Perlakuan panas mengacu pada proses pemrosesan termal logam di mana bahan dipanaskan, dijaga tetap hangat, dan didinginkan dalam keadaan padat untuk mendapatkan struktur dan sifat yang diinginkan.
1. Perlakuan panas
1. Normalisasi: Panaskan baja atau bagian baja hingga suhu yang sesuai di atas titik kritis AC3 atau ACM, simpan dalam jangka waktu tertentu, lalu dinginkan di udara untuk mendapatkan struktur seperti perlit.
2. Annealing: Panaskan benda kerja baja hipoeutektoid hingga 20-40 derajat di atas AC3, jaga agar tetap hangat selama beberapa waktu, lalu dinginkan perlahan dengan tungku (atau kubur dalam pasir atau kapur) hingga di bawah 500 derajat dan mendinginkannya di udara. .
3. Perlakuan panas larutan: Panaskan paduan ke zona fase tunggal bersuhu tinggi dan jaga pada suhu konstan, sehingga fase berlebih dapat larut sepenuhnya ke dalam larutan padat, dan kemudian didinginkan dengan cepat untuk mendapatkan larutan padat jenuh. proses perlakuan panas.
4. Penuaan: Setelah paduan mengalami perlakuan panas larutan atau deformasi plastik dingin, sifat-sifatnya berubah seiring waktu ketika ditempatkan pada suhu kamar atau sedikit lebih tinggi dari suhu kamar.
5. Perawatan larutan: melarutkan sepenuhnya berbagai fase dalam paduan, memperkuat larutan padat, meningkatkan ketangguhan dan ketahanan korosi, menghilangkan tegangan dan pelunakan, sehingga dapat melanjutkan pemrosesan dan pembentukan.
6. Perlakuan penuaan: panaskan dan tetap hangat pada suhu di mana fase penguatan mengendap, sehingga fase penguatan mengendap, mengeras dan meningkatkan kekuatan.
7. Quenching: Suatu proses perlakuan panas di mana baja diaustenisasi dan didinginkan pada laju pendinginan yang sesuai, sehingga benda kerja mengalami martensit dan transformasi struktur tidak stabil lainnya di seluruh penampang atau dalam kisaran tertentu.
8. Tempering: Panaskan benda kerja yang telah dipadamkan hingga suhu yang sesuai di bawah titik kritis AC1 selama jangka waktu tertentu, lalu dinginkan dengan metode yang memenuhi persyaratan untuk mendapatkan struktur dan kinerja yang diperlukan.
9. Karbonitriding baja: Karbonitriding adalah proses infiltrasi karbon dan nitrogen ke permukaan baja secara bersamaan. Secara tradisional, karbonitriding juga disebut sianidasi, dan karbonitriding gas suhu sedang dan karbonitriding gas suhu rendah (yaitu, nitridasi gas lunak) banyak digunakan. Tujuan utama karbonitriding gas suhu sedang adalah untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, dan kekuatan lelah baja. Karbonitriding gas suhu rendah terutama merupakan nitridasi, dan tujuan utamanya adalah untuk meningkatkan ketahanan aus dan ketahanan kejang baja.
10. Quenching dan tempering: Umumnya, perlakuan panas yang menggabungkan quenching dan tempering suhu tinggi disebut quenching dan tempering. Perlakuan quenching dan tempering banyak digunakan pada berbagai bagian struktur penting, terutama pada batang penghubung, baut, roda gigi dan poros yang bekerja pada beban bolak-balik. Setelah perlakuan quenching dan tempering, diperoleh struktur sorbit tempered, dan sifat mekaniknya lebih baik daripada struktur sorbit ternormalisasi dengan kekerasan yang sama. Kekerasannya bergantung pada suhu temper suhu tinggi dan berhubungan dengan stabilitas temper baja dan ukuran penampang benda kerja, umumnya antara HB200-350.
11. Brazing: Suatu proses perlakuan panas di mana dua benda kerja dipanaskan, dilebur dan diikat bersama dengan solder.
2. Karakteristik proses
Perlakuan panas logam merupakan salah satu proses penting dalam manufaktur mekanik. Dibandingkan dengan teknik pengolahan lainnya, perlakuan panas umumnya tidak mengubah bentuk dan komposisi kimia keseluruhan benda kerja, namun mengubah struktur mikro di dalam benda kerja atau mengubah komposisi kimia permukaan benda kerja. , untuk memberi atau meningkatkan kinerja benda kerja. Hal ini ditandai dengan peningkatan kualitas intrinsik benda kerja, yang umumnya tidak terlihat dengan mata telanjang. Agar benda kerja logam memiliki sifat mekanik, sifat fisik, dan sifat kimia yang diperlukan, selain pemilihan bahan yang wajar dan berbagai proses pembentukan, proses perlakuan panas seringkali penting. Baja merupakan material yang paling banyak digunakan dalam industri permesinan. Struktur mikro baja sangat kompleks dan dapat dikontrol dengan perlakuan panas. Oleh karena itu, perlakuan panas pada baja merupakan kandungan utama dari perlakuan panas logam. Selain itu, aluminium, tembaga, magnesium, titanium, dll. beserta paduannya juga dapat mengubah sifat mekanik, fisik, dan kimianya melalui perlakuan panas untuk memperoleh kinerja yang berbeda.
3. Proses
Proses perlakuan panas umumnya terdiri dari pemanasan, isolasi, tiga proses pendinginan, kadang-kadang hanya memiliki dua proses pemanasan dan pendinginan. Proses-proses ini saling berhubungan dan tidak dapat diinterupsi.
Pemanasan adalah salah satu proses penting dari perlakuan panas. Alat pemanas perlakuan panas logam banyak sekali, yang paling awal menggunakan arang dan batu bara sebagai sumber panas, kemudian menggunakan bahan bakar cair dan gas. Penerapan listrik membuat pemanasan mudah dikendalikan tanpa pencemaran lingkungan. Sumber panas ini dapat digunakan untuk pemanasan langsung, tetapi juga untuk pemanasan tidak langsung melalui lelehan garam atau logam, atau bahkan partikel mengambang.
Ketika logam dipanaskan, benda kerja terkena udara, dan sering terjadi oksidasi dan dekarburisasi (yaitu, kandungan karbon pada permukaan bagian baja berkurang), yang berdampak sangat buruk pada sifat permukaan logam. bagian setelah perlakuan panas. Oleh karena itu, logam biasanya harus dipanaskan dalam atmosfer terkendali atau atmosfer pelindung, garam cair dan vakum, dan juga dapat dilindungi dengan metode pelapisan atau pengemasan.
Suhu pemanasan adalah salah satu parameter teknologi penting dari proses perlakuan panas, memilih dan mengontrol suhu pemanasan, dan merupakan pokok bahasan yang menjamin kualitas perlakuan panas. Suhu pemanasan berbeda dan berbeda dengan bahan logam yang diproses dan tujuan perlakuan panas, tetapi umumnya semua harus dipanaskan lebih dari suhu transformasi, untuk mendapatkan struktur mikro suhu tinggi. Selain itu, transformasi memerlukan waktu tertentu, sehingga ketika permukaan benda kerja logam mencapai suhu pemanasan yang diperlukan, maka harus dijaga pada suhu tersebut selama jangka waktu tertentu agar suhu internal dan eksternal konsisten dan menyelesaikan proses. transformasi struktur mikro. Periode waktu ini disebut holding time. Ketika mengadopsi pemanasan dengan kepadatan energi tinggi dan panas permukaan untuk ditangani, laju pemanasan sangat cepat, dan umumnya tidak memiliki waktu perendaman, dan waktu perendaman perlakuan termo-kimia seringkali lebih lama.
Pendinginan juga merupakan langkah yang sangat diperlukan dalam proses perlakuan panas. Metode pendinginan berbeda karena proses yang berbeda, terutama untuk mengontrol laju pendinginan. Kecepatan pendinginan anil umum adalah yang paling lambat, kecepatan pendinginan normalisasi sangat cepat, dan kecepatan pendinginan pendinginan lebih cepat. Namun, terdapat persyaratan yang berbeda karena jenis baja yang berbeda. Misalnya, baja keras kosong dapat dikeraskan dengan laju pendinginan yang sama seperti baja normalisasi.
4. Klasifikasi proses
Proses perlakuan panas logam secara kasar dapat dibagi menjadi tiga kategori: perlakuan panas keseluruhan, perlakuan panas permukaan, dan perlakuan panas kimia. Menurut perbedaan media pemanas, suhu pemanasan dan metode pendinginan, setiap kelas besar dapat dibagi lagi menjadi beberapa proses perlakuan panas yang berbeda. Logam yang sama mengadopsi proses perlakuan panas yang berbeda untuk mendapatkan struktur yang berbeda dan dengan demikian memiliki sifat yang berbeda. Baja merupakan logam yang paling banyak digunakan dalam industri, dan struktur mikro baja juga paling kompleks, sehingga terdapat berbagai proses perlakuan panas pada baja.
Perlakuan panas keseluruhan adalah proses perlakuan panas logam yang memanaskan benda kerja secara keseluruhan dan kemudian mendinginkannya pada laju yang sesuai untuk mendapatkan struktur metalografi yang diperlukan untuk mengubah sifat mekanik keseluruhannya. Perlakuan panas keseluruhan baja umumnya memiliki empat proses dasar: anil, normalisasi, pendinginan, dan temper.
Arti dari proses adalah:
Annealing adalah memanaskan benda kerja ke suhu yang sesuai, menerapkan waktu penahanan yang berbeda sesuai dengan bahan dan ukuran benda kerja, lalu mendinginkannya secara perlahan. Bersikaplah terorganisir.
Normalisasi adalah memanaskan benda kerja ke suhu yang sesuai dan kemudian mendinginkannya di udara. Efek normalisasi mirip dengan anil, namun struktur yang diperoleh lebih halus. Ini sering digunakan untuk meningkatkan kinerja pemotongan material, dan terkadang digunakan untuk beberapa bagian dengan persyaratan rendah. sebagai perlakuan panas akhir.
Quenching adalah mendinginkan benda kerja dengan cepat dalam media quenching seperti air, minyak atau garam anorganik lainnya dan larutan berair organik setelah pemanasan dan pengawetan panas. Setelah pendinginan, bagian baja menjadi keras, tetapi pada saat yang sama menjadi rapuh. Untuk menghilangkan kerapuhan pada waktunya, umumnya perlu dilakukan temper pada waktunya.
Untuk mengurangi kerapuhan bagian baja, bagian baja yang dipadamkan disimpan dalam waktu lama pada suhu yang sesuai lebih tinggi dari suhu kamar tetapi lebih rendah dari 650 derajat C, dan kemudian didinginkan. Proses ini disebut tempering. Annealing, normalizing, quenching, dan tempering adalah "empat api" dalam keseluruhan perlakuan panas. Diantaranya, quenching dan tempering sangat erat hubungannya, dan sering digunakan bersamaan, dan keduanya sangat diperlukan. "Empat kebakaran" telah mengembangkan proses perlakuan panas yang berbeda dengan suhu pemanasan dan metode pendinginan yang berbeda. Untuk memperoleh kekuatan dan ketangguhan tertentu, proses penggabungan quenching dan tempering suhu tinggi disebut quenching dan tempering. Setelah beberapa paduan dipadamkan untuk membentuk larutan padat lewat jenuh, paduan tersebut disimpan pada suhu kamar atau pada suhu yang sedikit lebih tinggi untuk jangka waktu yang lebih lama untuk meningkatkan kekerasan, kekuatan, atau sifat listrik paduan tersebut. Proses perlakuan panas seperti ini disebut perlakuan penuaan.
Cara yang menggabungkan deformasi pemrosesan tekanan dan perlakuan panas secara efektif dan erat sehingga benda kerja dapat memperoleh kekuatan dan ketangguhan yang baik disebut perlakuan panas deformasi; perlakuan panas dalam suasana tekanan negatif atau vakum disebut perlakuan panas vakum, yang tidak hanya membuat benda kerja tidak teroksidasi dan dekarburisasi, permukaan benda kerja tetap halus setelah perawatan, kinerja benda kerja ditingkatkan, dan agen infiltrasi juga dapat digunakan untuk perlakuan panas kimia.
Perlakuan panas permukaan merupakan proses perlakuan panas logam yang hanya memanaskan permukaan benda kerja untuk mengubah sifat mekanik permukaan. Agar hanya memanaskan permukaan benda kerja tanpa mengalirkan terlalu banyak panas ke bagian dalam benda kerja, maka sumber panas yang digunakan harus mempunyai rapat energi yang tinggi, yaitu memberikan energi panas dalam jumlah besar pada benda kerja per satuan luas. , sehingga permukaan atau bagian benda kerja dapat bersifat jangka pendek atau seketika. ke suhu tinggi. Metode utama perlakuan panas permukaan adalah pendinginan api dan perlakuan panas pemanasan induksi. Sumber panas yang umum digunakan adalah api seperti oxyacetylene atau oxypropane, arus induksi, laser dan berkas elektron.
Perlakuan panas kimia adalah proses perlakuan panas logam yang mengubah komposisi kimia, struktur dan sifat permukaan benda kerja. Perbedaan antara perlakuan panas kimia dan perlakuan panas permukaan adalah perlakuan panas kimia mengubah komposisi kimia permukaan benda kerja. Perlakuan panas kimia adalah memanaskan benda kerja dalam media (gas, cair, padat) yang mengandung karbon, media garam atau unsur paduan lainnya, dan menjaganya tetap hangat dalam waktu lama, sehingga permukaan benda kerja disusupi unsur-unsur seperti sebagai karbon, nitrogen, boron dan kromium. Setelah infiltrasi elemen, terkadang diperlukan proses perlakuan panas lainnya seperti quenching dan tempering. Metode utama perlakuan panas kimia adalah karburasi, nitridasi, dan metalisasi.
Perlakuan panas merupakan salah satu proses penting dalam proses pembuatan komponen mekanis, perkakas, dan cetakan. Secara umum, ini dapat memastikan dan meningkatkan berbagai sifat benda kerja, seperti ketahanan aus dan ketahanan korosi. Hal ini juga dapat memperbaiki struktur dan keadaan tegangan blanko untuk memfasilitasi berbagai pemrosesan dingin dan panas.