Heat Treatment

Heat Treatment

Heat Treatment
Heat Treatment merupakan proses memanaskan dan mendinginkan suatu bahan untuk mendapatkan perubahan fasa (struktur) guna meningkatkan kemampuan bahan tersebut sehingga bertambah daya guna teknik dari bahan tersebut.
Beberapa Proses Heat Treatment dan Kegunaannya :

• Annealing

Memanaskan suatu bahan hingga diatas suhu transformasi (723 C) kemudian didinginkan dengan perlahan-lahan.
Tujuannya adalah untuk melunakan bahan.

• Stress Reliveing

Yaitu proses menghilangkan tegangan sisa dari suatu bahan dengan memanaskan kemudian ditahan beberapa waktu lalu dilakukan dengan pendinginan perlahan-lahan.
Tujuannya adalah untuk menghilangkan tegangan sisa selama proses fabrikasi.

• Hardening

Memanaskan suatu bahan hingga diatas suhu transformasi (723 C) kemudian didinginkan secara cepat, melalui media pendingin seperti air, oli atau media pendingin lainnya
Tujuannya adalah untuk mengeraskan bahan.

• Aging (Precipitation Hardening)

Proses pemanasan kembali bahan yang telah dikeraskan, Suhu pemanasannya relatif rendah yaitu dibawah suhu transformasi eutektoid.
Tujuannya adalah untuk mengurangi kekerasan bahan sehingga keuletan (ketangguhan) bahan tersebut dapat naik.
                  Proses Heat Treatment yang digunakan pada pengujian  ini adalah Hardening.
1.1.Hardening
Proses  pengerasan  atau  hardening  adalah  suatu  proses  perlakuan  panas
yang  dilakukan  untuk  menghasilkan  suatu  benda  kerja  yang  keras,  proses  ini
dilakukan  pada  temperatur  tinggi  yaitu  pada  temperatur  austenisasi  yang
digunakan untuk melarutkan sementit dalam austenit yang kemudian di quench.
Pada  tahap  ini  akan  menghasilkan  terperangkapnya  karbon  yang  akan
menyebabkan  bergesernya  atom-atom  sehingga  terbentuk  struktur  body  center
tetragonal atau struktur yang tidak setimbang yang disebut martensit yang bersifat
keras dan getas.
Langkah-langkah proses hardening adalah sebagai berikut :

1. Pemanasan

Melakukan pemanasan (heating) untuk baja karbon tinggi  20⁰-30⁰ diatas Ac-1 pada diagram Fe-Fe₃C, misalnya pemanasan sampai suhu 850⁰, tujuanya adalah untuk mendapatkan struktur Austenite, yang salah sifat Austenite adalah tidak stabil pada suhu di bawah Ac-1,sehingga dapat ditentukan struktur yang diinginkan. Dibawah ini diagram Fe-Fe₃C  dibawah ini :

1. Penahanan suhu (holding)

Holding time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan maksimum dari suatu bahan pada proses hardening dengan menahan pada temperatur pengerasan untuk memperoleh pemanasan yang homogen sehingga struktur austenitnya homogen atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenit dan diffusi karbon dan unsur paduannya. 

1. Pendinginan.

Untuk proses Hardening kita melakukan pendinginan secara cepat dengan menggunakan media air. Tujuanya adalah untuk mendapatkan struktur martensite, semakin banyak unsur karbon,maka struktur martensite yang terbentuk juga akan semakin banyak. Karena martensite terbentuk  dari fase Austenite yang didinginkan secara cepat. Hal ini disebabkan karena atom karbon tidak sempat berdifusi keluar dan terjebak dalam struktur kristal dan membentuk struktur tetragonal yang ruang kosong antar atomnya kecil,sehingga kekerasanya meningkat.
Proses pendinginan sendiri memiliki dua macam proses, yaitu :
1.  Proses pendinginan secara langsung
Proses ini dilakukan dengan cara logam yang sudah dipanaskan hingga suhu austenite dan setelah itu logam didinginkan dengan cara mencelupkan logam tersebut ke dalam media pendingin cair, seperti air, oli, air garam dan lain-lain. Salah satu metode pedinginan secara langsung adalah Quenching.
Quenching merupakan suatu proses pendinginan yang termasuk pendinginan langsung. Pada proses ini benda uji dipanaskan sampai suhu austenite dan dipertahankan beberapa lama sehingga strukturnya seragam, setelah itu didinginkan dengan mengatur laju pendinginannya untuk mendapatkan sifat mekanis yang dikehendaki. Pemilihan temperature media pendingin dan laju pendingin pada proses quenching sangat penting, sebab apabila temperature terlalu tinggi atau pendinginan terlalu besar, maka akan menyebabkan permukaan logam menjadi retak.
Cara-cara quench adalah sebagai berikut:

1. Quench langsung (Direct quench)

Cara  ini  dilakukan  dengan mengunakan medium  air  atau  oli  dimana  benda kerja ditahan pada temperatur pengerasannya untuk jangka waktu tertentu.  

1. Martempering

Dengan cara ini, benda kerja dipanaskan sampai ke temperatur pengerasannya dengan  cara  yang  biasa,  medium  yang  digunakan  adalah  cairan  garam. Temperature cairan garam tersebut dijaga konstan di atas temperature Ms dari baja yang bersangkutan. Benda kerja yang   diproses didiamkan dalam cairan garam  tersebut  sampai  temperatur  diseluruh  bagian  benda  homogen, tetapitidak  boleh  terlalu  lama karena bisa mengakibatkan bertransformasi menjadifasa-fasa yang lebih lunak seperti perlit dan bainit.

1. Austempering.

Proses  ini  dilakukan  dengan  cara  mengquench  baja  dari  temperatur austenisasinya  ke  dalam  garam  cair  yang  bertemperatur  sedikit  di  atas temperatur Ms-nya. 

1. Quench yang ditunda (Delay quenching)

 Proses  ini dilakukan  sesuai dengan nama metodenya  yaitu benda kerja  yang sudah dipanaskan dan dikeluarkan dari tungku pada temperatur pengerasannya dibiarkan  beberapa  saat  sebelum  diquench.  Cara  ini  dilakukan  agar  proses quench  terjadi  pada  temperatur  benda  kerja  yang  lebih  rendah  sehingga memperkecil kemungkinan  timbulnya distori. Cara  ini  lazim digunakan pada HSS, baja hot-worked dan baja-baja yang dikeraskan permukaannya. 

1. Time quench

Metode ini dilakukan pada baja-baja yang memiliki mampu keras yang rendah yang memerlukan quenching ke dalam air atau pada baja-baja yang memiliki mampu keras yang tinggi tetapi ukuran benda kerjanya besar.  

1. Die quench

Metode  ini dilakukan dengan menggunakan medium yang mampu menyerap panas.  Atas  dasar  hal  tersebut,  selama  proses  quench  benda  kerja  dapat “dipress” sehingga secara mekanik kemungkinan distorsi dapat diperkecil.

Tujuan  utama  dari  proses  pengerasan  adalah  agar  diperoleh  struktur martensit yang keras; sekurang-kurangnya dipermukaan baja. Hal ini hanya dapat dicapai  jika menggunakan medium  yang  efektif  sehingga baja didinginkan pada suatu  laju  yang  dapat mencegah  terbentuknya  struktur  yang  lebih  lunak  seperti perlit dan bainit.
Untuk  baja  karbon,  medium  quenching  yang  digunakan  adalah  air, sedangkan untuk baja paduan medium yang disarankan adalah oli, cairan polimer atau garam. Untuk baja-baja paduan tinggi disarankan agar menggunakan medium cairan garam.
Medium yang digunakan pada proses quenching diantaranya, adalah:
1)  Air.
2)  Oli.
3)  Garam netral.
4)  Gas quenching.
5)  Quenchant polimer.
6)  Fluidized bed.
Hasil quench hardening  :
Menghasilkan produk yang keras tetapi getas

1. Menghasilkan tegangan sisa
2. Keuletan dan ketangguhan turun.  Fluida yang ideal untuk media quench agar diperoleh struktur martensit, harus bersifat:
3. Mengambil panas dengan cepat didaerah temperatur yang tinggi.
   1. Mendinginkan benda kerja relatif lambat di daerah temperatur yang rendah, misalnya di bawah temperatur 350˚C agar distorsi atau retak dapat dicegah.

2. Proses pendinginan  secara tidak langsung
Proses ini dilakukan dengan cara, logam yang telah dipanaskan sampai dengan suhu austenite setelah itu logam didinginkan dengan cara menyemprotkan air pada salah satu ujung dari logam tersebut atau dengan cara didinginkan pada udara terbuka atau temperature kamar.