Rawatan Haba

KMKA 32 - RAWATAN HABA Proses pemanasan logam kepada suatu tahap suhu yang tertentu dan diikuti dengan proses penyejukan pada kadar yang tertentu. Dalam proses rawatan haba terhadap keluli , beberapa pusingan haba di kenakan terhadap keluli tersebut iaitu:1. Dipanaskan secara perlahan-lahan sehingga suhu yang ditetapkan iaitu bergantung kepada kandungan karbon. 2. Kemudiannya direndamkan atau dibiarkan pada suhu itu dalam jangkamasa yang tertentu bergantung kepada saiz komponen yang dirawat-haba. 3. Disejukkan dalam media yang dikhaskan dengan kadar yang tertentu. Tujuan Untuk mengubah dan mempelbagaikan sifat-sifat mekanikal logam, kekerasan ,kerapuhan,kekuatan tegangan, kemuluran, ketempaan, keanjalan & kebolehmesinan. Media Penyejukkan 1. Air garam 2. Larutan garam 3. Air sejuk (paip) 4. Minyak 5. Udara Jenis-jenis proses rawatan haba :1. Sepuh lindap ( annealing ). 2. Sepuh lazim/Penormalan ( normalising ). 3. Pengerasan ( hardening )/Lindap-Kejut(Quenc). 4. Pembajaan ( tempering ). A. SEPUH LINDAP (ANNEALING) Ditakrifkan sebagai pemanasan keluli kepada suhu yang melebihi suhu kritikal atas dan diikuti dengan proses penyejukan yang perlahan dalam furnace/relau. Sepuh lindap biasanya dilakukan ke atas kepingan logam atau komponenkomponen yang telah dikerja-sejuk, tempaan dan tuangan. Tujuan: Melembutkan keluli dan memperbaikkan lagi kebolehmesinannya (machinebility). Menghapuskan tegasan dalaman yang dihasilkan dari rawatan terdahulu seperti gelekan (rolling), tempaan (forging) dan penyejukan yang tidak seragam. Menghaluskan bijian-bijian yang kasar. 1. Sepuh Lindap Penuh (Full Annealing) Tujuan proses ini ialah untuk menghapuskan keterikan yang dihasilkan dari proses tempaan dan tuangan, memperbaiki kebolehmesinan (machinability), melembut dan menghaluskan struktur hablurnya. Sepuh lindap penuh melibatkan pemanasan dan rendaman (biasanya 2 jam) bergantung kepada tebal komponen dan diikuti dengan penyejukan yang amat perlahan. Proses penyejukan dilakukan dalam relau. Untuk keluli yang mengandungi kurang daripada 0.83 %C, pemanasan dilakukan o ke suhu 25-50 C di atas garis kritikal atas bagi keluli yang

o

berkarbon tinggi ( > 0.83% C ), suhunya ialah 50 C di atas garis kritikal bawah. 2. Sepuh Lindap Proses/Sub Kritikal Proses ini biasanya dilakukan ke atas keluli berkarbon rendah ( kurang daripada 0.83 %C ). Pemanasan dilakukan pada suhu o 650 - 700 C selama beberapa jam untuk melembutkan keluli. Rawatan ini biasanya dilakukan ke atas aloi yang mengalami ketegasan-ketegasan teruk setelah dikerja-sejuk bagi mengembalikan kemulurannya supaya kerja-kerja sejuk yang selanjutnya dapat diteruskan. 3. Sepuh Lindap Pengsferaan (Spheroidising) Lebih kurang serupa dengan sepuh lindap penuh tetapi untuk keluli berkarbon tinggi ( > 0.83 %C ). Pemanasan dijalankan o pada suhu 650-700 C. B. SEPUH LAZIM/PERNORMALAN (NORMALISING) Proses ini hampir sama dengan proses sepuh lindap kecuali proses penyejukannya dilakukan di udara. Tujuan utama proses ini ialah untuk menghasilkan hablur yang halus bagi memperbaiki sifat-sifat mekanikal seperti kemuluran dan keliatan. Sepuh lazim sama seperti sepuh lindap penuh tetapi penyejukan dilakukan dalam udara yang tetap, dan o pemanasannya pula dilakukan pada 50 C di atas garis kritikal atas untuk semua kandungan karbon. Biasanya ini merupakan proses rawatan haba yang terakhir sebab selepas proses sepuh lazim, keluli yang diperolehi adalah lebih kuat dari sepuh lindap penuh disebabkan strukturnya yang lebih halus. Tegasan, kekuatan tegangan, titik alah dan nilai tenaga hentaman (impact) adalah lebih tinggi dari yang didapati melalui sepuh lindap penuh. C. KUENC (LINDAP-KEJUT) – PROSES PENGERASAN Proses rawatan pendinginan yang pantas Proses pemanasan dilakukan sehingga suhu kritikal atas dan kemudian diikuti dengan proses penyejukan pada kadar yang pantas. Apabila o keluli ( < 0.83 %C ) dipanaskan 10 C di atas titik kritikal atas dan di atas garis kritikal bawah bagi keluli (> 0.83 %C ), semua ferit akan berubah menjadi austenit sebelum dilindapkejutkan di dalam media kuenc. Apabila keluli mengalami proses penyejukan yang cepat, austenit martensit. tidak sempat berubah menjadi pearlit Oleh sebab kekisinya terterik dan diherot, strukturnya berbentuk seperti jarum. Ia mempunyai sifat mekanikal yang sangat keras dan rapuh. Sifat-sifat ini bergantung kepada kandungan karbon, suhu pemanasan, tempoh pemanasan, suhu permulaan penyejukan dan kadar penyejukan.

D. PEMBAJAAN (TEMPERING)

Melibatkan pemanasan semula keluli ke suhu di bawah garisan kritikal bawah - perubahan rupabentuk martensit yang terhasil selepas kuenc menjadi struktur yang lebih lembut tetapi liat. Lebih tinggi suhu pembajaan digunakan, lebih hampir struktur itu menjadi struktur pearlit yang stabil dan bahan itu menjadi lebih lembut dan liat. Pembajaan mesti dilakukan selepas sahaja selesai kuenc supaya tidak terjadi retak kuenc. Tujuan - melegakan keterikan dalaman yang terhasil dari pengerasan kuenc , - sambil memperbaiki keliatan dan kemulurannya tetapi mengurangkan kekerasan dan kekuatannya. Proses pemanasan dilakukan sehingga ke suhu pembajaan dan dikekalkan pada suhu tersebut untuk suatu jangka masa tertentu Suhu pembajaan perlu dikawal rapi untuk mendapat hasil yang baik. Suhu pembajaan maksima (yang dibenarkan) tidak boleh melampaui garisan kritikal bawah bagi mengelakkan dari berlakunya mendakan sementit yang membawa kesan rapuh (embrittlement). Suhu melebihi garisan kritikal bawah juga membenarkan pertumbuhan bijian menjadi bertambah kasar yang akan menjejaskan kekuatan. Suhu yang disyorkan seperti dalam Jadual dibawah. Penyejukan dari suhu pembajaan dilakukan samada dalam udara, atau dilindapkejut dalam minyak atau air.

komponen tersebut dan pada bahagian dalamnya (teras) pula adalah seperti disepuh lindap penuh dengan struktur bijian yang kasar. Rawatan haba selanjutnya perlu dijalankan bagi mengeraskan kulit/selongsong dan seterusnya menghaluskan bijian supaya keliatan dan kekuatan yang sempurna diperolehi., proses yang dijalankan ialah: I. penghalusan (bijian) teras (core refining) II. pengerasan permukaan/kulit (case hardening) III. pembajaan permukaan (case tempering)

PENGERASAN PERMUKAAN (SURFACE HARDENING) Satu bahan yang liat serta mempunyai kekerasan yang tinggi di permukaanya. Contohnya, komponen keluli seperti giar, aci dan sesondol. Dengan membentuk satu lapisan yang mempunyai kekerasan yang tinggi pada permukaan tetapi liat pada terasnya (di dalam). Ia boleh dilakukan dengan beberapa cara.

Antara kelebihan-kelebihanya ialah: I. Retakan dan erotan dapat dihapuskan sebab tiada proses kuenc terlibat. II. Rintangan hakisan bertambah. III. Kekerasan yang dihasil boleh dikekalkan sehingga suhu o o 500 C berbanding 220 C yang dikeraskan dengan cara pengerasan selongsong. IV. Nilai kekerasan komponen dapat ditingkatkan sehingga 1100 HV. V. Proses ini adalah sesuai untuk merawat bilangan komponen yang banyak supaya kos pemprosesan boleh diturunkan.

1. Pengerasan selongsong (case hardening) merupakan salah satu cara yang digunakan untuk menghasilkan satu permukaan yang keras atas keluli yang mulur. Proses ini menambahkan kandungan karbon ke dalam permukaan sesuatu keluli lembut, dan seterusnya menghasilkan dengan berkesan satu rencaman (composite) yang terdiri daripada keluli berkarbon rendah dengan kulit nipis yang berkarbon tinggi (dalamnya 0.5-0.7mm). Atom-atom karbon diresap ke o dalam besi pada suhu melebihi 910 C. Ketebalan selongsong karbon yang dihasilkan adalah bergantung kepada masa dan suhu pengkarbonan. Bahagian-bahagian yang tidak dikeraskan disalut dengan kuprum atau abestos. Dua cara utama digunakan; a) penyusuk karbon bungkus (pack carburizing) Dalam penyusuk karbon bungkus , komponen - komponen hendak dirawat akan dipanaskan ke suhu atas Garis Kritikal Atas dan bersentuh dengan bahan karbon seperti kayu, kayu arang, atau barium carbonate dalam bekas besi tuangan. b) penyusuk karbon gas (gas carburizing) Dalam penyusukkarbon gas, komponen-komponen dipanaskan ke suhu atas Garis Kritikal Atas dalam satu relau yang dipenuhi dengan methane atau gas-gas campuran hidrokarbon. Rawatan Selepas Penyusukkarbon Keluli yang telah melalui proses penyusuk-karbon tidaklah keras yang disangkakan. Apa yang terjadi hanyalah penambahan kandungan karbon pada bahagian luar (kulit)

2. Penitridaan (Nitriding) Proses ini dilakukan untuk memberikan satu salutan yang keras dan boleh merintang kehausan kepada komponen yang dibuat daripada keluli aloi. Nitrogen diresapkan ke dalam permukaan logam untuk membentuk nitrid. Kejadian ini dicapai dengan memanaskan komponen dalam atmosfera gas ammonia pada o suhu 500 - 600 C melebihi 40 jam. Pada suhu ini, ammonia akan berpecah dan atom nitrogen diresap dengan cepat ke dalam keluli. Permukaan yang tidak dikeraskan ditutup dengan saduran nikel. Contoh-contoh komponen yang dinitridkan ialah blok acuan, aci pam, acuan percetakan, gandar dan gelendong brek (brake drum).

Kelemahan-kelemahannya ialah: I. Kos kapital bagi loji adalah tinggi. II. Keluli aloi yang diperlukan dalam proses ini mempunyai kos yang tinggi. III. Proses ini mengambil masa yang lama dan memerlukan kawalan yang rapi. Sebagai contoh, untuk o ketebalan 0.2mm, rendaman pada suhu 500 C dijalankan selama 36 jam.