Perlakuan hangat (atau heat treating) adalah kumpulan bentuk mekanis, hangat, dan pengerjaan logam yang digunakan untuk mengubah sifat fisik, dan terkadang kimia, suatu kain. Aplikasi paling umum adalah metalurgi. Obat-obatan hangat juga digunakan dalam pembuatan berbagai bahan lain, seperti kaca. Perlakuan panas mencakup penggunaan pemanasan atau pendinginan, secara teratur hingga suhu yang luar biasa, untuk mencapai hasil yang diinginkan seperti pemadatan atau pelunakan kain. Metode perlakuan panas meliputi tempering, pengerasan wadah, penguatan presipitasi, perlakuan, karburasi, normalisasi, dan pemadaman. Meskipun istilah perlakuan hangat diterapkan pada bentuk-bentuk dimana pemanasan dan pendinginan dilakukan dengan alasan khusus untuk mengubah sifat-sifat yang dimaksudkan, pemanasan dan pendinginan sering kali terjadi secara tidak terduga di tengah bentuk-bentuk fabrikasi lain seperti pembentukan panas atau pengelasan.
Proses fisik
Perlakuan panas adalah proses penting dalam memanipulasi sifat bahan logam dengan mengubah struktur mikronya. Struktur mikro ini terdiri dari butiran atau kristalit, dan faktor-faktor seperti ukuran butir dan komposisi secara signifikan mempengaruhi perilaku mekanik logam. Perlakuan panas melibatkan pengendalian laju difusi dan pendinginan dalam struktur mikro untuk mencapai sifat yang diinginkan seperti kekerasan, kekuatan, ketangguhan, keuletan, dan elastisitas.
Ada dua mekanisme yang terlibat dalam perubahan sifat paduan selama perlakuan panas: pembentukan martensit, yang secara intrinsik merusak kristal, dan difusi, yang mempengaruhi homogenitas paduan. Dalam keadaan larut, atom-atom unsur terlarut menyebar melalui difusi, berusaha mencapai distribusi homogen dalam kristal logam dasar. Pendinginan hingga keadaan tidak larut dapat menyebabkan pengendapan, di mana atom-atom bermigrasi berkelompok pada batas butir, membentuk fase berbeda dalam struktur mikro.
Baja, misalnya, menunjukkan struktur mikro yang berbeda tergantung pada proses pemanasan dan pendinginan. Pendinginan lambat setelah pemanasan di atas suhu austenisasi membentuk struktur laminasi ferit dan sementit, yang dikenal sebagai perlit. Pendinginan cepat menghasilkan fase martensit karena transformasi austenit. Paduan yang dapat diolah dengan panas, tidak seperti paduan berbahan dasar besi, biasanya tidak mengalami transformasi ferit tetapi mengeras melalui presipitasi, suatu proses yang dikenal sebagai pengerasan umur.
Beberapa logam, seperti baja, menunjukkan transformasi martensit ketika didinginkan dengan cepat, sehingga menyebabkan pengerasan, sementara logam lainnya, seperti aluminium, mungkin menjadi lebih lunak. Transformasi tanpa difusi ini terjadi ketika atom-atom yang tidak larut terperangkap di dalam kisi selama pendinginan cepat, menciptakan tegangan geser dan mengubah susunan matriks kristal pada suhu rendah.
Pengaruh komposisi
Komposisi suatu paduan sangat mempengaruhi hasil perlakuan panas. Paduan eutektoid, misalnya, membentuk struktur mikro tunggal pada pendinginan jika persentase masing-masing unsurnya ideal. Mendinginkan paduan eutektoid menghasilkan pemisahan konstituen menjadi fase kristal yang berbeda, membentuk struktur mikro seperti perlit. Paduan hipoeutektoid memiliki dua titik leleh, yang mengarah pada pembentukan fase proeutektoid dan perlit saat didinginkan. Sebaliknya, paduan hipereutektoid juga memiliki dua titik leleh, tetapi sementit mengkristal terlebih dahulu, diikuti oleh perlit, sehingga menghasilkan pengerasan yang lebih besar dengan mengorbankan keuletan. Variasi komposisi dan perilaku pendinginan ini menentukan sifat paduan akhir.
Pengaruh waktu dan suhu
Untuk memanaskan paduan dengan benar, kontrol suhu yang tepat, durasi pada suhu tertentu, dan laju pendinginan sangat penting. Sebagian besar perlakuan panas melibatkan pemanasan paduan melampaui suhu transformasi tertentu, yang dikenal sebagai suhu penangkapan (A), menyebabkan efek histeresis dimana suhu berhenti sejenak naik sebelum melanjutkan. Hal ini memastikan penetrasi panas sepenuhnya, sehingga menghasilkan larutan padat. Temperatur kritis yang berbeda-beda untuk paduan bergantung pada komposisinya. Misalnya, besi mengalami transformasi pada berbagai suhu kritis, dengan penambahan seperti karbon yang mengubah suhu tersebut.
Pemanasan di atas suhu kritis atas mencegah pertumbuhan butiran yang berlebihan, sehingga meningkatkan sifat mekanik seperti ketangguhan dan kekuatan. Laju pendinginan mempengaruhi transformasi difusi, dengan pendinginan yang lebih cepat menekan presipitasi ke suhu yang lebih rendah. Namun transformasi martensit tidak bergantung pada waktu. Pengendalian laju pendinginan dan suhu mempengaruhi struktur mikro yang terbentuk, mulai dari sferoidit hingga bainit. Paduan non-ferrous menjalani perlakuan panas serupa, dengan pendinginan cepat yang sering diikuti dengan pengerjaan dingin untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan melalui pengerasan kerja dan pengendapan. Pemanasan di bawah suhu kritis yang lebih rendah membantu mempercepat pengendapan tanpa rekristalisasi.
Types of heat treatment
Perlakuan panas melibatkan berbagai teknik untuk mengoptimalkan sifat mekanik paduan, seringkali memerlukan kontrol suhu yang tepat. Teknik-teknik ini termasuk annealing, yang melunakkan logam untuk pengerjaan dingin, normalisasi untuk memastikan ukuran butir seragam, penghilangan tegangan untuk menghilangkan tekanan internal, penuaan untuk meningkatkan kekuatan melalui pengerasan presipitasi, pendinginan untuk pendinginan cepat dan transformasi martensit, dan temper untuk meningkatkan ketangguhan dan keuletan.
Metode perlakuan panas selektif seperti pengerasan diferensial dan pengerasan api memungkinkan area tertentu pada suatu benda menerima perlakuan berbeda. Teknik pengerasan permukaan seperti pengerasan induksi dan pengerasan kotak meningkatkan ketahanan aus, sedangkan perlakuan dingin dan kriogenik meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus namun dapat meningkatkan risiko retak. Dekarburisasi, suatu proses yang mengubah kandungan karbon, juga digunakan dalam aplikasi tertentu.
Disadur dari: en.wikipedia.org