Baja paduan 4340 | 34CrNiMo6 | 1.6582

3. Perlakuan Panas

Berikut ini adalah prosedur perlakuan panas standar yang berlaku untuk baja paduan 4340, yang dirancang untuk mengubah struktur mikro dan sifat mekanisnya:

3.1 Anil Baja 4340 untuk Peningkatan Kemampuan Mesin

Anil terutama digunakan untuk melunakkan baja paduan 4340, sehingga meningkatkan kemampuan mesinnya untuk pemrosesan selanjutnya.

• Proses: Panaskan baja hingga kisaran suhu 790 hingga 845 °C (1450 hingga 1550 °F).
• Memegang: Pertahankan suhu ini selama durasi yang bergantung pada ketebalan bagian atau beban tungku.
• Pendinginan: Tungku mendingin pada laju terkendali sekitar 15 °C/jam (30 °F/jam) hingga mencapai suhu 480 °C (900 °F), diikuti dengan pendinginan udara.
• Hasil: Menghasilkan nilai machinability sekitar 45% (dibandingkan dengan baja canai dingin B1112 pada 100%). Kekuatan luluh akan lebih rendah dibandingkan dengan keadaan yang dikeraskan dan ditempa. Ini Perlakuan panas baja paduan 4340 Langkah ini krusial dalam menyiapkan material untuk operasi pemesinan.

3.2 Normalisasi Baja 4340 untuk Keseragaman Struktural

Normalisasi berfungsi untuk menyempurnakan struktur butiran 4340 yang ditempa atau produk yang digulung, sehingga menghasilkan struktur mikro yang lebih seragam dan berpotensi meningkatkan kemampuan mesin. Ini juga merupakan perawatan pengkondisian umum sebelum perlakuan panas akhir.

• Proses: Panaskan baja 4340 hingga suhu di atas titik transformasi atasnya, biasanya 870 °C (1600 °F), atau dalam kisaran 845 hingga 925 °C (1550 hingga 1700 °F).
• Memegang: Tahan minimal 1 jam, atau 15 hingga 20 menit per 25 mm (1 inci) ketebalan bagian maksimum.
• Pendinginan: Udara dingin.
• Hasil: Untuk kemampuan mesin yang optimal, struktur yang diperoleh dengan normalisasi diikuti dengan tempering pada suhu 650 °C (1200 °F) sering direkomendasikan. Perlakuan panas baja paduan 4340 memastikan titik awal yang konsisten untuk pemrosesan lebih lanjut.

3.3 Pengerasan Baja 4340: Austenitisasi dan Pendinginan

Proses pengerasan merupakan hal mendasar untuk mencapai tingkat kekerasan dan kekuatan tinggi yang menjadi ciri khas baja paduan 4340 yang diolah dengan benar. Proses ini melibatkan pembentukan struktur mikro martensit.

• Austenitisasi: Panaskan hingga 800 hingga 845 °C (1475 hingga 1550 °F), biasanya menargetkan 845 °C (1550 °F).
• Memegang: Rendam selama kurang lebih 15 menit per 25 mm (1 inci) ukuran bagian, dengan waktu penahanan minimal 150 menit.
• Pendinginan: Karena kemampuan pengerasannya yang sangat baik, baja 4340 biasanya didinginkan dengan oli untuk penampang bulat hingga diameter sekitar 75 mm (3 inci). Untuk penampang yang lebih besar, air memadamkan mungkin diperlukan untuk mencapai pengerasan menyeluruh, meskipun hal ini secara signifikan meningkatkan risiko retak pada tingkat karbon ini. Bagian tipis 4340 bahkan dapat mencapai kekerasan melalui pendinginan udara.
• Hasil: Mikrostruktur yang dipadamkan terutama adalah martensit, yang menghasilkan kekerasan tinggi, berpotensi sekitar 601 HB atau kekerasan permukaan 58 HRC. Tahap ini Perlakuan panas baja paduan 4340 penting untuk mengembangkan kekuatannya.

3.4 Tempering Baja 4340 untuk Ketangguhan dan Keuletan

Segera setelah pendinginan, baja 4340 yang dikeraskan, dengan struktur martensitnya yang rapuh, harus ditempa. Tempering mengurangi kekerasan sedikit tetapi secara signifikan meningkatkan ketangguhan, keuletan, dan kekuatan benturan, mencapai keseimbangan sifat mekanis yang diinginkan.

a. Waktu: Mulailah tempering segera setelah bagian yang dipadamkan mendingin hingga sekitar 52 hingga 65 °C (125 hingga 150 °F). Hal ini penting untuk mencegah keretakan.

b. Kisaran Suhu: Temperatur tempering untuk 4340 biasanya berkisar antara 200 hingga 650 °C (400 hingga 1200 °F). Temperatur spesifik yang dipilih secara langsung menentukan sifat mekanis akhir.

c. Waktu Penahanan: Waktu tempering standar adalah 1 hingga 2 jam, atau 2 jam per 25 mm (1 inci) penampang.

d. Dampak Properti:

• Tempering pada 205 °C (400 °F) menghasilkan kekuatan tarik tinggi (sekitar 1980 MPa) dan kekerasan (sekitar 520 HB / 53 HRC), tetapi dengan energi impak yang relatif rendah (sekitar 20 J).
• Tempering pada 650 °C (1200 °F) menghasilkan kekuatan yang lebih rendah (sekitar 1020 MPa) dan kekerasan (sekitar 290 HB / 31 HRC), tetapi energi impak secara signifikan lebih tinggi (sekitar 100 J).

e. Perhatian: Secara umum disarankan untuk menghindari tempering baja paduan 4340 dalam kisaran “kerapuhan biru” 230 hingga 370 °C (450 hingga 700 °F).

f. Pertimbangan: Sementara 4340 relatif kebal terhadap kerapuhan temper, mencapai tingkat kekuatan yang sangat tinggi (di atas sekitar 1400 MPa atau 200 ksi) membuatnya rentan terhadap kerapuhan hidrogen. Dalam kasus seperti itu, pemanggangan setelah proses seperti pengawetan atau pelapisan diperlukan. Lebih jauh, 4340 menunjukkan ketahanan yang buruk terhadap retak korosi tegangan saat ditempa hingga tingkat kekuatan yang sangat tinggi (1500 hingga 1950 MPa atau 220 hingga 280 ksi). Pemilihan parameter tempering yang cermat dalam Perlakuan panas baja paduan 4340 siklus adalah yang terpenting.

3.5 Baja Penghilang Stres 4340

Penghilangan tegangan dilakukan untuk mengurangi tegangan internal yang disebabkan oleh operasi manufaktur sebelumnya seperti pelurusan, pembentukan, atau pemesinan berat, terutama sebelum pengerasan.

• Suhu: Suhu pelepas stres yang umum adalah 650 hingga 675 °C (1200 hingga 1250 °F).
• Catatan: Jika menghilangkan tegangan pada bagian yang telah dikeraskan dan ditempa, suhu penghilang tegangan tidak boleh melebihi suhu temper awal untuk menghindari perubahan pada sifat mekanis yang diinginkan.
• Pengelasan: Untuk komponen 4340 yang dilas, penghilangan tegangan segera setelah pengelasan, sebaiknya sebelum bagian tersebut mendingin hingga mencapai suhu ruangan dan pada suhu di bawah A1 (suhu kritis bawah), sering kali direkomendasikan.

3.6 Nitriding Baja 4340 untuk Kekerasan Permukaan

Baja paduan 4340 sangat cocok untuk nitriding, proses pengerasan permukaan yang menghasilkan casing yang sangat keras, tahan aus, dan dapat meningkatkan masa lelah.

• Prasyarat: Nitriding biasanya dilakukan pada baja 4340 yang telah dikeraskan dan ditempa untuk menghasilkan sifat inti yang diinginkan.
• Mengoptimalkan Kekerasan Casing: Untuk mencapai kekerasan casing maksimum dari proses nitriding, kekerasan inti harus dimaksimalkan. Ini berarti melunakkan baja pada suhu terendah yang dapat diterima (sesuai dengan ketangguhan inti yang diinginkan) sebelum proses nitriding.
• Hasil: Kekerasan casing khas untuk nitrided 4340 dapat melebihi 60 HRC. Ini khusus Perlakuan panas baja paduan 4340 ideal untuk aplikasi kritis terhadap keausan.

3.7 Ringkasan Parameter Perlakuan Panas Baja Paduan 4340

Untuk memberikan gambaran singkat, tabel di bawah ini merangkum parameter utama untuk perlakuan panas umum pada baja paduan 4340: