Perlakuan panas terhadap besi/baja cor paduan.

Perlakuan panas terhadap besi/baja cor paduan.

1 Pengecoran pada. Baja/besi

     Paduan Mn dalam jumlah kecil memiliki efek promosi pembentukan perlit, sedangkan dalam jumlah besar akan memperluas daerah g diagram fasa biner FE-C, sehingga pada temperatur kamar dapat dihasilkan struktur g (austenit) yang cukup stabil.

      Baja paduan Mn rendah pasca pengecoran, mengingat kandungan C yang hanya sekitar 0,3%,  perlu sedikitnya diberlakukan proses normalisasi agar perlit yang terbentuk tidak menjadi kasar (widmanstatten). Proses pemanasan dilakukan hingga diatas Ac3 dan didinginkan diudara bebas setelah mengalami penahanan homogenisasi temperatur.

     Proses perlakuan panas lainnya yang bertujuan untuk meningkatkan keuletan bahan adalah anil, Dimana setelah proses ini akan dihasilkan struktur perlit dengan karbida besi (sementit) tumpul hingga bulat. Pemanasan dilakukan hingga temperatur dibawah Ac3 yang diikuti dengan pendinginan dalam tungku. Lama penahanan panas menentukan tingkat kebulatan karbida besi. Sedangkan untuk menghasilkan struktur martensit yang keras, paduan ini dapat dikeraskan melalui pemanasan sedikit diatas Ac3 dan dikuens kedalam air serta diikuti dengan proses temper.

Gambar 44. Kurva Perlakuan Panas Baja Paduan Mn rendah.

     Untuk baja paduan Mn tinggi, dimana diharapkan memiliki struktur austenit, dilakukan proses austenisasi melalui pemanasan hingga temperatur 1100 ^oC yang dilanjutkan dengan pendinginan kuens kedalam air. Lama penahanan panas ditentukan berdasarkan ketebalan produk dengan tujuan homogenisasi temperatur.

2. Baja/besi cor paduan Cr dan Stainless steel.

     Paduan Cr pada baja pada umumnya digunakan untuk menghasilkan struktur as castferit, sehingga produk dapat diaplikasikan pada temperatur kerja tinggi. Bersama dengan Ni akan menghasilkan struktur austenit yang non mahnetis. Oksida Cr (CrO₂) yang sangat tahan terhadap korosi akan selalu melapisi bagian kulit dari produk cor sehingga baja-baja paduan Cr maupun Cr-Ni masuk kedalam katagori stainless steel(baik feritis, maupun austenitis).

      Struktur martensit baru akan terbentuk pada besi cor paduan Cr, dimana unsur C tersedia cukup banyak. Proses hardening perlu dilakukan untuk menjamin terbentuknya struktur martensit yang halus. Namun demikian pemanasan maupun pendinginan tidak boleh dilakukan dengan terlalu cepat untuk menghindari keretakan akibat dari banyaknya karbida Cr yang keras dan rapuh. Pemanasan dilakukan dengan lambat hingga mencapai temperatur 1020 ^oC dan ditahan agar terjadi homogenisasi temperatur. Pendinginan cepat dilakukan dengan menggunakan media udara tiup. Kemudian dilanjutkan dengan proses temper pada temperatur 350 ^oC dan pendinginan udara.

Gambar 45. Kurva Perlakuan Panas Besi cor Paduan Cr tinggi.

3. Besi cor putih paduan Ni (Ni Hard)

        Ni Hard merupakan besi cor putih paduan Ni dan Cr yang terdiri dari Ni Hard 1 & 2 serta Ni Hard 4. Memiliki ketahanan gesek yang sangat baik namun kurang mampu menerima beban impak. Ni Hard 1 dan 2 memiliki struktur martensit-ledeburit yang keras namun rapuh. Keuletan bahan ini dapat ditingkatkan melalui proses temper pada temperatur 275 ^oC serta pendinginan diudara bebas setelah mengalami penahanan panas (setelah temperatur homogen) selama 4 – 8 jam.

          Berbeda dengan Ni Hard 2 dan 2, Ni Hard 4 memiliki struktur martensit dan karbida Cr yang memiliki ketahanan impak jauh lebih baik. Peningkatan kekerasan dapat dilakukan dengan memperbanyak karbida Cr dan diakhiri dengan peningkatan keuletan melalui proses temper untuk membulatkan martensitnya. Perlakuan panas tersebut dilakukan sebagaimana ditunjukkan pada gambar 46. 

Gambar 46. Kurva Perlakuan Panas Ni Hard 3.

4. Austempered Ductile Iron (ADI)

   ADI merupakan penyempurnaan dari besi cor bainitis, dimana struktur dasarnya dihasilkan melalui proses austemper terhadap besi cor nodular. Gambar 47 memperlihatkan perbedaan antara proses pendinginan langsung melalui bainit pada pengecoran besi cor bainit dengan proses perlakuan panas hingga memasuki daerah austenit kemudian didinginkan secara cepat untuk menghindari pertumbuhan perlit dan secara isotermal ditahan masih didaerah austenit hingga memasuki wilayah bainit. Setelah penahanan selama beberapa waktu, pendinginan dilakukan dengan normal diudara terbuka.

      Struktur yang akan terjadi adalah ausferit (austenit-ferit) yang sangat mirip dengan bainit, namun memiliki elongasi yang jauh lebih besar. Hal ini dapat terjadi karena selama proses isotermal jarum-jarum ferit tumbuh dari austenit. Pada waktu yang sama kandungan C dari ferit akan berkumpul dibatas-batas butirannya, namun karena terdapat kandungan Si yang cukup besar, C tidak berubah menjadi senyawa sementit melainkan akan menjadikan austenit disekitar batas butiran ferit menjadi kaya dengan unsur C dan stabil. Tergantung dari berapa tinggi temperatur isotermal serta waktu penahanan, struktur dapat berupa bainit yang bebas sementit yang berupa jarum ferit serta sampai dengan 50% sisa austenit.  

Gambar 47. Diagram CCT besi cor nodular dengan pendinginan langsung

dan austemper.

Gambar 48. Struktur ADI setelah proses austemper dengan isotermal pada 370 ^oC, dan lama penahanan 1,5 jam.