Perlakuan Panas

Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan dan pendinginan logam dalam keadaan padat untuk mengubah sifat-sifat fisis logam. Baja dapat dikeraskan sehingga tahan aus dan kemampuan memotong meningkat, atau baja dapat dilunakkan untuk memudahkan pemesinan lebih lanjut. Melalui perlakuan panas yang tepat, tegangan dalam dapat dihasilkan, besar butir diperbesar atau diperkecil, ketangguhan ditingkatkan atau dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras di sekeliling inti yang ulet. Untuk memungkinkan perlakuan panas yang tepat, susunan kimia baja harus diketahui karena perubahan komposisi kimia, khususnya karbon dapat mengakibatkan sifat-sifat fisis.
Perlakuan panas menurut B.J.M Beumer (1980: 20) adalah “proses memanaskan bahan sampai suhu tertentu dan kemudian didinginkan menurut cara tertentu. Tujuan dari pengerjaan panas itu adalah untuk memberi sifat yang lebih sempurna keapada bahan”. Langkah pertama dalam setiap proses laku panas memanaskan sampai suhu tertentu, lalu menahan beberapa saat pada temperatur itu, kemudian didinginkan dengan laju pendinginan terntentu. Selama proses pemanasan dan pendinginan ini akan terjadi bebrapa perubahan struktur mikro, fase, bentuk atau ukuran butir kristalnya, dan perubahan tadi akan menyebabkan terjadinya perubahan sifat dari logam tersebut. Jadi untuk dapat mempelajari proses laku panas maka perlu dihayati beberapa hal mengenai struktur mikro dan sifat-sifatnya, terutama yang berkaitan dengan transformasi yang dialami selama proses pemanasan dan pendinginan. Pada logam atom-atomnya tersusun teratur menurut suatu pola tertentu dinamakan kristal. Pada umunya kristal logam mempunyai susunan atom tertentu, yaitu kristal yang tersusun dari multiplikasi bentuk sel satuan Body Centered Cubic (BCC), Face Centered Cubic (FCC), Hexagonal Closed Pack (HCC), dan bentuk susunan kristal yang lain.
Besi (Fe) memiliki struktur yang berbeda pada suhu yang berlainan, sifat ini disebut alotropi (B.H Amstead, 1979: 19). Pada temperatur kamar atom atom besi tersusun menurut pola Body Centered Cubic (BCC) atau dinamakan besi alpha, bila dipanaskan pada temperature 911 o C bertransformasi menjadi pola Face Centered Cubic (FCC) atau bedi delta dan selanjutnya akan mencair pada 1536 o C. pada pendinginan kembali akan terjadi proses yang sebaliknya, dari besi cair membeku menjadi besi delta pada 1536 o C, lalu pada suhu 1392 o C berubah menjadi besi gamma yang akhirnya menjadi besi alpha pada temperatur 911 o C.

Gambar Strutur Kisi Ruang Atom Besi, Body Centered Cubic, Face Centered Cubic, Hexagonal Closed Pack

Courtesy of  http://www.ssajw.com

Proses perlakuan panas dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu proses laku panas yang menghasilkan struktur yang seimbang (ekuilibrium) dan proses perlakuan panas yang menghasilkan kondisi yang tidak seimbang (non-ekuilibrium).
Pada proses perlakuan panas yang ekuilibrium, baja dipanaskan pada suhu tinggi maka akan berubah dari susunan besi alpha menjadi susunan besi gamma. Dan seluruh unsur karbon yang terkandung di dalam baja akan menyebar ke seluruh strukturnya unutk membentuk larutan padat austenit. Ketika baja didinginkan secara lambat maka akan berubah kembali menjadi susunan besi alpha. Baja tersebut hanya mengandung sedikit unsure karbon dalam larutan padat yang berbentuk ferit sewaktu baja dalam kondisi seimbang. 
Pada proses perlakuan panas yang non-ekuilibrium, baja yang dipanaskan pada suhu tinggi sehingga susunannya akan berubah dari besi alpha menjadi besi gamma. Pada kondisi besi gamma, besi mempunyai struktur austenit, sehingga ketika besi didinginkan secara cepat dari struktur ini, karbon dalam besi akan mengendap dalam lapisan untuk membentuk larutan padat yang mengandung banyak karbon dalam besi alpha yang disebut martensit. Martensit mempunyai struktur yang sangat halus seperti jarum. Disamping itu mempuyai sifat yang sangat kuat dank eras, tetapi sangat rapuh.

Pengerjaan panas yang paling umum digunakan adalah:

• Annealing : adalah proses pelunakan, sehingga baja yang keras dapat dikerjakan melalui pemesinan atau pengerjaan dingin. Hal ini dilakukan dengan memanaskan baja di atas suhu kritis, dibiarkan sampai suhu merata dan diikuti dengan pendinginan secara perlahan sambil dijaga agar suhu di bagian luar dan dalam kira-kira sama.
• Normalizing : adalah proses pemanasan suatu baja yang bertujuan untuk menghilangkan tegangan dalam dari suatu baja, disamping itu juga bertujuan untuk mendapatkan susunan baja yang homogen dengan temperature kritis maksimum 850 o C dan kemudian didinginkan secara perlahan di udara.
• Hardening : adalah proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau di atas daerah kritis diikuti dengan pendinginan yang cepat untuk memperoleh struktur martensit.
• Karburising : adalah proses pemanasan baja pada temperatur 825 – 950 o C dalm lingkungan yang menyerahkan karbon lalu dibiarkan beberapa lamanya pada suhu ini, dan kemudian didinginkan. Tujuan dari karburising adalah untuk memperoleh lapisan keras dipermukaan benda kerja, sedangkan intinya tetap ulet.
• Tempering : adalah proses perlakuan panas terhadap baja yang bertujuan untuk mendapatkn struktur yang stabil dan lebih ulet dengan jalan memanaskan bahan yang telah dikeraskan pada temperatur dan waktu yang cocok. Temperatur dan waktu yang dibutuhkan berbeda tergantung dari sifat dan ukuran bahan, sehingga kalau dilakukan proses yang tidak cocok untuk suatu bahan, maka tujuan dari perlakuan panas ini tidak akan tercapai.
• Nitriding : adalah proses pengerasan permukaan, dimana baja dipanaskan sampai sekitar 510 o C di lingkungan gas ammonia selama beberapa waktu. Nitrogen yang diserap baja akan membentuk nitrida yang keras dan tersebar merata pada permukaan baja.
• Flame hardening : dasar dari proses pelakuan panas ini adalah pemanasan yang cepat dilanjutkan dengan pencelupan permukaan. Tebal lapisan yang mengeras tergantung pada kemampuan pengerasan bahan, karena selama proses pengerjaan tidak ada penambahan unsur-unsur lainnya. Pemanasan dilakukan dengan nyala oksi asitilen yang dibiarkan memanasi permukaan logam sampai mencapai suhu kritis
• Induction hardening : adalah pemanasan baja dengan arus bolak-balik berfrekuensi tinggi 500.000 Hz yang dilakuan dengan cepat, kemudian dilanjutkan dengan pencelupan permukaan. Kekerasan yang diperoleh melalui pengerasan induksi sama dengan pemanasan dan tergantung dari kadar karbon