Apa itu Tempering? | Proses, Suhu & Efek pada Baja

Tempering adalah salah satu proses perlakuan panas yang paling mendasar namun banyak disalahpahami dalam manufaktur logam.

Hampir setiap komponen baja yang dipadamkan mengalami temper sebagai operasi sekunder wajib pasca-quench, namun banyak insinyur dan tim produksi yang menganggapnya sepele, langkah terstandarisasi daripada proses yang dikontrol secara presisi yang menentukan kekuatan akhir, kekerasan, keadaan stres internal, dan kehidupan pelayanan.

Dalam praktiknya, memadamkan kunci dengan keras, rapuh, struktur martensit yang sarat tegangan yang secara fungsional tidak dapat digunakan untuk sebagian besar aplikasi teknik.

Tempering — pemanasan yang dikontrol secara hati-hati di bawah suhu transformasi kritis — menyesuaikan struktur mikro yang dipadamkan untuk menghasilkan keseimbangan kekerasan yang tepat, kekerasan, stabilitas dimensi, dan ketahanan lelah yang diperlukan untuk servis.

Oleh karena itu, tempering umumnya digunakan dalam pembuatan baja perkakas, baja mati, baja pegas, komponen bantalan, roda gigi, poros, Bagian otomotif, cetakan, dan komponen mesin struktural.

1. Apa itu Tempering?

Dalam metalurgi, tempering adalah proses perlakuan panas di mana paduan besi yang sebelumnya mengeras dipanaskan kembali hingga mencapai suhu tertentu Di bawah suhu kritis yang lebih rendah (A₁), diadakan untuk jangka waktu tertentu, dan kemudian didinginkan dalam kondisi terkendali.

Untuk polos-Baja karbon, suhu eutektoid yang terkait dengan garis A₁ kira-kira 727° C. (1341° f), meskipun suhu kritis sebenarnya bervariasi menurut komposisi kimianya.

Tempering terutama diterapkan setelah quenching untuk memodifikasi struktur martensit as-quenched.

Tujuan utamanya adalah untuk mengurangi kerapuhan dan tegangan sisa sambil mempertahankan tingkat kekerasan dan kekuatan yang sesuai.

Dengan memilih suhu tempering dan waktu penahanan, produsen dapat menyesuaikan keseimbangan antara kekerasan, kekerasan, keuletan, Pakai ketahanan, dan stabilitas dimensi.

Efek utama dari tempering meliputi:

Temperatur tempering dipilih sesuai dengan grade baja dan sifat akhir yang diinginkan.

A temperamen suhu rendah dapat digunakan ketika kekerasan tinggi harus dipertahankan, sedangkan temperatur temper yang lebih tinggi umumnya menghasilkan ketangguhan dan keuletan yang lebih besar dengan penurunan kekerasan yang sesuai.

Tempering tidak sama dengan anil. Annealing biasanya dimaksudkan untuk melunakkan baja dan menghasilkan baja yang relatif stabil, struktur mikro yang ulet, sering kali melibatkan pemanasan di atas suhu transformasi kritis diikuti dengan pendinginan lambat.

Tempering, sebaliknya, diterapkan pada baja yang diperkeras dan dilakukan di bawah rentang transformasi kritis untuk memodifikasi, bukan menghilangkan sepenuhnya kondisi pengerasan.

Dalam pembuatan baja praktis, Oleh karena itu tempering paling baik dipahami sebagai penyesuaian terkontrol dari struktur mikro yang diciptakan oleh quenching.

Tujuannya bukan sekadar membuat baja yang dikeraskan menjadi lebih lunak, tetapi untuk mengubah struktur yang terlalu rapuh setelah dipadamkan menjadi struktur yang memberikan kombinasi sifat teknik yang lebih berguna.

2. Mengapa Tempering Diperlukan: Ilmu Pengetahuan di Balik Baja yang Dipadamkan

Untuk memahami temper, pertama-tama kita harus memahami apa yang dilakukan quenching.

Ketika baja dipanaskan ke dalam medan fase austenit—biasanya di atas 800–900°C tergantung komposisinya—struktur kristalnya menjadi kubik berpusat muka. (FCC).

Austenit dapat melarutkan sejumlah besar karbon. Jika baja didinginkan dengan cepat, biasanya di dalam air, minyak, atau polimer, atom karbon tidak punya waktu untuk berdifusi keluar.

Struktur kristal mencoba berubah menjadi kubik yang berpusat pada tubuh (BCC) ferit, tetapi karbon yang terperangkap mendistorsi kisi menjadi tetragonal yang berpusat pada benda (SM) struktur yang dikenal sebagai martensit.

Martensit dicirikan oleh:

• Kekerasan yang sangat tinggi.
• Kekuatan hasil tinggi.
• Daktilitas dan ketangguhan rendah.
• Tegangan sisa yang tinggi.
• Kecenderungan menuju retak tertunda.
• Kehadiran austenit tertahan di banyak paduan.

Dalam kondisi seperti padam ini, baja seringkali terlalu rapuh untuk penggunaan praktis. Alat pemotong mungkin akan pecah. Poros mungkin retak selama perakitan. Gigi roda gigi mungkin patah akibat beban kejut.

Tempering mengurangi risiko ini dengan memungkinkan difusi terkendali dan penataan ulang mikrostruktur.

Oleh karena itu, perlunya tempering bersifat ilmiah dan praktis.

Secara ilmiah, hal ini memungkinkan baja mendekati keseimbangan dengan menghilangkan regangan kisi dan mengendapkan karbida. Praktis, ini memungkinkan baja bertahan dalam kondisi layanan dunia nyata.

3. Berapa Kisaran Suhu Tempering Utama?

Suhu temper adalah salah satu variabel terpenting dalam perlakuan panas baja karena secara langsung mengontrol tingkat perubahan mikrostruktur setelah pendinginan..

Saat suhu tempering meningkat, difusi karbon, pengendapan karbida, pemulihan, dan transformasi austenit yang tertahan secara umum menjadi lebih nyata.

Tidak ada kisaran suhu tunggal yang berlaku untuk setiap baja.

Temperatur Suhu Rendah

Tempering suhu rendah biasanya digunakan ketika komponen harus mempertahankan tingkat kekerasan dan ketahanan aus yang tinggi sekaligus mengurangi kerapuhan yang terkait dengan martensit segar..

Suhu tipikal kira-kira 150–250°C (300–480°F), meskipun kisaran yang cocok tergantung pada bajanya.

Pada tahap ini, karbon mulai didistribusikan kembali dari martensit lewat jenuh, fase karbida halus dapat terbentuk, dan tegangan sisa dari pendinginan berkurang.

Pengurangan kekerasan biasanya terbatas dibandingkan dengan tempering pada suhu yang lebih tinggi.

Perawatan ini umum untuk aplikasi seperti:

• Alat pemotong
• Meninggal
• Komponen tahan aus
• Komponen bantalan tertentu
• Bagian baja perkakas dengan kekerasan tinggi

Kelemahannya adalah ketangguhannya masih relatif terbatas dibandingkan dengan medium- atau kondisi temper suhu tinggi.

Temperatur Suhu Sedang

Temperatur suhu sedang, sekitar 250–450 ° C. (480–840°F), menghasilkan modifikasi yang lebih besar dari struktur mikro padam.

Curah hujan karbida menjadi lebih berkembang, martensit menjadi kurang jenuh, dan tekanan internal terus menurun.

Wilayah ini dapat berguna ketika suatu komponen memerlukan kombinasi yang lebih seimbang kekuatan, kekerasan, kekerasan, dan pakai ketahanan.

Respons pastinya sangat bervariasi tergantung baja. Beberapa baja juga menunjukkan fenomena temper embrittlement pada rentang temperatur tertentu, yang berarti bahwa suhu tempering dan praktik pendinginan selanjutnya mungkin memerlukan perhatian.

Temperatur Suhu Tinggi

Temper suhu tinggi umumnya dilakukan pada suhu sekitar 450–700 ° C. (840–1290°F), asalkan suhunya tetap sesuai untuk baja tertentu dan di bawah kisaran transformasi kritis yang relevan.

Pada suhu ini, struktur mikro mengalami pemulihan dan evolusi karbida yang jauh lebih ekstensif.

Tekanan sisa berkurang secara signifikan, dan material umumnya mengembangkan ketangguhan dan keuletan yang jauh lebih tinggi dibandingkan pada kondisi as-quenched atau low-tempered.

Tempering suhu tinggi banyak dikaitkan dengan baja struktural yang dipadamkan dan ditempa, Baja paduan, poros, roda gigi, komponen yang mengandung tekanan, dan bagian-bagian mesin yang memuat banyak muatan.

Perbedaan yang sangat penting adalah bahwa temper pada suhu tinggi tidak selalu berarti kekuatan yang buruk.

Baja paduan dan perlakuan panas yang tepat dapat mempertahankan hasil dan kekuatan tarik yang besar sekaligus memperoleh ketahanan patah yang jauh lebih baik.

Pengerasan Sekunder Selama Tempering

Baja perkakas dengan paduan tinggi tertentu berperilaku berbeda. Daripada kekerasannya terus menurun seiring dengan meningkatnya suhu temper, mereka mungkin menunjukkan a puncak pengerasan sekunder, seringkali dalam kisaran temper yang lebih tinggi.

Ini terjadi ketika unsur-unsur paduan seperti kromium, Molybdenum, tungsten, atau endapan vanadium sebaik-baiknya, karbida paduan stabil.

Partikel-partikel ini menghambat pergerakan dislokasi dan dapat meningkatkan atau mempertahankan kekerasan.

Pengerasan sekunder sangat penting terutama untuk baja kecepatan tinggi dan baja perkakas pilihan yang ditujukan untuk servis suhu tinggi.

4. Bagaimana Proses Temperingnya?

Proses tempering merupakan siklus termal terkontrol yang dilakukan setelah pengerasan atau perlakuan lain yang telah menghasilkan struktur mikro yang cukup mengeras.

Meskipun prosedurnya tampak mudah, mencapai hasil yang konsisten memerlukan pengendalian suhu, waktu, keseragaman tungku, memuat, pendinginan, dan kondisi baja yang dipadamkan.

Urutan tempering industri yang khas dapat direpresentasikan sebagai:

Quenching → Transfer ke Tempering → Pemanasan → Perendaman → Pendinginan Terkendali → Inspeksi

Melangkah 1: Padamkan Baja

Tempering biasanya dimulai dengan komponen yang dipadamkan dengan benar.

Baja pertama-tama diaustenisasi dan kemudian didinginkan dengan cepat pada kecepatan yang cukup untuk menghasilkan struktur pengerasan yang diinginkan.

Media pendinginan mungkin termasuk:

• Minyak
• Air
• Solusi polimer
• Gas bertekanan
• garam cair

Media yang benar bergantung pada paduan dan geometri komponen.

Tujuannya adalah untuk mencapai pengerasan dan struktur mikro yang diperlukan sekaligus meminimalkan retak dan distorsi.

Melangkah 2: Pindahkan Komponen ke Tempering Furnace

Setelah pendinginan, komponen harus ditempa sesuai dengan prosedur produksi yang ditentukan.

Untuk banyak tingkatan, tempering yang cepat diinginkan karena kondisi yang baru dipadamkan mengandung tegangan sisa yang tinggi.

Prosedur pemindahan juga harus menghindari guncangan termal yang tidak perlu atau pendinginan tidak terkendali yang dapat mempengaruhi kondisi perlakuan panas akhir.

Untuk komponen penting, catatan tungku harus mendokumentasikan siklus suhu aktual daripada hanya mengandalkan titik setel tungku.

Melangkah 3: Panaskan hingga Suhu Tempering yang Ditentukan

Komponen dipanaskan sampai suhu temper yang dipilih, yang mungkin berkisar dari kira-kira 150°C hingga 700 °C tergantung pada bajanya.

Pemanasan harus dikontrol secara memadai untuk mencegah gradien suhu yang berlebihan, terutama pada komponen yang besar atau kompleks.

Tungku harus menyediakan yang sesuai:

• Keseragaman suhu
• Kontrol atmosfer jika diperlukan
• Sirkulasi beban
• Kalibrasi instrumen
• Perekaman suhu

Untuk perlakuan panas yang presisi, itu suhu benda kerja sebenarnya lebih penting daripada suhu tungku yang diprogram.

Melangkah 4: Rendam pada Suhu

Setelah komponen mencapai suhu yang dibutuhkan, itu diadakan untuk jangka waktu tertentu.

Selama tahap perendaman ini, struktur mikro mengalami reaksi tempering yang sesuai dengan baja:

• Redistribusi karbon
• Curah hujan karbida
• Dekomposisi martensit
• Relaksasi stres
• Pemulihan matriks
• Transformasi austenit tertahan
• Presipitasi paduan-karbida pada baja pengerasan sekunder

Waktu perendaman yang diperlukan tergantung pada ukuran komponen, geometri, paduan, jenis tungku, dan spesifikasi yang berlaku.

Melangkah 5: Pendinginan Terkendali

Setelah waktu penahanan yang diperlukan, komponen didinginkan sesuai dengan spesifikasi proses.

Banyak baja yang dapat didinginkan di udara setelah ditempa, sementara sistem paduan tertentu atau komponen penting mungkin memerlukan praktik pendinginan khusus.

Kondisi pendinginan dapat mempengaruhi stabilitas dimensi dan, di beberapa baja, kerentanan terhadap kerapuhan emosi. Karena itu, “pendinginan” tidak boleh dianggap sebagai langkah terakhir yang tidak penting.

Melangkah 6: Ulangi Tempering Saat Diperlukan

Beberapa baja memerlukannya temper ganda atau tiga kali lipat daripada satu siklus.

Tempering yang berulang-ulang dapat digunakan:

• Stabilkan lebih lanjut austenit yang tertahan
• Temper martensit yang baru terbentuk setelah transformasi austenit tertahan
• Meningkatkan stabilitas dimensi
• Kembangkan struktur karbida yang lebih stabil
• Mencapai properti yang konsisten di seluruh komponen

Praktek ini umum terjadi pada baja perkakas paduan tinggi.

5. Mengapa Beberapa Baja Memerlukan Tempering Ganda atau Tiga Kali Lipat?

Satu siklus tempering cukup untuk banyak baja yang dipadamkan, tapi paduan tinggi baja perkakas dan baja karbon tinggi tertentu seringkali memerlukan dua atau bahkan tiga siklus temper.

Alasan utamanya adalah perlakuan tempering pertama dapat mengubah stabilitas austenit yang tertahan dan menghasilkan martensit segar pada pendinginan berikutnya..

Temper kedua atau ketiga kemudian mengeraskan martensit yang baru terbentuk dan meningkatkan stabilitas struktur mikro akhir.

Austenit yang Tertahan Adalah Alasan Utamanya

Setelah pendinginan, beberapa baja mempertahankan sebagian austenit aslinya karena transformasi martensit tidak berlanjut hingga selesai.

Hal ini terutama relevan pada baja yang mengandung unsur karbon dan paduan dalam jumlah yang relatif tinggi.

Selama siklus tempering pertama, stabilitas austenit yang tertahan dapat berubah. Saat didinginkan setelah temper, beberapa dari austenit yang tersisa ini dapat berubah menjadi segar, martensit yang tidak ditempa.

Hal ini menimbulkan masalah baru: meskipun martensit aslinya telah ditempa, martensit yang baru terbentuk belum.

Oleh karena itu, siklus tempering kedua digunakan untuk melunakkan martensit segar ini.

Mengapa Martensit Segar Menjadi Kekhawatiran?

Martensit segar mempunyai kelemahan dasar yang sama dengan struktur as-quenched aslinya:

• Kekerasan tinggi
• Stres sisa yang tinggi
• Daktilitas rendah
• Ketangguhan yang relatif buruk
• Peningkatan kerentanan terhadap retak

Membiarkan struktur ini tidak dirawat dapat menghasilkan variasi lokal dalam hal kekerasan dan ketangguhan. Dalam baja perkakas presisi, itu juga dapat berkontribusi pada ketidakstabilan dimensi.

Oleh karena itu, tempering ganda membantu memastikan bahwa martensit asli dan martensit yang terbentuk setelah siklus tempering pertama telah ditempa dengan benar..

Kapan Triple Tempering Digunakan?

Triple tempering digunakan ketika diperlukan tingkat stabilisasi mikrostruktur yang lebih tinggi.

Hal ini sangat umum terjadi pada beberapa baja berkecepatan tinggi, baja perkakas pekerjaan panas, dan baja cetakan dengan paduan tinggi, tergantung pada spesifikasi perlakuan panas pabrikan.

Siklus ketiga dapat dipilih:

• Stabilkan lebih lanjut austenit yang tertahan
• Tempelkan martensit yang baru terbentuk
• Sempurnakan keseimbangan antara kekerasan dan ketangguhan
• Meningkatkan stabilitas dimensi
• Tetapkan kondisi pengerasan sekunder yang diperlukan

Tempering rangkap tiga tidak boleh diterapkan secara otomatis. Hal ini dibenarkan hanya jika mutu baja dan sifat-sifat yang disyaratkan memerlukannya.

Baja Khas yang Membutuhkan Tempering Berulang

Penempaan berulang sangat relevan pada baja seperti:

• Baja perkakas kerja panas H13
• Baja berkecepatan tinggi
• Baja perkakas pengerjaan dingin paduan tinggi
• Baja kerja panas dan baja mati pilihan
• Baja perkakas dengan pengendapan atau pengerasan sekunder tertentu

Jumlah sebenarnya dari siklus temper harus selalu mengikuti kelas baja tertentu dan prosedur perlakuan panas yang memenuhi syarat. Lebih banyak siklus tidak secara otomatis berarti kinerja lebih baik.

6. Apa Pengerasan Sekunder Selama Tempering?

Pengerasan sekunder adalah fenomena di mana baja paduan tinggi tertentu mengalami peningkatan kekerasan selama proses tempering pada suhu yang relatif tinggi, padahal tempering biasa pada baja karbon umumnya menyebabkan kekerasan menurun.

Perilaku ini merupakan karakteristik baja yang mengandung sejumlah besar unsur paduan pembentuk karbida, khususnya Molybdenum, tungsten, Vanadium, dan kromium.

Mengapa Terjadi Pengerasan Sekunder?

Selama temper konvensional, kekerasan martensit yang dipadamkan biasanya menurun karena karbon meninggalkan matriks jenuh dan karbida menjadi lebih stabil.

Pada baja perkakas paduan tinggi, Namun, proses yang berbeda dapat terjadi pada suhu temper yang lebih tinggi. Elemen paduan berdifusi dan terbentuk dengan sangat halus paduan karbida.

Curah hujan ini bisa sangat efektif dalam menahan pergerakan dislokasi.

Penguatan yang dihasilkan bisa mengimbanginya, dan terkadang melebihi, kekerasan yang hilang pada tahap awal tempering.

Urutan umumnya adalah:

Pendinginan → Tempering/Pelunakan Awal → Pengendapan Paduan-Karbida → Pengerasan Sekunder

Elemen Paduan yang Terlibat

Elemen yang paling penting termasuk:

Jenis karbida yang tepat bergantung pada komposisi baja dan riwayat perlakuan panas.

Mengapa Pengerasan Sekunder Penting?

Pengerasan sekunder memungkinkan baja perkakas tertentu mencapai kekerasan tinggi setelah ditempa pada suhu yang jauh lebih tinggi daripada yang digunakan untuk temper suhu rendah konvensional..

Ini berharga karena temper pada suhu tinggi juga dapat meningkat:

• Ketahanan terhadap emosi
• Stabilitas dimensi
• Stabilitas struktural
• Kekerasan panas
• Ketahanan terhadap pelunakan selama servis

Untuk perkakas yang beroperasi pada suhu tinggi, mempertahankan kekerasan selama servis mungkin lebih penting daripada mencapai kekerasan maksimum pada suhu ruangan.

Pengerasan Sekunder dan Baja Perkakas H13

H13 adalah baja perkakas pekerjaan panas yang representatif dengan presipitasi paduan karbida yang berkontribusi terhadap responsnya selama temper suhu tinggi..

Perlakuan panasnya dirancang untuk menciptakan keseimbangan kekerasan yang tepat, kekerasan, ketahanan terhadap kelelahan termal, dan ketahanan terhadap pelunakan.

Respons pengerasan sekunder yang tepat bergantung pada sifat kimia baja, suhu austenisasi, metode pendinginan, suhu tempering, dan waktu penahanan.

Oleh karena itu, tidak tepat jika kita menganggap pengerasan sekunder hanya sebagai “pengerasan dengan pemanasan ulang”.

Fenomena ini merupakan hasil dari presipitasi terkontrol karbida kaya paduan dalam struktur mikro yang sebelumnya telah mengeras.

7. Bagaimana Tempering Mempengaruhi Sifat Mekanik?

Tempering mengubah sifat mekanik baja dengan memodifikasi struktur martensit yang sangat jenuh dan tertekan yang dihasilkan oleh quenching.

Besarnya dan arah perubahan ini bergantung pada kualitas baja dan kondisi temper, jadi hubungan tersebut harus dipahami sebagai tren umum dan bukan aturan tetap.

Pengaruh Tempering Secara Keseluruhan

*Tren umum untuk baja padam konvensional; baja paduan tinggi mungkin menunjukkan perilaku yang berbeda, khususnya di mana pengerasan sekunder terjadi.

Oleh karena itu, tujuan praktis dari tempering adalah untuk memilih keseimbangan properti yang tepat daripada memaksimalkan properti mekanis apa pun.

Alat pemotong mungkin memerlukan kekerasan praktis dan ketahanan aus yang maksimal, sementara roda gigi atau poros mungkin memerlukan ketangguhan dan ketahanan lelah yang jauh lebih besar.

Dengan mengontrol suhu dan waktu tempering untuk baja tertentu, produsen dapat menyesuaikan struktur mikro akhir dengan kebutuhan layanan sebenarnya.

8. Apa itu Tempering vs Annealing vs Normalisasi vs Menghilangkan Stres?

Tempering, anil, menormalkan, dan menghilangkan stres adalah semua proses perlakuan panas, tapi memang begitu tidak dapat dipertukarkan.

Suhu mereka berkisar, memulai struktur mikro, metode pendinginan, mekanisme metalurgi, dan hasil yang diharapkan berbeda.

9. Tempering Berbagai Jenis Baja

Jenis baja yang berbeda memberikan respons yang berbeda terhadap temper. Memahami perbedaan-perbedaan ini penting untuk memilih jadwal tempering yang tepat.

Baja Karbon Biasa:

Mudah marah. Baja karbon rendah (<0.3% C) jarang dipadamkan dan ditempa karena tidak mengeras secara signifikan.

Baja karbon sedang (0.3–0,6%C) biasanya dipadamkan dan ditempa untuk poros, roda gigi, dan as. Baja karbon tinggi (>0.6% C) digunakan untuk alat, Mata air, dan pisau.

Baja Paduan:

Mengandung unsur seperti kromium, nikel, Molybdenum, dan vanadium.

Mereka memiliki kemampuan pengerasan yang lebih baik dan merespons temper dengan baik. Pengerasan sekunder biasa terjadi pada paduan dengan pembentuk karbida kuat.

Baja Perkakas:

Termasuk pengerasan air, pengerasan minyak, pengerasan udara, berkecepatan tinggi, dan baja pengerjaan panas.

Jadwal tempering sangat bervariasi. Baja berkecepatan tinggi diberi temper tiga kali lipat pada suhu 540–560°C. Baja pengerjaan panas seperti H13 ditempa ganda pada suhu 500–550°C.

Baja tahan karat:

Baja tahan karat martensitik (MISALNYA., 410, 420, 440C) dapat dikeraskan dan ditempa. Baja tahan karat austenitik (MISALNYA., 304, 316) tidak dapat dikeraskan dengan pendinginan dan tidak ditempa.

Baja tahan karat feritik umumnya tidak dikeraskan. Baja tahan karat yang mengeras karena presipitasi sudah tua, tidak marah.

Baja Maraging:

Ini adalah produk yang rendah karbon, paduan nikel tinggi yang diperkuat seiring bertambahnya usia, bukan dengan temper martensit.

Namun, mereka mungkin menjalani perawatan solusi dan proses penuaan yang secara konsep mirip dengan tempering.

10. Baja Perkakas Tempering H13: Sebuah Contoh Praktis

Baja perkakas H13 adalah baja perkakas kerja panas kromium-molibdenum-vanadium yang banyak digunakan untuk cetakan die casting, penempaan mati, perkakas ekstrusi, dan peralatan lain yang terkena pemanasan dan pendinginan berulang kali.

Kombinasi kekuatan panasnya, kekerasan, ketahanan terhadap emosi, dan ketahanan terhadap kelelahan termal menjadikannya contoh representatif mengapa tempering harus dikontrol secara hati-hati pada baja perkakas paduan.

Setelah dilakukan austenitisasi dan quenching, H13 mengembangkan struktur martensit yang keras dengan tegangan sisa dan beberapa austenit yang tertahan.

Oleh karena itu, perlakuan temper selanjutnya dirancang tidak hanya untuk mengurangi kerapuhan, tetapi juga untuk mengembangkan respons pengerasan sekunder dan stabilitas mikrostruktur yang diperlukan.

Jadwal Tempering H13 Khas

H13 umumnya marah ganda, dengan temper ketiga kadang-kadang ditentukan untuk komponen besar atau sangat penting.

Parameter yang tepat harus mengikuti spesifikasi material yang berlaku dan prosedur perlakuan panas yang memenuhi syarat.

Kondisi austenitisasi dan quenching sebenarnya juga penting.

H13 umumnya mengalami austenitisasi pada suhu sekitar 1,020–1.050°C, diikuti dengan pendinginan terkontrol seperti pendinginan udara atau gas, tergantung pada ukuran bagian, peralatan, dan properti yang diperlukan.

Kekerasan yang Dihasilkan Khas

Komponen H13 yang diberi perlakuan panas dengan benar biasanya mencapai kekerasan akhir sekitar sekitar 48–52 HRC, meskipun kekerasan sebenarnya tergantung pada kondisi austenisasi, tingkat pendinginan, suhu tempering, waktu penahanan, dan kimia material.

Dalam rentang temper yang dinyatakan, tren umumnya adalah:

• Sekitar 500°C: kekerasan yang lebih tinggi, dengan lebih sedikit pelunakan terkait tempering.
• Sekitar 550°C: kekerasan agak lebih rendah, umumnya dengan ketangguhan dan penghilang stres yang lebih besar.

Hubungannya tidak sepenuhnya linier, dan H13 dapat dipamerkan pengerasan sekunder karena pengendapan karbida paduan halus selama temper suhu tinggi.

Mengapa H13 Tempered Ganda?

Alasan utama terjadinya double tempering adalah perilaku mempertahankan austenit setelah pendinginan.

Mengikuti siklus tempering pertama, beberapa austenit yang tertahan dapat berubah selama pendinginan menjadi martensit segar.

Martensit yang baru terbentuk ini belum mengalami tempering sehingga mungkin mengandung tegangan sisa dan kerapuhan yang relatif tinggi.

Siklus tempering kedua mengolah martensit segar ini dan membantu menghasilkan struktur mikro akhir yang lebih seragam:

Quenching → Temper Pertama → Transformasi Austenit Tertahan → Martensit Segar → Temper Kedua

Tempering ganda juga membantu menyelesaikan reaksi pengendapan yang diinginkan dan meningkatkan konsistensi kekerasan dan stabilitas dimensi.

Untuk komponen H13 yang besar atau sangat kritis, A temperamen ketiga dapat digunakan bila diperlukan oleh spesifikasi perlakuan panas, khususnya jika stabilisasi tambahan bermanfaat.

Signifikansi Rekayasa

Tujuan tempering H13 bukan sekadar memaksimalkan kekerasan.

Kondisi terakhir harus menyeimbangkan kekerasan, kekuatan panas, kekerasan, ketahanan terhadap kelelahan termal, dan stabilitas dimensi.

Untuk alasan ini, cetakan H13 yang ditempa pada suhu sekitar 500–550°C dirancang untuk mempertahankan kekerasan yang cukup untuk ketahanan aus sekaligus mengembangkan ketangguhan dan ketahanan temper yang diperlukan untuk siklus termal berulang dan pembebanan mekanis dalam servis.

11. Aplikasi Industri Baja Tempered

Baja tempered banyak digunakan dalam industri manufaktur karena memberikan keseimbangan kekuatan yang terkendali, kekerasan, kekerasan, keuletan, resistensi kelelahan, dan stabilitas dimensi.

Roda Gigi dan Komponen Transmisi

Roda gigi biasanya mengalami quenching diikuti dengan tempering untuk mendapatkan kekuatan tinggi dan ketangguhan yang memadai.

Perawatan tempering mengurangi kerapuhan dan tegangan sisa yang terkait dengan kondisi pengerasan sekaligus mempertahankan kekerasan yang cukup untuk kontak gigi dan ketahanan aus..

Komponen khasnya meliputi:

• Roda gigi transmisi
• Pinion
• Menggerakan gigi
• Sprockets
• Poros dan poros roda gigi

Untuk roda gigi dengan beban berat, kondisi perlakuan panas akhir biasanya dirancang berdasarkan kekuatan lelah, stres kontak, dan ketahanan terhadap patah gigi dibandingkan kekerasan saja.

Poros, as, dan pin

Baja paduan yang dipadamkan dan ditempa banyak digunakan untuk poros, as, pin, dan elemen mesin serupa yang mengalami pembengkokan gabungan, torsi, dampak, dan pemuatan siklik.

Dibandingkan dengan struktur as-quenched, struktur martensit yang ditempa dengan baik memberikan ketangguhan dan ketahanan yang jauh lebih baik terhadap perambatan retak, membuatnya lebih cocok untuk komponen yang dimuat secara dinamis.

Mata air

Baja pegas memerlukan kekuatan elastis dan ketahanan lelah yang tinggi.

Tempering setelah pengerasan digunakan untuk menyesuaikan kekerasan dan menghilangkan tekanan internal sambil mempertahankan kekuatan yang diperlukan untuk pembebanan elastis berulang.

Aplikasi termasuk:

• Pegas koil
• Pegas daun
• Pegas torsi
• Komponen suspensi
• Pegas katup

Kondisi temper harus dikontrol dengan hati-hati karena kelembutan yang berlebihan dan kerapuhan yang berlebihan dapat mengurangi umur pegas.

Dies dan Perkakas

Baja perkakas biasanya ditempa untuk mencapai kombinasi kekerasan yang terkendali, Pakai ketahanan, kekerasan, dan ketahanan terhadap pelunakan.

Baja perkakas pengerjaan panas seperti H13 ditempa pada suhu yang relatif tinggi untuk mendapatkan stabilitas termal dan ketahanan terhadap pemanasan dan pendinginan berulang-ulang..

Baja perkakas pengerjaan dingin dan kecepatan tinggi menggunakan jadwal temper yang berbeda tergantung pada sistem paduannya dan kinerja pemotongan atau pembentukan yang diperlukan.

Komponen Otomotif

Baja temper banyak digunakan dalam manufaktur otomotif untuk komponen yang harus tahan terhadap pembebanan dan benturan mekanis berulang kali.

Contohnya termasuk:

• Poros gandar
• Komponen kemudi
• Poros penggerak
• Menghubungkan komponen
• Bagian suspensi
• Komponen transmisi

Perlakuan quench-and-temper memungkinkan komponen ini mencapai kekuatan tinggi tanpa mengorbankan ketangguhan yang dibutuhkan untuk kondisi servis di dunia nyata.

Konstruksi dan Alat Berat

Komponen mesin berat seringkali mengalami beban yang tinggi, terkejut, abrasi, dan stres siklik. Oleh karena itu, baja paduan tempered banyak digunakan untuk:

• Pin dan bushing
• Komponen hidrolik
• Bagian ekskavator dan loader
• Komponen derek
• Komponen mesin pertanian
• Bagian peralatan pertambangan

Dalam aplikasi ini, kondisi temper yang diperlukan biasanya dipilih berdasarkan kombinasi dominan dari ketahanan benturan, kekuatan kelelahan, dan pakai ketahanan.

Peralatan Tekanan dan Energi

Komponen penahan tekanan dan sistem energi tertentu menggunakan baja yang dipadamkan dan ditempa karena perlakuan tersebut dapat menghasilkan kekuatan tinggi dan ketangguhan yang lebih baik..

Aplikasi mungkin termasuk:

• Komponen tekanan kekuatan tinggi
• Bagian mekanis yang berhubungan dengan turbin
• Pengencang industri
• Komponen transmisi daya
• Komponen struktural tugas berat

Untuk komponen yang sangat penting bagi keselamatan, proses perlakuan panas biasanya didukung dengan pengujian kekerasan, pengujian mekanis, Inspeksi Dimensi, dan verifikasi metalurgi.

12. Tempering Melampaui Baja: Kaca, Cokelat, dan Bahan Lainnya

Kata “tempering” juga digunakan dalam bidang lain, namun mekanismenya berbeda.

Temperatur Kaca

Tempering kaca melibatkan pemanasan kaca hingga sekitar 600–700°C dan kemudian mendinginkan permukaan dengan cepat menggunakan pancaran udara..

Permukaan berkontraksi lebih cepat dibandingkan bagian dalam, menimbulkan tegangan tekan pada permukaan dan tegangan tarik pada inti.

Hal ini membuat kaca tempered menjadi lebih kuat dan menyebabkannya pecah menjadi kecil-kecil, pecahan yang tumpul, bukan pecahan yang tajam. Ini digunakan di jendela mobil, pintu kamar mandi, dan kaca arsitektur.

Tempering Coklat

Tempering coklat adalah proses pemanasan dan pendinginan terkontrol yang mendorong mentega kakao mengkristal dalam bentuk yang stabil, dikenal sebagai Formulir V (kristal beta).

Cokelat yang ditempa dengan benar memiliki hasil akhir yang mengkilap, sekejap, dan lelehan halus. Cokelat yang tidak diolah mungkin akan mekar, terasa kasar, atau melunak terlalu mudah.

Bahan Lainnya

Beberapa paduan non-ferrous, seperti paduan aluminium dan tembaga tertentu, menjalani perawatan pengerasan presipitasi atau penuaan yang kadang-kadang disebut tempering.

Namun, istilah ini paling tepat bila diterapkan pada metalurgi besi.

13. Kesimpulan

Tempering adalah proses perlakuan panas mendasar untuk mentransformasikan quench, sangat stres, dan baja yang relatif rapuh menjadi material rekayasa yang lebih stabil.

Pentingnya hal ini tidak hanya terletak pada pengurangan kekerasan, tetapi dalam mengendalikan evolusi mikrostruktur martensit dan membangun keseimbangan yang diperlukan antara kekerasan, kekuatan, kekerasan, keuletan, dan stabilitas dimensi.

Temperatur tempering merupakan variabel proses yang paling berpengaruh, namun harus diperhatikan bersamaan dengan waktu tunggunya, komposisi baja, kondisi austenitisasi dan quenching sebelumnya, ukuran komponen, dan properti akhir yang diperlukan.

Oleh karena itu, perlakuan tempering yang benar adalah kelas baja spesifik daripada universal.

Baja karbon, baja struktural paduan, baja karbon tinggi, baja perkakas, baja berkecepatan tinggi, baja pengerjaan panas, dan baja tahan karat martensit semuanya dapat menunjukkan respons temper yang berbeda.

Dalam produksi industri, keberhasilan tempering harus dinilai berdasarkan kinerja akhir komponen—bukan berdasarkan suhu saja.

Proses tempering yang terkontrol dengan baik mengubah kekerasan ekstrim dari kondisi quenching menjadi kombinasi sifat mekanik yang dapat diandalkan dan cocok untuk roda gigi., poros, Mata air, mati, Bagian otomotif, alat berat, dan aplikasi menuntut lainnya.

 

FAQ

Apa yang dimaksud dengan temper pada baja?

Tempering adalah proses perlakuan panas di mana baja yang mengeras dipanaskan kembali hingga suhu di bawah kisaran transformasi kritisnya, diadakan untuk waktu tertentu, lalu didinginkan.

Hal ini terutama digunakan untuk mengurangi kerapuhan dan tegangan sisa sekaligus mendapatkan keseimbangan kekerasan yang diperlukan, kekuatan, dan ketangguhan.

Apakah tempering mengurangi kekerasan?

Untuk sebagian besar baja padam konvensional, meningkatkan suhu temper umumnya mengurangi kekerasan dan kekuatan sekaligus meningkatkan ketangguhan dan keuletan.

Baja perkakas dengan paduan tinggi dapat berperilaku berbeda karena pengerasan sekunder.

Apa perbedaan antara temper dan anil?

Tempering biasanya dilakukan pada baja yang diperkeras di bawah kisaran transformasi kritis untuk memodifikasi martensit.

Annealing umumnya dimaksudkan untuk melunakkan baja dan membentuk baja yang lebih ulet, struktur mikro yang stabil, sering menggunakan pendinginan terkontrol lambat.

Bagaimana baja temper diperiksa?

Inspeksi umum mungkin mencakup pengujian kekerasan, Inspeksi Dimensi, pemeriksaan metalografi, dan pengujian mekanis, dengan pengujian permukaan atau non-destruktif tambahan jika diperlukan oleh aplikasi atau spesifikasi.