√ Apa Itu Quenching Logam (Pendinginan Logam) Penjelasan Lengkapnya

Baca Cepat Buka

Finoo.id – √ Apa Itu Quenching Logam (Pendinginan Logam) Penjelasan Lengkapnya. Quenching Logam adalah proses perlakuan panas yang melibatkan pendinginan cepat logam untuk mengubah sifat mekaniknya dari keadaan semula. Untuk melakukan quenching, logam dipanaskan hingga suhu di atas suhu normal, seringkali di atas suhu rekristalisasi namun di bawah suhu lelehnya.

Logam bisa dipertahankan pada suhu tersebut selama waktu tertentu untuk memastikan panas meresap ke dalam bahan. Setelah mencapai suhu yang diinginkan, logam tersebut didinginkan dalam medium pendingin hingga mencapai suhu kamar. Kadang-kadang, logam dipadamkan untuk jangka waktu yang lebih lama agar pendinginan merata ke seluruh ketebalan bahan.

Definisi Quenching

Definisi Quenching adalah proses pendinginan cepat suatu material, yang umumnya merupakan logam, dalam media quenching untuk mencapai sifat-sifat tertentu pada material tersebut. Media pendinginan ini seringkali terdiri dari air, air garam, udara, atau minyak. Dalam konteks metalurgi, pendinginan merupakan tahap penting dalam proses pengerasan, di mana baja didinginkan secara cepat dari suhu tinggi untuk menghasilkan transformasi martensit. Pada tahap ini, benda kerja didinginkan melewati titik eutektoid, di mana struktur mikro austenitik menjadi tidak stabil. Ini memungkinkan terbentuknya struktur baru yang memiliki kekerasan dan kekuatan yang diinginkan dalam material logam tersebut.

Mengapa Quenching Dilakukan?

Quenching, atau pendinginan cepat logam, umumnya merupakan bagian dari prosedur pengerasan. Untuk memahami peran quenching secara menyeluruh, penting bagi kita untuk memahami apa yang terjadi selama proses pengerasan.

Selama proses pengerasan, logam dipanaskan hingga mencapai suhu tertentu, kemudian dipertahankan pada suhu tersebut agar logam meresap panas (perendaman). Setelah itu, logam didinginkan dengan cepat.

Suhu pengerasan bervariasi tergantung pada jenis logam dan kualitas yang ingin dicapai. Pada setiap rentang suhu, logam membentuk struktur mikro yang khas. Tiap-tiap struktur mikro memiliki sifat yang unik dan berbeda dari struktur mikro lainnya. Dalam proses pengerasan, biasanya struktur mikro yang diinginkan adalah martensit karena memiliki kekuatan dan ketahanan yang tinggi. Proses merendam logam pada suhu tertentu dalam jangka waktu yang cukup lama memungkinkan seluruh struktur membentuk struktur mikro martensit.

Mendinginkan logam secara perlahan akan mengakibatkan struktur mikro tersebut kembali ke bentuk asalnya pada berbagai rentang suhu, yang tidak diinginkan. Namun, proses transformasi ini membutuhkan waktu, sehingga jika logam didinginkan dengan cepat, struktur mikro dapat “beku” dalam bentuk yang diinginkan. Di sinilah peran quenching terletak.

Menyelamkan logam ke dalam media pendinginan yang cukup dingin akan memaksa logam untuk mendingin secara cepat, sehingga struktur mikro dapat “beku”. Akibatnya, kita memiliki logam pada suhu kamar dengan sifat mekanik yang biasanya hanya dapat dicapai pada suhu tinggi.

Apa itu Proses Quenching?

Seperti yang telah diuraikan sebelumnya, quenching merupakan proses pendinginan logam secara cepat dari suhu tinggi hingga mendekati suhu kamar. Saat melakukan proses pengerasan, baja dipanaskan sedikit di atas suhu kritis atas, kemudian direndam dan akhirnya didinginkan dalam minyak atau air untuk mencapai tingkat kekerasan yang diinginkan. Namun, quenching tidak hanya digunakan dalam konteks pengerasan. Terdapat berbagai bentuk perlakuan panas untuk logam, dan setiap bentuk memerlukan sistem pendinginan yang khusus – ada yang cepat, ada yang lambat, dan ada yang bervariasi di antaranya.

Beberapa proses quenching membutuhkan waktu lebih lama daripada yang lain karena logam harus tetap berada dalam media quenching untuk periode yang lebih panjang guna memastikan pendinginan yang merata.

Apa Yang Terjadi Selama Pendinginan?

Ketika logam panas diturunkan ke dalam media pendinginan, struktur mikronya mengalami perubahan sedikit. Secara alami, logam cenderung memiliki struktur mikro tertentu yang bervariasi sesuai dengan rentang suhunya. Maka, saat logam panas tiba-tiba terpapar dengan media pendinginan yang dingin, logam berusaha untuk kembali ke struktur mikro alaminya pada suhu tersebut.

Namun, karena proses pendinginan sangat cepat, struktur mikro tidak memiliki waktu yang cukup untuk berubah dengan cepat. Kristal dalam struktur mikro menjadi membeku pada posisinya saat mereka berusaha mencapai struktur yang diinginkan. Untungnya, hal ini sering kali menghasilkan logam yang lebih keras dan tahan lama daripada jika logam tersebut didinginkan secara perlahan, karena hal ini mencegah struktur mikro kembali ke keadaan semula.

Terkadang, masalah dapat timbul selama proses quenching. Pendinginan yang cepat dapat menimbulkan tekanan pada struktur logam. Biasanya, tekanan ini dapat dihilangkan melalui proses anil atau normalisasi. Namun, jika logam didinginkan terlalu cepat (terutama jika objeknya panjang dan tipis), logam tersebut dapat menjadi melengkung. Perubahan dimensi ini dapat mengancam integritas mekanis logam, dan mungkin perlu dibuang.

Dalam beberapa kasus, logam dapat retak selama proses quenching – hal ini membuat potongan logam tersebut tidak dapat digunakan dan hanya cocok untuk dibuang. Biasanya, ini terjadi jika objek kerja memiliki variasi penampang atau terdapat lubang di dekat tepinya. Sebagai contoh, lubang sekrup yang terletak sangat dekat dengan tepi potongan.

Pendinginan juga bisa tidak memadai. Jika media pendinginan tidak cukup dingin, proses pendinginan akan menjadi bertahap, menghilangkan semua manfaat dari proses pemanasan. Ketika bekerja dengan potongan logam yang tebal dan besar, ada risiko logam dikeluarkan dari media pendinginan terlalu cepat. Hal ini menyebabkan logam tidak cukup dingin di seluruh strukturnya. Ketika ini terjadi, bagian dalam logam memiliki kesempatan untuk mendingin secara bertahap, kembali ke struktur mikro yang tidak diinginkan dan lebih lemah.

Apa Jenis Pendinginan?

Kami melakukan proses pendinginan logam pada berbagai tingkat yang berbeda. Kecepatan dan tingkat pendinginan memiliki dampak signifikan terhadap sifat akhir logam yang bersangkutan. Oleh karena itu, pendinginan dapat dilakukan dengan cepat atau lambat, tergantung pada kebutuhan spesifik dari proses perlakuan panas yang sedang dilakukan.

Selain itu, proses pendinginan juga dapat dilakukan dalam dua cara yang berbeda, yaitu:

Lengkap: Dalam pendinginan lengkap, keseluruhan permukaan atau seluruh bagian logam direndam atau terkena media pendinginan. Hal ini memastikan bahwa seluruh bagian dari logam mengalami pendinginan yang seragam, sehingga sifat mekaniknya dapat diatur secara konsisten di seluruh material.
Sebagian: Dalam pendinginan sebagian, hanya sebagian tertentu dari logam yang direndam atau terkena media pendinginan. Hal ini dapat dilakukan untuk mengatur sifat-sifat tertentu pada area tertentu dari logam, sementara area lainnya tetap mempertahankan sifat aslinya. Pendekatan ini sering digunakan untuk mencapai distribusi kekerasan yang spesifik atau untuk mengontrol karakteristik tertentu dari logam dalam aplikasi yang spesifik.

Media Pendinginan (Quenching)

Semakin cepat logam didinginkan, semakin keras sifat logam tersebut. Proses pendinginan yang cepat menghasilkan kandungan karbon yang lebih tinggi daripada pendinginan yang lambat. Hal ini terjadi karena atom karbon tidak memiliki waktu untuk berdifusi keluar dari struktur kristal logam, sehingga terperangkap di dalamnya dan membentuk struktur tetragonal yang memiliki ruang kosong antar atom yang kecil, sehingga meningkatkan kekerasannya.

Ada berbagai jenis media pendingin yang digunakan untuk mendinginkan baja dalam proses perlakuan panas, di antaranya adalah:

1) Air

Pendinginan dengan menggunakan air memberikan efek pendinginan yang cepat. Biasanya, garam dapur ditambahkan ke dalam air untuk mempercepat penurunan suhu benda kerja dan menghasilkan kekerasan pada bahan.

Air memiliki karakteristik khas yang unik dibandingkan dengan senyawa kimia lainnya. Beberapa karakteristik tersebut antara lain (Dugan, 1972; Hutchinson, 1975; Miller, 1992). Pada kisaran suhu yang umum dalam kehidupan sehari-hari, yaitu 0ºC (32º F) – 100ºC, air berada dalam wujud cair. Titik beku air adalah 0ºC, sementara titik didihnya adalah 100ºC.

Proses perubahan suhu air berlangsung lambat, sehingga air memiliki kemampuan untuk menyimpan panas dengan baik. Sifat ini membuat air tidak dengan cepat menjadi panas atau dingin. Air membutuhkan energi panas yang tinggi untuk mengalami penguapan. Proses penguapan adalah ketika air berubah menjadi uap air, dan hal ini membutuhkan jumlah energi panas yang besar. Oleh karena itu, dalam penelitian ini, air digunakan sebagai media pendinginan setelah proses Heat Treatment karena kemampuannya untuk mendinginkan logam yang dipanaskan dengan cepat.

2) Minyak atau Oli

Minyak digunakan sebagai fluida pendingin dalam proses perlakuan panas pada benda kerja yang telah diolah sebelumnya. Selain minyak yang secara khusus dirancang untuk menjadi bahan pendingin dalam proses perlakuan panas, juga dapat menggunakan jenis lain seperti oli, minyak bakar, atau solar.

Ketebalan atau kekentalan (viscosity) minyak memiliki pengaruh pada Severity Of Quench. Minyak mineral sering dipilih karena memiliki kapasitas pendinginan yang cukup baik. Secara umum, minyak memiliki kapasitas pendinginan tertinggi pada suhu sekitar 600ºC, dan sedikit menurun pada suhu pembentukan martensit.

Laju pendinginan minyak dapat ditingkatkan dengan tiga cara, yaitu dengan pengadukan (agitation), pemanasan minyak pada suhu di atas suhu kamar, dan dengan mengemulsi air (water soluble). Salah satu jenis minyak mineral yang sering digunakan dalam aplikasi quenching di industri adalah oli khusus, yang dikenal dengan sebutan oil quench.

3) Udara

Pendinginan udara dilakukan pada proses perlakuan panas yang memerlukan pendinginan secara perlahan. Dalam konteks ini, udara yang disirkulasikan ke dalam ruang pendingin dibuat dengan kecepatan yang rendah.

Penggunaan udara sebagai media pendingin memberikan kesempatan bagi logam untuk membentuk kristal-kristal dan mungkin juga mengikat unsur-unsur lain yang terdapat dalam udara. Namun, penting untuk dicatat bahwa pendinginan dengan udara terbuka juga dapat menyebabkan oksidasi oksigen yang mempengaruhi proses pendinginan tersebut.

4) Air asin (Larutan Garam)

Brine adalah campuran air dan garam yang digunakan sebagai media pendinginan dalam proses perlakuan panas logam. Brine memiliki kemampuan untuk mendinginkan logam dengan lebih cepat dibandingkan dengan udara, air, dan minyak. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa campuran garam dan air menghambat pembentukan gelembung udara saat kontak dengan logam yang dipanaskan. Dengan demikian, lebih banyak area permukaan logam yang tercakup oleh cairan dalam brine, daripada terdapat gelembung udara.

Keberadaan garam dalam brine mengubah sifat termal air, membuatnya lebih efisien dalam menyerap panas dari logam yang dipanaskan. Selain itu, garam juga menurunkan titik beku air, sehingga brine dapat digunakan dalam kondisi suhu yang lebih rendah tanpa membeku. Semua ini membuat brine menjadi pilihan yang ideal untuk pendinginan yang cepat dan efisien dalam proses perlakuan panas logam.

BACA JUGA :

Penutup

Dengan begitu, kita telah menjelajahi konsep yang mendasari quenching logam. Dari pengertian dasarnya sebagai proses pendinginan cepat untuk mengubah sifat mekanik logam hingga berbagai faktor yang memengaruhinya seperti media pendinginan yang digunakan dan kondisi lingkungan.

Melalui pemahaman yang lebih dalam tentang quenching, kita dapat memanfaatkannya secara optimal dalam proses perlakuan panas logam.

Apa Itu Quenching Logam bukan hanya pertanyaan yang harus dijawab, tetapi juga sebuah jendela yang membuka dunia pengetahuan tentang proses yang kompleks namun vital ini.

Dengan pemahaman yang mendalam, kita dapat terus mengembangkan teknik quenching yang lebih efektif dan inovatif, mendorong kemajuan dalam industri dan menciptakan produk logam yang lebih unggul dan berkualitas.

Demikianlah artikel finoo.id yang membahas tentang √ Apa Itu Quenching Logam (Pendinginan Logam) Penjelasan Lengkapnya. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel ini.