PROSES RAWATAN HABA (HEAT THREATMENT)

 PENGENALAN

       Antara kelebihan keluli berkarbon adalah  sifat fiziknya boleh diubah samada menjadi lebih keras atau dipulih semula sifat asal dengan mengubah struktur mikronya (microstructure).  Secara prinsipnya, sifat kekerasan keluli berkarbon (carbon steel) boleh ditentukan melalui dua kaedah iaitu melalui penambahan peratusan  kandungan karbon semasa proses penghasilanya dan proses rawatan haba (heat threatment) dengan kaedah pemanasan semula untuk  mengubah struktur mikronya.  Rawatan haba lebih sesuai dilakukan pada kelui berkarbon sederhana (medium carbon steel) dan keluli berkarbon tinggi (high carbon steel) disebabkan peratus kandungan karbonnya yang tinggi. Bagi keluli berkarbon rendah jika dilakukan  proses rawatan haba  kesannya adalah  minima disebabkan komposisi peratusan kandungan karbonnya yang sedikit iaitu pada 0.03 peratus sahaja..

Prinsip asas rawatan haba adalah dengan mengubah  struktur mikronya melalui proses pemanasan dan penyejukan secara terkawal. Proses penghasilan produk seperti kerja kimpalan, kerja pemesinan (machining), tempaan (forging) , tekanan (pressure work),  gelekan (rolling) atau penuangan (casting) dan acuan (moulding) banyak mempengaruhi  bentuk struktur mikro keluli.  sebagai contoh kerja kimpalan pada keluli berkarbon  memerlukan kemasukan haba (heatinput) yang tinggi untuk meleburkan logam, kepanasanya  yang tidak seimbang akan menghasiklan struktur mikro keluli yang tidak tersusun seperti asal. Kesannya menyebabkan berlaku perubahan sifat fiziknya seperti sifat kekerasan yang berbeza pada bahagian kompenan keluli yang sama. Proses rawatan haba adalah signifikan dengan pembentukan struktur mikro keluli kerana berkait rapat dengan proses pemanasan dan penyejukan. Adalah penting untuk mengetahui bentuk dan jenis struktur mikro keluli sebelum melakukan mana-mana proses rawatan haba.

Struktur mikro keluli (microstructure)

Secara fiziknya bentuk dan susunan struktur mikro keluli akan mempengaruhi sifat keluli berkarbon. Bentuk susunan struktur mikro keluli berkarbon akan  dipengaruhi oleh pemanasan dan kadar penyejukanya samada secara perlahan atau secara mengejut. Disebabkan perubahan struktur mikronya mempengaruhi sifat keluli tersebut, untuk lebih memahami fundamental perubahanya pengkaji perlulah melihat hubungkait antara  jenis struktur mikronya berkadar langsung dengan suhu pemanasan yang jelas ditunjukkan pada rajah fasa keseimbangan besi karbon. Perubahan bentuk struktur mikro keluli hanya boleh terjadi dalamm dua keadaan iaitu apabila berlaku peningkatan suhu pemanasan melebihi takat kritikal bawah (rujuk gambarajah fasa keseimbangan keluli karbon) atau berlaku penambahan peratusan kandungan karbon dalam keluli tersebut. Manakala  Perubahan struktur mikro tidak akan berlaku pada suhu pemanasan di bawah takat kritikal. Bentuk struktur mikro keluli  dikenali sebagai;

1. Ferit (F) α-Fe
2. Austenite (A)  γ-Fe
3. Pearlit (P)
4. Simentit (C) (Fe₃C)
5. Martensit (martensite (M))

Ferit (α-Fe)

Ferit adalah besi tulen yang mengandungi tidak melebihi 0.02 peratus karbon yang larut didalam struktur mikro pada suhu pemanasan 723°C.  Ferit dalam struktur mikro adalah fasa lembut dan duktil yang terdiri daripada besi dengan struktur kristal body-centered cubic (BCC) : rajah 1. Dalam konteks mikrostruktur keluli:

1. Sifat Fasa:  

Ferit mempunyai sifat mekanikal yang baik, termasuk keanjalan dan ketahanan terhadap        kejutan. Ia juga mempunyai kandungan karbon yang rendah, biasanya kurang daripada    0.02%.

2. Pengaruh pada Kekerasan: 

Ferit menyumbang kepada kekerasan dan ketahanan keluli secara keseluruhan. Namun,        kerana ia lebih lembut daripada fasa lain seperti cementite, ia membolehkan keluli menjadi     lebih mudah dibentuk dan diproses.

3. Kedudukan dalam Struktur Mikro: 

Dalam struktur mikro keluli, ferit biasanya wujud bersama fasa lain seperti pearlite, bainite, atau cementite. Sebagai contoh, dalam pearlite, ferit dan cementite berinteraksi untuk memberikan sifat mekanikal yang seimbang.

4. Peranan dalam Rawatan Haba: 

Proses rawatan haba seperti sepuh lindap (annealing) dapat mengubah jumlah dan pengagihan ferit dalam struktur mikro yang mempengaruhi kekuatan dan ketahanan keluli.

Rajah 1: struktur mikro ferit

kesimpulan

Ferit adalah komponen penting dalam menentukan sifat keseluruhan bahan logam, dan pemahaman tentangnya membantu dalam reka bentuk dan aplikasi keluli yang lebih baik.

Austinit (ustenite (A)  γ-Fe)

Austenite dalam rawatan haba adalah fasa penting yang mempunyai struktur kristal face-centered cubic (FCC): rujuk rajah 2. Berikut adalah penjelasan mengenai peranannya:

1. Pembentukan: 

Austenite merupakan larutan pepejal karbon dalam ferus yang mula terbentuk apabila keluli dipanaskan di atas suhu tertentu (takat kritikal bawah), biasanya akan  terbentuk secara penuh apabila melepasi takat kritikal atas  antara 727°C hingga 912°C, bergantung pada komposisi karbon. Pada suhu ini, karbon larut dalam ferit, menghasilkan fasa austenite yang stabil.

2. Sifat Mekanikal: 

Austenite mempunyai sifat mulur (ductile) dan mudah dibentuk, menjadikannya ideal untuk proses pengelasan dan pembentukan. Ia juga lebih tahan terhadap retak berbanding fasa lain. kekarasnya bergantung kepada penambahan kandungan karbon.

3.Transformasi: 

Dalam rawatan haba, austenite sering menjadi fasa awal sebelum ditukarkan kepada fasa lain seperti pearlite, martensite, atau bainite melalui penyejukan. Keputusan penyejukan (quenching) menentukan struktur akhir dan sifat mekanikal keluli. Sebagai contoh, penyejukan cepat dari austenite menghasilkan martensite, yang lebih keras dan kuat.

4. Kesannya terhadap Sifat Akhir: 

Komposisi karbon dan suhu pemanasan yang digunakan mempengaruhi jumlah dan kestabilan austenite, serta sifat akhir keluli. Pengawalan suhu dan masa pemanasan adalah kritikal dalam mencapai sifat yang diingini.

5.Penggunaan: 

Austenite sering dijumpai dalam keluli tahan karat dan keluli khas yang memerlukan ketahanan terhadap kakisan dan kekuatan tinggi.

Rajah 1: struktur mikro  Austenite

Secara keseluruhan, austenite adalah fasa yang sangat penting dalam pemprosesan keluli dan pengubahsuaian sifat bahan melalui rawatan haba.

Pearlite

Pearlite adalah struktur mikro berbentuk lapisan nipis dan panjang yang terbentuk dalam keluli dan aloi besi lain melalui proses pemanasan dan penyejukan. Berikut adalah penjelasan tentang pearlite dalam konteks rawatan haba:

1.Pembentukan: 

Pearlite terbentuk ketika austenite, yang merupakan fasa pada suhu tinggi, menyejuk secara perlahan-lahan. Proses ini membenarkan penghabluran ferit (α-Fe) dan cementite (Fe₃C) berlaku secara serentak. Struktur pearlite terdiri daripada lapisan yang bergantian antara ferit dan cementite.

2.Sifat Mekanikal: 

Pearlite mempunyai kombinasi sifat yang baik, termasuk kekuatan dan keanjalan. Kehadiran kedua-dua ferit yang lembut dan cementite yang keras membolehkan pearlite mempunyai ketahanan terhadap aus dan kesan, menjadikannya sesuai untuk banyak aplikasi kejuruteraan.

3. Kekerasan: 

Kekerasan pearlite bergantung pada kehadiran dan komposisi karbon. Keluli dengan kandungan karbon yang lebih tinggi akan menghasilkan pearlite yang lebih keras dan lebih kuat.

4.Peranan dalam Rawatan Haba: 

Dalam proses rawatan haba, kawalan suhu dan kadar penyejukan sangat penting untuk memastikan pembentukan pearlite yang optimum. Penyejukan perlahan dari austenite membolehkan struktur pearlite terbentuk, sementara penyejukan cepat (quenching) akan menghasilkan struktur yang lebih keras seperti martensite.

5.Kedudukan dalam Struktur Mikro: 

Dalam mikroskop, pearlite kelihatan sebagai jalur atau lapisan yang berselang-seli. Ini memberikan pandangan visual tentang sifat komposisi dan pengagihan dalam keluli.

6. Penggunaan: 

Pearlite banyak digunakan dalam aplikasi yang memerlukan keseimbangan antara kekuatan dan keanjalan, seperti dalam pengeluaran batang keluli, gear, dan komponen mesin lain.

Rajah 3: struktur mikro pearlite

Secara keseluruhan, pearlite memainkan peranan penting dalam pengubahsuaian sifat keluli melalui rawatan haba, memberikan keseimbangan antara kekuatan dan keanjalan yang diperlukan dalam banyak aplikasi kejuruteraan.

Simentit (Cemintite (C) (Fe₃C))

Struktur mikro semintit (cemintite, Fe₃C) dalam proses rawatan haba (heat treatment) berkait rapat dengan perubahan fasa dalam keluli karbon.  cemintite (Fe3C) adalah sebatian besi-karbon yang mempunyai sifat keras dan rapuh. Dalam proses rawatan haba, struktur mikro cemintite  dipengaruhi oleh suhu dan kadar penyejukanBerikut adalah penjelasan tentang bagaimana proses rawatan haba mempengaruhi struktur mikro semintit:

1. Austenitization

Austenitization adalah merujuk kepada proses "penukaran sifat lain kepada austenit." Proses ini melibatkan pemanasan keluli ke suhu tinggi, di mana struktur mikro keluli berubah menjadi fasa austenit, yang merupakan bentuk fasa yang lebih stabil dan dapat mengandungi lebih banyak karbon. Austenitization adalah langkah penting dalam rawatan haba keluli untuk mencapai sifat mekanikal yang diinginkan

• Suhu Tinggi: Dalam proses ini, keluli dipanaskan ke suhu tinggi (biasanya di atas 727°C), di mana strukturnya berubah menjadi austenit. Dalam fasa ini, karbon terlarut dalam besi, dan semintit mungkin terurai atau terdispersi.
• Pengurangan Semintit: Dengan peningkatan suhu, jumlah semintit yang terhad dalam keluli mungkin berkurang, dan struktur mikro menjadi lebih seragam (homogen)  atau sama di seluruh bahagian atau komponen. Dalam konteks rawatan haba , ia merujuk kepada bahan atau campuran yang mempunyai komposisi dan sifat yang konsisten di seluruh bahagian kompenan. Sebagai contoh, struktur mikro yang homogen bagi bahagian pepejal  menunjukkan bahawa bentuk,  elemen atau fasa yang serupa di seluruh bahan tersebut.

2. Penyejukan Cepat (Quenching)

• Pembentukan Martensit: Jika keluli disejukkan dengan cepat, fasa austenit akan berubah menjadi martensit, yang merupakan struktur keras dan rapuh. Dalam proses ini, semintit boleh terperangkap dalam matriks martensit, tetapi tidak dalam bentuk bebas.
• Pengaruh pada Kekuatan: Martensit yang terbentuk biasanya lebih kuat tetapi juga lebih rapuh, dan kehadiran semintit boleh mempengaruhi sifat mekanikal keseluruhan.

3. Sepuh Lindap (Annealing)

• Pengurangan Ketegangan: Dalam proses ini, keluli dipanaskan pada suhu yang lebih rendah daripada proses pengecasan dan kemudian disejukkan perlahan. Ini membolehkan rekristalisasi dan pengurangan ketegangan dalam struktur mikro.
• Pembentukan Semintit: Selama annealing, semintit dapat dibentuk semula, dan strukturnya menjadi lebih stabil. Ini membantu meningkatkan kebolehkimpalan dan ketahanan keluli terhadap keretakan.

4. Pengaruh pada Sifat Mekanikal

• Kekuatan dan Ketahanan: Struktur mikro semintit yang terbentuk melalui proses rawatan haba memberikan keseimbangan antara kekuatan dan ketahanan. Semintit berperanan penting dalam menambah kekerasan, tetapi dalam jumlah yang berlebihan, ia boleh menjadikan keluli lebih bersifat rapuh (brittle) mudah pecah jika terkena daya hentakan atau ketukan.

  

  Rajah 4: struktur mikro semintit

  
  

 Kesimpulan

Struktur mikro semintit dalam keluli sangat dipengaruhi oleh proses rawatan haba. Melalui pengawalan suhu dan kadar penyejukan, pembentukan dan pengedaran semintit dapat dikendalikan, yang seterusnya mempengaruhi sifat mekanikal dan prestasi keseluruhan material.

Martensit (martensite (M))

Martensit adalah fasa dalam keluli yang terbentuk melalui proses penyejukan cepat (quenching) dari fasa austenit. Ia adalah struktur mikro yang sangat keras dan rapuh, di mana atom-atom besi disusun dalam bentuk tetragonal, yang memberikan sifat mekanikal yang tinggi. Martensit merupakan hasil penting dalam rawatan haba, terutamanya untuk meningkatkan kekuatan dan ketahanan keluli. Martensit mempunyai kaitan yang erat dengan proses rawatan haba (heat treatment) bagi keluli. Berikut adalah penjelasan mengenai hubungan tersebut:

1.Pembentukan Martensit

• Penyejukan cepat (Quenching): Martensit terbentuk apabila keluli yang berada dalam fasa austenit (pada suhu tinggi) disejukkan dengan cepat, biasanya dengan air atau minyak. Proses ini menghalang pengembalian ke fasa yang lebih stabil, seperti perlit atau ferrit, dan mengekalkan struktur austenit dalam bentuk yang tidak stabil.
• Perubahan Fasa: Semasa penyejukan, atom besi dalam fasa austenit menyusun diri dalam struktur tetragonal, yang membentuk martensit. Ini menghasilkan perubahan yang ketara dalam sifat mekanikal keluli.

2. Sifat Martensit

• Kekuatan Tinggi: Martensit mempunyai kekuatan yang sangat tinggi dan ketahanan terhadap deformasi, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang memerlukan bahan keras.
• Kerapuhan: Walau bagaimanapun, martensit juga lebih rapuh berbanding fasa lain. Ini bermakna walaupun kuat, ia boleh mengalami keretakan jika dikenakan beban yang berlebihan.

3. Rawatan Haba Lanjutan

Proses rawatan haba lanjutan merujuk kepada langkah-langkah tambahan yang dilakukan setelah proses rawatan haba utama (seperti Austenitization  dan quenching ) untuk meningkatkan atau mengubah sifat mekanikal keluli. Contoh Proses Rawatan Haba Lanjutan:

• Pembajaan (Tempering):                                                                                  Pembajaan merupakan tindakan pengawalan Sifat keluli dengan  mengubah suhu dan masa dalam proses rawatan supaya sifat mekanikal martensit dapat dioptimumkan mengikut keperluan aplikasi tertentu. Pembajaan terjadi selepas pembentukan martensit, proses tempering (pemanasan semula pada suhu yang lebih rendah) biasanya dilakukan untuk mengurangkan kerapuhan dan meningkatkan ketahanan. Ini membolehkan beberapa karbon dalam martensit untuk bergerak dan membentuk struktur mikro yang lebih stabil.  Pemanasan semula keluli martensit pada suhu tertentu untuk mengurangkan kerapuhan dan meningkatkan ketahanan keluli. Rawatan haba lanjutan adalah penting untuk memastikan bahan memenuhi spesifikasi dan keperluan yang diperlukan untuk aplikasi industri.

• Sepuh Lindap (Annealing) :                                                                                  Pemanasan keluli pada suhu tinggi dan penyejukan perlahan untuk mengurangkan ketegangan dan memperbaiki kebolehkimpalan.

• Penormalan (normalizing):                                                                              Pemanasan keluli hingga ke suhu tinggi diikuti dengan penyejukan dalam udara atmosfera biasa  untuk mendapatkan struktur mikro yang lebih seragam.

Proses ini bertujuan untuk:

• Meningkatkan kestabilan struktur mikro.
• Mengoptimumkan sifat mekanikal seperti kekuatan, ketahanan terhadap keletihan, dan kebolehkimpalan.
• Mengurangkan risiko keretakan dan meningkatkan ketahanan bahan dalam aplikasi atau penghasilan produk tertentu.

4. Kepentingan struktur mikro martensit

Struktur mikro martensit sering digunakan dalam aplikasi industri pembuatan seperti alat pemotong, penggerudian, dan komponen mekanikal yang memerlukan ketahanan dan kekuatan tinggi.

Rajah 5: Struktur mikro Martensit

Kesimpulan

Struktur Martensit merupakan ferit tepu yang terlarut bersama karbon yang terbentuk dari austenit disebabkan penyejukan secara cepat/ mengejut. Bentuk strukturnya adalah memanjang seakan jarum halus (rujuk rajah 5). Bentuk strukturnya yang memanjang mengaitkan sifatnya yang rapuh (brittle) dan mudah pecah/patah. Walaubagaimanapun struktur mikro martensit adalah hasil penting dalam proses rawatan haba, dimana pemanasan dan penyejukan dikawal untuk menghasilkan sifat mekanikal yang diinginkan bagi menghasilkan produk tertentu. Pemahaman mengenai martensit dan proses pembentukannya adalah "kritikal penting" untuk tujuan reka bentuk dan penggunaan bahan keluli dalam pelbagai aplikasi pembuatan produk keluli.

Rawatan haba (Heat threatment)

Proses rawatan haba adalah proses tindakan haba keatas keluli berkarbon bertujuan mengubah sifat mekanik logam  tersebut  dengan memanaskanya semula pada suhu tertentu dan dikuti proses penyejukan yang dilakukan secara terkawal. Proses rawatan haba dibuat berdasarkan keperluan spesifikasi dan jenis sifat produk yang dihasilkan. 

Rajah 6: Ketuhar pemanasan keluli

Antara proses rawatan haba yang dilakukan keatas keluli berkarbon ialah;

1. (a)  Sepuh lindap penuh (Full anneling) (b) sepuh lindap separa (partial annealing)
2. Penormalan (Normalizing)
3. Pengerasan/Lindap kejut (Hardening)
4. Pembajaan (Tempering)

(a) Sepuh Lindap penuh  (Full anneling)

sepuh lindap penuh dilakukan keatas keluli berkarbon bertujuan menghilangkan tegasan dalaman yang terjadi disebabkan proses yang dilakukan keatas logam sebelumnya seperti mengetuk, membentuk, memesin, menggulung dan sebagainya.  Proses yang dilakukan adalah dengan memanaskanya didalam relau antara 15 °C hingga 40 °C diatas suhu kritikal.(suhu kritikal adalah antara  723°C hingga 930°C merujuk pada garisan kritikal atas dalam rajah fasa keseimbangan besi-karbon. Ianya juga bergantung kepada peratus kandungan karbon)

Rajah 7: lokasi sepuh lindap penuh dan sepuh lindap separa

Tindakan Haba

Tindakan haba yang dilakukan adalah proses menyejukkan keluli yang dipanaskan pada suhu tersebut secara perlahan-lahan dalam suhu bilik atau dalam ketuhar yang dikawal suhu penyejukanya. Struktur mikronya adalah pearlit yang tersusun secara seragam. sifatnya adalah kasar tetapi mulur.

rajah 8: perubahan struktur mikro keluli perlit kasar
kepada   perlit yang bersifat lebih mulur

(b) Sepuh lindap separa (partial annealing)

Sepuh lindap sefera dilakukan dengan memanaskan keluli tersebut di dalam ketuhar pada bawah suhu kritikal (723°C) dan  disejukkan pada suhu atmosfera. struktur mikro nya adalah pearlit kasar bersifat lebih mulur yang terbentuk pada lapisan secara sfera.

Rajah 9 : Proses anneling

Tujuan dilakukan sepuh lindap sfera adalah untuk melembutkan keluli yang telah dikeraskan terutamanya keluli jenis berkarbon tinggi supaya mudah di gerudi atau dimesin. Perubahan struktur mikro dari pearlit kasar kepada pearlit yang lebih mulur ditunjukkan pada rajah 8.

2. Penormalan (Normalizing)

Proses penormalan  adalah kaedah rawatan haba yang digunakan untuk mengubah dan memperbaiki sifat mekanikal keluli dengan mengubah struktur logam yang kasar dan tidak seragam akibat kerja terdahulu seperti gelekan, tempaan dan pemesinan atau kesan daripada proses rawatan haba yang dilakukan sebelumnya.  tindakan haba yang diakukan akan mengubah sifat keluli supaya lebih mulur dengan meningkatkan  sifat kekerasan dan kekuatan tegangan (tensile strength) yang lebih tinggi.  Berikut adalah penjelasan tentang kaedah dan tujuan proses normalizing:

Kaedah Normalizing

1. Pemanasan:

• Bahan (biasanya keluli) dipanaskan hingga ke suhu yang lebih tinggi daripada suhu kritikal bawah antara 850°C hingga 950°C.
  
  
  Suhu ini bergantung pada jenis dan saiz keluli yang digunakan.  Semasa keluli dipanaskan, bentuk struktur mikro keluli pearlit akan berubah menjadi austenite.

2. Penyejukan:

• Setelah mencapai suhu yang ditetapkan dan mengekalkan untuk satu tempoh tertentu (untuk memastikan pemanasan sekata), bahan dikeluarkan dan disejukkan secara terbuka di udara atmosfera. Proses penyejukan ini lebih perlahan bagi menukarkan austenite kepada pearlit yang lebih halus dan tersusun

3. Struktur Mikro:

• Semasa fasa penyejukan, struktur mikro keluli berubah menjadi fasa yang lebih stabil seperti perlit dan ferrit, menghasilkan pengedaran yang lebih seragam dan sifat yang lebih konsisten.

Tujuan Normalizing

1. Menghapuskan Ketegangan:

•  Normalizing membantu mengurangkan ketegangan dalaman yang mungkin timbul dari proses pengilangan atau pengendalian sebelumnya.

2. Memperbaiki sifat Kebolehkimpalan:

• Proses ini menjadikan bahan lebih mudah untuk dikimpal dengan mengurangkan ketegangan dan ketidakseragaman dalam struktur mikro.

3. Mendapatkan Kekuatan dan Ketahanan:

• Normalizing dapat meningkatkan sifat mekanikal bahan dengan menghasilkan kekuatan dan ketahanan yang lebih baik terhadap keretakan.

4. Menghasilkan Struktur Mikro yang Seragam:

•  Proses ini menghasilkan struktur mikro yang lebih homogen, yang membawa kepada prestasi yang lebih baik dalam aplikasi.

5. Meningkatkan Kualiti Bahan:

• Dengan memberikan sifat mekanikal yang lebih baik, normalizing membantu meningkatkan kualiti keseluruhan bahan untuk aplikasi industri.

Kesimpulan

Normalizing adalah proses penting dalam rawatan haba yang bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanikal dan kestabilan struktur bahan, menjadikannya lebih sesuai untuk pelbagai aplikasi industri.

Pengerasan (Hardening)

Proses pengerasan (hardening) adalah teknik rawatan haba yang bertujuan untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan  keluli. kaedah yang dilakukan adalah dengan memanaskan keluli pada suhu melebihi takat kritikal atas. 

proses penyejukkan pula dilakukan secara cepat dikenali sebagai lindap kejut (quanching).  tindakan haba dan proses penyejukan secara mengejut telah mengubah struktur mikro Austenite kepada martensit yang memberikan sifat kekerasan pada keluli tersebuut.  Berikut adalah penjelasan tentang kaedah dan tujuan proses hardening:

Rajah 10: Produk yang perlu dilakukan hardening 

Kaedah Hardening

1. Pemanasan (Heating):

• Keluli, dipanaskan ke suhu tinggi, biasanya dalam julat 800°C hingga 1,000°C, bergantung kepada jenis keluli.  Pada suhu ini, struktur keluli berubah menjadi fasa austenit.

2. Menjaga Suhu (Soaking):

• Bahan ditahan pada suhu tinggi selama beberapa minit untuk memastikan bahawa seluruh bahagian bahan mencapai suhu yang sama. Ini membolehkan karbon terlarut dalam austenit.

3. Penyejukan Cepat (Quenching):

• Selepas mengekalkan suhu, bahan dikeluarkan dan disejukkan dengan cepat menggunakan medium penyejukan seperti air, minyak, atau udara. Penyejukan yang cepat ini menghalang pengembalian kepada fasa ferrit atau perlit dan memaksa pembentukan martensit, yang merupakan fasa keras dan rapuh.
  
  

Medium penyejuk

Rajah 10 : Proses quenching

terdapat pelbagai medium penyejuk yang boleh digunakan untuk proses lindap kejut (quenching). Antara bahan yang sesuai digunakan ialah 

• Air biasa
• campuran air dan garam
• udara atmosfera
• Minyak mineral 
• Cecair penyejuk khusus - Fuch Oils, Bardahl quenching Oils, kerb & Ridiel atau Houghton Quench

Tujuan Hardening

1. Meningkatkan Kekerasan:

• Proses hardening menghasilkan martensit, yang jauh lebih keras daripada struktur keluli lain, meningkatkan ketahanan terhadap calar dan keausan.

2. Meningkatkan Kekuatan:

• Dengan meningkatkan kekerasan, hardening juga meningkatkan kekuatan keseluruhan bahan, menjadikannya lebih tahan terhadap beban dan tekanan.

  

  Rajah 11: Proses Pengerasan pada bar bulat

  
  

3. Memperbaiki  Kelesuan:

• Bahan yang dikeraskan dapat bertahan dalam situasi yang melibatkan beban berulang, menjadikannya sesuai untuk aplikasi mekanikal yang memerlukan ketahanan tinggi.

4. Mendapatkan Struktur Mikro yang Sesuai:

• Melalui proses hardening, struktur mikro ditingkatkan, yang membolehkan bahan berfungsi dengan lebih baik dalam pelbagai aplikasi industri.

5. Persediaan untuk Proses Lanjutan:

• Hardening sering diikuti dengan proses tempering untuk mengurangkan kerapuhan martensit dan meningkatkan sifat mekanikal keseluruhan.

Kesimpulan

Proses hardening adalah penting dalam rawatan haba untuk mencapai kekerasan dan kekuatan yang tinggi dalam keluli dan bahan logam lain. Dengan menggunakan teknik pemanasan dan penyejukan yang betul, hasil yang diinginkan dapat dicapai untuk pelbagai aplikasi industri.

Pembajaan (Tempering)

Pembajaan dilakukan melalui proses rawatan haba bertujuan mengubah struktur mikro yang lebih tersusun.  Sifat logam martensit yang keras dan rapuh diubah kepada sifat keras dan teguh, tahan lasak dan lebih halus dan mulur. Tempering adalah proses rawatan haba yang dilakukan setelah hardening (lindap kejut) untuk mengubah sifat mekanikal bahan, terutamanya keluli. Proses ini melibatkan pemanasan semula bahan yang telah dikeraskan pada suhu tertentu dan kemudian disejukkan secara perlahan.

Raiah 11: bahagian mata pedang  di lakukan pembajaan

Berikut adalah penjelasan mengenai tempering dan tujuannya:

Kaedah pembajaan 

1. Pemanasan Semula:

• Bahan yang telah dikeraskan (biasanya martensit) dipanaskan semula pada suhu yang lebih rendah daripada suhu yang digunakan semasa hardening. Suhu ini biasanya berkisar antara 150°C hingga 700°C, bergantung kepada jenis keluli dan sifat yang diinginkan.

2. Menjaga Suhu:

• Setelah mencapai suhu yang ditetapkan, bahan dibiarkan pada suhu tersebut untuk tempoh tertentu. Ini membolehkan karbon dalam martensit untuk bergerak, yang seterusnya membantu dalam pembentukan struktur mikro yang lebih stabil.

3. Penyejukan:

• Setelah tempoh pemanasan selesai, bahan dibiarkan sejuk secara perlahan, biasanya di udara, untuk membolehkan pengkristalan semula.

Tujuan pembajaan (Tempering)

1. Mengurangkan Kerapuhan:

• Proses ini membantu mengurangkan kerapuhan martensit yang terbentuk semasa hardening. Dengan cara ini, bahan menjadi lebih tahan terhadap keretakan dan kegagalan.

2. Meningkatkan Kekuatan dan Ketahanan:

• Tempering membolehkan keseimbangan antara kekerasan dan ketahanan. Hasilnya, bahan akan lebih kuat dan tahan lama dalam aplikasi yang melibatkan beban atau tekanan berulang.

3. Mendapatkan Struktur Mikro yang Stabil:

• Melalui pemanasan semula, struktur mikro dapat diperbaiki, menjadikan sifat mekanikal lebih konsisten dan dapat diramal.

4. Mengoptimumkan Sifat Mekanikal:

• Dengan mengubah suhu dan masa pemanasan, sifat mekanikal seperti kekerasan, ketahanan, dan keanjalan dapat dioptimumkan mengikut keperluan spesifik aplikasi.

Kesimpulan

Tempering adalah langkah penting dalam proses rawatan haba yang bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanikal bahan yang telah dikeraskan. Proses ini memberikan keseimbangan antara kekerasan dan ketahanan, menjadikan bahan lebih sesuai untuk pelbagai aplikasi industri.

catatan chekguzaidi : semoga bermanfaat