Macam-Macam Heat Treatment Logam Baja (Steel) Adopted from The Babcock & Wilcox Company

Heat treatment pada baja (steel) selama proses pembuatan/pencetakan dimaksudkan untuk memodifikasi microstructure agar diperoleh hardness atau ductility sesuai kebutuhan, meningkatkan machinability, memperbaiki grain structure (bulir kristal), menghilangkan internal stresses, meningkatkan strength level.

*Grain adalah kristal atau bulir, setiap steel kalau dilihat secara microstrukture maka akan terlihat bulir-bulir sebagai penyusun rapi dalam single structure yang dinamakan "lattice" dan bentuknya akan identik dengan gabungan beberapa lattice pada cell material. Struktur rapi ada pada 1 unsur tertentu dan tiap unsur identik dengan lattice masing-masing. Sedangkan alloy steel (gabungan iron dengan unsur tambahan lain) akan didapatkan lattice yang saling berdesakan satu sama lain sehingga akan membentuk struktur yang kurang teratur. 

Heat treatment pada baja salah satunya difungsikan untuk merapikan atau mengkondisikan lattice dengan harapan memiliki sifat properties sesuai kebutuhan.

Macam-Macam Heat Treatment pada Baja (Steel) adalah:

Terbagi menjadi 6 yaitu:

1. Full Annealing, pemanasan ferritic steel diatas temparature upper critical transformation (seperti grafik dibawah yaitu A3) dengan menahannya cukup lama sampai benar-benar steel ber-transformasi ke austenite. Kemudian mendinginkan pelan-pelan di temperatur 600 F (316 ^oC). Full annealing akan meningkatkan grain structure menjadi relatif soft dan ductile material yang bebas dari internal stress.

2. Solution Annealing, pemanasan austenitic SS pada temperatur dimana sebagian besar carbide solution. Steel ditahan pada temperatur tersebut cukup lama untuk mencapai grain growth kemudian diikuti fast cooling (quenching) dengan air atau cairan pendingin untuk mencegah terbentuknya carbide sehingga mencapai optimum creep strength dan corrosion resistance

3. Stabilization Annealing, steel tahap awal dilakukan solution annealing kemudian dilanjutkan pemanasan pada 1600 F=871 ^oC dengan menahannya. Tahap awal akan terbentuk Cr carbide pada grain boundaries pada steel

4. Intercritical Annealing, pemanasan hypoeutectoid ferritic steel diatas lower critical transformation temperature (A1 pada grafik diatas) tetapi dibawah upper criticial temperature (A3 pada grafik diatas). Kondisi tersebut akan melarutkan semua iron carbide tetapi tidak mengubah ferrite ke austenite. Perlakuan pendinginan lambat dari temperatur tersebut melewati A1 menghasilkan struktur ferrite & pearlite yang bebas internal stress. Pendinginan lambat mirip perlakuan pada full annealing (316 ^oC)

5. Isothermal Annealing, proses sama dengan intercritical annealing namun pendinginan dihentikan seketika dibawah A1 untuk ber-transformasi steel ke ferrite & pearlite.

6. Process Annealing/Subcritical Annealing/Stress Relieving, dilakukan dibawah lower critical temperature A1 (510-740 ^oC). Tipe ini tidak memurnikan grain maupun melarutkan cementite tetapi meningkatkan ductility dan mengurangi residual stress di hardened steel.

Steel dipanaskan diatas upper critical temperature dan umumnya steel didinginkan di udara atmosfer. Sifat steel yang dihasilkan adalah harder + higher tensile strength daripada full annealing. Untuk menghilangkan cooling stress, maka proses normalizing diikuti tempering

BACA JUGA: Macam-Macam Stainless Steel (SS)

Ini adalah tipe dari subcritical annealing yang digunakan untuk melunakkan steel dan meningkatkan machinability. Tekniknya yaitu dengan pemanasan fine pearlite dibawah lower critical temperature steel kemudian diikuti pendinginan sangat pelan

Steel dengan high C dipanaskan untuk memproduksi austenite dan kemudian didinginkan cepat pada cairan atau air atau oli. Selama hardening maka austenite akan ber-transformasi ke martensite. Martensite terbentuk pada temperatur dibawah 400 F=204 ^oC tergantung kandungan carbon dan jumlah alloying element di steel. Martensite yang terbentuk pada proses quenching/hardening memiliki sifat paling keras (the hardest), high strength dan tahan abrasi.

Ini diterapkan sesudah normalizing atau quenching kemudian dilakukan pemanasan lagi (second treatment) dibawah lower critical temperature (A1 pada grafik diatas) kemudian diikuti pendinginan sesuai yang diinginkan. Beberapa sifat hardness akan hilang dengan proses tempering namun toughness meningkat dan dampak lain yaitu stress yang timbul karena quenching bisa diminimalisir. Higher tempering temperature menjadikan steel softer & tougher. 

[1] The Babcock & Wilcox Company. Metallurgy, Materials and Mechanical Properties

[2] Feriyanto, Y. E. (2019). Perbedaan SS, CS dan Galvanis Steel, Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya