Baja perkakas S7 | 1.2355

3. Perlakuan Panas Baja Perkakas S7

Untuk mencapai kinerja luar biasa yang menjadi ciri khas baja perkakas S7—terutama ketahanan benturannya yang khas—sangat bergantung pada perlakuan panas yang tepat dan dilakukan dengan benar. Panduan ini merinci secara saksama langkah-langkah perlakuan panas penting baja perkakas S7 yang diperlukan untuk membuka spektrum penuh sifat optimalnya. 

3.1 Anil

Baja perkakas S7 biasanya dipasok dalam kondisi anil, yang memastikan kelembutan maksimum dan kemudahan pemesinan. Jika anil ulang diperlukan untuk mengembalikan kondisi optimal ini untuk fabrikasi, prosesnya meliputi:

1. Pemanas: Panaskan baja S7 secara merata hingga 1550°F (843°C).
2. Perendaman: Tahan pada suhu ini selama sekitar 1,5 jam per inci (atau 3,5 menit per mm) pada bagian yang paling tebal untuk memastikan pemanasan menyeluruh dan seragam.
3. Pendinginan: Terapkan pendinginan lambat, kurangi suhu tungku pada kecepatan terkendali 25°F (14°C) per jam hingga mencapai 900°F (482°C).
4. Dingin Terakhir: Setelah mencapai 900°F (482°C), baja kemudian dapat didinginkan dengan udara hingga suhu ruangan.

Kekerasan yang diharapkan setelah proses anil S7 yang tepat adalah maksimum 230 HB, memberikan keadaan ideal untuk operasi pemesinan berikutnya.

3.2 Pengerasan

Tahap pengerasan perlakuan panas baja perkakas S7 mengubah struktur mikro yang dianil menjadi struktur martensit yang jauh lebih keras, diselingi dengan karbida halus, yang merupakan hal mendasar bagi kinerja dan ketangguhan penggunaan akhirnya. Ini melibatkan beberapa tahap utama:

3.2.1 Langkah-langkah Pemanasan Awal yang Penting

Pemanasan awal merupakan langkah awal yang penting dalam rangkaian pengerasan baja S7. Tujuan utamanya adalah untuk meminimalkan guncangan termal, yang dapat menyebabkan distorsi atau keretakan, dan untuk menghilangkan tekanan internal yang disebabkan selama operasi pemesinan sebelumnya.

• Pemanasan Pertama: Panaskan komponen S7 secara merata hingga 1200°F (650°C).
• Waktu Tahan: Pertahankan suhu ini selama 10 hingga 15 menit, pastikan panas terdistribusi secara merata ke seluruh penampang bagian sebelum melanjutkan ke suhu austenitisasi.

3.2.2 Austenitisasi

Setelah pemanasan awal, baja perkakas S7 dipanaskan dengan cepat hingga mencapai suhu austenitisasi (pengerasan). Tahap ini dirancang untuk melarutkan karbida paduan secara efektif dan mengubah struktur kristal baja menjadi austenit.

• Suhu Austenitisasi: Suhu yang disarankan untuk austenitisasi S7 adalah 1725°F (940°C).

3.2.3 Perendaman

Setelah mencapai suhu austenitisasi, komponen S7 harus direndam. Periode penahanan ini, atau waktu perendaman, sangat penting untuk memungkinkan seluruh struktur berubah secara seragam menjadi austenit dan untuk memastikan pelarutan karbida yang memadai yang diperlukan untuk pengerasan optimal.

• Perhitungan Waktu Perendaman:

1. Untuk bagian dengan penampang lebih dari 1 inci (25 mm): Rendam selama 1 jam per inci (25 mm) dari penampang terkecil.
2. Untuk bagian yang lebih kecil: Gunakan pedoman khusus, misalnya, 30 menit untuk bagian 1/8″ (3,175mm) dan 1 jam untuk bagian 1″ (25mm).

• Peringatan: Hindari waktu perendaman yang terlalu lama, karena ini dapat memberikan pengaruh negatif pada struktur butiran akhir baja dan, akibatnya, pada sifat mekanisnya.

3.2.4 Pendinginan

Pendinginan adalah fase pendinginan cepat yang mengubah baja S7 yang mengalami austenitisasi menjadi struktur martensit yang keras. S7 adalah baja perkakas yang dikeraskan dengan udara, sehingga pendinginan udara menjadi metode pendinginan standar dan teraman, sehingga meminimalkan risiko distorsi.

• Pendinginan Standar: Udara dingin dari temperatur austenitisasi.
• Bagian Besar: Untuk komponen dengan penampang yang melebihi sekitar 2,5 inci (63mm), pendinginan udara mungkin tidak mencapai kekerasan penuh secara menyeluruh. Dalam kasus seperti itu, pendinginan oli S7 mungkin diperlukan untuk memastikan pengerasan menyeluruh.
• Pendinginan pasca-pendinginan: Setelah pendinginan, biarkan komponen mendingin hingga terasa hangat saat disentuh (sekitar 150°F atau 65°C) sebelum langsung melanjutkan ke tahap tempering. Langkah ini penting untuk meminimalkan risiko retak akibat pendinginan.

3.3 Tempering

Tempering merupakan langkah akhir yang sangat penting dalam proses perlakuan panas baja perkakas S7. Tempering berfungsi untuk mengurangi tekanan internal yang terjadi selama pendinginan, meningkatkan ketangguhan baja secara signifikan (tahan terhadap guncangan), dan mencapai kekerasan kerja akhir yang diinginkan.

• Waktu adalah Kuncinya: Proses tempering harus segera dimulai setelah komponen S7 dipadamkan dan didinginkan hingga sekitar 150°F (65°C). Struktur yang dipadamkan sangat tertekan dan pada dasarnya rapuh, sehingga rentan retak jika proses tempering ditunda.
• Kisaran Tempering Umum: Untuk sebagian besar aplikasi, S7 ditempa antara suhu 400°F (204°C) dan 450°F (232°C).
• Direkomendasikan untuk Performa Terbaik: Tempering S7 pada suhu 450°F (230°C) umumnya menghasilkan kekerasan kerja optimal sekitar 58 HRC, yang secara efektif menyeimbangkan kekuatan dengan karakteristik ketahanan benturan tinggi.
• Aplikasi Pekerjaan Panas: Jika alat S7 akan digunakan pada aplikasi hingga 1000°F (540°C), alat tersebut harus ditempa pada suhu sedikit di atas suhu operasi maksimum yang diantisipasi untuk memastikan kestabilan.
• Waktu Tahan pada Temper: Tahan pada suhu tempering yang dipilih selama minimal 2 jam untuk setiap siklus tempering. Atau, pedoman umum adalah 2 jam per inci (25 mm) ketebalan penampang melintang.
• Beberapa Temperamen untuk Hasil Optimal: Tempering ganda atau bahkan tripel sangat direkomendasikan untuk baja perkakas S7. Praktik ini memastikan ketangguhan maksimum, menyempurnakan struktur mikro, dan meningkatkan stabilitas dimensi dan struktur mikro yang lebih baik. Biarkan komponen mendingin sepenuhnya hingga mencapai suhu ruangan di antara setiap siklus tempering.
• Pendinginan Akhir: Pendinginan udara secara lambat setelah temper akhir disarankan untuk meminimalkan perkembangan tegangan sisa.

3.4 Pertimbangan Pasca-Perawatan untuk Baja S7

Jika komponen S7 yang dikeraskan menjalani operasi penyelesaian berikutnya seperti penggilingan, pengelasan, atau Electrical Discharge Machining (EDM), temper pelepas tegangan sangat disarankan. Ini harus dilakukan pada suhu 25-50°F (14-28°C) di bawah suhu siklus temper efektif terakhir yang digunakan, untuk mengurangi risiko retak atau ketidakstabilan dimensi yang disebabkan oleh proses ini.

3.5 Properti yang Dapat Dicapai dengan Perlakuan Panas Baja Perkakas S7 yang Tepat

Bila perlakuan panas baja perkakas S7 dilakukan dengan benar, pengguna dapat mengharapkan sifat-sifat khas berikut, menjadikan S7 pilihan yang dapat diandalkan untuk aplikasi yang menuntut:

• Kekerasan Kerja: Biasanya 56-58 HRC.
• Tahan terhadap guncangan: Sangat tinggi, karakteristik utama dan penentu S7.
• Ketahanan aus: Baik, meskipun umumnya kurang dari baja karbon tinggi, baja kromium tinggi yang dikerjakan dingin seperti O6 atau Baja perkakas D2.
• Stabilitas Dimensi: Stabilitas yang baik selama proses perlakuan panas apabila prosedur diikuti dengan benar.
• Manfaat Pengerasan Udara: Kemampuan pengerasan udara S7 memberikan margin keamanan yang baik selama proses pengerasan, mengurangi risiko distorsi dan retak dibandingkan dengan baja pendinginan cair.
• Kinerja Suhu Tinggi: S7 menunjukkan ketahanan yang baik terhadap pelunakan pada suhu yang cukup tinggi, membuatnya cocok untuk aplikasi kerja panas sedang tertentu di mana sifat ini bermanfaat.
• Pengerasan Permukaan: Sementara sifat inti S7 dicapai melalui perlakuan panas yang dijelaskan, kekerasan permukaan dapat ditingkatkan lebih lanjut melalui proses seperti karbonitridasi atau nitridasi (berpotensi hingga sekitar 64 HRC). Namun, perlakuan permukaan tersebut dapat memengaruhi ketahanan benturan bawaan baja dan harus dipertimbangkan secara hati-hati berdasarkan persyaratan aplikasi.
• Perubahan Dimensi: Harapkan pertumbuhan dimensi perkiraan +0,001 inci per inci (0,001 mm per mm) saat S7 didinginkan dengan udara dari suhu pengerasan yang benar.

Untuk memberikan referensi cepat, parameter utama untuk perlakuan panas baja perkakas S7 dirangkum di bawah ini: