Apa itu Heat Treatment? Mari Mengenal Heat Treatment Pada Logam Lebih Jauh!

Apa itu Heat Treatment? Mari Mengenal Heat Treatment Pada Logam Lebih Jauh!- Proses perlakuan panas (Heat Treatment) adalah suatu proses mengubah sifat logam dengan cara mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan pengaturan kecepatan pendinginan dengan atau tanpa merubah komposisi kimia logam yang bersangkutan. 

Tujuan proses perlakuan panas untuk menghasilkan sifat-sifat logam yang diinginkan. Perubahan sifat logam akibat proses perlakuan panas dapat mencakup keseluruhan bagian dari logam atau sebagian dari logam.  

Karena proses atau perlakuan ini diperlukan untuk memperoleh bentukan logam agar sesuai dengan mold atau pattern tertentu. Dari sekian banyak metode, banyak orang yang memilih heat treatment pada logam karena kemudahan dan juga akurasi bentuknya lebih baik dibandingkan metode lain.

Heat treatment pada logam merupakan pengubahan struktur terkecil dari logam dengan metode pemanasan dalam suhu tertentu. Metode ini biasanya dipakai untuk memperoleh bentukan logam sesuai keinginan dengan sifat spesifik. Jadi, bisa dibilang metode ini paling banyak digunakan untuk membuat beragam perlengkapan dan juga peralatan dari piranti industri yang membutuhkan logam.

Beberapa Perlakuan Dalam Heat Treatment Logam

Secara garis besar, proses perlakuan pengubahan bentuk logam dengan metode pemasanasan ini ada dua tahapan. Yaitu, proses pelunakan yang biasa disebut dengan istilah softening dan proses pengerasan atau hardening.

Proses pelunakan ini merupakan tahapan untuk mengubah bentukan asli logam yang keras, menjadi lebih lunak lagi. proses ini bertujuan untuk memudahkan pencetakan sesuai mold atau pattern yang diinginkan. Sehingga harus mudah dibentuk dan sesuai dengan cetakannya.

Sedangkan pada proses hardening, ini merupakan after proses pembentukan. Jadi logam yang sudah terdeferensiasi menjadi bentuk tertentu, dikeraskan kembali agar sifat-sifat fisiknya kembali. Ini berguna agar logam yang sudah berbentuk sesuai keinginan bisa kuat dan difungsikan sebagaimana seharusnya. Proses ini bisa dengan mencelupkan logam lunak ke dalam larutan pengerasnya. Seperti, air alkali, oli atau lainnya.

Proses perlakuan panas ada dua kategori, yaitu : 

1. Softening (Pelunakan)

Adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik agar menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah dipanaskan didalam tungku (annealing) atau mendinginkan dalam udara terbuka (normalizing).  

2. Hardening (Pengerasan)

Adalah usaha untuk meningkatkan sifat material terutama kekerasan dengan cara selup cepat (quenching) material yang sudah dipanaskan ke dalam suatu media quenching berupa air, air garam, maupun oli.  

Berikut adalah macam-macam proses Heat Treatment yang biasanya dilakukan : 

Hardening 

Hardening adalah perlakuan panas terhadap logam dengan sasaran  meningkatkan kekerasan alami logam. Perlakuan panas menuntut pemanasan benda kerja menuju suhu pengerasan, jangka waktu penghentian yang memadai pada suhu pengerasan dan pendinginan (pengejutan) berikutnya secara cepat dengan kecepatan pendinginan kritis. 

Akibat pengejutan dingin dari daerah suhu pengerasan ini, dicapailah suatu keadaan paksaan bagi struktur baja yang merangsang kekerasan, oleh karena itu maka proses pengerasan ini disebut pengerasan kejut. Karena logam menjadi keras melalui peralihan wujud struktur, maka perlakuan panas ini disebut juga pengerasan alih wujud.  

Hardening dilakukan untuk memperoleh sifat tahan aus yang tinggi, kekuatan dan fatigue limit/ strength yang lebih baik. Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada kadar karbon dalam baja dan kekerasan yang terjadi akan tergantung pada temperatur pemanasan (temperatur autenitising), holding time dan laju pendinginan yang dilakukan serta seberapa tebal bagian penampang yang menjadi keras banyak tergantung pada hardenability. 

Kekerasan yang dicapai pada kecepatan pendinginan kritis (martensit) ini diiringi kerapuhan yang besar dan tegangan pengejutan, karena itu pada umumnya dilakukan pemanasan kembali menuju suhu tertentu dengan pendinginan lambat.

Kekerasan tertinggi (66-68 HRC) yang dapat dicapai dengan pengerasan kejut suatu baja, pertama bergantung pada kandungan zat arang, kedua tebal benda kerja mempunya pengaruh terhadap kekerasan karena dampak kejutan membutuhkan beberapa waktu untuk menembus ke sebelah dalam, dengan demikian maka kekerasan menurun kearah inti. 

Tempering  

Perlakuan untuk menghilangkan tegangan dalam dan menguatkan baja dari kerapuhan disebut dengan memudakan (tempering). Tempering didefinisikan sebagai proses pemanasan logam setelah dikeraskan pada temperatur tempering (di bawah suhu kritis), yang dilanjutkan dengan proses pendinginan.

Baja yang telah dikeraskan bersifat rapuh dan tidak cocok untuk digunakan, melalui proses tempering kekerasan dan kerapuhan dapat diturunkan sampai memenuhi persyaratan penggunaan.

Kekerasan turun, kekuatan tarik akan turun pula sedang keuletan dan ketangguhan baja akan meningkat. Meskipun proses ini menghasilkan baja yang lebih lunak, proses ini berbeda dengan proses anil(annealing) karena sifat-sifat fisis dapat dikendalikan dengan cermat. 

Anealing  

Anealing adalah perlakuan panas logam dengan pendinginan yang lambat berfungsi untuk memindahkan tekanan internal atau untuk mengurangi dan menyuling struktur kristal (melibatkan pemanasan di atas temperatur kritis bagian atas). logam dipanaskan sekitar 25̊ C di atas temperatur kritis bagian atas, ditahan dalam beberapa waktu, kemudian didinginkan pelan-pelan di tungku perapian.

Proses ini digunakan untuk memindahkan tekanan internal penuh ebagai hasil proses pendinginan. Berikutnya pendinginan logam diatur kembali di dalam sama benar untuk menurunkan energi bentuk wujud, tegangan yang baru dibebaskan dibentuk dan pertumbuhan butir dukung. Tujuannya untuk menghilangkan internal stress pada logam dan untuk menghaluskan grain (batas butir) dari atom logam, serta mengurangi kekerasan, sehingga menjadi lebih ulet.

Normalizing  

Normalizing adalah perlakuan panas logam di sekitar 40̊ C di atas batas kritis logam, kemudian di tahan pada temperatur tersebut untuk masa waktu yang cukup dan dilanjutkan dengan pendinginnan pada udara terbuka. 

Pada proses pendinginan ini temperatur logam terjaga untuk sementara waktu sekitar 2 menit per mm dari ketebalan-nya hingga temperatur spesimen sama dengan temperatur ruangan, dan struktur yang diperoleh dalam proses ini diantaranya perlit (eutectoid), perlit brown ferrite (hypoeutectoid) atau perlit brown cementite (hypereutectoid). Normalizing digunakan untuk menyuling struktur butir dan menciptakan suatu austenite yang lebih homogen ketika baja dipanaskan kembali.

Holding Time  

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 austenite, difusi karbon dan unsur paduannya.

Quenching  

Proses quenching melibatkan beberapa faktor yang saling berhubungan. Pertama yaitu jenis media pendingin dan kondisi proses yang digunakan, yang kedua adalah komposisi kimia dan hardenbility dari logam tersebut.

Hardenbility merupakan fungsi dari komposisi kimia dan ukuran butir pada temperatur tertentu. Selain itu, dimensi dari logam juga berpengaruh terhadap hasil proses quenching. 

Contoh Heat Treatment Pada Logam

Dari sekian banyak logam yang diperlakukan proses ini, bisa dicontohkan heat treatment pada logam jenis baja. Karena jenis logam ini paling banyak dipakai untuk beragam keperluan mold atau tools tertentu dari sebuah mesin.  Secara umum contoh prosesnya adalah anailing, kemudian dinormalisasi, lanjut ke quenching dan diakhiri dengan tempering.

Proses anailing ini berfungsi untuk melunakkan struktur baja yang keras, menjadi lebih lunak agar bisa dicetak sesuai keinginan. Dalam proses ini, memanfaatkan titik didih atau titik lebur logam baja dengan metode pemanasan. Biasanya ada di temperature sekitar 30-60 derajat celcius, dan dipertahankan beberapa saat untuk sedikit mengeraskan agar tidak terlalu lunak.

Jadi proses pembentukan baja itu tidak cukup hanya dengan dipanaskan saja, ada tahapan-tahapan yang harus ditempuh agar hasil cetakan bagus. Sehingga tidak semata-mata pengertian heat treatment pada logam itu cuman dididihkan saja.

Masuk tahapan selanjutnya yaitu normalisasi, ini bertujuan menormalkan suhu logam baja yang sudah didihkan. Di tahapan ini, perajin akan mulai membentuk baja dengan dengan beragam cara.

Bisa dengan dimampatkan menggunakan benturan atau dipress dengan cetakan tertentu. Jadi di proses ini dijaga suhu agar tidak terlalu tinggi dan juga tidak terlalu rendah. Sehingga, cukup diletakkan dalam suhu ruang dan kembali dipanaskan jika mulai mengeras lagi.

Proses selanjutnya adalah quenching, ini bertujuan agar logam yang dihasilkan bisa memiliki struktur yang padat dan keras. Jadi logam baja yang sudah dibentuk akan dipanaskan dengan cepat dan didinginkn pula dengan cepat. hal ini berguna untuk memberikan struktur yang sangat keras dan kokoh.

Terakhir dalam contoh heat treatment baja ini adalah proses tempering. Proses ini disebut juga dengan finishing agar diperoleh temper logam dengan ukuran tertentu sesuai keinginan. Di tahap ini bisa diukur ada di temper berapa baja yang dihasilkan. Demikianlah pengertian heat treatment pada logam beserta contohnya pada logam baja. Selain proses dan metode di atas, banyak tahpaan lain yang bisa dipakai dan lebih detail lagi. tergantung kebutuhan dan sifat-sifat apa yang diinginkan dari logamnya. Jadi, bukanlah parameter mutlak. Semoga bermanfaat.