BAJA ALAT D3 | 1.2080 | skd1

3. Perlakuan Panas

Baja perkakas D3 yang komprehensif perawatan panas Protokol ini melibatkan empat tahap utama: pemanasan awal, austenisasi (pengerasan), pendinginan, dan tempering. Setiap langkah memainkan peran penting dalam mencapai struktur metalurgi dan sifat mekanis yang diinginkan.

3.1 Pemanasan awal

Pemanasan awal merupakan tahap persiapan penting dalam siklus perlakuan panas baja perkakas D3, terutama untuk baja tipe D seperti D3, yang memiliki konduktivitas termal yang relatif rendah.

• Tujuan: Fungsi utamanya adalah meminimalkan guncangan termal saat alat dimasukkan ke suhu austenitisasi tinggi, sehingga mengurangi risiko distorsi atau retak. Pemanasan awal juga membantu mengurangi beberapa tegangan sisa dari operasi pemesinan sebelumnya.
• Rekomendasi untuk Baja D3: Kami sarankan untuk memanaskan baja perkakas D3 pada kisaran suhu 650-705°C (1200-1300°F). Praktik yang umum adalah menahannya pada suhu 650°C (1200°F) selama kurang lebih 10 hingga 15 menit, atau hingga komponen dipanaskan secara merata.
• Laju Pemanasan: Laju pemanasan yang lambat dan terkendali umumnya lebih disukai. Pemanasan yang cepat dapat menciptakan perbedaan suhu yang signifikan antara permukaan dan inti alat, yang berpotensi menyebabkan distorsi atau keretakan.

3.2 Austenitisasi (Pengerasan)

Austenitisasi adalah fase pengerasan inti dari perlakuan panas baja perkakas D3. Selama tahap ini, struktur mikro yang dianil (terutama ferit dan karbida) diubah menjadi austenit, dan karbida paduan kritis dilarutkan untuk mengembangkan kekerasan baja dan karakteristik keausan.

• Proses: Untuk baja D3, yang memiliki konsentrasi karbida kromium tinggi, austenitisasi dilakukan dalam medan dua fase austenit-karbida.
• Suhu untuk Baja D3: Baja perkakas D3 biasanya mengalami austenisasi pada suhu yang sedikit lebih rendah daripada D2, umumnya sekitar 960°C (1760°F). Sebagai perbandingan, D2 sering kali diolah pada suhu 1020°C (1870°F).
• Waktu Penahanan: Baja harus ditahan pada suhu austenitisasi cukup lama agar inti mencapai suhu target dan agar pelarutan karbida terjadi secukupnya, guna memastikan pemanasan yang merata di seluruh penampang.
• Pertimbangan Kritis: Austenitisasi yang tepat sangat penting untuk mencapai kekerasan tinggi setelah pendinginan. Pemanasan yang berlebihan harus dihindari, karena suhu yang berlebihan dapat menyebabkan ukuran butiran kasar, pengasaran karbida, dan peningkatan austenit yang tertahan, yang semuanya berdampak negatif pada ketangguhan dan stabilitas dimensi. Menggunakan atmosfer netral, pembungkus foil pelindung, atau rendaman garam selama austenitisasi penting untuk mencegah dekarburisasi atau pengelupasan permukaan.

3.3 Pendinginan

Setelah austenitisasi, memadamkan adalah proses pendinginan terkendali dalam perlakuan panas baja perkakas D3 yang dirancang untuk mengubah austenit menjadi martensit keras.

• Media Pendingin untuk Baja D3: Tidak seperti banyak baja tipe D lainnya yang mengalami pengerasan udara, baja perkakas D3 biasanya didinginkan dengan oli. Pendinginan oli menghasilkan laju pendinginan yang tidak separah air atau air garam, yang membantu meminimalkan distorsi dan risiko retak, meskipun D3 tetap lebih rentan terhadap distorsi daripada mutu pengerasan udara.
• Prosedur Pendinginan: Komponen harus didinginkan hingga mencapai kisaran pembentukan martensit. Sangat penting untuk mendinginkan komponen hingga mendekati suhu sekitar, idealnya antara 66-93°C (150-200°F), sebelum melanjutkan ke tahap tempering.
• Waktu adalah Kuncinya: Jangan biarkan bagian baja D3 yang sudah dipadamkan mendingin sepenuhnya hingga mencapai suhu ruangan dan diamkan dalam waktu lama (umumnya, tidak disarankan untuk membiarkannya lebih dari 2 jam) sebelum ditempa. Menunda temper dapat membuat baja menjadi sangat rapuh dan rentan terhadap keretakan dan ketidakstabilan.

3.4 Temperatur

Tempering merupakan tahap akhir yang sangat penting dalam proses perlakuan panas baja perkakas D3. Baja D3 yang dipadamkan sangat keras tetapi juga sangat getas dan memiliki tekanan internal yang tinggi.

• Tujuan: Tempering meredakan tekanan internal ini, meningkatkan ketangguhan secara signifikan, dan memungkinkan penyempurnaan kekerasan akhir.
• Temperatur Ganda untuk Baja D3: Untuk baja karbon tinggi dan kromium tinggi seperti D3, sangat disarankan untuk melakukan beberapa siklus tempering (temperatur ganda atau bahkan rangkap tiga). Praktik ini membantu menyempurnakan struktur butiran, lebih meningkatkan ketahanan aus, dan memfasilitasi transformasi austenit yang tertahan.
• Suhu dan Kekerasan: Untuk mencapai target kekerasan tipikal sekitar 60 HRC, D3 sering kali ditempa pada suhu yang lebih rendah, sekitar 200°C (390°F).
• Kisaran Pengerasan Sekunder: Tempering dalam kisaran pengerasan sekunder (biasanya 400-600°C untuk baja paduan) juga dapat bermanfaat. Hal ini mendorong transformasi austenit tertahan dan pengendapan karbida paduan halus, yang dapat meningkatkan kekerasan panas dan ketahanan temper, meskipun ketahanan temper D3 lebih terbatas dibandingkan dengan baja dengan kandungan molibdenum (Mo) dan vanadium (V) yang lebih tinggi.
• Waktu Penahanan: Durasi tempering standar adalah 2 jam per inci (25 mm) ketebalan alat pada suhu yang ditentukan. Komponen harus didinginkan hingga suhu ruangan di antara setiap siklus tempering. Tempering yang efektif sangat penting untuk masa pakai dan kinerja komponen baja perkakas D3.

3.5 Pertimbangan Utama untuk Perlakuan Panas Baja Perkakas D3

• Austenit Tertahan: Karena kandungan karbonnya yang tinggi, baja D3 dapat memiliki austenit tertahan setelah pendinginan. Beberapa siklus tempering adalah metode utama untuk mengubahnya. Untuk aplikasi yang menuntut stabilitas dimensi maksimum atau austenit tertahan minimum absolut, perawatan subzero atau kriogenik dapat digunakan setelah pendinginan (dan biasanya sebelum temper akhir). Perawatan ini harus segera diikuti dengan tempering.
• Stabilitas Dimensi: Baja perkakas D3 memiliki stabilitas dimensi yang baik, dengan pertumbuhan yang diharapkan biasanya sekitar ±0,0005 in./in. (atau ±0,05%). Pemanasan awal yang tepat, laju pemanasan dan pendinginan yang terkontrol, dan tempering ganda yang menyeluruh sangat penting untuk meminimalkan perubahan dimensi.
• Ketangguhan: Penting untuk dicatat bahwa baja D3 umumnya memiliki ketangguhan yang lebih rendah dibandingkan baja D2, terutama karena kandungan karbonnya yang lebih tinggi. Parameter perlakuan panas baja perkakas D3 harus dipilih dengan cermat untuk menyeimbangkan ketahanan aus dengan ketangguhan yang memadai untuk aplikasi yang dimaksudkan.
• Perawatan Permukaan: Untuk meningkatkan kekerasan permukaan dan ketahanan aus, komponen baja perkakas D3 dapat dikenakan perawatan permukaan seperti nitriding atau pemrosesan Difusi Termal (TD) setelah perlakuan panas primer.