Ⅰ. Konsep dhasar saka perlakuan panas.
A. Konsep dasar perlakuan panas.
Unsur dhasar lan fungsi sakaperawatan panas:
1. Pemanasan
Tujuane kanggo entuk struktur austenit sing seragam lan alus.
2. Nyepeng
Tujuane kanggo mesthekake workpiece wis digawe panas sak tenane lan kanggo nyegah decarburization lan oksidasi.
3. Pendinginan
Tujuane yaiku ngowahi austenit dadi mikrostruktur sing beda.
Mikrostruktur sawise Perawatan Panas
Sajrone proses cooling sawise dadi panas lan ditahan, austenite malih dadi microstructures beda gumantung ing tingkat cooling. Struktur mikro sing beda nuduhake sifat sing beda.
B. Konsep dhasar saka perlakuan panas.
Klasifikasi Adhedhasar Metode Pemanasan lan Pendinginan, uga Struktur Mikro lan Sifat Baja
1. Perlakuan Panas Konvensional (Perlakuan Panas Sakabèhé): Tempering, Anil, Normalisasi, Quenching
2. Perlakuan Panas Permukaan: Quenching Lumahing, Quenching Permukaan Pemanasan Induksi, Quenching Permukaan Pemanasan Api, Permukaan Pemanasan Kontak Listrik.
3. Perlakuan Panas Kimia: Carburizing, Nitriding, Carbonitriding.
4. Perawatan Panas Liyane: Perawatan Panas Atmosfer sing Dikontrol, Perawatan Panas Vakum, Perawatan Panas Deformasi.
C. Suhu Kritis Baja
Suhu transformasi kritis baja minangka basis penting kanggo nemtokake proses pemanasan, nahan, lan pendinginan sajrone perawatan panas. Iki ditemtokake dening diagram fase wesi-karbon.
Kesimpulan utama:Suhu transformasi kritis nyata baja tansah lags konco suhu transformasi kritis teoritis. Iki tegese overheating dibutuhake nalika dadi panas, lan undercooling perlu nalika cooling.
Ⅱ. Anil lan Normalisasi Baja
1. Definisi Annealing
Annealing kalebu pemanasan baja nganti suhu ing ndhuwur utawa ing ngisor titik kritis Ac₁ nahan ing suhu kasebut, banjur alon-alon adhem, biasane ing tungku, kanggo entuk struktur sing cedhak karo keseimbangan.
2. Tujuan Annealing
①Nyetel Kekerasan kanggo Mesin: Nampa kekerasan mesin ing kisaran HB170 ~ 230.
②Ngilangake Stress Residual: Nyegah deformasi utawa retak sajrone proses sabanjure.
③Refine Grain Structure: Ngapikake microstructure.
④Persiapan kanggo Perawatan Panas Akhir: Entuk pearlite granular (spheroidized) kanggo quenching lan tempering sabanjure.
3. Spheroidizing Annealing
Spesifikasi Proses: Suhu pemanasan cedhak titik Ac₁.
Tujuan: Kanggo spheroidize cementite utawa carbide ing baja, asil ing granular (spheroidized) perlit.
Rentang sing ditrapake: Digunakake kanggo baja kanthi komposisi eutectoid lan hypereutectoid.
4. Diffusing Annealing (Homogenizing Annealing)
Spesifikasi Proses: Suhu pemanasan rada ngisor garis solvus ing diagram fase.
Tujuan: Kanggo ngilangi segregasi.
①Kanggo kurang-baja karbonkanthi kandungan karbon kurang saka 0,25%, normalisasi luwih disenengi tinimbang anil minangka perawatan panas preparatory.
②Kanggo baja karbon menengah kanthi kandungan karbon antara 0,25% lan 0,50%, anil utawa normalisasi bisa digunakake minangka perawatan panas preparatory.
③Kanggo baja karbon menengah nganti dhuwur kanthi kandungan karbon antara 0,50% nganti 0,75%, anil lengkap dianjurake.
④Kanggo dhuwur-baja karbonkanthi kandungan karbon luwih saka 0,75%, normalisasi pisanan digunakake kanggo ngilangi jaringan Fe₃C, diikuti karo anil spheroidizing.
Ⅲ. Quenching lan Tempering saka Steel
A. Ngempet
1. Definisi Quenching: Quenching melu panas baja kanggo suhu tartamtu ndhuwur Ac₃ utawa Ac₁ titik, terus ing suhu kasebut, lan banjur cooling ing tingkat luwih saka tingkat cooling kritis kanggo mbentuk martensite.
2. Tujuan Quenching: Ing goal utami kanggo njupuk martensite (utawa kadhangkala bainite ngisor) kanggo nambah atose lan nyandhang resistance saka baja. Quenching minangka salah sawijining proses perawatan panas sing paling penting kanggo baja.
3. Nemtokake Suhu Quenching kanggo macem-macem jinis baja
Baja Hipoeutektoid: Ac₃ + 30°C nganti 50°C
Baja Eutektoid lan Hypereutectoid: Ac₁ + 30°C nganti 50°C
Baja Paduan: 50 ° C nganti 100 ° C ndhuwur suhu kritis
4. Karakteristik Cooling saka Medium Quenching Ideal:
Cooling Alon Sadurunge Suhu "Irung": Kanggo nyuda stres termal kanthi cukup.
Kapasitas Cooling Dhuwur Cedhak Suhu "Irung": Kanggo nyegah pambentukan struktur non-martensitik.
Pendinginan Slow Near M₅ Point: Kanggo nyilikake stres sing disebabake dening transformasi martensit.
5. Metode Quenching lan Ciri-cirine:
①Quenching prasaja: Gampang kanggo operate lan cocok kanggo workpieces cilik wangun prasaja. Struktur mikro sing diasilake yaiku martensit (M).
②Double Quenching: Luwih rumit lan angel dikontrol, digunakake kanggo baja karbon dhuwur sing bentuke kompleks lan bahan kerja baja paduan sing luwih gedhe. Struktur mikro sing diasilake yaiku martensit (M).
③Broken Quenching: Proses sing luwih rumit, digunakake kanggo bahan kerja baja paduan sing gedhe lan kompleks. Struktur mikro sing diasilake yaiku martensit (M).
④Isothermal Quenching: Digunakake kanggo cilik, workpieces wangun Komplek karo syarat dhuwur. Struktur mikro sing diasilake yaiku bainit ngisor (B).
6.Faktor sing Ngaruhi Hardenability
Tingkat hardenability gumantung saka stabilitas austenite supercooled ing baja. Sing luwih dhuwur stabilitas austenite supercooled, sing luwih apik hardenability, lan kosok balene.
Faktor-faktor sing Ngaruhi Stabilitas Austenite Supercooled:
Posisi C-Curve: Yen kurva C pindhah menyang tengen, tingkat cooling kritis kanggo quenching sudo, nambah hardenability.
Kesimpulan utama:
Faktor apa wae sing ngowahi kurva C menyang sisih tengen nambah hardenability baja.
Faktor utama:
Komposisi Kimia: Kajaba kanggo kobalt (Co), kabeh unsur alloying dipun bibaraken ing austenite nambah hardenability.
Sing luwih cedhak karo isi karbon karo komposisi eutectoid ing baja karbon, luwih akeh kurva-C ngalih menyang tengen, lan hardenability sing luwih dhuwur.
7. Penentuan lan Perwakilan Hardenability
①End Quench Harddenability Test: Hardenability diukur nggunakake metode end-quench test.
②Critical Quench Diameter Method: Ing kritis quench diameteripun (D₀) nggantosi diameteripun maksimum baja sing bisa kanthi hardened ing medium quenching tartamtu.
B. Tempering
1. Definisi Tempering
Tempering minangka proses perawatan panas ing ngendi baja sing dipateni dipanasake maneh nganti temperatur ngisor titik A₁, ditahan ing suhu kasebut, banjur didinginake nganti suhu kamar.
2. Tujuan Tempering
Ngurangi utawa Ngilangi Sisa Stress: Nyegah deformasi utawa retak saka workpiece.
Ngurangi utawa Ngilangi Sisa Austenite: Stabilizes dimensi saka workpiece.
Ngilangi Brittleness saka Quenched Steel: Nyetel microstructure lan sifat kanggo nyukupi syarat workpiece kang.
Wigati penting: Baja kudu digodhog sakcepete sawise quenching.
3. Proses Tempering
1. Low Tempering
Tujuan: Kanggo nyuda kaku quenching, nambah kateguhan workpiece, lan entuk atose dhuwur lan nyandhang resistance.
Suhu: 150°C ~ 250°C.
Kinerja: Atose: HRC 58 ~ 64. Kekerasan dhuwur lan resistensi nyandhang.
Aplikasi: Piranti, cetakan, bantalan, bagean karburasi, lan komponen permukaan sing atos.
2. High Tempering
Tujuan: Kanggo entuk kateguhan sing dhuwur bebarengan karo kekuatan lan kekerasan sing cukup.
Suhu: 500°C ~ 600°C.
Kinerja: Atose: HRC 25 ~ 35. Sifat mekanik sakabèhé apik.
Aplikasi: Shafts, gears, connecting rods, etc.
Penyulingan Thermal
Definisi: Quenching sing diterusake kanthi suhu dhuwur diarani pemurnian termal, utawa mung tempering. Baja sing diolah kanthi proses iki nduweni kinerja sakabehe sing apik banget lan akeh digunakake.
Ⅳ.Perlakuan Panas Lumahing Baja
A. Permukaan Quenching saka Baja
1. Definisi Hardening lumahing
Pengerasan lumahing minangka proses perawatan panas sing dirancang kanggo nguatake lapisan permukaan benda kerja kanthi cepet dadi panas kanggo ngowahi lapisan permukaan dadi austenit lan banjur adhem kanthi cepet. Proses iki ditindakake tanpa ngowahi komposisi kimia baja utawa struktur inti materi kasebut.
2. Bahan sing Digunakake kanggo Hardening lumahing lan Struktur Post-hardening
Bahan sing Digunakake kanggo Hardening Lumahing
Bahan Umum: Baja karbon menengah lan baja paduan karbon menengah.
Pra-Treatment: Proses Khas: Tempering. Yen sifat inti ora kritis, normalisasi bisa digunakake.
Struktur Pasca Pengerasan
Struktur lumahing: Lapisan lumahing biasane mbentuk struktur hardened kayata martensite utawa bainite, kang menehi atose dhuwur lan resistance nyandhang.
Struktur Inti: Inti baja umume nahan struktur asline, kayata pearlite utawa negara tempered, gumantung saka proses pra-perawatan lan sifat bahan dasar. Iki mesthekake yen inti njaga kateguhan lan kekuatan sing apik.
B.Karakteristik hardening lumahing induksi
1.High Heating Temperature lan Rapid Temperature Rise: Induksi lumahing hardening biasane melu suhu panas dhuwur lan tarif panas cepet, saéngga kanggo panas cepet ing wektu cendhak.
2. Struktur gandum Austenite Fine ing Lapisan lumahing: Sajrone dadi panas kanthi cepet lan proses quenching sakteruse, lapisan lumahing mbentuk pari-parian austenite nggoleki. Sawise quenching, lumahing utamané kasusun saka martensit nggoleki, karo atose biasane 2-3 HRC luwih saka quenching conventional.
3.Good lumahing Quality: Amarga wektu panas cendhak, lumahing workpiece kurang rentan kanggo oksidasi lan decarburization, lan deformasi quenching-mlebu wis nyilikake, njupuk kualitas lumahing apik.
4.Kekuwatan Fatigue High: Transformasi fase martensitik ing lapisan permukaan ngasilake stres compressive, sing nambah kekuatan lemes saka workpiece.
5.Efisiensi Produksi Tinggi: Pengerasan permukaan induksi cocok kanggo produksi massal, sing nyedhiyakake efisiensi operasional sing dhuwur.
C. Klasifikasi perlakuan panas kimia
Karburisasi, Karburisasi, Karburisasi, Kromisasi, Silikonisasi, Silikonisasi, Silikonisasi, Karbonitriding, Borokarburisasi
D. Gas Karburisasi
Gas Carburizing minangka proses ing ngendi benda kerja dilebokake ing tungku karburasi gas sing disegel lan dipanasake nganti suhu sing ngowahi baja dadi austenit. Banjur, agen karburasi ditetesake menyang tungku, utawa atmosfer karburasi langsung dienal, ngidini atom karbon nyebar menyang lapisan permukaan benda kerja. Proses iki nambah isi karbon (wc%) ing lumahing workpiece.
√ Agen Karburasi:
•Gas sing sugih karbon: Kayata gas batu bara, gas petroleum cair (LPG), lsp.
• Cairan Organik: Kayata minyak tanah, metanol, benzena, lsp.
√ Parameter Proses Karburasi:
•Carburizing Suhu: 920 ~ 950 ° C.
•Carburizing Wektu: Gumantung ing ambane dikarepake saka lapisan carburized lan suhu carburizing.
E. Perawatan Panas Sawise Carburizing
Baja kudu ngalami perawatan panas sawise karburasi.
Proses Perawatan Panas Sawise Carburizing:
√Quenching + Low-Tempering Tempering
1.Direct Quenching Sawise Pre-Cooling + Low-Tempering Tempering: workpiece wis digawe adhem saka suhu carburizing kanggo mung ndhuwur suhu Ar₁ inti lan banjur langsung quenched, ngiring dening kurang-suhu tempering ing 160 ~ 180 ° C.
2.Single Quenching Sawise Pre-Cooling + Low-Tempering Tempering: Sawise carburizing, workpiece alon digawe adhem kanggo suhu kamar, banjur reheated kanggo quenching lan kurang-suhu tempering.
3.Double Quenching Sawise Pre-Cooling + Low-Suhu Tempering: Sawise carburizing lan cooling alon, workpiece ngalami loro orane tumrap sekolah saka dadi panas lan quenching, ngiring dening kurang-suhu tempering.
Ⅴ. Perlakuan Panas Kimia saka Baja
1.Definisi Pengolahan Panas Kimia
Perawatan panas kimia minangka proses perawatan panas ing ngendi workpiece baja diselehake ing medium aktif tartamtu, digawe panas, lan ditahan ing suhu, saéngga atom aktif ing medium bisa nyebar menyang permukaan benda kerja. Iki ngganti komposisi kimia lan microstructure saka lumahing workpiece, mangkono ngganti sawijining sifat.
2. Proses Dasar Pengolahan Panas Kimia
Dekomposisi: Sajrone dadi panas, medium aktif decomposes, ngeculake atom aktif.
Penyerapan: Atom-atom aktif diserap dening permukaan baja lan larut ing larutan baja sing padhet.
Difusi: Atom aktif sing diserap lan larut ing permukaan baja migrasi menyang interior.
Jinis Pengerasan Permukaan Induksi
a. Pemanasan Induksi Frekuensi Dhuwur
Frekuensi saiki: 250 ~ 300 kHz.
Ambane lapisan hardened: 0,5 ~ 2,0 mm.
Aplikasi: Gir modul medium lan cilik lan poros cilik nganti medium.
b. Pemanasan Induksi Frekuensi Sedheng
Frekuensi saiki: 2500 ~ 8000 kHz.
Ambane Lapisan Hardened: 2 ~ 10 mm.
Aplikasi: Poros sing luwih gedhe lan gear modul gedhe nganti medium.
c. Pemanasan Induksi Frekuensi Daya
Frekuensi saiki: 50 Hz.
Ambane lapisan atos: 10 ~ 15 mm.
Aplikasi: Workpieces mbutuhake lapisan hardened banget jero.
3. Induksi lumahing Hardening
Prinsip Dasar Pengerasan Permukaan Induksi
Efek kulit:
Nalika arus bolak-balik ing kumparan induksi ngindhuksi arus ing permukaan benda kerja, mayoritas arus induksi dikonsentrasi ing cedhak permukaan, dene meh ora ana arus sing ngliwati interior benda kerja. Fenomena iki dikenal minangka efek kulit.
Prinsip Pengerasan Permukaan Induksi:
Adhedhasar efek kulit, lumahing workpiece kanthi cepet digawe panas kanggo suhu austenitizing (munggah kanggo 800 ~ 1000 ° C ing sawetara detik), nalika interior workpiece tetep meh unheated. Bahan kerja banjur digawe adhem kanthi nyemprotake banyu, entuk hardening permukaan.
4. Temper Brittleness
Tempering Brittleness ing Quenched Steel
Tempering brittleness nuduhake fénoména ing ngendi kateguhan impact saka baja quenched nyuda sacara signifikan nalika tempered ing suhu tartamtu.
Jinis pisanan saka Tempering Brittleness
Range Suhu: 250°C nganti 350°C.
Karakteristik: Yen baja quenched wis tempered ing sawetara suhu iki, iku Highly kamungkinan kanggo berkembang jinis iki tempering brittleness, kang ora bisa ngilangi.
Solusi: Aja ngobong baja sing dipateni ing sawetara suhu iki.
Jinis pisanan saka tempering brittleness uga dikenal minangka low-tempering tempering brittleness utawa irreversible tempering brittleness.
Ⅵ. Tempering
1.Tempering minangka proses perawatan panas pungkasan sing nderek quenching.
Napa Baja sing Dipateni Perlu Tempering?
Mikrostruktur Sawise Quenching: Sawise quenching, struktur mikro baja biasane kasusun saka martensite lan austenite residual. Loro-lorone minangka fase metastabil lan bakal owah ing kahanan tartamtu.
Properties Martensite: Martensite ditondoi dening atose dhuwur nanging uga brittleness dhuwur (utamané ing dhuwur-karbon jarum-kaya martensite), kang ora nyukupi syarat kinerja kanggo akeh aplikasi.
Karakteristik Transformasi Martensit: Transformasi dadi martensit dumadi kanthi cepet. Sawise quenching, workpiece wis nandheske internal residual sing bisa mimpin kanggo deformasi utawa retak.
Kesimpulan: Workpiece ora bisa digunakake langsung sawise quenching! Tempering perlu kanggo nyuda stres internal lan nambah ketangguhan benda kerja, supaya bisa digunakake.
2. Bedane Antarane Hardenability lan Hardening Kapasitas:
Hardenability:
Hardenability nuduhake kemampuan baja kanggo entuk kedalaman hardening tartamtu (ambane lapisan hardened) sawise quenching. Iku gumantung ing komposisi lan struktur baja, utamané unsur alloying lan jinis baja. Hardenability minangka ukuran carane baja bisa harden ing saindhenging kekandelan sak proses quenching.
Kekerasan (Kapasitas Hardening):
Kekerasan, utawa kapasitas hardening, nuduhake kekerasan maksimal sing bisa digayuh ing baja sawise quenching. Umume dipengaruhi dening isi karbon saka baja. Isi karbon sing luwih dhuwur umume nyebabake kekerasan potensial sing luwih dhuwur, nanging iki bisa diwatesi dening unsur paduan baja lan efektifitas proses quenching.
3. Harddenability saka Baja
√Konsep Hardenability
Hardenability nuduhake kemampuan baja kanggo entuk kedalaman hardening martensitic tartamtu sawise quenching saka suhu austenitizing. Ing istilah sing luwih gampang, yaiku kemampuan baja kanggo mbentuk martensit sajrone quenching.
Pangukuran Hardenability
Ukuran hardenability dituduhake dening ambane lapisan hardened dijupuk ing kondisi tartamtu sawise quenching.
Ambane Lapisan Hardened: Iki ambane saka lumahing workpiece kanggo wilayah ngendi struktur setengah martensite.
Media Quenching Umum:
•Banyu
Karakteristik: Irit kanthi kemampuan pendinginan sing kuat, nanging nduweni tingkat pendinginan sing dhuwur ing cedhak titik didih, sing bisa nyebabake pendinginan sing berlebihan.
Aplikasi: Biasane digunakake kanggo baja karbon.
Banyu Uyah: Solusi uyah utawa alkali ing banyu, sing nduweni kapasitas pendinginan sing luwih dhuwur ing suhu dhuwur dibandhingake karo banyu, saengga cocok kanggo baja karbon.
• lenga
Karakteristik: Nyedhiyani tingkat cooling luwih alon ing suhu kurang (cedhak titik didih), kang èfèktif nyuda cenderung kanggo ewah-ewahan bentuk lan retak, nanging nduweni kemampuan cooling ngisor ing suhu dhuwur.
Aplikasi: Cocog kanggo baja paduan.
Jinis: Kalebu lenga quenching, lenga mesin, lan bahan bakar diesel.
Wektu Pemanasan
Wektu pemanasan kasusun saka tingkat pemanasan (wektu dijupuk kanggo nggayuh suhu sing dikarepake) lan wektu ditahan (wektu dijaga ing suhu target).
Prinsip Nemtokake Wektu Pemanasan: Mesthekake distribusi suhu seragam ing saindhenging workpiece, ing njero lan njaba.
Priksa manawa austenitisasi lengkap lan austenit sing dibentuk seragam lan apik.
Dhasar kanggo Nemtokake Wektu Pemanasan: Biasane dikira nggunakake rumus empiris utawa ditemtokake liwat eksperimen.
Media Pamungkas
Loro Aspek Utama:
a.Cooling Rate: Tingkat cooling sing luwih dhuwur ningkatake pembentukan martensit.
b.Residual Stress: A tingkat cooling luwih mundhak kaku ampas, kang bisa mimpin kanggo cenderung luwih kanggo ewah-ewahan bentuk lan retak ing workpiece.
Ⅶ. Normalisasi
1. Definisi Normalisasi
Normalisasi minangka proses perawatan panas ing ngendi baja dipanasake nganti suhu 30 ° C nganti 50 ° C ing sadhuwure suhu Ac3, dianakake ing suhu kasebut, lan banjur didinginake kanthi hawa supaya entuk struktur mikro sing cedhak karo kahanan keseimbangan. Dibandhingake karo annealing, normalisasi nduweni tingkat pendinginan sing luwih cepet, nyebabake struktur pearlite sing luwih apik (P) lan kekuatan lan kekerasan sing luwih dhuwur.
2. Tujuan Normalisasi
Tujuan normalisasi padha karo anil.
3. Aplikasi Normalisasi
• Ngilangi sementit sekunder jaringan.
• Ngawula minangka perawatan panas final kanggo bagean karo syarat ngisor.
• Tumindak minangka perawatan panas preparatory kanggo baja struktural karbon kurang lan medium kanggo nambah machinability.
4. Jinis Annealing
Tipe pisanan Annealing:
Tujuan lan Fungsi: Tujuane ora kanggo ngindhuksi transformasi fase nanging kanggo transisi baja saka negara sing ora seimbang menyang negara sing seimbang.
Jinis:
• Difusi Annealing: Tujuane kanggo homogenize komposisi kanthi ngilangi segregasi.
• Recrystallization Annealing: Mulihake daktilitas kanthi ngilangi efek hardening karya.
•Stress Relief Annealing: Nyuda stres internal tanpa ngowahi struktur mikro.
Tipe kapindho Annealing:
Tujuan lan Fungsi: Tujuane kanggo ngganti struktur mikro lan sifat, nggayuh struktur mikro sing didominasi pearlite. Jinis iki uga njamin distribusi lan morfologi perlit, ferit, lan karbida nyukupi syarat tartamtu.
Jinis:
•Full Annealing: Heats baja ing ndhuwur suhu Ac3 lan banjur alon cools kanggo gawé struktur pearlite seragam.
•Incomplete Annealing: Heats baja antarane Ac1 lan Ac3 Suhu kanggo ngowahi sebagian struktur.
•Isothermal Annealing: Heats baja kanggo ndhuwur Ac3, ngiring dening cooling cepet kanggo suhu isothermal lan nyekeli kanggo entuk struktur dikarepake.
•Spheroidizing Annealing: Ngasilake struktur karbida spheroidal, nambah machinability lan kateguhan.
Ⅷ.1. Definition of Heat Treatment
Perawatan panas nuduhake proses ing ngendi logam dipanasake, ditahan ing suhu tartamtu, lan banjur didinginake nalika ing negara padhet kanggo ngowahi struktur internal lan mikrostruktur, saengga bisa entuk sifat sing dikarepake.
2.Karakteristik Perawatan Panas
Perawatan panas ora ngganti wangun workpiece; tinimbang, ngowahi struktur internal lan microstructure saka baja, kang siji ngganti sifat baja kang.
3.Tujuan Perawatan Panas
Tujuan perawatan panas yaiku kanggo nambah sifat mekanik utawa pangolahan baja (utawa workpieces), kanthi nggunakake potensial baja, nambah kualitas workpiece, lan ngluwihi umur layanan.
4. Kesimpulan Kunci
Apa sifat materi bisa ditingkatake liwat perawatan panas gumantung banget yen ana owah-owahan ing struktur mikro lan struktur sajrone proses pemanasan lan pendinginan.
Wektu kirim: Aug-19-2024