Heat Treatment atau proses perlakuan panas adalah proses pemanasan yang diikuti proses pendinginan selama waktu tertentu dan bila perlu dilanjutkan dengan pemanasan serta pendinginan ulang.
Perlakuan panas adalah pemanasan terkontrol dan pendinginan logam untuk mengubah sifat fisik dan mekanik tanpa mengubah bentuk produk. Perlakuan panas ini kadang dilakukan secara tidak sengaja karena proses manufaktur, baik logam yang panas atau dingin seperti pengelasan atau pembentukan.
Heat Treatment sering dikaitkan dengan meningkatkan kekuatan material, tetapi juga dapat digunakan untuk mengubah tujuan manufakturabilitas tertentu seperti memperbaiki mesin , meningkatkan sifat mampu bentuk , memulihkan daktilitas setelah operasi bekerja dingin. Jadi, itu adalah proses manufaktur yang sangat memungkinkan yang tidak hanya dapat membantu proses manufaktur lainnya, tetapi juga dapat meningkatkan kinerja produk dengan meningkatnya kekuatan atau karakteristik lain yang diinginkan.
Tujuan heat treatment adalah:
1. Memulihkan sifat semula suatu bahan yang terganggu karena proses pengerjaan 2. Membuat sifat tertentu sesuai kebutuhan operasional/fungsional dan spesifikasi desain Proses perlakuan panas diklasifikasikan menjadi 3:
1. Thermal
tujuan heat treatment itu 2. Termo-kimia
Yaitu proses perlakuan panas yang memnfaatkan kombinasi panas dan disertai dengan suatu rekasi dengan zat kimia atau dengan melakukan inerstisi dari unsur-unsur kimia pada bahan yang sedang diberi perlakuan panas untuk mencapai tujuan heat treatment itu.
3. Termo-mekanik
Yaitu proses perlakuan panas yang memnfaatkan kombinasi panas dan perlakuan mekanik (ditempa, dibubut, dipukul, dsb) pada bahan yang sedang diberi perlakuan panas untuk mencapai tujuan heat treatment itu.
1. Heat Treatment Thermal a) Annealing
Annealing adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan proses restorasi (pengembalian sifat-sifat semula) atas paduan cold-worked atau yang telah diberi perlakuan panas. Annealing juga berfungsi untuk mengembalikan tekanan residual dalam suatu part manufaktur demi meningkatkan tingkat machinability dan kestabilan dimensional. Istilah annealing juga digunakan pada perlakuan panas pada kaca atau produk serupa, pada produk pengecoran, dan pada produk pengelasan.
Prose ini terdiri dari beberapa langkah, yaitu:
Memanaskan benda kerja ke daerah temperature tertentu di dalam sebuah furnace Menahan temperature benda pada temperature tersebut selama periode tertentu Melakukan pendinginin lewat udara bebas atau dengan furnace
Proses ini dapat dilakukan dalam suatu atmosfer inert atau terkontrol, ataupun dapat dilakukan pada temperature yang lebih rendah untuk mencegah atau meminimialisir pembakaran
permukaan. b) Artificial Aging
Artificial aging adalah proses perlakuan panas yang dilakukan pada suatu bahan untuk
meningkatkan sifat kekerasannya dengan cara mengkombinasikan antara pemanasan di atas suhu kamar dengan waktu pemanasan.
c) Austenitizing
Austenitizing adalah perlakuan panas yang dilakukan dengan memanaskan bahan hingga temperature tertentu hingga membentuk 100% austenite.
d) Full annealing
Full annealing adalah suatu istilah yang digunakan untuk menyatakan proses anneling pada Ferrous Alloy, umumnya pada low-carbon steel atau medium-carbon steel.
Baja dipanaskan hingga temperature diatas 7380 C dan kemudian didinginkan secara perlahan ( biasanya 100 C per jam), dalam sebuah furnace.
Struktur yang terbentuk melalui full annealing adalah coarse pearlite yang lembut, ductile serta memiliki butir-butir yang kecil dan seragam.
e) Hardenability
f) Jominy end-quench test
Jominy end-quench test adalah proses perlakuan panas yang diawali dengan austenitizing pada bahan yang berbentuk batang, setelah itu di-quench langsung pada salah astu ujungnya dengan semburan air pada suhu 240 C. Dengan begitu, cooling rate menjadi bervariasi sepanjang batang bahan tersebut. Rasio pendinginan terbesar terdapat pada ujung batang yang bersentuhan
langsung dengan air. Hal ini menyebabkan tingkat kekerasan sepanjang batang menjadi bervariasi pula. Tingkat kekerasan batang yang kontak langsung dengan media qunch adalah yang tertinggi, tingkat kekerasan batang berkurang seiring jarak dari media quench.
g) Overaging
Overaging adalah bagian dari precipitation hardening dimana jika alloy dipanaskan kembali dan ditahan pada temperature tertentu pada temperature tinggi selama waktu yang cukup lama sehingga precipitate mulai menyatu dan tumbuh.Mereka menjadi lebih besar tetapi lebih sedikit, hasilnya adalah alloy menjadi lebih lembut dan lemah.
h) Natural Aging
Natural aging adalah proses perlakuan panas yang dilakukan pada suatu bahan untuk
meningkatkan sifat kekerasannya dengan cara mengkombinasikan antara pemanasan dalam suhu kamar dengan waktu pemanasan.
i) Precipitation Hardening
Precipitation hardening adalah proses perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatan struktur dari suatu bahan. Tekniknya adalah dengan mendispersikan secara seragam partikel kecil dari suatu fasa selain fasa asal ke dalam matriks dari fasa asal.
Tiga tahap yang terjadi dalam precipitation hardening, yaitu: Larutan padatan di-quench
Age-hardened, presipitasi dimulai dalam struktur submikroskopis Overaging, presipitasi menjadi beragglomerasi
j) Precipitation Heat Treatment k) Process Annealing
Process annealing, yang disebut juga intermediate annealing, subcritical annealing, atau in-process annealing, adalah proses perlakuan panas dimana bahan di-anneal untuk mengembalikan tingkat keulutannya, sebagian atau seluruh bagian bahan di-exhaust dengan pengerasan kerja selama cold-working. Setelah itu, bagian bahan tersebut dapat mengalami proses pengerjaan lebih jauh sampai bentuk akhir yang diinginkan. Jika tempratur yang digunakan terlalu tinggi dan/atau waktu annealing yang terlalu lama, akan menyebabkan pertumbuhan butir, dengan efek yang tidak diinginkan pada tingkat formability dari bagian yang dianneal itu.
l) Solution Heat Treatment
Pada solution heat treatment, alloy dipanaskan hingga mencapai fase kappa solid solution, katakanlah 5400 C (10000F) dan kemudian didinginkan dengan cepat, misalnya, dengan di-quench dalam air. Struktur yang dihasilkan segera setelah di-quenching terdiri hanya satu fasa kappa. Alloy ini memiliki kekuatan moderat dan tingkat keuletan yang dapat dipertimbangkan. m) Spheroidizing
n) Stess Relief
Stress relief, yang sering disebut juga sebagai stress relief annealing atau stress relieving, adalah proses perlakuan panas yang ditujukan untuk mengurangi atau mengeliminasi tekanan-tekanan residual. Temperatur dan waktu yang dibutuhkan dalam proses ini tergantung oleh bahan dan magnitude dari tekanan-tekanan residual yang ada. Tekanan-tekanan residual yang ada dapat terjadi selama waktu forming, machining, atau proses pembentukan lain yang dapat disebabkan oleh perubahan volume selama transformasi fasa.
Untuk baja, part tidak perlu dipanaskan hingga7380C agar dapat menghindari transformasi fasa. Pendinginan lambat, seperti terjadi dengan udara bebas, biasanya digunakan. Proses ini
menghasilkan kestabilan dimensional dalam situasi-situasi dimana subsequent relaxing dari tekanan-tekanan residual dapat menyebabkan distorsi dari part ketika dalam service
time(guarantee time). Proses ini juga mengurangi tendensi hingga peretakan akibat tekanan korosi.
o) Maraging
Maraging adalah precipitation hardening untuk kelompok spesial dari alloy high-strength iron-base. Kata maraging berasal dari kata martensite age hardening. Dalam proses ini, satu atau lebih intermetallic compound dipresipitasi dalam matriks low-carbon martensite. Umumnya, baja maraging dapat mengandung 18% Nickel sebagai tambahan elemen lain dan aging dilakukan pada temperature 4800C (9000F).
Proses pengerasan dengan maraging tidak tergantung dari cooling rate, akibatnya, tingkat kekerasan seragam dapat dihasilkan diseluruh bagian dengan distorsi minimal. Biasanya, penggunaan maraging steel dalam dies dan tooling untuk casting, molding, forging, dan extrusion,
2. Heat Treatment Termo-kimia a) Karburisasi
b) Nitriding c) Karbo-nitriding d) De-karburisasi e) Boronizing
Boronizing adalah proses perlakuan panas termo-kimia pada baja dimana baja dipanaskan dengan menggunakan gas atau padatan yang mengandung boron yang kontak langsung dengan bagiannya.
Karakteristik umum dari baja hasil proses ini adalah permukaan yang sangat keras dan wear resistance, case depth 0.025-0.075 mm. Umumnya baja boronizing digunakan sebagai tool dan die steel.
f) Cyaniding
Cyaniding adalah proses perlakuan panas yang dikerjakan pada low-carbon steel dan alloy steel dimana steel dipanaskan hingga 760-8450C dalam molten bath dari larutan sianida(misalnya natrium sianida) dan garam lain.
Dalam proses ini, unsur C dan N ditambahkan pada permukaan baja, sehingga karakteristik hasil proses ini adalah kekerasan permukaan dari 53-62 HRC, case depth 0.07-0.5 mm, dan lebih sedikit distorsi daripada karburisasi.
Umumnya, aplikasi dari baja yang mengalami proses ini adalah sebagai baut, mur, sekrup dan gear kecil.
3. Heat Treatment Termo-mekanik a) TMT Temp. Tinggi
b) TMT Temp. Rendah
Sehingga jenis-jenis proses heat treatment secara umum adalah sebagai berikut: 1. Anneling (Melunakkan)
Proses Anneling atau melunakkan baja adalah proses di mana pemanasan dilakukan sampai di atas temperature kritis hingga merata kemudian dilakukan pendinginan di dalam tungku, selanjutnya dijaga agar temperatur bagian dalam dan luar logam kira-kira sama sehingga diperoleh struktur yang diinginkan . Tujuan dari Anneling antara lain untuk melunakkan material, menghilangkan tegangan sisa dan memperbaiki struktur butir.
2. Queenching (Pencelupan)
Queenching adalah pemanasan sampai kira-kira beberapa derajat di atas temperature kritis. Apabila suhu merata kemudian didinginkan dengan menggunakan media pendingin air atau air garam dengan tujuan pendinginan dilakukan dengan cepat agar diperoleh austenit yang homogen atau martensit yang halus. Tujuan dari Queenching adalah meningkatkan sifat kekerasan material serta kegetasannya.
3. Normalizing
Yaitu suatu proses panas logam sampai mencapai fasa austenit yang kemudian didinginkan secara perlahan-lahan dengan media pendingin udara. Prinsip dari Normalizing adalah untuk menormalkan kembali kondisi logam setelah mengalami perubahan struktur akibat fatik atau sejenisnya.
Merupakan proses pemanasan logam di bawah temperature kritisnya kemudian didinginkan. Bertujuan untuk mengurangi kekerasan baja yaitu dengan mengurangi struktur martensit yang sangat kuat. Jika kekerasan turun maka kekuatan tarik akan turun pula. Sedang keuletan dan ketangguhan akan meningkat meskipun proses ini menghasilkan baja yang lebih lunak. 5. Case Hardening
Merupakan proses pemanasan logam sampai atau lebih diatas temperatur kritisnya (723°C) kemudian didinginkan dengan cepat dengan media pendingin yang telah disiapkan.
