Struktur dan Penguatan oleh Perlakuan Panas

Struktur Paduan

Padat solusi

Dua istilah penting dalam menggambarkan paduan: terlarut dan pelarut. Terlarut adalah

elemen minor (seperti garam atau gula) yang akan ditambahkan ke pelarut, yang

merupakan unsur utama (seperti air). Dalam hal unsur-unsur yang terlibat dalam struktur

kristal logam, (solut atom terlarut) adalah elemen yang akan ditambahkan ke (atom pelarut

host). Ketika struktur kristal tertentu pelarut dipertahankan selama paduan, paduan disebut

larutan padat.

Substitusi padat solusi. Jika ukuran dari atom terlarut adalah serupa dengan pelarut atom,

atom terlarut dapat mengganti pelarut dan membentuk atom sebagai solusi padat substitusi.

Contoh dari fenomena ini adalah kuningan, paduan dari seng dan tembaga, di mana seng

(atom terlarut) diperkenalkan ke dalam kisi tembaga (atom pelarut). Sifat dari kuningan

sehingga dapat diubah selama rentang dengan mengendalikan jumlah seng pada tembaga.

Dua kondisi umumnya diperlukan untuk membentuk solusi lengkap padat substitusi:

Kedua logam harus mempunyai struktur kristal yang sama. Perbedaan jari-jari atom mereka

harus lebih dari 15%. Jika kondisi ini tidak puas, larutan padat lengkap tidak akan diperoleh,

dan jumlah larutan padat terbentuk akan terbatas. Padat interstisial solusi. Jika ukuran dari

atom terlarut jauh lebih kecil daripada atom pelarut, atom terlarut menempati posisi

interstisial dan membentuk larutan padat interstisial. Kondisi untuk membentuk solusi

interstisial adalah: Atom pelarut memiliki lebih dari satu valensi.

atom terlarut kurang dari 59% dari jari-jari atom untuk atom pelarut. Jari-jari atom

Jika kondisi ini tidak terpenuhi, terbatas atau tidak kelarutan interstisial mungkin terjadi.

Salah satu contoh penting dari solusi interstisial adalah baja, paduan dari besi dan karbon,

di mana atom karbon yang hadir dalam posisi interstisial antara atom-atom besi. Jari-jari

atom karbon adalah 0,71 Å (0,071 nm) dan dengan demikian adalah kurang dari 59% dari

1,24 Å (0,124 nm) jari-jari atom besi. Seperti yang akan Anda lihat, kita dapat bervariasi sifat

baja melalui berbagai dengan mengendalikan jumlah karbon dalam besi. Inilah salah satu

alasan bahwa, selain menjadi murah, baja adalah seperti bahan serbaguna dan bermanfaat

dengan berbagai macam sifat dan aplikasi.

Senyawa intermetalik

Senyawa Intermetalik adalah struktur kompleks di mana atom terlarut hadir di antara atom

pelarut dalam proporsi certains. Jadi beberapa senyawa intermetalik memiliki kelarutan

padat.Jenis obligasi atom bisa berkisar dari logam ke ion. Intermetalik senyawa kuat, keras,

dan rapuh. Karena titik lebur yang tinggi dan kekuatan yang tinggi pada temperatur tinggi,

resistensi oksidasi yang baik, dan kepadatan relatif rendah, mereka adalah calon bahan

untuk mesin turbin gas maju. Contoh-contoh yang tipikal adalah aluminides dari titanium

(Ti3Al), nikel (Ni3Al), dan besi (Fe3Al).

Diagram Fase

Logam murni telah didefinisikan dengan jelas leleh atau titik beku, dan pemadatan

berlangsung pada suhu konstan. Ketika temperatur logam cair berkurang ke titik beku,

panas laten pembekuan dilepaskan sementara suhu tetap konstan. Pada akhir jika ini siklus

termal, solidifikasi lengkap dan padat logam mendingin ke suhu ruang.

Tidak seperti logam murni, paduan memperkuat rentang temperatur. Solidifikasi dimulai

ketika suhu turun logam cair di bawah likuidus; itu selesai saat suhu mencapai solidus.

Dalam rentang temperatur paduan dalam keadaan lembek atau bubur. Komposisinya dan

negara digambarkan oleh diagram fase tertentu paduan. Sebuah diagram fase, juga disebut

sebagai keseimbangan atau diagram konstitusional, menunjukkan hubungan antara suhu,

komposisi, dan fase hadir dalam suatu sistem paduan tertentu. Ekuilibrium berarti bahwa

negara sistem tetap konstan selama jangka waktu terbatas.Kata konstitusional menunjukkan

hubungan antara struktur, komposisi, dan paduan fisik.

GAMBAR 4.5 Diagram fase untuk sistem paduan nikel-tembaga diperoleh tingkat yang lambat dari

pembekuan.

Perlu diketahui bahwa nikel murni dan tembaga murni masing-masing memiliki satu titik

beku atau suhu mencair. Lingkaran di sebelah kanan atas menggambarkan nukleasi kristal.

Lingkaran kedua menunjukkan pembentukan dendrit (lihat juga Bagian 10.2). Lingkaran

bawah menunjukkan paduan dipadatkan dengan batas butir.

horizontal untuk kurva solidus dan membaca turun, memperoleh 42% Ni. Memperoleh

komposisi cair (58%) juga dengan munuju ke kanan untuk kurva likuidus. Prosedur untuk

menentukan komposisi berbagai tahapan dalam diagram fase dijelaskan secara rinci dalam

teks pada ilmu material dan metalurgi. Paduan sepenuhnya solidihed dalam diagram fase

ditunjukkan pada Gambar. 4,5 adalah larutan padat karena elemen paduan (Cu, atom

terlarut) benar-benar larut dalam logam host (Ni, atom pelarut), dan setiap butir memiliki

komposisi yang sama. Jari-jari atom tembaga adalah 1,28 A (0,128 nm) dan bahwa nikel

adalah 1,25 A (0,125 nm), dan kedua elemen busur wajah-berpusat kubik.

GAMBAR 4.6 Mechanical properties tembaga-nikel dan paduan tembaga-seng sebagai fungsi dari

komposisi mereka.

Kurva untuk seng seng pendek karena memiliki kelarutan padat maksimum 40 persen pada

tembaga.

Sumber: Van Vlack LH, Bahan untuk Rekayasa. Addison-Wesley Publishing Co, Inc, 1982.

Sifat mekanis dari larutan padat Cu-Ni tergantung pada komposisi mereka (Gambar

4.6).Dengan meningkatkan kadar nikel, sifat dari tembaga murni ditingkatkan. Ada

persentase optimal nikel yang memberikan kekuatan yang lebih tinggi dan kekerasan ke

paduan Cu-Ni.Gambar 4.6 juga menunjukkan bagaimana seng, sebagai unsur paduan

tembaga, perubahan sifat mekanik paduan. Perhatikan maksimum 40% kelarutan padat

untuk seng (zat terlarut) dalam tembaga (pelarut), sedangkan tembaga dan nikel yang

benar-benar larut dalam satu sama lain. Peningkatan di properti karena pinning

(pemblokiran) dislokasi pada atom terlarut nikel atau seng, yang juga mungkin ia dianggap

sebagai atom pengotor. Akibatnya, dislokasi tidak bisa bergerak sebebas, dan kekuatan

meningkat paduan. Contoh lain dari diagram fasa biner ditunjukkan pada Gambar. 4,7 untuk

sistem-timah timah.The alpha fase tunggal dan beta adalah solusi padat. Perhatikan bahwa

daerah fase tunggal dipisahkan dari fase cair oleh dua daerah dua fase: alpha + cair + cair

dan beta.

Gambar 4.7 menunjukkan komposisi paduan (61,9% Sn-38 1% Pb.) Yang memiliki

suhu terendah di mana paduan masih benar-benar cair, yaitu, 183 ° C

GAMBAR 4.7 Memimpin-timah diagram fase.

Perhatikan bahwa komposisi titik eutektik untuk paduan ini adalah 61,9% 38,1% Sn-Pb.

Sebuah komposisi baik lebih rendah atau lebih tinggi dari rasio ini akan memiliki likuidus

lebih tinggi suhu (361 ° F). Hal ini dikenal sebagai titik eutektik. Kata eutektik dari eutek'tos

Yunani, yang berarti mudah meleleh. Eutektik poin penting dalam aplikasi seperti menyolder,

di mana suhu rendah mungkin diperlukan untuk mencegah kerusakan termal ke bagian

selama bergabung. Meskipun ada berbagai jenis solder, solder timah-timah umum

digunakan untuk aplikasi umum, dan memiliki komposisi berkisar antara 5% Pb-95% Sn

menjadi 70% Pb-30% Sn. Setiap compositioi; memiliki titik lebur sendiri.

Sistem Besi-Karbon

Seperti yang kita jelaskan di Bab 5, baja, besi paduan, besi cor, baja cor dan digunakan

secara luas karena sifat fleksibel dan biaya rendah. Baja dan besi cor busur diwakili oleh

besi karbon-sistem biner. Komersial besi murni berisi hingga 0,008 persen karbon, baja

karbon hingga 2,11 persen, dan besi cor hingga karbon 6,67 persen, meskipun besi cor

yang paling mengandung karbon kurang dari 4,5 persen. Dalam bagian ini sistem besi-

karbon dibahas dan Anda akan belajar bagaimana untuk mengevaluasi dan mengubah sifat

bahan-bahan penting untuk aplikasi tertentu.

Besi-besi karbida diagram fase ditunjukkan pada Gambar. 4.8. Meskipun diagram ini dapat

diperpanjang ke kanan-ke 100 karbon persen (graphitc murni)-rentang yang signifikan untuk

aplikasi rekayasa hingga 6,67 persen karbon, dimana bentuk sementit.

Murni besi mencair pada suhu 1538 ° C (2798 ° F), seperti yang ditunjukkan pada batas kiri

pada Gambar. 4.8. Seperti besi dingin, membentuk pertama ferit delta, austenit kemudian,

dan akhirnya ferit alpha.

GAMBAR 4.8 Besi-besi karbida diagram fase.

Karena pentingnya baja sebagai material teknik, diagram ini adalah salah satu diagram fase

yang paling penting.

Ferit

Ferit Alpha, atau hanya ferit, adalah larutan padat dari besi kubik tubuh-centcred dan

memiliki solubilitv solid maksimum 0,022 perccnt karbon pada suhu 727°C (1341°F). Delta

ferit hanya stabil pada suhu yang sangat tinggi dan tidak ada signifikansi praktis dalam

rekayasa. Seperti halnya ada batas kelarutan untuk garam dalam air-dengan jumlah

tambahan sebagai garam curah padat di bagian bawah wadah-sehingga ada juga batas

solubilitv kuat untuk karbon dalam besi. Ferrite relatif lunak dan ulet dan magnetik dari suhu

ruang menjadi 768°C (1414°F). Meskipun sangat sedikit karbon dapat melarutkan zat besi

interstitially bcc, jumlah karbon secara signifikan dapat mempengaruhi sifat mekanik ferit.

Selain itu, sejumlah besar kromium, mangan, nikel, molibdenum, tungsten, dan silikon dapat

ditampung dalam besi dalam larutan padat, sehingga memberikan sifat tertentu yang

diinginkan.

Austenit

Antara 1394 °C (2541 °F) dan 912 °C (1674 °F), besi mengalami

apolymorphictransformation dari SM ke struktur fcc, menjadi apa yang dikenal sebagai besi

gamma atau, lebih umum, austenit (setelah WR Austen, 1843-1902 ). Struktur ini memiliki

kelarutan padat hingga karbon 2,11 persen pada 1148 ° C (2098 ° F). Jadi, kelarutan padat

austenitc adalah sekitar dua perintah dari besarnya lebih tinggi dari ferit, dengan karbon

menduduki posisi interstisial (Gambar 4.9).

GAMBAR 4.9 Sel satuan untuk (a) austenit, (b) ferit, dan (c) martensit.

Pengaruh persentase karbon (berat) pada dimensi martensit kisi untuk ditampilkan di (dl.

Catatan posisi interstisial dari atom karbon (lihat Gambar 1.9). Dan peningkatan c dimensi

dengan kandungan karbon yang meningkat. Dengan demikian unit sel martensit adalah

berbentuk prisma persegi panjang.

Austenit adalah fase penting dalam perlakuan panas baja. Hal ini lebih padat dari ferit dan

tunggal-fase struktur fcc adalah ulet pada temperatur tinggi, sehingga memiliki formability

baik jumlah besar nikel dan mangan juga dapat dilarutkan dalam besi fcc untuk memberikan

berbagai properti. Baja nonmagnetic dalam bentuk austenitic, baik di o suhu tinggi pada

suhu ruang untuk baja tahan karat austenit.

Sementit

Batas kanan Gambar. 4,8 merupakan sementit, yang 100 persen besi karbida (Fe3C),

dengan kadar karbon dari 6,67 persen. chip batu sementit, dari cae7nenlurn Latin, yang

berarti (seperti dalam pembuatan mortar), juga disebut karbida. Karbida ini seharusnya tidak

bingung dengan karbida seperti karbida tungsten, titanium karbida, atau karbida silikon,

yang digunakan sebagai mati, alat pemotong, dan abrasive. Sementit adalah senyawa

intermetalik sangat keras dan rapuh dan memiliki pengaruh signifikan pada sifat baja. Hal ini

dapat meliputi elemen paduan lainnya, seperti kromium, molibdenum, dan mangan.

4.5 Besi-Besi Karbida Tahap Diagram dan Pengembangan di Mikrostruktur Baja

Daerah diagram fase besi-karbida besi yang signifikan untuk baja ditunjukkan pada

Gambar.4,10, sebuah pembesaran bagian kiri bawah Gambar. 4.8. Berbagai mikro dapat

dikembangkan, tergantung pada isi karbon dan metode

GAMBAR 4.10 Skema ilustrasi tentang mikro- struktur untuk besi - paduan karbon eutektoid

komposisi (0,77% karbon) di atas dan di bawah eutec kepada suhu 7270C (1340F) perlakuan panas.

Sebagai contoh, mari kita pertimbangkan besi dengan 0,77% kandungan karbon yang

didinginkan sangat lambat dari temperatur, katakanlah, 1100 °C (2000°F) pada fase

austenit. Alasan untuk laju pendinginan yang lambat adalah untuk menjaga keseimbangan,

lebih tinggi tingkat pendinginan bekerja di panas memperlakukan, sebagaimana kami

jelaskan nanti. Pada 727°C (1341°F) reaksi terjadi di mana austenit ferit berubah menjadi

alfa (SM) dan sementit. Karena kelarutan padat karbon dalam ferit hanya 0,022%, karbon

sementit bentuk ekstra. Reaksi ini disebut eutektoid (berarti eutecticlike) reaksi menunjukkan

bahwa pada suhu tertentu fase padat tunggal (austenit) ditransformasikan ke dalam dua

fase padat lainnya (ferit dan sementit). Struktur baja eutektoid disebut perlit karena

menyerupai ibu dari mutiara di perbesaran rendah (Gambar 4.11). Struktur-mikro perlit terdiri

dari bolak lapisan (lamellae) dari ferit dan sementit. Akibatnya, sifat mekanik perlit adalah

penengah antara ferit (lunak dan ulet) dan sementit (keras dan rapuh).

Dalam besi dengan karbon kurang dari 0,77%, mikro terbentuk terdiri dari fasa perlit (ferit

dan sementit) dan fase ferit. The ferit pada perlit disebut ferit eutektoid. Fase ferit disebut

ferit proeutectoid (berarti pro sebelumnya), karena bentuk pada suhu yang lebih tinggi dari

suhu eutektoid dari 727°C (1341°F). Jika kadar karbon lebih besar dari 0,77%, austenit

berubah menjadi perlit dan sementit. Sementit di perlit disebut sementit euteciozd, dan tahap

sementit disebut cernentite proeutectoid, karena bentuk pada temperatur yang lebih tinggi

daripada suhu eutektoid.

GAMBAR 4.11 Mikro perlit pada baja 1080, terbentuk dari komposisi austenit eutektoid. Dalam

struktur pipih, daerah ringan adalah ferit dan daerah gelap yang karbida. Pembesaran: 2500x.

Sumber:Courtesy of Corporation USX.

Pengaruh unsur paduan dalam besi. Meskipun karbon merupakan unsur dasar yang

mengubah besi menjadi baja, unsur-unsur lainnya juga ditambahkan untuk memberikan

berbagai sifat yang diinginkan. Pengaruh unsur-unsur paduan pada diagram fase besi-

karbida besi adalah menggeser suhu eutektoid dan komposisi eutektoid (persentase karbon

dalam baja pada titik eutektoid). Suhu eutektoid dapat dinaikkan atau diturunkan dari 727°C

(1341°F) tergantung pada elemen paduan tertentu. Di sisi lain, unsur paduan selalu lebih

rendah komposisi eutektoid, yaitu kandungan karbon lebih rendah dari 0,77%. Menurunkan

suhu eutektoid berarti meningkatkan rentang ausrenite. Jadi elemen paduan seperti nikel

dikenal sebagai austenitefornier Sejak nikel memiliki struktur fcc, diyakini bahwa struktur fcc

nikmat austenit.Sebaliknya, krom dan molibdenum memiliki struktur bcc, menyebabkan

elemen-elemen untuk mendukung struktur bcc dari ferit, elemen ini dikenal sebagai

pembentuk ferit.

Cast Irons

Istilah besi cor mengacu pada keluarga paduan besi terdiri dari besi, karbon (berkisar antara

2,11 persen menjadi sekitar 4,5%), dan silikon (sampai sekitar 3,5%). besi cor biasanya

digolongkan berdasarkan morfologi solidifikasi, sebagai berikut (lihat juga Bagian 12.3):

a) cor Gray besi, atau besi abu-abu.

b) besi cor Ulet, besi cor nodular, atau besi cor grafit bulat.

c) besi cor Putih.

d) besi lunak.

e) besi grafit Terkompaksi.

GAMBAR 4,12 Diagram fase untuk sistem besi-karbon dengan grafit, bukan sementit, sebagai fase

stabil.

Perhatikan bahwa angka ini adalah versi panjang Gambar. 4.8.

Pemain busur besi juga diklasifikasikan oleh struktur mereka: ferit, perlit, padam dan marah,

atau austempered. Diagram kesetimbangan besi cor yang relevan untuk ditampilkan pada

Gambar. 4,12, di mana batas yang benar adalah 100 persen karbon, yaitu, grafit murni. The

horizontal cair -4 - garis grafit pada 1154°C (2109°F). Jadi besi cor benar cair pada suhu

yang lebih rendah. Tahap yang dibutuhkan untuk baja cair. Akibatnya, besi cor memiliki

temperatur lebur yang lebih rendah, yang menjelaskan mengapa proses pengecoran sangat

cocok untuk besi dengan kadar karbon yang tinggi. Meskipun ada pada baja sementit

hampir tanpa batas, tidak sepenuhnya stabil. Artinya, itu metastabil, dengan tingkat yang

sangat rendah pembusukan. Namun, sementit dapat dibuat untuk menguraikan ke alpha

ferit dan grafit. Pembentukan grafit (grafitisasi) dapat dikendalikan, dipromosikan, dan

dipercepat dengan memodifikasi komposisi dan laju pendinginan, dan dengan penambahan

silikon.

Besi Cor Abu-abu

Dalam struktur ini, grafit ada sebagian besar dalam bentuk serpih (Gambar 4.13a). Hal ini

disebut besi cor kelabu, atau besi abu-abu, karena ketika rusak, jalur rekahan sepanjang

grafit serpih dan sehingga memiliki tampilan, abu-abu hitam. Serpih ini bertindak sebagai

raisers stres. Akibatnya, besi kelabu memiliki daktilitas diabaikan dan lemah dalam

ketegangan, meskipun kuat dalam kompresi, seperti juga bahan rapuh lainnya. Di sisi lain,

kehadiran grafit serpih bahan ini memberikan kapasitas untuk mengurangi getaran yang

disebabkan oleh gesekan internal dan dengan demikian kemampuan untuk mengusir energi.

Kapasitas ini membuat besi cor kelabu yang cocok dan umum digunakan bahan untuk

membangun dasar alat mesin dan struktur.

Berbagai jenis besi cor kelabu disebut feritik, pcarlitzc, dan martensit. Karena struktur yang

berbeda, masing-masing memiliki sifat yang berbeda dan aplikasi.

GAMBAR 4,13

Mikrostruktur untuk besi cor. Pembesaran: lCOx. (Besi) feritik dengan serpih abu-abu grafit.

(HI feritik besi ulet, (besi nodular) dengan grafit dalam bentuk nodular. Ic) besi lunak feritik.

Besi cor ini mengukuhkan sebagai besi cor putih, dengan karbon sebagai sementit hadir,

dan panas dirawat untuk graphitize karbon. Sumber: ASM International.

besi kelabu feritik, juga dikenal sebagai besi sepenuhnya abu-abu, struktur terdiri dari serpih

grafit dalam alfa sebuah matriks ferit. besi abu-abu perlitik memiliki struktur grafit dalam

matriks perlit. Meskipun masih rapuh, itu lebih kuat daripada besi abu-abu. besi abu-abu

martensit diperoleh oleh austenitizing besi abu-abu perlitik, diikuti dengan pendinginan cepat

untuk menghasilkan struktur grafit dalam matriks martensit. Akibatnya, ini besi cor sangat

keras.

Ulet besi (besi nodular)

Dalam struktur di grafit nodular, atau bulat, bentuk (Gambar 4.13b). Bentuk ini

memungkinkan material yang agak ulet dan tahan bantingan. Bentuk grafit serpih berubah

menjadi bintil (lingkungan) dengan penambahan kecil magnesium dan / atau cerium pada

logam cair sebelum penuangan. Ulet besi dapat dibuat ferriric atau perlitik dengan

pemanasan. Hal ini juga dapat diperlakukan panas untuk mendapatkan struktur martensit

temper (Bagian 4.7.6).

Besi Cor Putih

Struktur ini sangat keras, tahan, dan rapuh karena kehadiran sejumlah besar karbida besi

bukannya grafit. Besi cor putih diperoleh baik oleh pendinginan cepat dari besi abu-abu,

atau dengan menyesuaikan komposisi dengan mempertahankan karbon dan silikon yang

rendah konten. Besi cor ini juga disebut besi putih karena kurangnya grafit memberikan

penampilan kristal putih ke permukaan fraktur.

Besi Lunak

besi lunak diperoleh oleh anil besi cor putih dalam suasana karbon monoksida dan karbon

dioksida, antara 800 ° C dan 900 ° C (1470 ° F dan 1650 ° F) hingga beberapa jam,

tergantung pada ukuran bagian. Selama proses ini sementit terurai (berdisosiasi) menjadi

besi dan grafit.grafit ini hadir sebagai cluster (Gambar 4.13c) dalam matriks ferit atau perlit

dan tentunya memiliki struktur yang mirip dengan besi nodular. Struktur ini mempromosikan

daktilitas, kekuatan, dan ketahanan shock; maka istilah ma leable (! berarti dapat ditempa,

om fi ma Latin / leus.

Terkompaksi-grafit besi

Grafit dalam struktur ini adalah dalam bentuk pendek, tebal, dan serpih saling berhubungan

dengan permukaan bergelombang dan kaki bulat, Sifat mekanik dan fisik dari besi cor

penengah antara orang-orang dari grafit serpih dan besi cor grafit nodular.

Perlakuan Panas dari Paduan Besi

Berbagai mikrostruktur yang telah dijelaskan sejauh ini dapat dimodifikasi dengan teknik

perlakuan panas, yaitu. dikontrol pemanasan dan pendinginan dari paduan dengan harga

vanous. perawatan Thçse mendorong transformasi fase yang sangat mempengaruhi sifat

mekanik, seperti kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan, dan ketahanan aus paduan.

Pengaruh perlakuan termal bergantung terutama pada paduan, komposisi dan mikro, tingkat

pekerjaan dingin dahulu, dan tingkat pemanasan dan pendinginan selama perlakuan

panas.Proses pemulihan, rekristalisasi, dan pertumbuhan butir yang dijelaskan dalam Pasal

1,6 adalah contoh-contoh perlakuan termal, melibatkan perubahan struktur butir paduan.

Bagian ini akan berfokus pada perubahan struktur mikro dalam sistem besi-karbon. Karena

pentingnya teknologi mereka, struktur dipertimbangkan adalah perlit, spheroidite, bainit,

martensit, dan martensit marah. Proses perlakuan panas anil dijelaskan adalah, quenching,

dan tempering. Anda juga akan belajar dari tes yang umum digunakan untuk menentukan

hardenability baja.

Perlit

Jika ferit dan cemenrite lamellac dalam struktur perlit baja eutektoid ditunjukkan pada

Gambar.4,11 yang tipis dan erat dikemas, mikro disebut perlit halus. Jika tebal dan luas

spasi, itu disebut perlit kasar. Perbedaan antara kedua tergantung pada laju pendinginan

melalui suhu eutektoid, reaksi yang berubah menjadi austenit peanlite. Jika tingkat

pendinginan relatif tinggi, seperti di udara, perlit halus yang dihasilkan, jika lambat, seperti di

dapur, perlit kasar diproduksi.

Transformasi dari austenit menjadi perlit (dan untuk struktur yang lain) adalah yang terbaik

diilustrasikan oleh Gambar. 4.14b dan c. Diagram ini disebut transformasi isotermal (TI)

diagram, atau waktu-suhu-transformasi (TTT) diagram. Mereka dibangun dari data pada

Gambar.4.14a, yang menunjukkan persentase perlit berubah menjadi austenit sebagai

fungsi temperatur dan waktu. Semakin tinggi suhu dan / atau semakin lama waktu, semakin

besar persentase austenit menjadi perlit berubah. Perhatikan bahwa untuk setiap suhu aa

waktu minimum untuk transformasi

GAMBAR 4,14

(Transformasi) Austenit-ke-perlit paduan besi-karbon sebagai fungsi waktu dan suhu. (B)

diagram transformasi isotermal diperoleh dari (a) untuk transformasi suhu 675 ° C (1247 °

F). (C (Mikrostruktur diperoleh untuk paduan besi-karbon eutektoid sebagai fungsi dari laju

pendinginan. Sumber: ASM International.

GAMBAR 4,15

(A) dan (b) Kekerasan dan (C) ketangguhan untuk baja karbon biasa-anil sebagai fungsi dari

karbida bentuk. Karbida dalam perlit yang pipih. Fine perlit diperoleh dengan meningkatkan

laju pendinginan. Struktur spheroidite memiliki lingkup seperti partikel karbida. Perhatikan

bahwa persentase perlit mulai menurun setelah karbon 0,77 persen. Sumber: Viack Van LH,

Bahan untuk Rekayasa. Addison-Wesley Publishing Co, Inc, 1982.

SI untuk memulai dan bahwa beberapa waktu kemudian semua austenit ditransformasikan

ke pearhie. Anda dapat melacak transformasi dalam Gambar. 4.14b dan c. Perbedaan

dalam kekerasan dan ketangguhan berbagai struktur yang diperoleh ditunjukkan pada

Gambar. 4,15. Fine perlit adalah lebih keras dan ulet iess dari perlit kasar. Efek dari

berbagai persentase karbon, sementit, dan perlit pada mekanikal lain sifat baja ditunjukkan

pada Gambar. 4,16.

GAMBAR 4,16

Sifat mekanis baja anil sebagai fungsi dari komposisi dan struktur mikro. Catatan di IA)

peningkatan kekerasan dan kekuatan, dan dalam lbl penurunan keuletan dan ketangguhan,

dengan meningkatnya jumlah pearllte dan karbida besi. Sumber: LH Van Vlack, Material

forEngineering. Addison-Wesley Publishing Co, Inc, 1982.

GAMBAR 4,17

Mikrostruktur baja eutektoid. Spheroidite dibentuk oleh temperbaja pada 700 ° C (1292 ° F)

Magnifikasi: 1000x. Sumber: Courtesy Corporation USX.

Spheroidite

Ketika perlit dipanaskan sampai persis di bawah suhu eutecroid dan diselenggarakan pada

temperatur untuk jangka waktu tertentu, seperti untuk sehari pada 700°C (1300° F), yang

lamellae cemenrite untuk mengubah bentuk bola (Gbr. 4.17). Berbeda dengan bentuk pipih

dari sementit, yang bertindak sebagai raisers stres, spheroidites (partikel berbentuk bola)

busur kurang kondusif untuk menekankan konsentrasi karena bentuk bulat mereka.

Akibatnya, struktur ini memiliki ketangguhan yang lebih tinggi dan kekerasan lebih rendah

dari struktur perlit. Dalam bentuk ini dapat dingin bekerja sejak ferit ulet memiliki

ketangguhan tinggi, dan partikel berbentuk bola karbida mencegah penyebaran retakan

dalam material.

Bainit

Hanya terlihat dengan menggunakan mikroskop elektron, bainit adalah mikro yang sangat

halus, terdiri dari ferit dan sementit. Hal ini dapat diproduksi dalam baja dengan paduan

unsur dan pada tingkat pendinginan yang lebih tinggi dari yang dibutuhkan untuk

transformasi untuk perlit. Struktur, disebut baja bainitik (setelah EC Bain, 1891-1971),

umumnya lebih kuat dan lebih ulet dari baja perlitik di tingkat kekerasan yang sama.

Martensit

Ketika austenit (Bagian 4.4.2) didinginkan pada tingkat tinggi, misalnya dengan quenching di

air, struktur fcc adalah ditransformasikan menjadi sebuah tubuh yang berpusat pada struktur

tetragonal. Kita bisa menggambarkannya sebagai sebuah badan yang berpusat prisma

empat persegi panjang, yang sedikit memanjang di sepanjang salah satu sumbu utamanya

(Gambar 4.9d). mikro ini disebut martensit (setelah A. Martens, 1850-1914).

GAMBAR 4,18

(A) Kekerasan martensit sebagai fungsi dari kadar karbon. (BI mikrograf martensit dengan

karbon 0,8 persen. Daerah platelike abu-abu adalah martensit, ind memiliki komposisi yang

sama dengan austenit asli (daerah putih). Pembesaran; l000x. Sumber: Courtesy of USX

Corporation.

Karena struktur ini tidak memiliki banyak slip sistem sebagai struktur bcc-dan karbon berada

dalam posisi interstisial-martensit sangat keras dan getas (Gambar 4.1 8), tidak memiliki

ketangguhan, dan tentunya memiliki penggunaan yang terbatas. Martensit transformasi

berlangsung hampir seketika (Gambar 4.14c) karena tidak melibatkan proses difusi,

fenomena yang tergantung pada waktu itu adalah mekanisme transformasi lainnya.

Transformasi melibatkan perubahan volume karena kepadatan yang berbeda dari berbagai

tahapan hadir dalam struktur. Misalnya, ketika transformasi austenit ke martensit, yang

volume meningkat (dan densitasnya berkurang) sebanyak 4 persen. Sebuah ekspansi

volume serupa tetapi lebih kecil juga terjadi ketika mengubah austenit menjadi perlit.

Ekspansi ini, dan gradien termal hadir di bagian padam, menyebabkan tegangan internal di

dalam tubuh. Mereka dapat menyebabkan bagian retak selama perlakuan panas, seperti

memuaskan cracking baja yang disebabkan oleh pendinginan yang cepat selama

quenching.

Menahan Austenit

Jika temperatur yang paduan ini tidak cukup terpuaskan TKI, hanya sebagian struktur

ditransformasikan ke martensit. Sisanya adalah austenit sisa, yang terlihat sebagai daerah

putih di dalam struktur bersama dengan jarum martensit gelap. austenit Saldo dapat

menyebabkan ketidakstabilan dimensi dan cracking dan mengurangi kekerasan dan

kekuatan paduan.

Menusuk Martensit

Dalam rangka meningkatkan sifat martensit, itu adalah marah. Tempering adalah proses

pemanasan oleh kekerasan yang berkurang dan ketangguhan ditingkatkan. Badan-berpusat

GAMBAR 4,19

Kekerasan martensit temper sebagai fungsi waktu untuk 1080 temper baja dipadamkan

hingga 65 HRC. Kekerasan menurun karena partikel karbida bersatu dan tumbuh dalam

ukuran, sehingga meningkatkan jarak interpartikel dari ferit lunak.

martensit tetragonal dipanaskan ke suhu antara mana mengubah ke mikro dua fase yang

terdiri dari badan-berpusat ferit kubik alpha dan partikel kecil cernentite. Dengan

meningkatkan waktu dan suhu tempering, kekerasan menurun martcnsite temper (Gbr.

4.19). Alasannya adalah bahwa sementit partikel menyatu dan tumbuh, dan jarak antara

partikel dalam meningkatkan lembut matriks ferit sebagai kurang stabil, lebih kecil partikel

karbida larut.

Kemampuan Mengeraskan dari Paduan Besi

Kemampuan paduan untuk dikeraskan dengan perlakuan panas disebut hardenability nya.

Ini adalah ukuran kedalaman kekerasan yang dapat diperoleh dengan pemanasan dan

pendinginan berikutnya. Istilah ini hardenability tidak harus bingung dengan kekerasan, yang

merupakan resistensi bahan untuk indentasi atau menggaruk.

Dari diskusi sejauh ini, Anda dapat alasan yang hardenability paduan besi tergantung pada

kadar karbon, ukuran butir austenit, elemen paduan hadir dalam bahan, dan laju

pendinginan.Tes-tes yang Jominy telah dikembangkan dalam rangka untuk menentukan

sebuah paduan hardenability.

Uji kemampuan mengeraskan akhir-quench

Pada uji Jominy umum digunakan (setelah WE Jominy, 1893-1976), 100mm bulat (4 in) test

bar panjang yang terbuat dari paduan tertentu austeniuzed, yaitu, dipanaskan sampai suhu

yang tepat untuk membentuk austenit 100 persen. Ini adalah quenching langsung di salah

satu ujung (Gambar 4.20a) dengan aliran air pada 24 ° C (75 ° F). Laju pendinginan

bervariasi sehingga seluruh panjang bar, tingkat yang tertinggi pada akhir yang lebih rendah

di

GAMBAR 4,20

Lal Akhir-quench test dan laju pendinginan. (B) kurva Hardenability selama lima baja yang

berbeda, sebagaimana diperoleh dari tes akhir memuaskan. variasi kecil dalam komposisi

dapat mengubah bentuk kurva ini. Setiap kurva sebenarnya sebuah band, dan penentuan

yang tepat adalah penting dalam perlakuan panas logam untuk kontrol lebih baik

properti. Sumber: L. H. Van Vlack, Bahan untuk Rekayasa. Addison-Wesley Publishing Co,

Inc, 1982.

kontak dengan air. Kekerasan sepanjang bar kemudian diukur pada berbagai jarak dari

ujung padam dan diplot (Gambar 4.20b).

Seperti yang diharapkan dari diskusi kita tentang efek pendinginan tarif dalam Bagian 4.7,

kekerasan menurun jauh dari ujung bar. Semakin besar kedalaman yang menembus

kekerasan, semakin besar hardenability paduan. Setiap komposisi paduan memiliki band

Ijardenabtirty khususnya. Perhatikan bahwa kekerasan pada akhir meningkat padam

dengan meningkatnya kadar karbon dan yang 1040, 4140, dan 4340 baja memiliki

kandungan karbon yang sama (0,40 persen) dan dengan demikian kekerasan (57 HRC)

pada akhir padam.

Karena variasi kecil dalam komposisi dan ukuran butir dapat mempengaruhi bentuk kurva

hardenabilitv, tiap lot paduan harus diuji secara individu mungkin Data

4 Paduan Logam •: Struktur mereka dan Penguatan oleh Perlakuan Panas

akan diplot sebagai sebuah band, bukan curv tunggal. kurva Hardcnability diperlukan dalam

memperkirakan kekerasan komponen dipanaskan, seperti roda gigi, Cams, dan berbagai

komponen lainnya, sebagai fungsi dari komposisi mereka.

Pendinginan media

cairan yang digunakan untuk memadamkan paduan dipanaskan juga memiliki efek pada

hardenability. Pendinginan dapat dilakukan dalam air, air garam (air asin), minyak, garam

cair, atau udara. caustic solusi, solusi polimer, dan gas juga digunakan. Karena perbedaan

dalam konduktivitas termal, panas jenis, dan panas penguapan dari media ini, laju

pendinginan dari paduan (keparahan memuaskan pf) juga akan dia yang berbeda.

Secara relatif dan dalam rangka penurunan, kapasitas pendinginan beberapa media

quenching adalah: gelisah air garam 5; masih air i; masih minyak 0,3; gas dingin 0,1; dan

udara masih 0.02. Agitasi juga merupakan faktor yang signifikan dalam tingkat pendinginan.

Semakin kuat agitasi, semakin tinggi adalah tingkat pendinginan. Dalam baja perkakas

media quenching ditetapkan melalui surat (lihat Tabel 5.7), seperti W untuk pengerasan air,

0 untuk pengerasan minyak, dan A untuk pengerasan udara.

Pendinginan i-makan juga tergantung pada ketebalan-permukaan-area-atau rasio area

permukaan-ke-volume bagian. Semakin tinggi rasio ini, semakin tinggi adalah tingkat

pendinginan. Jadi, misalnya, dan tebal mendingin lebih lambat dari pelat tipis dengan luas

permukaan yang sama. Pertimbangan ini juga penting dalam pendinginan logam dan plastik

di casting dan proses pengecoran.

Air adalah medium umum untuk pendinginan cepat. Namun, logam dipanaskan bisa

membentuk selimut uap sepanjang permukaan dari gelembung uap air yang terbentuk

ketika air mendidih pada antarmuka logam-air. selimut ini menciptakan sebuah penghalang

untuk konduksi panas karena konduktivitas termal uap yang lebih rendah. Gelisah cairan

atau bagian membantu untuk mengurangi atau menghilangkan selimut. Juga, mungkin air

disemprotkan pada bagian urder tekanan tinggi. Air garam adalah media quenching efektif

karena garam membantu nukleasi gelembung di antarmuka, sehingga meningkatkan agitasi.

Namun, air garam bisa menimbulkan korosi pada bagian tersebut.

Polimer quenchants telah digunakan selama hampir tiga puluh tahun untuk besi serta

paduan nonferrous quenching, dan komposisi baru sedang dikembangkan secara teratur.

Mereka memiliki karakteristik pendinginan yang umumnya antara air dan minyak petroleum.

quenchants tipikal adalah polimer polivinil alkohol, oksida polyalkaline, pirolidon polivinil, dan

oxazoline polietilena. Quenchants ini memiliki keunggulan seperti kontrol yang lebih baik dari

hasil kekerasan, penghapusan asap dan api (seperti ketika minyak digunakan sebagai

quenchant a), dan korosi (seperti saat air yang digunakan). Tingkat quenching dapat

dikontrol dengan memvariasikan konsentrasi solusi.

Distorsi

Karena ketangguhan dan selama perlakuan panas dan variasi dalam tingkat pemanasan

dan pendinginan di berbagai daerah di satu bagian, panas memperlakukan dapat

menyebabkan distorsi, atau perubahan ireversibel dari dimensi bagian. Distorsi adalah

istilah umum dan dapat terdiri dari distorsi ukuran atau bentuk distorsi. Ukuran distorsi

melibatkan perubahan dalam dimensi bagian tanpa perubahan bentuk, sedangkan bentuk

distorsi melibatkan membungkuk, memutar, dan perubahan dimensi nonsymmetrical serupa.

Distorsi dapat dikurangi dengan kontrol yang tepat siklus pemanasan dan pendinginan,

desain bagian perbaikan, dan lebih lokal perlakuan panas dari bagian tersebut (lihat juga

Bagian 4.13).

Perlakuan Panas Bukan Besi dan Paduan Baja Stainless

Paduan bukan besi dan beberapa baja tahan karat secara umum tidak dapat panas dirawat

oleh teknik yang digunakan dengan paduan besi. Alasannya adalah bahwa paduan bukan

besi tidak mengalami transformasi fasa baja lakukan. Pengerasan dan niechanisms

penguatan untuk paduan ini pada dasarnya berbeda. paduan aluminium perlakuan panas,

paduan tembaga, dan martensit dan curah hujan-pengerasan baja stainless yang mengeras

dan diperkuat dengan proses pengerasan presipitasi disebut. Perlakuan panas adalah suatu

teknik di mana partikel-kecil dari sebuah fase yang berbeda dan disebut presipitat-busur

tersebar merata dalam matriks fase asli (Gambar 4.3a). Dalam proses ini endapan bentuk

karena solubilitv padat satu elemen (salah satu komponen dari paduan) di lain terlampaui.

Tiga tahap yang terlibat dalam pengerasan presipitasi. Kita bisa menggambarkan mereka

dengan mengacu pada jig. 4,21, diagram fase untuk sistem aluminium-tembaga. Untuk

paduan dengan komposisi 95,5% 4,5% Al-Cu, fase-tunggal (kappa) larutan padat substitusi

dari tembaga (zat terlarut) dalam aluminium (pelarut) ada antara 500 ° C dan 570 ° C (930 °

F dan 1060 ° F). Tahap kappa adalah aluminium-kaya, dengan struktur fcc, dan ulet. Di

bawah suhu yang lebih rendah, yaitu, di bawah kurva solubilitv rendah, ada dua tahap:

kappa dan theta (suatu senyawa intermetalik keras CuAl2). paduan panas ini dapat diobati

dan sifat-sifatnya yang diubah oleh dua metode yang berbeda: pengobatan solusi dan curah

hujan.

Solusi Perlakuan

Dalam larutan perawatan paduan dipanaskan ke dalam fase padat-solusi kappa,

mengatakan, 540 ° C (1000 ° F), dan didinginkan dengan cepat, misalnya dengan

pendinginan dalam air. Struktur diperoleh segera setelah quenching A (pada Gambar.

4.21h), hanya terdiri dari satu fasa kappa. paduan ini memiliki kekuatan dan daktilitas yang

cukup moderat.

Pengendapan pengerasan

struktur yang diperoleh dari A pada Gambar. 4.21b dapat dibuat kuat oleh pengerasan

presipitasi. paduan ini dipanaskan ke suhu antara dan diadakan di sana selama jangka

waktu tertentu, di mana curah hujan terjadi. Atom tembaga berdifusi ke nuclea

SI situs dan menggabungkan dengan atom aluminium, menghasilkan fase theta, yang

merupakan sebagai presipitat submicroscopic ditampilkan dalam B oleh titik kecil di dalam

butir fase kappa. Struktur ini lebih kuat dibandingkan di A, meskipun kurang ulet.

Peningkatan kekuatan tersebut diberikan untuk perlawanan meningkat menjadi gerakan

dislokasi di daerah dari presipitat.

Aging. Karena proses presipitasi merupakan salah satu waktu dan suhu, ia juga disebut

penuaan, dan perbaikan properti ini dikenal sebagai pengerasan usia. Jika dilakukan di atas

suhu kamar, proses ini disebut penuaan buatan. Namun, beberapa paduan aluminium

mengeras dan menjadi lebih kuat selama periode waktu pada suhu kamar. Proses ini

dikenal sebagai penuaan alami. paduan tersebut pertama padam, maka jika diinginkan,

terbentuk pada suhu ruang dan diperbolehkan untuk mendapatkan kekuatan dan kekerasan

oleh penuaan alami.Alam penuaan dapat diperlambat ke bawah oleh pendingin paduan

padam.

Dalam proses pengendapan, jika dipanaskan paduan diadakan pada suhu untuk jangka

waktu, presipitat mulai menyatu dan tumbuh. Mereka menjadi lebih besar tetapi lebih sedikit,

seperti yang ditunjukkan oleh titik-titik yang lebih besar di C pada Gb. 4,2 £ Proses ini

disebut overaging, dan paduan yang lebih lembut dan lebih lemah. Jadi ada hubungan

waktu-suhu optimal dalam proses penuaan untuk mendapatkan properti yang diinginkan

(Gbr. 4,22).

Jelas, sebuah paduan umur dapat digunakan hanya sampai suhu maksimum tertentu dalam

pelayanan, jika tidak akan terlalu tua dan kehilangan kekuatan dan kekerasan. Meskipun

lemah, merupakan bagian overaged memiliki stabilitas dimensi yang lebih baik.

Maraging. Ini adalah perlakuan pengerasan presipitasi-bagi sekelompok khusus paduan

tinggi kekuatan besi-base. The maraging kata berasal dari usia martensit pengerasan.

Dalam proses satu atau lebih senyawa intermetalik yang diendapkan dalam matriks

martensit rendah karbon.Sebuah baja macaging khas mungkin mengandung nikel 18

persen, di samping unsur lain, dan penuaan dilakukan pada 480 ° C (900 ° F). Pengerasan

oleh maraging d'oes tidak bergantung pada laju pendinginan. Jadi kekerasan seragam

lengkap dapat diperoleh di seluruh bagian besar dengan distorsi minimal. menggunakan

Khas maraging baja untuk mati dan perkakas untuk pengecoran, pencetakan, penempaan,

dan ekstrusi.

Case Hardening 4,10

Perlakuan panas proses yang telah kami uraikan sejauh ini melibatkan perubahan struktur

mikro dan perubahan properti di sebagian besar bahan atau komponen dengan melalui

pengerasan. Dalam banyak situasi, namun hanya perubahan sifat permukaan bagian-maka

istilah-kasus pengerasan yang diinginkan. Metode ini sangat berguna untuk meningkatkan

ketahanan terhadap lekukan permukaan, kelelahan, dan pakaian. Aplikasi yang umum untuk

kasus pengerasan adalah gigi gigi, Cams, poros, bantalan, kancing, pin, pelat kopling

otomotif, peralatan, dan mati. Melalui pengerasan bagian ini tidak akan diinginkan, karena

tidak memiliki bagian yang sulit ketangguhan yang diperlukan untuk aplikasi ini. Sebuah

retak permukaan kecil bisa menyebar dengan cepat melalui bagian dan menyebabkan

kegagalan total.

Berbagai proses pengerasan permukaan yang tersedia (Tabel 4.1): karburasi (gas, cair, dan

karburisasi), naik carbonit, cyaniding, nitridasi, boronizing, api dan pengerasan induksi, dan

pengerasan laser. Pada dasarnya, busur ini panas-memperlakukan opera petunjuk dalam

mana komponen dipanaskan dalam suasana yang mengandung unsur-unsur (seperti

karbon, nitrogen, atau boron) yang mengubah komposisi, struktur mikro, dan sifat

permukaan. Untuk baja dengan kandungan karbon yang cukup tinggi, pengerasan

permukaan terjadi tanpa menggunakan unsur-unsur tambahan. Hanya proses perlakuan

panas yang diuraikan dalam Bagian 4,7 diperlukan untuk mengubah mikrostruktur, biasanya

oleh flame hardening atau pengerasan induksi, seperti diuraikan dalam Tabel 4.1

Elektron sinar laser dan sinar (lihat Bagian 26,7 dan 26,8) juga digunakan secara efektif

untuk mengeraskan permukaan baik kecil dan besar. Metode ini juga digunakan untuk

melalui pengerasan bagian yang relatif kecil. Keuntungan utama pengerasan permukaan

laser kontrol dekat input daya, distorsi kurang, dan kemampuan untuk menjangkau daerah-

daerah yang akan bisa diakses dengan cara lain. Namun demikian, biaya modal bisa tinggi

dan kedalaman lapisan kawakan yang dihasilkan biasanya kurang dari 2,5 mm (0,1 in).

Karena pengerasan kasus adalah perlakuan panas lokal, bagian kawakan memiliki gradien

kekerasan. Biasanya, kekerasan adalah maksimum pada permukaan dan menurun di

bawah permukaan, dengan laju penurunan tergantung pada komposisi logam dan variabel

proses.Teknik pengerasan permukaan juga dapat digunakan untuk temper, yang

memodifikasi sifat permukaan yang telah mengalami perlakuan panas. Berbagai proses

lainnya dan teknik untuk pengerasan permukaan, seperti peening ditembak dan permukaan

rolling, meningkatkan ketahanan aus dan karakteristik lainnya.

Dekarburisasi adalah fenomena di mana paduan mengandung karbon kehilangan karbon

dari permukaan mereka sebagai hasil dari perlakuan panas atau panas bekerja di media

(biasanya oksigen) yang bereaksi dengan karbon. Dekarburisasi tidak diinginkan karena

mempengaruhi hardenabilitv dari bagian permukaan dengan menurunkan kadar karbon. Hal

ini juga merugikan mempengaruhi kekerasan, kekuatan, dan kehidupan kelelahan baja

dengan signifikan menurunkan batas their'endurance. Dekarburisasi sebaiknya dihindari

oleh pengolahan di atmosfer inert atau vakum, atau menggunakan rendaman air garam

netral selama perlakuan panas.

Annealing

Annealing adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan pemulihan dari-

dingin bekerja atau logam dipanaskan atau paduan sifat aslinya, seperti untuk meningkatkan

daktilitas (maka formability) dan mengurangi kekerasan dan kekuatan, atau untuk mengubah

struktur mikro. Anil juga digunakan untuk meringankan tegangan sisa di bagian dibuat untuk

machinability ditingkatkan dan stabilitas dimensi. Istilah annealing juga berlaku untuk

perawatan termal gelas dan produk semacam itu, casting, dan weldments.

Proses anil terdiri dari (1) pemanasan benda kerja ke kisaran suhu tertentu, (2)

memegangnya pada temperatur untuk periode waktu (perendaman), dan (3) pendinginan itu

slqwly. Proses ini mungkin akan dilaksanakan dalam suasana inert atau dikendalikan atau

dilakukan pada suhu yang lebih rendah untuk mencegah atau meminimalkan oksidasi

permukaan.

Annealing temperatur mungkin lebih tinggi dari suhu rekristalisasi, tergantung pada tingkat

pekerjaan dingin. Misalnya, suhu rekristalisasi untuk tembaga berkisar antara 200°C dan

300°C (400°F dan 600°F), sedangkan anil-

GAMBAR 4,23

Panas-memperlakukan rentang suhu untuk baja karbon biasa, seperti yang ditunjukkan

pada diagram fase besi-karbida besi. Sumber: ASM International.

suhu ing diperlukan untuk memperoleh kembali seluruh sifat asli berkisar dari 260 C ke 650

° C (500 ° F 1200 ° F), tergantung pada tingkat pekerjaan dingin sebelumnya.

anil Kendali adalah istilah yang diterapkan untuk anil paduan besi, umumnya rendah dan

baja karbon menengah. baja dipanaskan di atas A1 atau A3 (Gambar 4,23), dan

pendinginan berlangsung perlahan, seperti 10 ° C (20 ° F) per jam, dalam tungku setelah

dimatikan. struktur yang diperoleh dari anil penuh perlit kasar, yang lunak dan ulet dan

memiliki butir seragam kecil.

Untuk menghindari kelembutan yang berlebihan dalam anil baja, siklus pendingin dapat

dilakukan sepenuhnya masih udara. Proses ini disebut normalisasi, di mana bagian yang

dipanaskan ke suhu di atas A3 atau A,,,, untuk mengubah struktur terhadap austenit. itu

menghasilkan kekuatan yang agak lebih tinggi dan kekerasan dan daktilitas lebih rendah

daripada di anil penuh (Gbr. 4,24). Struktur yang diperoleh adalah perlit halus dengan butir

seragam kecil. Normalisasi pada umumnya dilakukan untuk memperbaiki struktur butir,

mendapatkan struktur seragam (homogenisasi), penurunan tegangan sisa, dan

meningkatkan machinability.

Kami menggambarkan struktur spheroidizing dan prosedur untuk mendapatkan dalam Pasal

4,7 dan pada Gambar. 4,17 dan 4,23. Spheroidizing anil meningkatkan kinerja pengerjaan

dingin dan machinability baja.

Proses annealing. Selama proses anil (juga disebut intermediate anil-ing, annealing

subkritis, atau Zn-proses anil), benda kerja adalah untuk memulihkan anil keuletannya,

sebagian atau seluruhnya yang mungkin telah habis oleh pengerasan kerja selama

pengerjaan dingin. Dengan cara ini, bagian tersebut dapat bekerja lebih lanjut menjadi

bentuk akhir yang diinginkan. Jika suhu tinggi dan / atau waktu anil panjang, pertumbuhan

butir dapat hasil, dengan efek buruk terhadap formability bagian anil (lihat Bagian 1.6).

GAMBAR 4,24

Kekerasan baja dalam kondisi padam dan normal, sebagai fungsi dari kadar karbon.

Stress-relief annealing. Untuk mengurangi atau menghilangkan tegangan sisa, sebuah wor!;

Picce umumnya mengalami tegangan-bantuan anil, atau hanya menghilangkan stres. Suhu

dan waktu yang dibutuhkan untuk proses ini tergantung pada material dan rngnitudc dari

tegangan sisa ini. The tegangan sisa mungkin telah diinduksi selama membentuk,

permesinan, atau proses membentuk lainnya, atau disebabkan oleh perubahan volume

selama fase transformasi.Untuk baja, bagian yang dipanaskan di bawah A1, sehingga

menghindari transformasi fasa.harga Lambat pendingin, misalnya di dalam masih udara,

umumnya digunakan. Stress relieving mendukung stabilitas dimensi dalam situasi di mana

santai berikutnya tegangan sisa ini dapat menyebabkan distorsi pada bagian bila dalam

pelayanan selama jangka waktu tertentu, itu juga mengurangi kecenderungan korosi-

tegangan retak.

Tempering. Jika baja yang dikeraskan dengan perlakuan panas, tempering, atau gambar

(tidak harus bingung dengan gambar kawat atau gambar dalam, yang diuraikan dalam

Bagian III), digunakan dalam rangka mengurangi kerapuhan, meningkatkan daktilitas dan

ketangguhan, dan mengurangi tegangan sisa. Istilah ini tempering juga digunakan untuk

gelas. Dalam temper, baja dipanaskan ke suhu tertentu, tergantung pada komposisi, dan

didinginkan pada tingkat yang ditentukan. Hasil tempering untuk baja 4340 minyak-padam

AISI ditunjukkan pada Gambar. 4.25. Paduan baja dapat mengalami embrittlement marah,

yang disebabkan oleh pemisahan kotoran sepanjang batas butir pada suhu antara 480°C

dan 590°C (900°F dan 1100°F).

GAMBAR 4,25

Sifat mekanis minyak dipadamkan 4340 baja sebagai fungsi temperatur. Sumber:

Courtesyof

LW Steel Company.

Austempering. Dalam pengaustemperan, baja dipanaskan adalah terpuaskan dari suhu

austenitizing cukup cepat untuk menghindari pembentukan ferit atau perlit. Hal ini diadakan

pada suhu tertentu sampai transformasi isotermal dari austenit ke bainit selesai. Hal ini

kemudian didinginkan ke suhu ruang, biasanya di masih udara, pada tingkat yang moderat

untuk menghindari gradien termal di bagian tersebut. Media quenching yang paling umum

digunakan adalah garam cair, pada suhu berkisar antara 160°C sampai 750°C (320°F untuk

1380°F).

Austempering sering diganti untuk quenching dan tempering konvensional, baik untuk

mengurangi kecenderungan untuk retak dan distorsi selama pendinginan atau untuk

meningkatkan keuletan dan ketangguhan sambil mempertahankan kekerasan. Karena siklus

waktu yang lebih singkat, proses ini ekonomis untuk banyak aplikasi. Dalam diubah

pengaustemperan, struktur campuran perlit dan bainit diperoleh. Contoh terbaik dari praktek

ini adalah paten, yang memberikan daktilitas tinggi dan kekuatan yang cukup tinggi, seperti

kawat dipatenkan digunakan dalam industri kawat.

Martempering (marquenching). Dalam martempering, baja atau besi cor yang terpuaskan

dari suhu austenitizing menjadi media panas-fluida, seperti minyak panas atau garam cair.

Hal ini dilakukan pada temperatur yang sampai suhu seragam di seluruh bagian dan

kemudian didinginkan pada tingkat yang moderat, seperti di udara, untuk menghindari

gradien temperatur dalam bagian. bagian tersebut kemudian marah karena struktur

sehingga diperoleh terutama untempered martensit dan tidak cocok untuk kebanyakan

aplikasi. baja Martempered memiliki kecenderungan kurang untuk memecahkan,

mendistorsi, dan mengembangkan sisa tegangan selama perlakuan panas. di diubah

martempering suhu quenching lebih rendah, dan dengan demikian laju pendinginan yang

lebih tinggi. Proses ini cocok untuk baja dengan hardenability rendah.

Ausforming. Dalam ausforming, juga disebut pengolahan termomekanis, baja terbentuk

menjadi bentuk yang diinginkan dalam rentang dikontrol temperatur dan waktu untuk

mencegah pembentukan produk transformasi nonmartensitic. bagian tersebut kemudian

didinginkan pada berbagai tingkat untuk mendapatkan yang diinginkan mikrostruktur. bagian

Ausformed memiliki sifat mekanik yang superior.

Contoh: Perlakuan panas ekstrusi yang mati

Sebagaimana telah kita lihat, perlakuan panas bagian untuk mendapatkan kekerasan

tertentu memerlukan beberapa pertimbangan tentang materi dan sifat yang diinginkan.

Proses panas-memperlakukan specihc harus direncanakan dengan hati-hati dan seringkali

membutuhkan pengalaman yang cukup, sebagaimana dicatat dari contoh berikut. A 200-mm

(8-in.) Bulat dan 75 mm (3-in.) Panjang panas-ekstrusi mati, dengan lubang 75 mm, terbuat

dari baja panas H2 1-kerja (lihat Tabel 5.8). Sebuah metode khas untuk mengobati panas

seperti mati, cocok untuk ekstrusi panas (lihat Bagian 15,4), adalah diuraikan sebagai

berikut: (a) Panaskan mati di 815-845 ° C, baik dalam suasana yang sedikit oksidasi atau

dalam garam netral. (B) Transfer ke tungku yang beroperasi pada 1175 ° C, dalam persen

6-12 mengurangi suasana atau mandi garam netral Tahan dalam tungku selama sekitar 20

menit setelah meninggal telah mencapai 1175 ° C. (C) Cool di udara masih sekitar 65 CC.

(Ci) temper pada 565 ° C selama empat jam.(E) Cool untuk suhu kamar dekat. (F) Retemper

pada 650 CC selama empat jam. (G) Cool mati di udara. , Sumber: 1nternational Asni.

4,12 Memperlakukan Panas Tungku dan Peralatan

Dua tipe dasar tungku busur digunakan untuk mengobati panas: batch tungku dan tungku

kontinyu. Karena rhe mengkonsumsi jumlah besar energi, isolasi dan eff-ciency adalah

pertimbangan desain yang penting, sebagai biaya awal busur mereka, tenaga kerja yang

dibutuhkan untuk operasi pemeliharaan kering, dan penggunaan yang aman. suhu Sejak

seragam dan kontrol akurat dari suhu-waktu siklus penting, tungku modern ar dilengkapi

dengan kontrol elektronik. perkembangan baru dalam tungku mencakup sistem komputer

dikendalikan diprogram untuk menjalankan melalui siklus panas-memperlakukan lengkap,

berulang kali dan dengan akurasi reproducible.

Sistem bahan bakar pemanas biasanya gas, minyak, atau listrik (induksi resistensi atau

pemanasan). Jenis bahan bakar yang digunakan mempengaruhi atmosfer tungku itu. Tidak

seperti pemanasan listrik, gas atau minyak memperkenalkan produk-produk dari

pembakaran ke dalam kelemahan-tungku. Namun, pemanas listrik memiliki waktu startup

lambat dan difhcult lebih untuk menyesuaikan dan kontrol.

4.12.1 Batch tungku

Dalam batch tungku bagian harus diperlakukan panas dimuat ke dalam dan dibongkar dari

tanur batch individu. tungku ini pada dasarnya terdiri dari sebuah kamar yang terisolasi,

sistem pemanas, subkultur II pintu akses atau pintu. tungku Batch adalah dari jenis berikut:

Sebuah tungku kotak persegi panjang ruang horisontal, dengan satu atau dua pintu akses

melalui bagian mana yang dimuat. Jenis tungku ini umumnya digunakan dan

satile, sederhana untuk membangun dan digunakan, dan tersedia dalam beberapa size.

Contoh: Perlakuan panas ekstrusi yang mati

Sebagaimana telah kita lihat, perlakuan panas bagian untuk mendapatkan kekerasan

tertentu memerlukan beberapa pertimbangan tentang materi dan sifat yang diinginkan.

Proses panas-memperlakukan specihc harus direncanakan dengan hati-hati dan seringkali

membutuhkan pengalaman yang cukup, sebagaimana dicatat dari contoh berikut. A 200-mm

(8-in.) Bulat dan 75 mm (3-in.) Panjang panas-ekstrusi mati, dengan lubang 75 mm, terbuat

dari baja panas H2 1-kerja (lihat Tabel 5.8). Sebuah metode khas untuk mengobati panas

seperti mati, cocok untuk ekstrusi panas (lihat Bagian 15,4), adalah diuraikan sebagai

berikut: (a) Panaskan mati di 815-845 ° C, baik dalam suasana yang sedikit oksidasi atau

dalam garam netral. (B) Transfer ke tungku yang beroperasi pada 1175 ° C, dalam persen

6-12 mengurangi suasana atau mandi garam netral Tahan dalam tungku selama sekitar 20

menit setelah meninggal telah mencapai 1175 ° C. (C) Cool di udara masih sekitar 65 CC.

(Ci) temper pada 565 ° C selama empat jam.(E) Cool untuk suhu kamar dekat. (F) Retemper

pada 650 CC selama empat jam. (G) Cool mati di udara. , Sumber: 1nternational Asni.

Memperlakukan Panas Tungku dan Peralatan

Dua tipe dasar tungku busur digunakan untuk mengobati panas: batch tungku dan tungku

kontinyu. Karena rhe mengkonsumsi jumlah besar energi, isolasi dan eff-ciency adalah

pertimbangan desain yang penting, sebagai biaya awal busur mereka, tenaga kerja yang

dibutuhkan untuk operasi pemeliharaan kering, dan penggunaan yang aman. suhu Sejak

seragam dan kontrol akurat dari suhu-waktu siklus penting, tungku modern ar dilengkapi

dengan kontrol elektronik. perkembangan baru dalam tungku mencakup sistem komputer

dikendalikan diprogram untuk menjalankan melalui siklus panas-memperlakukan lengkap,

berulang kali dan dengan akurasi reproducible.

Sistem bahan bakar pemanas biasanya gas, minyak, atau listrik (induksi resistensi atau

pemanasan). Jenis bahan bakar yang digunakan mempengaruhi atmosfer tungku itu. Tidak

seperti pemanasan listrik, gas atau minyak memperkenalkan produk-produk dari

pembakaran ke dalam kelemahan-tungku. Namun, pemanas listrik memiliki waktu startup

lambat dan difhcult lebih untuk menyesuaikan dan kontrol.

Sekumpulan tungku

Dalam sekumpulan tungku bagian harus diperlakukan panas dimuat ke dalam dan

dibongkar dari sekumpulan tanur individu. Tungku ini pada dasarnya terdiri dari sebuah

kamar yang terisolasi, sistem pemanas, subkultur II pintu akses atau pintu. tungku Batch

adalah dari jenis berikut:

Sebuah tungku kotak persegi panjang ruang horisontal, dengan satu atau dua pintu akses

melalui bagian mana yang dimuat. Jenis tungku ini umumnya digunakan dan

satile, sederhana untuk membangun dan digunakan, dan tersedia dalam beberapa si7es. A

n) variatic dari

GAMBAR 4,26

Jenis kumparan induksi yang digunakan di pemanasan permukaan berbagai bagian.

Kumparan, yang dapat dibentuk agar sesuai dengan kontur bagian yang harus diperlakukan

panas (Gbr. 4.26), terbuat dari tembaga atau paduan tembaga-dasar, dan biasanya air

didinginkan. koil mungkin juga dirancang untuk memadamkan bagian. pemanas induksi

panas diinginkan untuk memperlakukan lokal, seperti untuk gigi gigi dan Cams.

Tungku perapian atmosfer

Suasana di tungku dapat dikendalikan untuk menghindari oksidasi, menodai, dan

decarburi7ation paduan besi dipanaskan sampai suhu yang tinggi. Oksigen menyebabkan

oksidasi (korosi, karatan, dan scaling). Karbon dioksida memiliki berbagai efek: Ini mungkin

netral atau decarburizing, tergantung pada konsentrasi di atmosfer tungku. Uap Vater dalam

tungku penyebab oksidasi baja, menghasilkan warna biru. The bluing Istilah digunakan

untuk menggambarkan pembentukan film biru tipis oksida pada selesai bagian untuk

memperbaiki penampilan dan ketahanan terhadap oksidasi. Nitrogen adalah suasana netral

umum, dan ruang hampa memberikan suasana yang benar-benar netral.

Pertimbangan Desain Memperlakukan Panas

Selain faktor metalurgi dijelaskan, panas berhasil mengobati melibatkan pertimbangan

desain untuk menghindari masalah seperti retak, distorsi, dan sifat tak seragam di seluruh

bagian dipanaskan. Laju pendinginan selama quenching mungkin tidak seragam, terutama

dengan bentuk kompleks dengan berbagai silang-bagian dan ketebalan, sehingga

menghasilkan gradien temperatur parah. Hal ini menyebabkan variasi.

Diposkan oleh jasen pakpahan