Pelajaran 12.1MemperlakukanBab 12 · Perlakuan panas dan pengerasan permukaan

Perlakuan panas (pengerasan, tempering, anil)

Panaskan, quench, dan temper (atau dinginkan perlahan) seluruh komponen

Perlakuan panas mengubah seberapa keras atau ulet logam dengan memanaskan dan mendinginkannya secara terkendali, tanpa mengubah bentuknya. Baja yang sama bisa dibuat cukup lunak untuk dimesin, atau cukup keras untuk memotong logam lain. Pisau dapur, pegas, dan roda gigi berutang sifatnya pada proses ini.

Foto: Goodwin Steel Castings, CC BY-SA 2.0, melalui Wikimedia Commons

Quench dan temper versus anil: skema suhu terhadap waktuGaris tebal adalah jalur pengerasan; angka dalam lingkaran sesuai dengan langkah-langkah di bawah. Garis putus-putus adalah anil, alternatif pendinginan lambat.

Cara kerjanya

Panaskan. Komponen masuk ke tungku dan dipanaskan hingga berpijar merah, biasanya sekitar 800–900 °C untuk baja umum. Pada panas itu atom menata ulang menjadi bentuk (austenit) yang bisa melarutkan karbon di dalam baja.
Tahan (soak). Komponen tetap pada suhu itu hingga panas menembus seluruhnya. Komponen tebal butuh lebih lama, sering sekitar satu jam per 25 mm ketebalan sebagai aturan praktis.
Quench. Komponen panas dicelupkan ke air, oli, atau larutan polimer dan mendingin dalam hitungan detik. Karbon terperangkap, membentuk martensit (struktur yang sangat keras tetapi getas).
Temper, lalu dinginkan. Komponen dipanaskan ulang ke suhu yang jauh lebih rendah, biasanya sekitar 150–650 °C, ditahan, lalu didinginkan. Ini menukar sedikit kekerasan dengan keuletan yang jauh lebih besar (ketahanan terhadap retak); semakin tinggi temper, semakin ulet dan lunak komponen.

Anil mengambil jalan lain: setelah ditahan, komponen mendingin sangat lambat di dalam tungku dan berakhir lunak serta mudah dimesin atau dibengkokkan. Normalisasi berada di antaranya: komponen mendingin di udara diam.

Fakta kunci

Material: Terutama baja karbon dan paduan serta baja perkakas; juga besi cor, titanium, dan paduan aluminium (dengan resep masing-masing)
Komponen khas: Roda gigi, poros, as, pegas, pisau, perkakas, baut, bantalan
Ukuran komponen: Dari pin kecil hingga komponen beberapa ton, dibatasi oleh tungku dan bak quench
Presisi: Bentuk tetap terjaga, tetapi komponen bisa berubah bentuk atau sedikit membesar, sering beberapa persepuluh milimeter, sehingga permukaan kritis digerinda setelahnya
Hasil permukaan: Kerak oksida gelap terbentuk di udara; tungku vakum atau gas pelindung menjaga komponen tetap terang
Ukuran batch yang cocok: Satu komponen hingga tungku kontinu yang memproses ribuan komponen per hari
Biaya perkakas dan mesin: Tungku kecil mulai beberapa ribu dolar; lini industri dengan bak quench dan kontrol gas dari ratusan ribu hingga jutaan dolar
Kecepatan: Jam per siklus (panaskan, tahan, quench, temper); batch banyak komponen sekaligus

Kekuatan dan batasan

Kekuatan

Satu baja bisa dibuat lunak, ulet, atau sangat keras sesuai pekerjaan
Memproses seluruh komponen, di sepanjang ketebalannya
Batch besar sekaligus, sehingga biaya per komponen rendah
Bisa membatalkan efek sebelumnya: anil melunakkan logam yang mengeras akibat pengerjaan

Batasan

Quench bisa melengkungkan atau meretakkan komponen, terutama yang tipis atau tidak merata
Baja karbon rendah nyaris tidak mengeras; paduan harus sesuai dengan perlakuannya
Kerak dan distorsi sering berarti penggerindaan atau pembersihan tambahan
Tungku boros energi dan waktu siklus panjang

Di mana dipakai

OtomotifRoda gigi, poros engkol, as, pegas
PerkakasMata bor, pahat, pisau, die dan cetakan
DirgantaraRoda pendarat, poros mesin, pengikat berkekuatan tinggi
Energi dan industri beratPoros turbin, komponen pertambangan dan pemindah tanah
KonstruksiBaut berkekuatan tinggi, besi beton, tali kawat

Cara mengenalinya

Warna temper pelangi (jerami, perunggu, biru) di dekat tepi hasil gerinda, khas pada perkakas dan pisau.
Kerak oksida abu-abu gelap atau hitam pada permukaan yang tidak digerinda.
Kikir tergelincir di permukaan yang dikeraskan, bukan menggigit.
Permukaan bantalan hasil gerinda di samping permukaan lebih gelap yang belum disentuh pada komponen yang sama.