanya dalam rendaman garam cair pada suhu tepat di atas “suhu awal martensit”. Pada suhu ini, tegangan sisa di dalam material dihilangkan dan beberapa bainit dapat terbentuk dari sisa austenit yang tidak sempat berubah menjadi apa pun. Dalam industri, ini adalah proses yang digunakan untuk mengontrol keuletan dan kekerasan suatu material. Dengan marquenching yang lebih lama, keuletan meningkat dengan kehilangan kekuatan yang minimal; baja ditahan dalam larutan ini sampai suhu dalam dan luar menjadi seimbang. Kemudian baja didinginkan dengan kecepatan sedang untuk menjaga gradien suhu minimal. Proses ini tidak hanya mengurangi tegangan internal dan retakan tegangan, namun juga meningkatkan ketahanan benturan.
Quench dan tempering: Ini adalah perlakuan panas yang paling umum ditemui, karena sifat akhir dapat ditentukan secara tepat oleh suhu dan waktu tempering. Tempering melibatkan pemanasan kembali baja yang telah dipadamkan hingga suhu di bawah suhu eutektoid kemudian didinginkan. Temperatur yang tinggi memungkinkan terbentuknya spheroidit dalam jumlah yang sangat kecil, yang mengembalikan keuletan, tetapi mengurangi kekerasan. Suhu dan waktu sebenarnya dipilih dengan cermat untuk setiap komposisi.
Austempering: Proses austempering sama dengan martempering, kecuali baja ditahan dalam penangas garam cair melalui suhu transformasi bainit, dan kemudian didinginkan secukupnya. Baja bainit yang dihasilkan memiliki keuletan yang lebih besar, ketahanan benturan yang lebih tinggi, dan distorsi yang lebih sedikit. Kerugian dari austempering adalah hanya dapat digunakan pada beberapa baja, dan memerlukan penangas garam khusus.
Waktu posting: 01 November 2019