Apa itu Quenching?

Dalam metalurgi, pendinginan didefinisikan sebagai "ekstraksi panas yang terkontrol". Kata terpenting dalam definisi ini adalah "dikendalikan". Quenching adalah metode cepat untuk mengembalikan logam ke suhu kamar setelah perlakuan panas untuk mencegah proses pendinginan mengubah struktur mikro logam secara signifikan. Dengan merendam benda logam dalam minyak atau air, pilihan cairan atau udara paksa disebut media, setelah itu logam dengan cepat didinginkan dari suhu tinggi saat terbentuk. Ini sering digunakan untuk mempertahankan sifat mekanik yang berkaitan dengan struktur kristal atau distribusi fasa, yang hilang pada pendinginan lambat. Teknik ini biasanya diterapkan pada benda baja yang memberikan kekerasan. Di sisi lain, benda tembaga yang dikeraskan dengan palu atau deformasi lainnya pada suhu normal dapat dikembalikan ke keadaan lunak dengan pemanasan dan pendinginan.

Cara memadamkan

Media pendinginan yang umum digunakan termasuk polimer tujuan khusus, konveksi udara paksa, air tawar, air garam dan minyak. Air adalah media yang efektif ketika tujuannya adalah untuk mencapai kekerasan maksimum pada baja. Namun, menggunakan air dapat menyebabkan logam retak atau berubah bentuk.

Jika kekerasan ekstrem tidak diperlukan, minyak mineral, minyak ikan paus, atau minyak biji kapas dapat digunakan dalam proses pendinginan. Bagi yang belum tahu, proses pendinginan mungkin tampak dramatis. Saat pekerja logam memindahkan logam panas ke media yang dipilih, sejumlah besar uap keluar dari logam.

Media pendinginan

Ada berbagai media quenching yang tersedia untuk melakukan proses quenching. Setiap media memiliki karakteristik pendinginan yang unik. Pertimbangan untuk jenis media yang digunakan meliputi kecepatan quench, masalah lingkungan media quench, penggantian media quench, dan biaya media quench. Berikut ini adalah jenis utama media pendinginan:

Udara

Minyak

air

air asin

Udara

Udara adalah media pendinginan populer yang digunakan untuk mendinginkan logam untuk pendinginan. Keterjangkauan adalah salah satu manfaat utama udara. Keterjangkauannya adalah hasil dari kelimpahannya di bumi. Bahkan, setiap bahan yang dipanaskan dan kemudian didinginkan ke suhu kamar hanya dengan berdiri sendiri dianggap padam udara. Pendinginan udara juga lebih disengaja saat dikompresi dan dipaksakan di sekitar logam yang dipadamkan. Ini mendinginkan bagian lebih cepat daripada udara diam, meskipun udara terkompresi sekalipun mungkin masih mendinginkan banyak logam terlalu lambat untuk mengubah sifat mekaniknya.

Minyak

Minyak dapat memadamkan logam yang dipanaskan lebih cepat daripada udara terkompresi. Untuk memadamkan dengan minyak, tempatkan bagian yang dipanaskan di dalam tangki berisi semacam minyak. Oli juga dapat dibilas melalui bagian-bagian. Karena laju pendinginan dan titik nyala yang berbeda, jenis oli yang berbeda biasanya digunakan tergantung pada aplikasinya. Namun, tingkat pendinginan minyak jauh lebih sedikit daripada air. Ferit dan troostit dapat terbentuk meski dalam porsi kecil. Tingkat menengah antara air dan minyak dapat dicapai dengan air yang mengandung 10-30 persen Ucon, zat dengan kelarutan terbalik dan oleh karena itu mengendap pada objek untuk memperlambat laju pendinginan. Untuk meminimalkan deformasi, benda silinder panjang harus dipadamkan secara vertikal, dengan tepi bagian datar dan bagian tebal memasuki kolam cair terlebih dahulu. Untuk mencegah gelembung uap membentuk bintik-bintik lunak, penangas air harus diaduk.

Air

Air juga mampu memadamkan logam yang dipanaskan dengan cepat. Mendinginkan logam lebih cepat dari minyak. Dengan cara yang mirip dengan pendinginan minyak, tangki diisi dengan air dan logam yang dipanaskan terendam di dalamnya. Itu juga dapat disiram melalui bagian-bagian. Salah satu manfaat air adalah mudah terbakarnya media tidak menjadi masalah. Selain itu, air adalah salah satu media quenching paling efektif yang membutuhkan kekerasan maksimal, namun rentan terhadap deformasi dan keretakan produk. Di mana ketegasan dapat dikorbankan, gunakan minyak ikan paus, biji kapas, dan mineral. Ini cenderung mengoksidasi dan membentuk lumpur, mengurangi efisiensi.

Air asin

Brine adalah campuran air dan garam. Air garam mendingin lebih cepat daripada udara, air, dan minyak. Alasannya adalah karena campuran garam dan air mencegah terbentuknya gelembung saat bersentuhan dengan logam yang dipanaskan. Artinya, lebih banyak area permukaan logam yang akan tertutup cairan, bukan gelembung.

Besi yang mengeras

Saat membahas proses quenching, baja patut mendapat perhatian khusus karena sifat mekaniknya sangat sensitif terhadap quenching. Melalui proses pendinginan yang disebut pengerasan pendinginan, baja dinaikkan ke suhu di atas suhu rekristalisasi dan didinginkan dengan cepat melalui proses pendinginan. Dibandingkan dengan pendinginan lambat, pendinginan cepat mengubah struktur kristal baja. Bergantung pada kandungan karbon dan elemen paduan dari baja, baja dapat meninggalkan struktur mikro yang lebih keras dan rapuh, seperti martensit atau bainit, karena mengalami proses pengerasan quench. Mikrostruktur ini menyebabkan peningkatan kekuatan dan kekerasan baja. Namun, mereka membuat baja rentan retak dan sangat mengurangi keuletan. Untuk alasan ini, beberapa baja dianil atau dinormalisasi setelah proses pengerasan quench.

Proses pendinginan

Proses quenching dirancang untuk mengubah struktur mikro logam bersamaan dengan proses termal. Jika dilakukan dengan benar maka akan menghasilkan kekuatan yang maksimal dan elongasi yang baik pada pengecoran.

Quenching baja biasanya dilakukan dengan pencelupan dalam air, minyak, larutan polimer atau garam, meskipun udara paksa kadang-kadang digunakan. Sebagai hasil dari quenching, perangkat keras produksi harus mengembangkan struktur mikro quenching yang dapat diterima, dan di area kritis, sifat mekanik harus memenuhi spesifikasi minimum setelah bagian tersebut ditemper. Efektivitas quenching tergantung pada sifat pendinginan media quenching dalam hubungannya dengan kemampuan pengerasan baja. Oleh karena itu, hasil dapat bervariasi dengan mengubah komposisi baja atau pengadukan, suhu dan jenis media pendinginan.

Rancangan sistem quench dan ketelitian pemeliharaan sistem berkontribusi pada keberhasilan proses. Desain bagian juga berkontribusi pada sifat mekanik dan distorsi akibat quenching.