Perlakuan Panas dan Rekayasa Permukaan

Dalam suatu proses produksi material logam baik di industri hulu maupun di industri hilir secara garis besar memerlukan proses perlakuan panas (heat treatment). Proses perlakuan panas yang dilakukan pada logam ini secara umum bertujuan sebagai berikut:

Ø      Mempersiapkan material logam sebagai produk setengah jadi agar layak dan siap untuk dilakukan proses pengerjaan lanjutan.

Ø      Meningkatkan umur pakai (life time) material logam sebagai produk jadi.

Berikut adalah klasifikasi perlakuan panas (heat treatment) yang umum dilakukan pada material logam:

Ø      Perlakuan  Panas Termal (Thermal Heat Treatment)

Yang termasuk ke dalam perlakuan panas termal adalah sebagai berikut:

v     Annealing

v     Homogenising

v     Hardening

Ø      Perlakuan  Panas Termokimia (Thermochemical Heat Treatment)

      Yang termasuk ke dalam perlakuan panas termokimia adalah sebagai berikut:

v     Carburising

v     Carbonitriding

v     Nitriding

v     Nitrocarburising

Ø      Perlakuan Panas Termomekanik (Themomechanical Heat Treatment)

Yang termasuk ke dalam perlakuan panas termomekanik adalah sebagai berikut:

v     Ausforming

v     Isoforming

Ø      Perlakuan Panas Inovatif Permukaan (Innovative Heat Surface Treatment)       :

v     Enhanced plasma diffusional treatment

v     Laser/electron beam surface alloying

v     Laser surface hardening

Annealing:

Annealing merupakan salah satu jenis perlakuan panas pada material logam di mana material logam tersebut dipanaskan sampai temperatur sedikit di atas temperatur rekristalisasi logam tersebut, kemudian ditahan (holding) pada temperature tersebut dalam waktu tertentu yang dilanjutkan dengan proses pendinginan secara lambat. Dalam proses annealing terjadi mekanisme diffusi atau pergerakan atom-atom pada struktur logam dalam keadaan padat yang akan menyebabkan penataan ulang struktur atom pada logam sehingga material logam tersebut akan lebih ulet dan mudah terdeformasi.

Berikut adalah tujuan dari proses annealing yang dilakukan pada material logam:

Ø      Membuat struktur material logam menjadi homogen (seragam).

Ø      Meningkatkan sifat kemampuan pengerjaan dingin (cold working) dari material logam.

Ø      Menghilangkan tegangan sisa pada material logam yang telah mengalami proses pengerjaan.

Ø      Refining struktur material logam.

Ø      Mempersiapkan material logam untuk proses pengerjaan lanjutan.

Ø      Meningkatkan keuletan dari material logam.

Ø      Memperlunak material logam.

Ø      Mengurangi kekerasan material logam.

Secara umum proses annealing terdiri atas tiga tahapan utama, yaitu sebagai berikut:

Ø      Recovery

Recovery merupakan fase awal dari proses annealing yang memiliki tahapan sebagai berikut:

v     Logam dipanaskan sampai temperatur tertentu di bawah temperatur rekristalisasinya.

v     Terjadi peristiwa difusi atau pergerakan atom dalam keadaan padat.

v     Terjadi penataan ulang atau rekonfigurasi dislokasi.

v     Terjadi pembebasan lattice strain energy.

v     Hasil recovery adalah pelunakan logam.

Ø      Rekristalisasi

Rekristalisasi merupakan fase kedua dari proses annealing yang memiliki tahapan sebagai berikut:

v     Terjadi ketika proses pemanasan logam telah mencapai temperatur rekristalisasinya

v     Nukleat (inti) butir baru dengan regangan bebas mulai terbentuk

v     Inti dari butir baru tersebut terus tumbuh dan berkembang

v     Terbentuk butir kristal yang berbentuk bulat (equiaxed) dengan densitas dislokasi yang dihasilkan rendah

v     Restorasi sifat mekanik dari logam

v     Kekerasan berkurang, tensile strength berkurang dan keuletan logam meningkat

Ø      Grain Growth

Grain Growth merupakan fase akhir dari proses annealing yang memiliki tahapan sebagai berikut:

v     Pertumbuhan butir baru akan berlanjut pada temperatur tinggi di atas temperatur rekristalisasi

v     Terjadi migrasi dari batas butir (grain boundaries)

v     Terjadi fenomena grain cannibalism di mana butir kristal yang besar akan mengekspansi butir kristal yang kecil

v     Terjadi proses reduksi area batas butir (grain boundary area)

Berikut adalah jenis-jenis proses annealing yang umum dilakukan pada material logam:

Ø            Full annealing

Ø            Annealing homogenisasi

Ø            Annealing normalisasi

Ø            Annealing rekristalisasi

Ø            Annealing stress-relieve

Ø            Annealing spherodisasi

Ø            Isothermal annealing

Ø            Quench annealing