Pengaruh Media Quenching Terhadap Sifat Mekanik Logam

Sobat Logam Ceper, mendengar kata Quenching pastinya sudah tidak asing dong ya. Seperti yang telah kita ketahui quenching ini merupakan suatu tahapan dari proses heat treatment atau perlakuan panas. Namun quenching memiliki beberapa tipe media untuk pendinginan logam yang telah dipanaskan. Di artikel ini kita akan membahas pengaruh media quenching terhadap sifat mekanik logam.

Apa itu proses quenching?

Proses quenching adalah proses pendinginan dimana sebelumnya logam dipanaskan sehingga mencapai batas austenit homogen. Untuk mendapatkan homogenitas austenite ini, diperlukan waktu pemanasan yang cukup. Selanjutnya, baja dengan cepat didinginkan atau direndam dalam media pendingin,

Kekerasan baja dapat dicapai berdasarkan kecepatan laju pendinginannya. Pada saat pendinginan cepat fasa austenite tidak memiliki waktu untuk mengubah ferit atau perlit karena tidak ada peluang untuk atom karbon yang dimilikinya dilarutkan dalam austenit untuk melakukan difusi gerakan dan membentuk sementit, oleh karena itu fase mertensit terjadi, ini adalah fase yang sangat keras dan tergantung pada keadaan komposisi karbon.

Martensit adalah fase metastabil yang dibentuk oleh pendinginan cepat, semua paduan unsur masih larut dalam keadaan padat. Pemanasan harus dilakukan secara bertahap dan perlahan untuk meminimalkan deformasi atau risiko retak. Setelah austenisasi suhu tercapai, suhu ditahan selama waktu tertentu dan kemudian didinginkan dengan cepat. Pada proses quenching, media pendingin sangat mempengaruhi struktur logam dan sifat mekanik logam. Adapun jenis media quenching yang sering digunakan adalah sebagai berikut:

Jenis-Jenis Media Quenching

1. Air garam

Air garam memiliki viskositas rendah, dan densitasnya lebih besar dari media pendingin lainnya seperti air, solar, minyak, dan udara. Sehingga kecepatan media pendingin lebih besar dan laju pendinginan lebih cepat. Dalam hal ini ditunjukkan bahwa semakin tinggi kadar garam maka semakin tinggi diperoleh tingkat kekerasan. Terdapat pendapat lain yang menyatakan bahwa semakin besar kandungan garam di dalam media pendingin, semakin besar juga nilai kuat tarik pada bendanya.

2. Air

Air memiliki massa jenis yang besar, namun lebih kecil dari air garam yang memiliki viskositas rendah, sama halnya dengan air garam. Lebih jelasnya tingkat pendinginan air ini lebih lambat dari air garam. Air dapat menghasilkan laju pendinginan mendekati tingkat maksimum. Oleh karena itu, air sering digunakan sebagai media quenching karena tidak menimbulkan distorsi berlebihan atau retak. Air juga banyak digunakan untuk media quenching logam nonferrous, stainless steel austenitik, dan logam lain yang telah diberi perlakuan panas.

Pembahasan mengenai pendinginan air ini telah banyak dilakukan dengan sebuah penelitian lho sobat Logam Ceper. Dimana hasil yang diperoleh saat dibandingkan dengan bahan baku tanpa heat treatment, tingkat kekerasan logam yang telah mengalami proses quenching dengan air meningkat secara signifikan, dari 43,06 HRC menjadi 59,45 HRC. Dana dalam sumber lainnya dilakukan menggunakan baja karbon rendah. Proses quenching dilakukan dengan menggunakan variasi penahanan suhu 1 jam, 2 jam, 3 jam dan 4 jam. Hasil dari uji kekerasan dengan metode brinell adalah 120,375 HRB, peningkatan dari bahan baku, yaitu 77,6 SDM. Dapat disimpulkan bahwa pendinginan dengan media air dapat meningkatkan kekuatan mekanik baja karbon rendah secara signifikan.

Keunggulan air sebagai media pendingin adalah:

• Murah
• Mudah tersedia
• Tidak terdapat polusi saat dibuang
• Air juga efektif dalam menghilangkan kerak dari permukaan baja yang dipadamkan.

3. Media Quenching dengan Oli

Minyak pelumas atau oli memiliki nilai viskositas tertinggi dibandingkan dengan media pendingin lainnya. Selain itu, oli memiliki densitas yang rendah, sehingga laju pendinginannya rendah relatif lebih lambat. Quenching menggunakan media oli pelumas telah dipelajari, dimana pendinginan menggunakan media minyak pelumas, kekerasan logam telah meningkat dari 62,3 HRC hingga 63,7 HRC. Sumber lain juga melakukan obeservasi dengan menggunakan baja karbon sedang SNCM 447, dimana baja dipanaskan sampai suhu 900°C kemudian diquenching menggunakan media oli pelumas. Pengujian kekerasan dilakukan dengan menggunakan metode Vickers, dan hasil nilai kekerasan baja SNCM 447 sebesar 504 VHN meningkat secara signifikan dari 216 VHN. Jadi bisa disimpulkan bahwa pengaruh media minyak dapat meningkat kekerasan baja SNCM 447.

4. Udara

Udara pada dasarnya jarang digunakan sebagai media pendingin dalam proses pendinginan. Hal ini didasari karena udara adalah cairan gas. Namun pada dasarnya proses quenching dilakukan dengan cara menyesuaikan kecepatan penurunan suhu benda uji. Ini juga bisa dilakukan dengan meningkatkan kecepatan udara aliran sehingga kecepatan perpindahan panas dari spesimen ke udara akan lebih cepat karena bertambahnya kecepatan perpindahan panas konveksi dari specimen ke udara yang mengalir. Metode tentang quenching menggunakan udara ini dilakukan dengan teknik hard facing baja karbon rendah.

Dalam hal lain yang dilakukan juga dapat memberikan peningkatan pada uji kekerasan nilai 15 VHN dibandingkan dengan spesimen yang tidak diquenching lho sobat Logam Ceper. Dalam struktur mikro ada juga pembentukan bainit sebagai akibat dari proses pendinginan. Penelitian tentang laterit baja paduan diperlakukan dengan tempering dan pendinginan. Pengujian ini dilakukan dengan pendinginan spesimen yang kemudian mengalami perlakuan tempering pada suhu dari 100° C sampai 300° C. Hasil yang diperoleh adalah bahwa spesimen yang diquenching dengan udara akan membentuk ferit dan ferit struktur yang akan memberikan ductilitas yang lebih baik. karena nilai kekerasan spesimen yang diquenching dengan udara meningkat sebesar 20 VHN. Selain itu, spesimen dipadamkan dengan udara menunjukkan fraktur ulet saat uji impak dilakukan.

Kesimpulan

Dalam artikel ini sobat dapat mengetahui beberapa pengaruh perlakuan panas pada nilai kekerasan baja AISI 1045. Sesuai dengan uraian diatas tadi mengenai proses quenching pada baja AISI 1045 pada nilai kekerasan, dapat disimpulkan untuk beberapa media quencing diantaranya quenching dapat menggunakan minyak pelumas, air garam, dan air dapat meningkatkan kekerasan menjadi lebih tinggi, sedangkan pendinginan menggunakan media udara yang bersirkulasi menyebabkan penurunan nilai kekerasan AISI 1045 baja menjadi 32,35 HRc dari kekerasan awal nilai 39,35 HRc.

Dan perlu diingat oleh sobat Logam Ceper semua jika semakin rendah viskositas (kekentalan) suatu cairan media quenching maka akan membuat penurunan suhu dengan cepat pada benda kerja yang telah dilakukan perlakuan panas. Sehingga hasil kekerasan pada benda kerja akan meningkat karena struktur mikro pada logam sangat kecil.

Penulis:

Alfina Indah Rahmawati

Referensi:

Atlantis-press/2015-Agustus/Effect of Quenching