Untuk membuat benda kerja logam memiliki performa kerja yang dibutuhkan, proses perlakuan panas seringkali penting. Proses perlakuan panas umumnya meliputi tiga proses yaitu pemanasan, pengawetan panas, dan pendinginan. Karena proses yang berbeda, itu dibagi menjadi pendinginan, tempering, normalisasi, dan anil. Bisakah Anda membedakannya?
01
Apa itu quenching?
Quenching baja adalah memanaskan baja sampai suhu di atas suhu kritis Ac3 (baja hypoeutectoid) atau Ac1 (baja hypereutectoid), menjaganya tetap hangat selama beberapa waktu untuk membuatnya austenitisasi penuh atau sebagian, dan kemudian mendinginkannya dengan laju pendinginan lebih besar dari laju pendinginan kritis. Proses perlakuan panas untuk pendinginan cepat dan cepat di bawah Ms (atau isotermal dekat Ms) untuk transformasi martensit (atau bainit). Biasanya, perlakuan larutan padat paduan aluminium, paduan tembaga, paduan titanium, kaca temper dan bahan lainnya atau proses perlakuan panas dengan proses pendinginan cepat disebut pendinginan.
Tujuan dari pendinginan:
1) Meningkatkan sifat mekanik produk atau bagian logam. Misalnya: meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus alat, bantalan, dll., Meningkatkan batas elastis pegas, meningkatkan sifat mekanik komprehensif bagian poros, dll.
2) Memperbaiki sifat material atau sifat kimia dari beberapa baja khusus. Seperti meningkatkan ketahanan korosi baja tahan karat, meningkatkan daya magnet permanen baja magnet, dll.
Saat pendinginan dan pendinginan, selain pemilihan media pendinginan yang masuk akal, metode pendinginan yang benar juga diperlukan. Metode pendinginan yang umum digunakan terutama meliputi pendinginan cairan tunggal, pendinginan cairan ganda, pendinginan bertingkat, pendinginan isotermal, dan pendinginan parsial.
Benda kerja baja memiliki karakteristik sebagai berikut setelah pendinginan:
① Struktur tidak seimbang (yaitu, tidak stabil) seperti martensit, bainit, dan austenit sisa diperoleh.
② Ada tekanan internal yang besar.
③ Sifat mekanik tidak dapat memenuhi persyaratan. Oleh karena itu, benda kerja baja umumnya harus ditempa setelah pendinginan.
02
Apa itu tempering?
Tempering adalah proses perlakuan panas yang memanaskan produk atau bagian logam yang dipadamkan ke suhu tertentu, dan kemudian mendinginkannya dengan cara tertentu setelah ditahan selama jangka waktu tertentu. Tempering adalah operasi yang dilakukan segera setelah pendinginan, dan biasanya merupakan perlakuan panas terakhir dari benda kerja. Suatu proses, jadi proses gabungan pendinginan dan tempering disebut perlakuan akhir.
Tujuan utama quenching dan tempering adalah untuk:
1) Kurangi stres internal dan kurangi kerapuhan. Bagian yang dipadamkan memiliki tekanan dan kerapuhan yang besar. Jika tidak ditempa tepat waktu, sering kali akan berubah bentuk atau bahkan retak.
2) Sesuaikan sifat mekanik benda kerja. Setelah pendinginan, benda kerja memiliki kekerasan dan kerapuhan yang tinggi. Untuk memenuhi persyaratan kinerja yang berbeda dari berbagai benda kerja, dapat disesuaikan dengan temper, kekerasan, kekuatan, plastisitas, dan ketangguhan.
3) Ukuran benda kerja stabil. Struktur metalografi dapat distabilkan dengan tempering untuk memastikan tidak ada deformasi yang terjadi selama penggunaan di masa mendatang.
4) Meningkatkan kinerja pemotongan beberapa baja paduan.
Peran tempering adalah untuk:
① Meningkatkan stabilitas struktur, sehingga benda kerja tidak lagi mengalami transformasi jaringan saat digunakan, sehingga ukuran geometris dan kinerja benda kerja tetap stabil.
② Hilangkan tekanan internal untuk meningkatkan kinerja benda kerja dan menstabilkan dimensi geometris benda kerja.
③ Sesuaikan sifat mekanik baja untuk memenuhi persyaratan penggunaan.
Alasan mengapa temper memiliki efek ini adalah ketika suhu naik, aktivitas atom meningkat, dan atom besi, karbon, dan elemen paduan lainnya dalam baja dapat berdifusi dengan cepat untuk mewujudkan penataan ulang atom, sehingga membuatnya tidak stabil. Organisasi yang tidak seimbang secara bertahap berubah menjadi organisasi yang seimbang dan stabil. Pelepasan tegangan internal juga terkait dengan penurunan kekuatan logam saat suhu meningkat. Umumnya, ketika baja ditempa, kekerasan dan kekuatannya menurun, dan plastisitasnya meningkat. Semakin tinggi suhu temper, semakin besar perubahan sifat mekanik tersebut. Beberapa baja paduan dengan kandungan unsur paduan yang tinggi akan mengendapkan beberapa senyawa logam berbutir halus saat ditempa pada kisaran suhu tertentu, yang akan meningkatkan kekuatan dan kekerasannya. Fenomena ini disebut pengerasan sekunder.
Persyaratan temper: benda kerja dengan kegunaan berbeda harus ditempa pada suhu berbeda untuk memenuhi persyaratan yang digunakan.
① Alat pemotong, bantalan, bagian yang dikarburasi dan dipadamkan, dan bagian permukaan yang dipadamkan biasanya ditempa pada suhu di bawah 250 derajat. Setelah temper suhu rendah, kekerasan tidak banyak berubah, tekanan internal berkurang, dan ketangguhan sedikit meningkat.
② Pegas ditempa pada suhu sedang 350-500 derajat untuk mendapatkan elastisitas tinggi dan ketangguhan yang diperlukan.
③ Bagian yang terbuat dari baja struktural karbon sedang biasanya ditempa pada suhu tinggi 500-600 derajat C untuk mendapatkan kombinasi kekuatan dan ketangguhan yang baik.
Ketika baja ditempa sekitar 300 derajat, kerapuhannya sering meningkat. Fenomena ini disebut jenis pertama dari kerapuhan temperamen. Secara umum, tidak boleh ditempa dalam kisaran suhu ini. Beberapa baja struktural paduan karbon menengah juga rentan menjadi rapuh jika didinginkan perlahan ke suhu kamar setelah tempering suhu tinggi. Fenomena ini disebut kerapuhan temperamen jenis kedua. Penambahan molibdenum ke baja, atau pendinginan dalam minyak atau air selama temper, dapat mencegah jenis kedua dari kerapuhan temper. Kerapuhan ini dapat dihilangkan dengan memanaskan kembali jenis baja getas temper kedua ke suhu temper aslinya.
Dalam produksi, seringkali didasarkan pada persyaratan kinerja benda kerja. Menurut suhu pemanasan yang berbeda, tempering dibagi menjadi tempering suhu rendah, temper suhu sedang, dan temper suhu tinggi. Proses perlakuan panas yang menggabungkan quenching dan tempering suhu tinggi selanjutnya disebut quenching dan tempering, yaitu memiliki plastisitas dan ketangguhan yang baik sekaligus memiliki kekuatan tinggi.
1) Temperatur suhu rendah: 150-250 derajat , M kali, mengurangi tegangan internal dan kerapuhan, meningkatkan ketangguhan plastik, memiliki kekerasan dan ketahanan aus yang lebih tinggi. Digunakan untuk membuat alat ukur, pisau dan bantalan gelinding, dll.
2) Tempering pada suhu sedang: 350-500 derajat, waktu T, dengan elastisitas tinggi, plastisitas dan kekerasan tertentu. Digunakan untuk membuat pegas, penempaan cetakan, dll.
3) Temperatur suhu tinggi: 500-650 derajat, tempering S, dengan sifat mekanik komprehensif yang baik. Digunakan untuk membuat roda gigi, poros engkol, dll.
03
Apa itu normalisasi?
Normalisasi adalah perlakuan panas yang meningkatkan ketangguhan baja. Setelah bagian baja dipanaskan hingga 30-50 derajat di atas suhu Ac3, bagian tersebut disimpan selama beberapa waktu dan kemudian didinginkan dengan udara. Fitur utamanya adalah laju pendinginan lebih cepat daripada anil dan lebih rendah dari pendinginan. Selama normalisasi, butiran kristal baja dapat dihaluskan dalam pendinginan yang sedikit lebih cepat, tidak hanya dapat memperoleh kekuatan yang memuaskan, tetapi juga dapat meningkatkan ketangguhan (nilai AKV) secara signifikan, mengurangi kecenderungan komponen retak. Setelah beberapa pelat baja hot-rolled paduan rendah, penempaan dan pengecoran baja paduan rendah dinormalisasi, sifat mekanik material yang komprehensif dapat sangat ditingkatkan, dan kinerja pemotongan juga ditingkatkan.
Normalisasi memiliki tujuan dan kegunaan sebagai berikut:
① Untuk baja hypoeutectoid, normalisasi digunakan untuk menghilangkan struktur berbutir kasar yang terlalu panas dan struktur Widmanstatten dari pengecoran, tempa, dan las, dan struktur berpita pada material yang digulung; menghaluskan biji-bijian; dan dapat digunakan sebagai perlakuan pra-panas sebelum pendinginan.
② Untuk baja hipereutektoid, normalisasi dapat menghilangkan sementit sekunder retikuler dan memurnikan perlit, yang tidak hanya meningkatkan sifat mekanik, tetapi juga memfasilitasi anil spheroidisasi selanjutnya.
③ Untuk pelat baja tipis deep-drawing rendah karbon, normalisasi dapat menghilangkan sementit bebas pada batas butir untuk meningkatkan sifat deep-drawingnya.
④ Untuk baja karbon rendah dan baja paduan rendah karbon, gunakan normalisasi untuk mendapatkan struktur perlit yang lebih halus, tingkatkan kekerasan menjadi HB140-190, hindari fenomena "pisau lengket" selama pemotongan, dan tingkatkan kemampuan mesin. Untuk baja karbon sedang, ketika normalisasi dan anil dapat digunakan, akan lebih ekonomis dan nyaman untuk menggunakan normalisasi.
⑤ Untuk baja struktural karbon sedang biasa, normalisasi dapat digunakan sebagai pengganti pendinginan dan temper suhu tinggi ketika sifat mekaniknya tidak tinggi, yang tidak hanya mudah dioperasikan, tetapi juga menstabilkan struktur dan ukuran baja.
⑥ Normalisasi pada suhu tinggi (150-200 derajat di atas Ac3) dapat mengurangi pemisahan komposisi coran dan tempa karena laju difusi yang tinggi pada suhu tinggi. Butiran kasar setelah normalisasi pada suhu tinggi dapat dihaluskan dengan normalisasi berikutnya pada suhu kedua yang lebih rendah.
⑦ Untuk beberapa baja paduan karbon rendah dan sedang yang digunakan dalam turbin uap dan boiler, normalisasi sering digunakan untuk mendapatkan struktur bainit, dan kemudian ditemper pada suhu tinggi. Ini memiliki ketahanan mulur yang baik bila digunakan pada 400-550 derajat .
⑧ Selain bagian baja dan produk baja, normalisasi juga banyak digunakan dalam perlakuan panas besi ulet untuk mendapatkan matriks perlit dan meningkatkan kekuatan besi ulet.
Karena normalisasi ditandai dengan pendinginan udara, suhu sekitar, metode penumpukan, aliran udara, dan ukuran benda kerja semuanya berdampak pada struktur dan kinerja setelah normalisasi. Struktur yang dinormalisasi juga dapat digunakan sebagai metode klasifikasi baja paduan. Secara umum, baja paduan dibagi menjadi baja perlit, baja bainit, baja martensit dan baja austenitik sesuai dengan struktur mikro yang diperoleh dengan memanaskan sampel dengan diameter 25 mm hingga 900 derajat dan pendinginan udara.
04
Apa itu anil?
Annealing adalah proses perlakuan panas logam di mana logam dipanaskan secara perlahan hingga suhu tertentu, disimpan dalam waktu yang cukup, dan kemudian didinginkan pada kecepatan yang sesuai. Perlakuan panas anil dibagi menjadi anil lengkap, anil tidak lengkap, dan anil pereda stres. Sifat mekanik bahan anil dapat dideteksi dengan uji tarik atau uji kekerasan. Banyak produk baja dipasok dalam keadaan anil dan perlakuan panas. Penguji kekerasan Rockwell dapat digunakan untuk menguji kekerasan baja. Untuk pelat baja yang lebih tipis, strip baja dan pipa baja berdinding tipis, penguji kekerasan permukaan Rockwell dapat digunakan untuk menguji kekerasan HRT. .
Tujuan dari annealing adalah untuk:
① Memperbaiki atau menghilangkan berbagai cacat struktural dan tegangan sisa yang disebabkan oleh pengecoran baja, penempaan, penggulungan dan pengelasan, serta mencegah deformasi dan keretakan benda kerja.
② Melunakkan benda kerja untuk dipotong.
③ Memperbaiki butiran dan memperbaiki struktur untuk meningkatkan sifat mekanik benda kerja.
④ Buat persiapan organisasi untuk perlakuan panas akhir (quenching, tempering).
Proses annealing yang umum digunakan adalah:
① Sepenuhnya anil. Ini digunakan untuk memurnikan struktur superheated kasar dengan sifat mekanik yang buruk setelah pengecoran, penempaan dan pengelasan baja karbon sedang dan rendah. Panaskan benda kerja hingga 30-50 derajat di atas suhu di mana ferit diubah seluruhnya menjadi austenit, jaga agar tetap hangat selama beberapa waktu, lalu dinginkan perlahan dengan tungku. Selama proses pendinginan, austenit akan bertransformasi kembali untuk membuat struktur baja menjadi lebih tipis.
② Anil spheroidisasi. Ini digunakan untuk mengurangi kekerasan tinggi baja perkakas dan baja bantalan setelah penempaan. Benda kerja dipanaskan sampai 20-40 derajat di atas suhu di mana baja mulai membentuk austenit, dan kemudian didinginkan perlahan setelah pengawetan panas. Selama proses pendinginan, sementit pipih dalam perlit menjadi bulat, sehingga mengurangi kekerasannya.
③ Anil isotermal. Ini digunakan untuk mengurangi kekerasan tinggi dari beberapa baja struktural paduan dengan kandungan nikel dan kromium yang tinggi untuk pemotongan. Umumnya, pertama-tama didinginkan ke suhu austenit yang paling tidak stabil dengan laju yang lebih cepat, dan austenit diubah menjadi troostit atau sorbit untuk waktu yang tepat, dan kekerasannya dapat dikurangi.
④ Anil rekristalisasi. Ini digunakan untuk menghilangkan fenomena pengerasan (peningkatan kekerasan dan penurunan plastisitas) kawat logam dan pelat tipis dalam proses penarikan dingin dan pengerolan dingin. Suhu pemanasan umumnya 50-150 derajat di bawah suhu di mana baja mulai membentuk austenit. Hanya dengan cara ini efek pengerasan kerja dapat dihilangkan dan logam menjadi lunak.
⑤ Anil grafitisasi. Ini digunakan untuk mengubah besi tuang yang mengandung sementit dalam jumlah besar menjadi besi tuang yang dapat ditempa dengan plastisitas yang baik. Operasi prosesnya adalah memanaskan pengecoran hingga sekitar 950 derajat, menjaganya tetap hangat selama jangka waktu tertentu dan kemudian mendinginkannya dengan benar untuk menguraikan sementit menjadi kelompok grafit flokulan.
⑥ Anil difusi. Ini digunakan untuk menghomogenkan komposisi kimia coran paduan dan meningkatkan kinerjanya. Caranya adalah dengan memanaskan casting ke suhu setinggi mungkin tanpa meleleh, dan menjaganya tetap hangat dalam waktu yang lama, lalu mendinginkannya secara perlahan setelah difusi berbagai elemen dalam paduan cenderung merata.
⑦ Menghilangkan stres anil. Digunakan untuk menghilangkan tegangan internal pengecoran baja dan las. Untuk produk besi dan baja yang dipanaskan hingga 100-200 derajat di bawah suhu saat austenit mulai terbentuk, pendinginan di udara setelah pengawetan panas dapat menghilangkan tekanan internal
